close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY8104

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 8104
(13) C1
(19)
(46) 2006.06.30
(12)
7
(51) B 04B 9/12, 9/14
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
САМОБАЛАНСИРУЮЩИЙСЯ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ РОТОРНЫЙ
МЕХАНИЗМ С ГАЗОСТАТИЧЕСКОЙ ОПОРОЙ
(21) Номер заявки: a 20031032
(22) 2003.11.12
(43) 2005.06.30
(71) Заявитель: Научно-производственное
республиканское унитарное предприятие "НПО "Центр" (BY)
(72) Авторы: Лускин Григорий Михайлович (BY); Воробьев Владимир
Васильевич (BY); Бородавко Владимир Иванович (BY); Бороха Эдуард
Леонидович (BY); Артамонов Владимир Александрович (RU); Козин
Александр Юрьевич (RU); Костевич Юрий Владимирович (BY)
(73) Патентообладатель: Научно-производственное республиканское унитарное
предприятие "НПО "Центр" (BY)
(56) 1. BY 20010810 A, 2003.
2. RU 2183136 C1, 2002.
3. RU 2089297 C1, 1997.
4. US 3308848 A, 1967.
5. US 4410220 A, 1983.
BY 8104 C1 2006.06.30
(57)
Самобалансирующийся вертикальный роторный механизм с газостатической опорой,
содержащий рабочий орган, газостатический опорный узел с пятой и подпятником с соответствующими друг другу по форме несущими поверхностями, причем подпятник имеет
отверстие для подвода газообразного рабочего тела к несущим поверхностям, систему газообеспечения, связанную с отверстием подпятника, и привод с механической передачей,
состоящей из трех валов, последовательно соединенных с возможностью пересечения
осей, один из которых выполнен телескопическим, отличающийся тем, что он снабжен
Фиг. 1
BY 8104 C1 2006.06.30
фигурной рамой, расположенной между рабочим органом и пятой и связанной с ними посредством гибких элементов, узлом коррекции дисбаланса рабочего органа и узлом коррекции дисбаланса пяты, каждый из которых состоит из кольцеобразной корректирующей
массы и гибких элементов, связывающих корректирующую массу с рабочим органом и
пятой соответственно и взаимодействующих с фигурной рамой, гибкими механическими
передачами для придания вращательного момента от пяты фигурной раме и от фигурной
рамы рабочему органу, каждая из которых состоит из трех валов, последовательно соединенных с возможностью пересечения осей, один из которых выполнен телескопическим,
причем места соединения гибких элементов узлов коррекции дисбаланса рабочего органа
и пяты с рабочим органом и пятой, соответственно, расположены ближе к оси вращения
ротора по сравнению с местами их взаимодействия с фигурной рамой.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к самобалансирующимся роторным механизмам с вертикальной осью вращения ротора и газостатическим опорным
узлом, и может найти применение в различных отраслях машиностроения: дробилки и
мельницы с роторным рабочим органом, центрифуги и сепараторы различного назначения, центробежные испытательные стенды, турбины, электрогенераторы, двигатели, станки
и другие роторные установки с, преимущественно, высокоскоростным рабочим органом
для осуществления технологических процессов, вызывающих значительную динамическую неуравновешенность ротора.
Известен вертикальный роторный механизм с газостатической опорой (Роторный механизм центробежной установки), содержащий рабочий орган, газостатический опорный
узел с соответствующими друг другу по форме несущими поверхностями (в виде части
сферы), пята которого непосредственно и жестко соединена с рабочим органом, образуя
ротор, а подпятник которого имеет отверстие для подвода газообразного рабочего тела к
несущим поверхностям, систему газообеспечения, связанную с центральным отверстием
подпятника, и привод с гибкой механической передачей, состоящей из трех валов, последовательно соединенных с возможностью пересечения осей, один из которых выполнен
телескопическим [1].
Однако, данная роторная установка обладает недостаточно высокой надежностью, т.к.
при возникновении режимного дисбаланса в рабочем органе и при резонансных частотах
вращения возникают значительные радиально - угловые колебания ротора, которые при
осуществлении технологических процессов на высоких скоростях вращения могут привести к ударам и трению пяты о подпятник и выходу газостатического опорного узла из
строя. Эти недостатки связаны со слабой радиальной и угловой устойчивостью ротора,
вызванной отсутствием радиальной опоры, и невозможностью обеспечить самобалансировку ротора из-за жесткого соединения рабочего органа и пяты.
Известна также центробежная установка, содержащая корпус и вертикальный роторный механизм с газостатической опорой, состоящий из рабочего органа, газостатического
опорного узла с пятой и подпятником с соответствующими друг другу по форме несущими поверхностями, причем подпятник имеет отверстие для подвода газообразного рабочего тела к несущим поверхностям, образуя ротор, систему газообеспечения, связанную с
отверстием подпятника, и привод с гибкой механической передачей, состоящей из трех
валов, последовательно соединенных с возможностью пересечения осей, один из которых
выполнен телескопическим, при этом, установка содержит механический опорный узел,
состоящий из подшипникового узла, установленного на валу, соединяющего рабочий орган и пяту, и упругого опорного узла, соединяющего подшипниковый узел и корпус [2].
