Центробежный насос

 

Изобретение может найти применение в высоконапорных насосных агрегатах различного назначения„ Цель изобретения - повышение надежности насоса путем разгрузки ротора от осевой силы. Центробежный насос содержит рабочее колесо 2 с радиальными зазорами 7, 8„ Уплотнительные кольца 5, 6 выполнены в виде пьезокерамических элементов. Шарикоподшипник 4 снабжен установленными на торцах пьезоэлектрическими датчиками 10, 11. По сигналу с датчиком 10, 11 на пьезокерамические элементы подается гармонический электрический сигнал, кольца 5, 6 совершают колебания. Это приводит к турбулизации потока в зазорах 7, 8. При смещении рабочего колеса 2 вправо датчик 11 выдает положительный сигнал, а датчик 10 - отрицательный. На кольцо 6 при этом поступает увеличенный электрический сигнал, а на кольцо 5 - уменьшенный Утечки через зазор 8 уменьшатся, а через зазор 7 увеличатся , это уравновесит суммарную силу, сместившую ротор. Аналогичным образом осуществляется разгрузка от осевой силы, направленной влево. 2 ил. С (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1698489 (51) F 04 D 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4761414/29 (22) 22.11.89 (46) 15,12.91. Бюл. ¹ 46 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В„И. Баулин и Е.Н. ванов (53) 621,671(088.8) (56) Белоусов А.И., Иванов А.И. Расчет осевых сил, действующих в турбрмашинах. Куйбышев, КуАИ, 1981, с. 35, рис. 17. (54) ЦЕНТРОБЕЖНЬЙ НАСОС (57) Изобретение может найти применение в высоконапорных насосных агрегатах различного назначения. Цель изобретения — повышение надежности насоса путем разгрузки ротора от осевой силы„

Центробежный насос содержит рабочее колесо 2 с радиальными зазорами 7, 8.

Уплотнительные кольца 5, 6 выполнены

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в высоконапорных насосных агрегатах различного назначения.

Целью изобретения является повышение надежности насоса путем разгрузки ротора от осевой силы„

На фиг. 1 показан центробежный насос, общий вид; на фиг. 2 — узел I на фиг. l (опорный элемент насоса с пьезоэлектрическим датчиком).

Центробежный насос (фиг. 1) содержит корпус 1, рабочее колесо 2, установленное на валу 3, шарикоподшипннк

4 вала 3, закрепленный н корпусе 1 с тыльной стороны рабочего колеса 2, и уплотнительнше кольца 5 и 6, установ2 в виде пьезокерамических элементов °

Шарикоподшипник 4 снабжен установленными на торцах пьезоэлектрическими датчиками 10, 11. По сигналу с датчиком 10, 11 на пьезокерамические элементы подается гармонический электрический сигнал, кольца 5, 6 совершают колебания. Это приводит к турбулизации потока в зазорах 7, 8. При смещении рабочего колеса 2 вправо датчик

11 выдает положительный сигнал, а датчик 10 — отрицательный. На кольцо 6 при этом поступает увеличенный электрический сигнал, а на кольцо 5— уменьшенный. Утечки через зазор 8 уменьшатся, а через зазор 7 увеличатЮ ся, это уравновесит суммарную силу, сместившую ротор. Аналогичным образом осуществляется разгрузка от осевой силы, направленной влево. 2 ил. С:

Маю

Cb ленные в корпусе 1 с передней и тыль- Я 1 ной стороны рабочего колеса 2 и обра-, QQ зующие с ним радиальные зазоры 7 и 8.

Уплотнительные кольца 5 и 6 выпол- Q() нены в виде закрепленных в корпусе 1 - 1 ф пьезокерамических элементов с электродами для обеспечения электрической связи. Льезокерямические уплотнительные кольца 5 и 6 отделены от корпуса

1 посредством виброизолирующих прокладок (не показаны). Внутри каждого Ь пьезокерамического уплотнительного кольца размещена упругая оболочка 9.

