Гидравлический вибровозбудитель

 

Использование: в вибрационных устройствах для уплотнения различных сред, применяемых в строительстве, горной промышленности и промышленности строительных материалов. Дебалансный цилиндрический ротор установлен в вертикальных перегородках корпуса посредством радиальных гидростатических подшипников. Вибровозбудитель снабжен системой принудительной откачки рабочей жидкости из полости корпуса. Привод ротора выполнен в виде рабочего колеса ковшовой турбины и сопла, сообщенного с помощью трубопровода с внешним источником давления. Устойчивое положение ротора обеспечивается двумя упорными гидростатическими подшипниками. Благодаря сообщению радиальных гидростатических подшипников и сопла ковшовой турбины с одним источником давления обеспечивается адаптация жесткости опор ротора к изменению нагрузки. 3 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к вибрационной технике, а именно к дебалансным вибровозбудителям, и может быть использовано в вибрационных устройствах для уплотнения различных материалов, применяемых в строительстве, горной и других отраслях промышленности.

Известен вибровозбудитель, в котором в качестве привода дебалансного ротора использована осевая турбина (см. авт. св. СССР N 143966, М.кл. B 25 D 27/08, 1962 г.).

Известный вибровозбудитель имеет низкий ресурс, обусловленный разрушением подшипников вала ротора вследствие наличия ударных нагрузок на элементы устройства, а также низкий КПД и высокую инерционность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является вибровозбудитель, содержащий герметичный корпус с крышкой, подводящий и отводящий каналы, размещенный в корпусе на валу дебалансный цилиндрический ротор с радиальным и осевыми подшипниками, привод ротора (см. патент РФ N 2087210, М. кл. B 06 B 1/16, опубл. в 1997 г.).

В известном вибровозбудителе в корпусе выполнена внутренняя перегородка, разделяющая его полость на две камеры, а размещенный в корпусе дебалансный ротор установлен посредством радиального гидростатического подшипника на неподвижной оси, связанной с одной из крышек и перегородкой, при этом привод ротора выполнен в виде установленных на нем лопаток турбины и сопла.

В известном вибровозбудителе радиальный подшипник снабжен камерой, образованной кольцевыми проточками.

Основными недостатками этого вибровозбудителя являются: - низкий КПД турбины из-за невозможности выполнения сопел требуемой конфигурации и колебания давления рабочей жидкости; - невысокая надежность подшипников в условиях колебания давления рабочей жидкости из-за незначительной адаптации последних к изменению ударной нагрузки, т.е. из-за изменения их жесткости; - переполнение рабочей жидкостью корпуса, в результате чего увеличивается нагрев из-за трения ротора о жидкость; - сложность и нетехнологичность конструкции.

Техническими результатами, на достижение которых направлено изобретение, являются повышение КПД, мощности устройства, несущей способности опор дебалансного ротора, исключение влияния пульсаций давления рабочей среды на работу вибровозбудителя, а также обеспечение адаптации жесткости опор ротора к изменению нагрузки, возникающей при изменении частоты вращения ротора, устранение перегрева устройства.