Однако, данная роторная установка обладает недостаточно высокой надежностью работы, т.к. при режимном дисбалансе рабочего органа и резонансных частотах вращения
возникает неуравновешенность ротора, обуславливающая высоко-амплитудные колебания
2
BY 8104 C1 2006.06.30
ротора и, соответственно, высокие переменные динамические нагрузки в радиальном и
угловом направлениях на подшипниковый узел и упругий опорный узел и их достаточно
быстрый выход из строя. Эти недостатки связаны с тем, что из - за жесткого соединения
рабочего органа и пяты невозможно обеспечить достижение технического результата, заключающегося в обеспечении самобалансировки рабочего органа и пяты независимо друг
от друга и этим предотвратить радиальные и угловые колебания ротора.
Задача изобретения состоит в значительном повышении надежности работы роторной
установки за счет предотвращения радиальных и угловых колебаний ротора путем получения технического результата, заключающегося в обеспечении самобалансировки рабочего органа и пяты независимо друг от друга.
Сущность изобретения заключается в том, что для решения поставленной задачи путем достижения указанного технического результата самобалансирующийся вертикальный
роторный механизм с газостагической опорой, содержащий рабочий орган, газостатический опорный узел с пятой и подпятником с соответствующими друг другу по форме несущими поверхностями, причем подпятник имеет отверстие для подвода газообразного
рабочего тела к несущим поверхностям, систему газообеспечения, связанную с отверстием подпятника, и привод с механической передачей, состоящей из трех валов, последовательно соединенных с возможностью пересечения осей, один из которых выполнен
телескопическим, отличается тем, что он снабжен фигурной рамой, расположенной между
рабочим органом и пятой и связанной с ними посредством гибких элементов, узлом коррекции дисбаланса рабочего органа и узлом коррекции дисбаланса пяты, каждый из которых
состоит из кольцеобразной корректирующей массы и гибких элементов, связывающих
корректирующую массу с рабочим органом и пятой, соответственно, и взаимодействующих с фигурной рамой, и гибкими механическими передачами для придания вращательного момента от пяты фигурной раме и от фигурной рамы рабочему органу, каждая из
которых состоит из трех валов, последовательно соединенных с возможностью пересечения осей, один из которых выполнен телескопическим, причем места соединения гибких
элементов узлов коррекции дисбаланса рабочего органа и пяты с рабочим органом и пятой, соответственно, расположены ближе к оси вращения ротора по сравнению с местами
их взаимодействия с фигурной рамой.
Изобретение поясняется чертежами: фиг. 1 - общий вид механизма в разрезе; фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; фиг. 4 - общий вид механизма в разрезе
с рабочим органом и пятой, находящимися в состоянии дисбаланса.
Самобалансирующийся вертикальный роторный механизм с газостатической опорой
содержит рабочий орган 1, снабженный опорным элементом 2, фигурную раму 3, связанную с опорным элементом 2 рабочего органа 1 гибкими элементами 4, газостатический
опорный узел с соответствующими друг другу по форме несущими поверхностями, например, в виде части сферы, пята 5 которого связана с фигурной рамой 3 гибкими элементами 6, а подпятник 7 которого имеет отверстие 8 для подвода газообразного рабочего
тела к несущим поверхностям, систему газообеспечения (на чертежах не показана), связанную с отверстием 8 подпятника 7, узел коррекции дисбаланса рабочего органа 1, состоящий из кольцеобразной корректирующей массы 9 и гибких элементов 10, 11, 12, 13,
14, 15, связывающих корректирующую массу 9 с рабочим органом 1 и взаимодействующих с фигурной рамой 3, узел коррекции дисбаланса пяты 5, состоящий из кольцеобразной корректирующей массы 16 и гибких элементов 17, 18 (остальные на чертежах не
показаны) связывающих корректирующую массу 16 с пятой 5 и взаимодействующих с
фигурной рамой 3, привод (на чертежах не показан) с гибкой механической передачей 19
для передачи вращательного момента пяте 5 от привода, гибкую механическую передачу
20 для передачи вращательного момента от пяты 5 фигурной раме 3 и гибкую механическую передачу 21 для передачи вращательного момента от фигурной рамы 3 рабочему органу 1.
3
BY 8104 C1 2006.06.30
Гибкие элементы 4 и 6 могут быть выполнены в виде тросов или цепей.
Гибкие элементы 10, 11, 12, 13, 14, 15, и 17, 18, соединяющие корректирующие массы 9
и 16 с рабочим органом 1 и пятой 5, соответственно, выполнены, например, в виде тросов.