Иарикоподшипник 4 снабжен.установленными на его торцах равномерно по окружности пьезоэлектрическими датчикам r 10 и 11 усилий, контактирующими

1698489 с корпусом 1. Каждый датчик усилий (фиг. 2) может быть выполнен, например, в виде размещенных в обоймах

12 и 13 и соединенных между собой про5 межуточного элемента 14 и пьезоэлектрического преобразователя 15. Обоймы

12 и 13 отделены друг от друга посредством виброизолирующих прокладок

16. Насос снабжен управляющим устрой- 1р ством 17, включающим преобразователь и усилитель электрических сигналов, при этом пьезоэлектрические датчики

10 и 11 электрически связаны с пьезокерамическими уплотнительными коль- 15 цами 5 и 6 через управляющее устройство 17.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно производится наст- 2р ройка системы разгрузки на рабочем. режиме насоса с целью достижения нулевых значений электрических сигналов, поступающих с пьезоэлектрических датчиков 10 и 11 при условии равенства 25 нулю осевой силы на подшипнике на этом режиме.

При переходе на другой режим или вследствие изменения внешних воздействий суммарное осевое усилие на цен- gp тробежном колесе насоса станет отличным от нуля. Тогда по сигналу с датчиков 10 и 11 от источника питания (не показан) на электроды пьезокерамических уплотнительных колец 5 и 6 подается гармонический электрический сигнал. Вследствие обратного пьезоэффекта кольца 5 и 6 начинают совершать колебания в радиальном направлении в виде растяжения-сжатия, интен- 40 сивность которых увеличивается с помощью упругой оболочки 9. Это приводит к турбулизации потока рабочего.; тела в зазорах 7 и .8 к изменению величин .утечек компонента через уплот- 45 нительные кольца 5 и 6 на буртах рабочего колеса 2, приводящему к перераспределению давлений компонента в полостях насоса, а также осевых усилий действующих на основной и покрывной диски рабочего колеса. Под-, бором частоты колебаний и амплитуды электрического сигнала достигается компенсация осевого усилия.

В дальнейшем разгрузка от осевой

55 силы осуществляется за счет изменения амплитуды электрического сигнала.

Предположим, что в некоторый момент времени суммарное осевое усилие на центробежном колесе стало отличным от нуля и направлено вправо. В этом случае через наружное кольцо шарикоподшипника 4 и пьезоэлектрический преобразователь 15 датчик 11 выдает электрический сигнал положительного знака. В свою очередь, пьезоэлектрический преобразователь 15 датчика 10 приведет к генерированию электрического сигнала отрицательного знака. Преобразуя и усиливая полученные сигналы, управляющее устройство 17 вырабатывает сигналы на увеличение амплитуды электрического сигнала, подаваемого на электроды пьезокерамического уплотнительного кольца 6, и уменьшение амплитуды электрического сигнала, подаваемого на электроды пьезокерамического кольца 5. Это приведет к уменьшению утечек через радиальный зазор 8 и увеличению утечек через радиальный зазор 7, что увеличит осевое усилие, действующее на задний покрывной диск рабочего колеса 2, и уменьшит осевое усилие, действующее на передний покрывной диск рабочего колеса 2. Результирующая приращений этих сил будет направлена влево и уравновесит суммарную осевую силу.

Аналогичным образом осуществляется разгрузка от осевой силы, направленной влево.

Для более точного учета осевой силы используется несколько равномерно расположенных по окружности датчиков 10 и 11 усилий, что дает возможность вырабатывать управляющую информацию на основании усредненного сигнала с датчиков.

Предложенный центробежный насос на всех режимах работы и при любом внешнем воздействии позволит авто- матически компенсировать осевую нагрузку, что повысит его надежность по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Центробежный насос, содержащий корпус, рабочее колесо, установленно на валу,, шарикоподшипник вала, закрепленный в корпусе с тыпьной стороны рабочего колеса, уплотнительные кольца, размещенные в корпусе с передней и тыльной стороны рабочего колеса и образующие с ним ради-, альные зазоры, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения на1698489 л

13 у фиг2

Составитель E. Иванов

Техред Л.Олийнык Корректор Л. Патай!

Редактор М. Циткина

Заказ 4377 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гагарина, 101 дежности путем разгрузки ротора от осевой силы, шарикоподшипник снабжен установленными на торцах равномерно по окружности пьезоэлектрическими датчиками усилий, контактирующими с корпусом, а уплотнительные кольца выполнены в виде пьезокерамических элементов, покрытых упругими оболочками, при этом насос снабжен управляющим устройством, электрически свя-,; зывающим пьезоэлектрические датчики о пьеэокерамическими элементами.

ГХ