Центробежная турбомашина

 

1. ЦЕНТРОБЕЖНАЯ ТУРБОМАШИНА , содержащая корпус с центральным отводным каналом и расположенные в нем рабочее колесо со ступицей, установленное на валу посредством сферического соединения с возможностью углового перемещения в плоскости вращения колеса, и щелевые уплотнения, отличающаяся тем, что, с целью автоматического уравновешивания радиальных сил, рабочее колесо снабжено упругими элементами, расположенными в ступице по обе стороны в меридианальной плоскости колеса по касательным к окружности сферической поверхности соединения, последнее размещено между ступицей рабочего колеса и валом, причем геометрический центр радиуса сферы совпадает с точкой пересечения оси вала и оси/отводного канала, а щелевые уплотнения выполнены сферическими с тем же центром. 2. Турбомашина по п. I, отличающаяся тем, что Соединение выполнено щлицевым, причем между выступами шлицев установлены элементы качения, подпружиненные со стороны вала.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

316>>gg, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21.) 3576001/25-06 (22) 08.04.83 (46) 07.07.84. Бюл. № 25 (72) А. Ф. Грищенко, Г. М. Зиневич и Г. А. Бондаренко (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения. (53) 621.671 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 885615, кл. F 04 D 1/04.

2. Авторское свидетельство СССР № 872792, кл. F 04 D 15/00. (54) (57) 1. ЦЕНТРОБЕЖНАЯ ТУРБО. МАШИНА, содержащая корпус с центральным отводным каналом и расположенные в нем рабочее колесо со ступицей, установленное на валу посредством сферического соединения с возможностью углового переме„„SU„„1101586 A

3(5D F 04 D 15/00; F 04 D 29/04 щения в плоскости вращения колеса, и щелевые уплотнения, отличающаяся тем, что, с целью автоматического уравновешивания радиальных сил, рабочее колесо снабжено упругими элементами, расположенными в ступице по обе стороны в меридианальной плоскости колеса по касательным к окружности сферической поверхности соединения, последнее размещено между ступицей рабочего колеса и валом, причем геометрический центр радиуса сферы совпадает с точкой пересечения оси вала и оси,отводного канала, а щелевые уплотнения выполнены сферическими с тем же центром.

2. Турбомашина по п. 1, отличающаяся тем, что Соединение выполнено шлицевым, причем между выступами шлицев установлены элементы качения, подпружиненные со Е стороны вала.

1101586

Изобретение относится к компрессорои насосостроению и может быть использовано в центробежных компрессорах и насосах.

Известна центробежная турбомашина, содержащая расположенное в корпусе на валу рабочее колесо, на наружной поверхности которого помещены разгрузочные импеллеры на подшипниках, а подшипники подпружинены и установлены с возможностью осевого перемещения.

При появлении неравномерного газодинамического воздействия на рабочее колесо, оно смещается и один из импеллеров выходит из зацепления с рабочим колесом и становится неподвижным, при этом вызывает уменьшение давления, вследствие чего и под деиствием подпружиненного подшипника рабочее колесо устанавливается в нормальное положение (11.

Недостатком конструкции является то, что она не позволяет уравновешивать газодинамические радиальные силы и снизить вибрацию ротора, вследствие возникновения неуравновешенной осевой силы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является центробежная турбомашина, содержащая .корпус с центральным отводным каналом и расположенные в нем рабочее колесо со ступицей, размещенное на валу посредством сферического соединения с возможностью углового перемещения в плоскости вращения колеса, и щелевые уплотнения (21.

Недостатком известной конструкции является необходимость переналадки при работе турбомашины на различных режимах, что в условиях эксплуатации, особенно многоступенчатых машин, весьма затруднено и экономически невыгодно.

Целью изобретения является автоматическое уравновешивание радиальных сил.