Места их соединения с рабочим органом 1 и пятой 5 расположены ближе к оси вращения
ротора по сравнению с местами их взаимодействия с фигурной рамой 3.
Каждая из гибких механических передач 19, 20 и 21 состоит из трех валов, последовательно соединенных с возможностью пересечения осей, один из которых выполнен телескопическим.
Изобретение используют следующим образом.
Включают систему газообеспечения, содержащую, например, вентилятор или компрессор, из которой газообразное рабочее тело через отверстие 8 подпятника 7 поступает
к несущим поверхностям газостатического опорного узла. Между несущими поверхностями создается избыточное давление, под действием которого ротор приподнимается
("всплывает"), образуя эксплуатационный зазор с газостатической опорной подушкой.
Затем включают привод (электродвигатель) с гибкой механической передачей 19 и пяте 5 придают вращение с технологической скоростью. Посредством гибких механических
передач 20 и 21 вращение с такой же скоростью придается фигурной опоре 3 и рабочему
органу 1, соответственно.
Посредством вращающегося рабочего органа 1 осуществляют различные центробежные
и другие технологические процессы. В качестве рабочего органа 1 роторный механизм
может содержать ускоритель материала ударно-центробежных дробилок и мельниц, рабочий
орган других роторных дробилок и мельниц, барабан центрифуг или сепараторов различного назначения, рабочий орган центробежных испытательных стендов и центробежных
литейных машин, паровую или газовую турбину и другие роторные рабочие органы.
Во время холостого вращения, при осуществлении технологического процесса и на
резонансных частотах вращения в рабочем органе 1 (например, ускорителе материала
ударно-центробежной дробилки или мельницы) может проявиться остаточный или режимный дисбаланс (фиг. 4) вследствие возникновения динамической неуравновешенности.
Под действием дисбаланса рабочий орган 1 будет смещаться в направлении вектора
дисбаланса независимо от фигурной рамы 3 и пяты 5 благодаря тому, что связан с фигурной рамой 3 гибкими элементами 4 и приобретает вращение посредством гибкой механической передачи 21. Смещаясь, рабочий орган 1 освобождает гибкий элемент 13 и тянет за
собой гибкий элемент 10. Благодаря этому корректирующая масса 9 смещается в направлении, прямо противоположном направлению смещения рабочего органа 1, и приобретает
относительно оси вращения ротора состояние дисбаланса, вектор которого прямо противоположен вектору дисбаланса рабочего органа 1. Рабочий орган 1 перестанет смещаться,
когда сила дисбаланса корректирующей массы 9 сравняется с силой его дисбаланса.
При устранении динамической неуравновешенности рабочий орган 1 под действием
сил самоцентрирования [3] сместится в исходное положение. При этом, гибкий элемент 10
освобождается, гибкий элемент 13 перемещается за рабочим органом 1, а корректирующая масса 9 перемещается в исходное положение и приобретает относительно оси вращения ротора состояние баланса.
При возникновении дисбаланса в пяте 5 (фиг. 4). Благодаря тому, что пята 5 связана с
фигурной рамой 3 гибкими элементами 6, приобретает вращение посредством гибкой механической передачи 19 и передает вращательный момент фигурной раме 3 посредством
гибкой механической передачи 20, она будет смещаться в направлении вектора дисбаланса независимо от фигурной рамы 3 и рабочего органа 1. При этом, гибкий элемент 18 освобождается, гибкий элемент 17 перемещается за пятой 5, а корректирующая масса 16
смещается в направлении, прямо противоположном направлению смещения пяты 5 (вектора дисбаланса) и приобретает относительно оси вращения ротора дисбаланс, вектор которого прямо противоположен вектору дисбаланса пяты 5.
4
BY 8104 C1 2006.06.30
При устранении дисбаланса пята 5 под действием сил самоцентрирования [3] будет
смещаться в исходное положение. При этом, гибкий элемент 17 освобождается, гибкий
элемент 18 перемещается за пятой 5, а корректирующая масса 16 смещается в исходное
положение и приобретает относительно оси вращения ротора состояние баланса.
После завершения технологического процесса отключают привод, а после прекращения вращения ротора отключают систему газообеспечения и постепенно прекращают подачу газообразного рабочего тела к несущим поверхностям газостатического опорного
узла. Пята 5 плавно опускается на подпятник 7.
Источники информации:
1. Патент РФ № 2183136, МПК В 02 С 13/14. - Опубл. 10.06.2002.
2. Заявка на патент РБ № 20010810, МПК В 04 В 3/00 // Официальный бюллетень № 1. 2003 (прототип).
3. Ишлинский А.Ю. Прикладные задачи механики. Книга 2. Механика упругих и абсолютно твердых тел. - М.: Наука, 1986. - С. 123.
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
146 Кб
Теги
патент, by8104
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа