Патент на изобретение №2341700

(54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТОРМОЗ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к гидравлическим устройствам для испытаний турбомашин. Гидравлический тормоз содержит корпус с размещенным цилиндрическим ротором на валу, установленном в подшипники скольжения. На наружной поверхности ротора выполнены глухие отверстия преимущественно полукруглой формы, а на его периферии установлена винтовая решетка лопастей, соединенная с всасывающей и нагнетательной камерами входным и выходным патрубками. Подшипники скольжения работают на перекачиваемой среде с подводом на правый подшипник из камеры нагнетания через отверстия в корпусе и отводом в винтовую решетку лопастей и левый подшипник, с поступлением жидкости через отверстия в валу и сливом во всасывающую камеру. В корпусе установлена гидравлическая пята, образующая с поверхностью ротора торцевую щель, и имеется радиальная щель между корпусом и ротором, а также камера, размещенная между радиальной и торцевой щелью. На внутренней части корпуса имеется пакет дроссельных шайб, соединяющий всасывающую и нагнетательную камеры. Достигается получение минимальных габаритов устройства и расширение диапазона устойчивой работы за счет использования вихревого взаимодействия жидкости с рабочими органами устройства. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к гидравлическим машинам, в частности к области экспериментальных исследований и отработки турбомашин с определением энергетических характеристик, в том числе пропульсивных комплексов и энергосиловых установок подводных аппаратов.

Известны гидравлические тормоза для испытаний турбомашин (См., например, Гавриленко Б.А., Минин В.А., Соловников Л.С. Гидравлические тормоза. – Москва, Машгиз. 1961. – 244 с.). Такие конструкции имеют большие радиальные габариты и при работе на режимах частичных нагрузок работают неустойчиво с колебаниями тормозного момента и пульсациями давления жидкости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является погружной гидротормоз, содержащий тормозные диски, смонтированные на ступицах вместо соосных гребных винтов (см., например, патент РФ 2247350, G01М 15/00, G01L 5/13, В63Н 21/00). Такая конструкция имеет большие габариты и не обеспечивает устойчивой работы устройства на всех режимах по нагрузке.

Технический результат изобретения – получение минимальных габаритов и расширение диапазона устойчивой работы за счет использования вихревого взаимодействия жидкости с рабочими органами устройства. Технический результат достигается выполнением глухих отверстий на роторе, на периферии которого размещена неподвижная решетка лопастей, применением подшипников скольжения, гидравлической пяты и пакета дроссельных шайб, соединяющих камеру нагнетания с камерой всасывания.

Предлагаемое изобретение характеризуется новыми существенными признаками:

– на наружной поверхности ротора размещены глухие отверстия преимущественно полукруглой формы;

– на периферии ротора установлена винтовая решетка лопастей;

– радиальные и упорный подшипники питаются перекачиваемой средой из камеры нагнетания через дроссельные отверстия в роторе;

– на внутренней части корпуса размещен пакет дроссельных шайб.

В результате наличия этих признаков гидравлический тормоз приобретает новое свойство: устройство наряду с прямым назначением – торможением крутящего момента испытываемой турбомашины прокачивает через себя рабочую жидкость, создавая напор, т.е. является одновременно насосом.

На чертеже схематично представлена конструкция гидравлического тормоза.

Гидравлический тормоз состоит из корпуса 1, цилиндрического ротора 2 в виде барабана, на наружной поверхности которого размещены глухие отверстия 3, на периферии ротора имеется винтовая решетка лопастей 4, соединенная с всасывающей 5 и нагнетательной 6 камерами с подводящим 7 и отводящим 8 патрубками. Ротор установлен на радиальные левый и правый подшипники скольжения 9 и 10, к которым подводится рабочая жидкость по отверстиям 11, 12 и дросселям 13 в корпусе и барабане. Для разгрузки от осевых сил и ограничения осевого перемещения в конструкции применена гидравлическая пята 14 с радиальной щелью 15. Имеется торцевая щель 16, соединенная с радиальной щелью камерой гидропяты 17. За торцевой щелью по ходу потока размещена полость сливная 18, из которой жидкость по осевым отверстиям 19 и радиальным отверстиям 20 поступает в винтовую решетку. Для обеспечения регулировки момента на валу гидравлического тормоза, на внутренней поверхности корпуса установлен пакет дроссельных шайб 21с дроссельными отверстиями 22.

Гидравлический тормоз работает следующим образом. При вращении ротора 2 в корпусе 1 в глухих отверстиях 3 возникает вихревое течение, которое распространяется в винтовую решетку лопастей 4, создает тормозной момент на роторе 2 и перемещает жидкость из подводящего патрубка 7, всасывающей камеры 5 в нагнетательную камеру 6 и отводящий патрубок 8. Ротор 2 установлен на подшипники скольжения 9 и 10, рабочая вода к которым подводится через отверстия в корпусе 11 от нагнетательной камеры 6 к правому подшипнику 10 и через осевое отверстие 12 и дроссели 13 к левому подшипнику скольжения 9. Для восприятия осевого усилия, направленного в сторону всасывания в конструкции гидравлического тормоза, применена гидравлическая пята 14 с устанавливаемым автоматически фиксированным зазором в торцевой щели 16. При уменьшении торцевого зазора давление в камере гидропяты 17 возрастает, и разгрузочное усилие на роторе увеличивается, следовательно, торцевая щель увеличивается. При этом давление в камере гидропяты падает, сила, действующая на ротор, снижается и торцевая щель уменьшается. Таким образом, автоматически устанавливается фиксированный зазор и ротор уравновешивается. Для увеличения диапазона восприятия момента на валу, уменьшения расхода в сеть, а значит, и габаритов всасывающего и нагнетательного трубопроводов на внутренней поверхности корпуса закреплен пакет дроссельных шайб 21с отверстиями 22.

Применение предлагаемого изобретения повысит эксплуатационные характеристики гидротормоза, снизит габариты и повысит устойчивость работы. Устройство упростит согласование нагрузочных характеристик гидравлического тормоза с силовой установкой.

Наиболее целесообразно использовать данное изобретение при испытаниях турбомашин, при экспериментальном исследовании и отработки элементов пропульсивных комплексов и энергосиловых установок подводных аппаратов.

Формула изобретения

1. Гидравлический тормоз, содержащий корпус с размещенным цилиндрическим ротором на валу, установленном в подшипники скольжения, отличающийся тем, что на наружной поверхности ротора выполнены глухие отверстия преимущественно полукруглой формы, а на его периферии установлена винтовая решетка лопастей, соединенная с всасывающей и нагнетательной камерами входным и выходным патрубками.

2. Гидравлический тормоз по п.1, отличающийся тем, что подшипники скольжения работают на перекачиваемой среде с подводом на правый подшипник из камеры нагнетания через отверстия в корпусе и отводом в винтовую решетку лопастей и левый подшипник, с поступлением жидкости через отверстия в валу и сливом во всасывающую камеру.

3. Гидравлический тормоз по п.2, отличающийся тем, что в корпусе установлена гидравлическая пята, образующая с поверхностью ротора торцевую щель, и имеется радиальная щель между корпусом и ротором, а также камера, размещенная между радиальной и торцевой щелью, и сливная полость, соединенная осевыми и радиальными отверстиями с винтовой решеткой.

4. Гидравлический тормоз по п.3, отличающийся тем, что на внутренней части корпуса имеется пакет дроссельных шайб, соединяющий всасывающую и нагнетательную камеры.

РИСУНКИ