Турбинный датчик скорости с разгруженными

 

316 0I5

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

МПК G 01р 5/06

Заявлено 26.1Х.1969 (№ 1363368/18-10) с присоединением заявки ¹â€”

Приоритет

Опубликовано 01.Х.1971. Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания З.I.1972

Комлтет по делам изобретений н аткрытнй прн Совете Министров

СССР ДК 532 575 56(088 8) Автор изобретения

БИБЛйОТЕКА ц1. Щефтель

Заявитель

ТУРБИННЫЙ ДАТЧИК СКОРОСТИ С РАЗГРУЖЕН НЫМИ

ПОДШИПНИКАМИ

Изобретение относится к измерительному приборостроению.

Известны глубинные датчики скорости с разгруженными подшипниками, содержащие корпус, турбину Каплана, установленную в подшипниках, обтекатель переднего подшипника, узел разгрузки от осевой силы заднего подшипника в виде канала, сообщающего полости подшипника с пространством полного напора потока.

В известных конструкциях полный напор подводится к кормовому торцу ступицы через центральное отверстие передней опоры ротора и далее по каналу вдоль оси ступицы.

Недостатками такой конструкции являются значительные потери скоростного напора в зазоре переднего торца и возможность усиленного засорения подшипников взвешенными в потоке частицами.

Кроме того, в существующих датчиках, расположенных в открытом потоке жидкости, возможны существенные погрешности измерений от изменения местных углов скоса потока относительно оси ротора.

Для снижения порога чувствительности, увеличения эффективности компенсации осевой силы в предлагаемом датчике обтекатель переднего подшипника содержит ряд отверстий по Окружности, сообщающих зону минимального давления набегающего потока с передней торцовой плоскостью турбины, а в торце обтекателя выполнена полость в виде усеченного конуса, меньшее основание которого совпадает с торцом, при этом в этой полости размещен передний конец турбины, обточенный в виде усеченного конуса, большее основание которого совпадает с торцом, а узел разгрузки от осевой силы заднего подшипника снабжен приемником полного напора, установлен10 ным вне корпуса.

Для уменьшения засорения подшипников в пк вкладышак выполнены продольные пазы.

Кроме того, для уменьшения влияния местного скоса течения на точность измерения кор15 пус снабжен обечайкой, окружающей переднюю часть корпуса, выполненной в виде отрезка цил11ндра, коаl сиа Ib»oro с корп сом.

На чертеже показан описываемый датчик, содержащий корпус 1 в виде цилиндрического

20 патрубка с опорами 2 и 8 переднего подшипш1ка 4 и опорами 5 заднего подшипника 6, турбину 7 с лопастями 8, кронштейн 9, элементы неконтактного преобразователя, сердечIIIIII 10, I BTI lllID 11 III451 1 тивности и магнито25 провод 12, обечайку 18.

Корпус 1 состоит из цилиндрического стакана и передштк и задник опор, каждая из которык соединена с цилиндром радиальными ребрамн, располо;кснныкlи Вдоль потока. Перед30 низ опоры 2 и, > съемные, базируются на цн3! 6015

65 ли!!дри !Сскую поверхность корпуса и крепятся е нему винтами И. Обводы передней и задней опор представляют хорошо обтекаемые поверхности.

Во внутренние соосные расточкп опор запрессоВЯП!ы подшпппикОВые Втулки сеольжеш!я из фторопласта, имеющие продольные пазы (см. разрез llo А — А) для выходя посторо шгх частиц и продуктов износа. Опоры имеют вдоль оси наружные рсзьбовые отверстия. Переднее отверстие служит для промывки по.1,шппника и при работе закрыто заглушкой 15, а в заднее — ввернут упорный винт !6, воспринимающий основную нагрузку a ротор при начале работы.

В одном из ребер задней опоры 5 имеется капал, сообщающийся с открытым приемниK0iI 17 полного напора, укрепленным снаружи корпуса и с конической полостью заднзи опоры.

Передние опоры 2 и 8 несут обтскатель 18 переднего подшипника. В обгекателе 18 выполнен по окружности ряд о1верстпй 19, сообщающиx торцовую полость опоры с наружным обводом в зоне, где давление поток" имеет минимальное значение.

Ha !lepTe>lle показан I;0«ITi p ooTe!iaTe 1«I 18 ll эпюра 20 распределения давления по:;онтуру обтекятсля в относительных единицах, построенная l3 осях OZP, где OZ — расстояние в направлении потока (нсвозмушепного) От носка обтекателя, OP — давление в относительных единицах, причем поло>китель|ОС направление оси — влево. В начале оси OZ относительное давлс!ше равно — !, далее опо падает, и там, где опо достигает минимума, расположены отверстия 19.

Торцовая полость21отдсляет переднюю опору от ступицы ротора в зоне цилиндра совода обтекателя.

Сообщение полости с кольцевым зазором по об!зоду осуществляется через конический лабиринт, в котором величина радиального зазора з„увелич«!Вастся с уменьшением торцового зазора. Это достигнуто выполнением в торце обтскателя переднего подшипника полости в виде усеченного конуса, меньшее основание которого совпадает с торцом, расположением в этом полости переднего конца ступицы турбины и обточкой его в виде усеченного конуса, большее основание которого совпадает с торцом.