Указанная цель достигается тем, что в центробежной турбомашине, содержащей корпус с центральным отводным каналом и расположенные в нем рабочее колесо со ступицей, размещенное на валу посредством сферического соединения с возможностью углового перемещения в плоскости вращения колеса, и щелевые уплотнения, рабочее колесо снабжено упругими элементами,,расположенными в ступице по обе стороны в меридианальной плоскости колеса по касательным к окружности сферической поверхности соединения, последнее размещено между ступицей рабочего колеса и валом, причем геометрический центр радиуса сферы совпадает с точкой пересечения оси вала и оси отводного канала, а щелевые уплотнения выполнены сферическими с тем же центром.

Кроме того, соединение выполнено шлицевым, причем между выступами шлицев

30 установлены элементы качения, подпружи.ненные со стороны вала.

На фиг. 1 представлена центробежная турбомашина, продольный разрез (вариант исполнения сферического соединения опора скольжения); на фиг. 2 — то же, с опорой качения; на фиг. 3 — разрез А — А на фиг. 2; на фиг. 4 — схема многоступенчатого насоса, поясняющая причины возникновения радиальных сил.

Устройство в варианте исполнения опоры скольжения (фиг. 1) содержит корпус 1 с центральным отводным каналом 2 и расположенные в нем рабочее колесо 3 со ступицей 4, размещенное на валу 5 посредством сферического соединения 6 с возможностью углового перемещения в плоскости вращения колеса 3, и щелевые уплотнения 7. Рабочее колесо 3 снабжено упругими элементами 8, расположенными в ступице 4 по обе стороны в меридианальной плоскости колеса 3 по касательным к окружности сферической поверхности 9 соединения б, последнее размещено между ступицей

4. и валом 5, причем геометрический центр радиуса сферы 9 совпадает с точкой пересечения 10 оси 11 вала 5 и оси 12 отводного канала 2; а щелевые уплотнения 7 выполнены сферическими с тем же центром.

В варианте исполнения опоры качения (фиг. 2 и фиг. 3) соединение 6 выполнено шлицевым, причем между выступами 13 установлены элеМенты 14 качения, подпружиненные со стороны вала 5.

Устройство работает следующим образом.

В процессе нагнетания рабочее колесо

3 под воздействием статических и переменных газодинамических сил самоустанавливается, на. сферической поверхности 9 посредством упругих элементов 8, изменяя зазоры между рабочим колесом 3 и корпусом 1 и соответственно поля давлений таким образом, что силы уравновешиваются.

При этом исключаются моменты, действующие на вал 5 при жестком креплении рабочего колеса 3 и которые вызывают радиальные силы.

В варианте исполнения сферического соединения 6 с опорой качения под воздействием газодинамических (гидродинамических) сил угловое перемещение рабочего колеса 3 осуществляется при значительно меньших усилиях в сравнении с вариантом соединения б с опорой качения. Кроме того, между выступами 13 и ступицей рабочего колеса 3 установлены элементы 14 качения, что заменяет при повороте рабочего колеса трение скольжения на трение качения.

Использование данной конструкции центробежной турбомашины позволяет автоматически согласовывать элементы проточной части, уменьшить вибрацию и снизить радиальные силы, действующие на подшип†11015

e-.. г

А-А

1 ники ротора, повысить долговечность ротора, вследствие чего данная конструкция центробежной турбомашины дает возможность повысить КПД, улучшить вибрационные характеристики, автоматически уравновешивать радиальные силы и повысить надежность компрессора.

Применение центробежной турбомашины с ротором с самоустанавливающимися рабочими колесами позволяет предотвратить преждевременную остановку машины и обеспечить более длительную и надежную работу технологических линий химических . производств.

Таким образом, автоматическое уравновешивание - радиальных сил в центробежной турбомашине позволит получить значительный экономический эффект за счет повышения надежности технологических линий химических производств. г

1101586

Редактор А. Шандор

Заказ 4676/21

Составитель С. Максимов

Техред И. Верес Корректор М. Демчик

Тираж 624 Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4