Это достигается согласно изобретению благодаря тому, что в гидравлическом вибровозбудителе, содержащем герметичный корпус с крышкой и внутренней перегородкой, разделяющей его полость на две камеры, размещенный в первой из них цилиндрический дебалансный ротор, установленный посредством радиального гидростатического подшипника, канал для подвода жидкости в радиальный подшипник и во вторую камеру корпуса, камера радиального подшипника образована кольцевыми проточками, привод ротора выполнен в виде лопаток турбины и сопла, корпус выполнен из массивного основания, двух боковых и двух торцевых стенок и верхней крышки и снабжен второй внутренней перегородкой, при этом внутри корпуса вертикально установлены связанные с основанием обе указанные перегородки с размещенными в них вкладышами гидростатических подшипников и указанными каналами подвода к последним жидкости, цилиндрический дебалансный ротор выполнен с цапфами, при этом каждая из них содержит шип, служащий опорой и размещенный в радиальном гидростатическом подшипнике, и выступающую часть, при этом подача жидкости в вибровозбудитель осуществлена с помощью магистрали, состоящей из трубопровода, размещенного внутри корпуса и сообщенного одним концом с внешним источником давления, и каналов, выполненных в вышеупомянутых внутренних перегородках, на другом конце трубопровода установлено указанное сопло привода ротора, при этом турбина представляет собой рабочее колесо ковшовой турбины, установленное на выступающей части одной из цапф, кроме того, вибровозбудитель дополнительно снабжен системой принудительного отвода жидкости из полости корпуса, состоящей из откачивающего насоса с приводом, заборника жидкости и трубопроводов, причем привод насоса связан с выступающей частью второй цапфы ротора, при этом рабочее колесо турбины выполнено в виде тонкого диска со ступицей и массивным ободом с ковшами, а привод насоса принудительного отвода жидкости из полости корпуса выполнен в виде, например, пары косозубых шестерен, кроме того, во вкладыше гидростатического подшипника в зоне подвода к нему жидкости через канал в вертикальной внутренней перегородке выполнен карман длиной 0,8...1,0 ширины вкладыша, шириной 0,6. . .0,7 диаметра вкладыша подшипника и глубиной 0,015... 0,025 мм.

На фиг. 1 изображен гидравлический вибровозбудитель в продольном разрезе; на фиг. 2- сечение А-А фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б фиг. 1; на фиг. 4 - вид В фиг. 1; на фиг. 5 - сечение Г-Г фиг. 1; на фиг. 6 - сечение Д-Д фиг. 1; на фиг. 7 - вид I на фиг. 1.

Гидравлический вибровозбудитель содержит герметичный корпус 1, состоящий из массивного основания 2, боковых стенок 3 и 4, торцевых стенок 5 и 6 и верхней крышки 7. Внутри корпуса установлены связанные с основанием вертикальные перегородки 8 и 9 с вкладышами 10 и 11 подшипников скольжения, между которыми размещен ротор 12 с цапфами, состоящими из шипов 13 и 14 и выступающих частей 15 и 16 соответственно. Между торцами 17 и 18 ротора и 19 и 20 перегородок 8 и 9 предусмотрены зазоры 21 и 22 в несколько микрон, благодаря чему при подаче в эти зазоры жидкости под давлением образуются два упорных гидростатических подшипника. Шипы 13 и 14 цапф и вкладыши 10 и 11 с зазорами 23 и 24 между ними образуют два радиальных гидростатических подшипника. В нижней части вкладышей 10 и 11 выполнены масляные карманы 25 и 26. Подача жидкости к радиальным гидростатическим подшипникам осуществляется с помощью магистрали, состоящей из трубопровода 27, размещенного внутри корпуса 1 и сообщенного одним концом с внешним источником давления (на фигурах условно не показано). Трубопровод 27 с помощью каналов 28, 29, 30 и 31, выполненных в перегородках 8 и 9, сообщен с масляными карманами 25 и 26, длина которых составляет 0,8. ..1,0 ширины вкладыша. Конкретная величина выбирается в зависимости от рабочего давления жидкости и массы ротора из условия обеспечения необходимой подъемной силы. Глубина и ширина карманов 25 и 26 применительно к реальным условиям выбирается в диапазоне 0,015...0,025 и 0,6...0,7 диаметра подшипника соответственно. Экспериментально установлено, что при указанных выше размерах масляных карманов 26 и 25 обеспечивается сглаживание неизбежных пульсаций давления жидкости и надежная работа при использовании жидкостей с различной вязкостью (вода, масло, дизельное топливо, гидравлические жидкости и т.п.). При этом карманы выполняются с плавными закруглениями.

Привод ротора 12 выполнен в виде рабочего колеса 32 ковшовой турбины. При этом колесо 32 выполнено в виде тонкого диска 33 со ступицей 34 и массивным ободом 35 с ковшами 36, расположенными на наружной окружности колеса. Рабочее колесо 32 установлено на выступающей части 16 цапфы ротора. Подача жидкости под давлением на ковши 36 рабочего колеса осуществляется с помощью сопла 37, установленного на свободном конце трубопровода 27.