Турбина 7 состоит из осп 22 и «гапрессованной на нсе пластмассовой втулки с лопястяl!H 8, някчонпыми i!og T I05! K потоку. Вдоль концов лопастей на максимальном расстоянии от оси вмонтирована проволока 28 из яптиеоррозийпо . о сплава, обладающего магии !ю!! г:роводимостью (например, из никеля), пред«;:açïà÷åííà«i реагировать с неконтактным преобразователем числа оборотов.

Еро«!штс«п! 9 выпол !el! в форме обтс aetio!0 ребра, установленного вдоль потока и служит для крепления прибора к издслшо прп помо!ци фланца и накидной гайки 24, упирающейся в

pазрезпос пру>кинпос кольцо 25, Внутренние голости кронштейна !ипользуют для размешения катушки ипд .тивпостп 11 с ссрдс !Ником 10 и магнитопроводом 12, Для обеспечения минимального зазора ме Еду маги!!топроводами в кронп1те!!Не и лопастя-!!и ротора сердечник катушки и цилиндричсСКИй Ма!Ч!ИТОПРОВОД ВХОД!!Т В МГЛТ ОЛСНИЯ КОРпуса. Уплотнение этих деталей осуществляется резиновыми кольцами 26 круглого сечения.

Обеча!!Еа 13, служащая для уменьшения

В.1и«и!Ия местного скося потоея, устяпОВленя заподлицо с передней кромкой цилиндрического стакана корпуса 1 и центрируете I относительно пего при помощи реоер — вкладышей 27. !

Срез отверстия ребер проходят Винты 28, скрспля!Ощие втулку с корпусом.

Вра!цение ротора описанного датчика начинается при скорости потока, дос-.ато шой для преодоления начального момента трения в с порах.

Под действием осевых сил со Iðoòilâëåíèя потоку ротор может псремешаться в подшип:шеах до упора в задний о-pai! II!!I.тельный вш!т. При этом ме«еду торцом ротора и задней опорой по сс обводу устанавливается минимальный зазор.

Разрежение на обводе носовой опоры в зоне отверстий передается по каналам в полость переднего торца ступицы турбины. Тям устанавл!!вяет я давление Р „, значение которого завис!!т о-. соотношения потерь íапора в отверстиях и зазоре б,, т. е. в основном, от соотношения суммарной площади отверстий и се-! сния зазора.

В»aчальпом положении ротора, когда б, имеет наименьшее значение, давление в передней полости близко к Р,„,„. При перемещении ротора навстречу потоку зазор б„ увеличивается (благодаря конической форме лабиринта), следовательно увеличивается и давление в передней торцовой полости.

Давление скоростного напора через отверстие в приемнике 17 и капал в задней опоре 5 передается на кормовой торец ступицы турбины. Пока сечение подводящих коммуникаций существенно больше сечения зазора К< по кормовому торцу турбины, потери скоростного напора маль., и ротор под воздействием компенсирующеи силы отходит от огряпичительногo винта навстре-.у потоку под действием силы

К„,=F (P,— Р „), -,1å Е = площадь ступицы ротора, Р,, — давление в кормовой полости ротора.

Но при этом увеличиваются зазоры б и д„. что вызывает увеличение давления в передней полости и уменьшение давления в кормовой

l!ОЛ ОСТИ, с! С.!С 100 с1ТС ЬПО, X Ъ!ЕПЬ!«!СП !С ЕОМ ПСН" сиру ощсй силы.

Описаш!ая система компенсации соответствуст схеме автоматического регулирования с

Отрицательной обратной связь!о. Хорошее демгфирование осевых колебаний ротора в

316015 жидкой среде обеспечивает системс быстрое затухание автоколебаний и пх малую амплитуду.

Предмет изобретения

1. Турбинный датчик скорости с разгруженными подшипниками, содержащий корпус, турбину Каплана, установленную в подшипниках, обтекатель переднего подшипника, узел разгрузки от осевой силы заднего подшипника в виде канала, сообщающего полости подшипника с пространством полного напора потока, отличаюцийся тем, что, с целью снижения порога чувствительности, увеличения эффективности компенсации осевой силы, обтекатель переднего подшипника содержит ряд отверстий по окружности, сообщающих зону минимального давления набегающего потока с передпей торцовой плоскостью турбины, а в торце обтскателя выполнена полость в виде усеченного конуса, меньшее основание которого совпадает с торцом, при этом в этой полости

5 размещен передний конец турбины, обточенньш в виде усеченного конуса, большее основание которого совпадает с торцом, а узел разгрузки от осевой силы заднего подшипника снабжен приемником, установленным вне кор10 пуса.

2. Датчик по п. 1, отличаюш,ийся тем, что, с целью уменьшения засорения подшипников, Ео вкладышах выполнены продольные пазы.

3. Датчик по п. 1, отличаюцийся тем, что, 15 с целью уменьшения влияния местного скоса течения на точность измерения, корпус снабжен обечайкой, окр жающей переднюю часть корпуса, выполненной в виде отрезка цилиндра. коаксиального с корпусом.