Патент на изобретение №2291001

(54) ВЕРТИКАЛЬНАЯ РОТОРНАЯ МАШИНА С РАЗГРУЖАЕМЫМИ ОПОРНЫМИ УЗЛАМИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к машиностроению, а именно к машинам с роторным, преимущественно, высокоскоростным и тяжелым рабочим органом (крестовина, диск, барабан, колесо и т.п.) на вертикальном валу с разгружаемыми опорными узлами, и может найти применение в центробежной технике, турбостроении, двигателестроении, станкостроении и т.д. Задача изобретения состоит в обеспечении разгрузки опорных узлов в радиальном направлении в роторных машинах с открытым корпусом за счет достижения усиления эффекта самоцентрирования рабочего органа путем создания аэродинамической силы в радиальном (центробежном или центростремительном) направлении. Вертикальная роторная машина с разгружаемыми опорными узлами содержит корпус, роторный рабочий орган, вал рабочего органа, опорные узлы, установленные на валу, и устройство для разгрузки опорных узлов. Устройство для разгрузки опорных узлов содержит верхний диск и нижний диск, жестко закрепленный на валу, и профильные лопатки, равномерно закрепленные между дисками на их периферической части. Устройство для разгрузки может быть расположено коаксиально рабочему органу, над или под ним. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к машинам с роторным, преимущественно, высокоскоростным и тяжелым рабочим органом (крестовина, диск, барабан, колесо и т.п.) на вертикальном валу с разгружаемыми опорными узлами, и может найти применение в центробежной технике, турбостроении, двигателестроении, станкостроении и т.д.

Известна горизонтальная роторная машина с разгружаемыми опорными узлами, содержащая закрытый полый корпус, роторный рабочий орган, расположенный в полости корпуса, вал рабочего органа, опорные узлы, установленные на валу рабочего органа, и устройство для разгрузки опорных узлов, при этом устройство для разгрузки опорных узлов содержит два диска, установленных на валу рабочего органа, рабочие профильные лопатки, закрепленные между дисками и расположенные равномерно по периферии дисков, и полуобечайку, жестко закрепленную в корпусе в зоне нагружения опорных узлов. При вращении дисков воздушный поток обтекает открытые рабочие профильные лопатки, расположенные над обечайкой, и создает аэродинамическую подъемную силу, способствующую полной или частичной разгрузке опорных узлов в радиальном направлении (Авт. св. СССР №1428857, F 16 С 39/04, опубл. 07.10.1988).

Однако в данной роторной машине устройство для разгрузки опорных узлов не позволяет добиться снижения радиальной нагрузки на опорные узлы в вертикальных роторных машинах.

Известна также вертикальная роторная машина с разгружаемыми опорными узлами, содержащая закрытый полый корпус, роторный рабочий орган, расположенный в полости корпуса, вал рабочего органа, опорные узлы, установленные на валу рабочего органа, и устройство для разгрузки опорных узлов, при этом устройство для разгрузки опорных узлов выполнено в виде диска, установленного в полости корпуса со стороны направления осевой нагрузки между стенкой корпуса и торцевой поверхностью рабочего органа с возможностью прямолинейных возвратно-поступательных перемещений вдоль направления нагрузки (Патент РФ №2226628, F 16 С 39/04, опубл. 10.04.2004, фиг.1).

Однако устройство для разгрузки опорных узлов данной роторной машины не позволяет снизить нагрузки на опорные узлы в радиальном направлении в машинах с открытым корпусом из-за того, что усиление самоцентрирования рабочего органа в роторных машинах с закрытым корпусом осуществляется за счет обеспечения разрежения между рабочим органом и устройством для разгрузки опорных узлов.

Задача изобретения состоит в обеспечении разгрузки опорных узлов в радиальном направлении в роторных машинах с открытым корпусом за счет достижения усиления эффекта самоцентрирования рабочего органа путем создания аэродинамической силы в радиальном (центробежном или центростремительном) направлении.

Сущность изобретения заключается в том, что для решения поставленной задачи путем достижения указанного технического результата, в вертикальной роторной машине с разгружаемыми опорными узлами, содержащей корпус, роторный рабочий орган, вал рабочего органа, опорные узлы, установленные на валу рабочего органа, и устройство для разгрузки опорных узлов, согласно изобретению устройство для разгрузки опорных узлов расположено на рабочем органе или валу и содержит верхний и нижний диски и профильные лопатки, равномерно закрепленные между дисками на их периферической части.

Изобретение поясняется чертежами: фиг.1 – общий вид вертикальной роторной машины, в разрезе; фиг.2 – разрез А-А на фиг.1.

Вертикальная роторная машина с разгружаемыми опорными узлами содержит корпус 1, роторный рабочий орган 2, вал 3 рабочего органа 2, опорные узлы 4, установленные на валу 3, и устройство для разгрузки опорных узлов 4.

Устройство для разгрузки опорных узлов 4 содержит верхний диск 5 и нижний диск 6, жестко закрепленный на валу 3, и профильные лопатки 7, равномерно закрепленные между дисками 5 и 6 на их периферической части. Устройство для разгрузки может быть расположено коаксиально рабочему органу 2 (фиг.1), над или под ним (не показано).

Изобретение используют следующим образом.

Роторному рабочему органу 2 придают вращение посредством привода (не показан). Во время осуществления технологического процесса, например центрифугирования, опорные узлы 4 испытывают значительные динамические нагрузки в радиальном направлении, особенно при возникновении дисбаланса рабочего органа 2 и на резонансных частотах вращения.

При вращении профильные лопатки 7 создают радиальную аэродинамическую силу, например, в центробежном направлении (фиг.2). Если профильные лопатки расположить, повернув на 180° (не показано), то они будут создавать радиальную аэродинамическую силу в центростремительном направлении.

Благодаря возникновению радиальной аэродинамической силы обеспечивается возрастание эффекта самоцентрирования вращающегося рабочего органа 2, что позволяет добиться значительной разгрузки опорных узлов 4 в радиальном направлении.

Формула изобретения

Вертикальная роторная машина с разгружаемыми опорными узлами, содержащая корпус, роторный рабочий орган, вал рабочего органа, опорные узлы, установленные на валу рабочего органа, и устройство для разгрузки опорных узлов, отличающаяся тем, что устройство для разгрузки опорных узлов расположено на рабочем органе или валу и содержит верхний и нижний диски и профильные лопатки, равномерно закрепленные между дисками на их периферической части.

РИСУНКИ