Для устранения переполнения полости корпуса жидкостью гидравлический вибровозбудитель снабжен системой принудительного отвода жидкости. Система отвода жидкости состоит из откачивающего насоса 38, заборника 39 жидкости, трубопроводов 40 и 41 и привода. Привод выполнен в виде, например, пары косозубых шестерен 42 и 43, одна из которых установлена на выступающей части 15 цапфы.

Гидравлический вибровозбудитель работает следующим образом.

При подаче жидкости из источника давления по трубопроводу 27 она одновременно поступает по каналам 28, 29, 30 и 31 радиальных гидростатических подшипников в масляные карманы 25 и 26. Давлением жидкости ротор 12 вывешивается. Ввиду малой величины зазоров 21, 22, 23 и 24 протекания жидкости через них в начальный момент не происходит и давление жидкости в масляных карманах 25 и 26 равно входному, что определяет соответствующую жесткость радиальных подшипников. Струя жидкости, вытекающая из сопла 37, воздействует на ковши 36 рабочего колеса, в результате чего ротор приводится во вращение. При вращении дебалансного ротора 12 возникает возмущающая сила, действующая через перегородки 8 и 9 на корпус 1 и вызывающая его колебания. Благодаря сообщению масляных карманов 25 и 26 радиальных подшипников и сопла 37 с одним источником давления при изменении частоты вращения ротора и, следовательно, возмущающей силы одновременно изменяется и жесткость подшипников. Пульсации давления жидкости, возникающие, например, вследствие неравномерности работы источника давления, сглаживаются за счет использования массивного обода с ковшами и оптимального выбора размеров масляных карманов радиальных подшипников, играющих роль ресивера. Протекание жидкости через зазоры 21 и 22 создает устойчивое осевое положение ротора.

Формула изобретения

1. Гидравлический вибровозбудитель, содержащий герметичный корпус с крышкой и внутренней перегородкой, разделяющей его полость на две камеры, размещенные в первой из них цилиндрический дебалансный ротор, установленный посредством радиального гидростатического подшипника, канал для подвода жидкости в радиальный подшипник и во вторую камеру корпуса, камера радиального подшипника образована кольцевыми проточками, привод ротора выполнен в виде лопаток турбины и сопла, отличающийся тем, что корпус выполнен из массивного основания, двух боковых и двух торцевых стенок и верхней крышки и снабжен второй внутренней перегородкой, при этом внутри корпуса вертикально установлены связанные с основанием обе указанные внутренние перегородки с размещенными в них вкладышами гидростатических подшипников и указанными каналами подвода к последним жидкости, цилиндрический дебалансный ротор выполнен с цапфами, при этом каждая из них содержит шип, служащий опорой и размещенный в радиальном гидростатическом подшипнике, и выступающую часть, при этом подача жидкости в вибровозбудитель осуществлена с помощью магистрали, состоящей из трубопровода, размещенного внутри корпуса и сообщенного одним концом с внешним источником давления, и каналов, выполненных в упомянутых внутренних перегородках, на другом конце трубопровода установлено указанное сопло привода ротора, при этом указанная турбина представляет собой рабочее колесо ковшовой турбины, установленное на выступающей части одной из цапф, кроме того, вибровозбудитель дополнительно снабжен системой принудительного отвода жидкости из полости корпуса, состоящей из откачивающего насоса с приводом заборника жидкости и трубопроводов, причем привод насоса связан с выступающей частью второй цапфы ротора.

2. Вибровозбудитель по п.1, отличающийся тем, что рабочее колесо ковшовой турбины выполнено в виде тонкого диска со ступицей и массивным ободом с ковшом.

3. Вибровозбудитель по п.1, отличающийся тем, что привод насоса принудительного отвода жидкости из полости корпуса выполнен в виде, например, пары косозубых шестерен.

4. Вибровозбудитель по п.1, отличающийся тем, что во вкладыше гидростатического подшипника в зоне подвода к нему жидкости через канал в вертикальной внутренней перегородке выполнен карман длиной 0,8 - 1,0 ширины вкладыша, шириной 0,6 - 0,7 диаметра вкладыша подшипника и глубиной 0,015 - 0,25 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7