Опорно-приводной механизм роторных машин

 

Изобретение относится к опорно-приводному механизму роторных машин с вертикальной или горизонтальной осью вращения, преимущественно крупногабаритных тяжелых и высокоскоростных рабочих органов. Механизм содержит газостатический опорный узел, пневмоприводной узел и устройство 6 для получения перегретого пара. Газостатический опорный узел содержит подвижную часть 1 и неподвижную часть 2 с камерой 3 наддува. Пневмоприводной узел содержит распределительную камеру 4 и рабочие лопатки 5, расположенные под несущей поверхностью подвижной части 1, а их межлопаточные каналы сообщены с распределительной камерой 4. Устройство 6 (паровой котел или парогенератор) связано трубопроводом 7 с камерой 3 наддува газостатического опорного узла и трубопроводом 8 - с распределительной камерой 4 пневмоприводного узла. Трубопроводы 7 и 8 снабжены паровыми вентилями 9. Перегретый пар от устройства 6 по трубопроводам 7 и 8 поступает в камеры 3 и 4 соответственно, а из них к несущим поверхностям и к межлопаточным каналам, образованным рабочими лопатками 5. При этом создается газостатическая опорная подушка и вращательный момент. Выполнение опорно-приводного механизма согласно изобретению позволяет повысить несущую способность газостатической опорной подушки и повысить вращательный момент за счет достижения более высокого избыточного давления путем использования газообразного рабочего тела с давлением, значительно превышающим атмосферное. 5 ил.

Изобретение относится к общему машиностроению, в частности, к пневмоприводным роторным машинам с вертикальной и горизонтальной осью вращения, преимущественно, крупногабаритного, тяжелого и высокоскоростного рабочего органа: роторные дробилки и мельницы, центрифуги и сепараторы, центробежные литейные машины и испытательные стенды, турбины, станки, двигатели и приводы и т.п. с газостатической опорой.

Известен опорно-приводной механизм роторных машин (пневмоприводной центрифуги), содержащий газостатический опорный пневмоприводной узел с соответствующими друг другу по форме (конусообразными) несущими поверхностями пяты и подпятника, с прямолинейными рабочими лопатками пневмопривода, расположенными радиально на несущей поверхности в средней части пяты, и с отверстиями для подвода газообразного рабочего тела к несущим поверхностям и к рабочим лопаткам, выполненными в подпятнике, и устройство (компрессор) для получения газообразного рабочего тела с давлением выше атмосферного (сжатого газа), соединенное с отверстиями подпятника [1].

Известен также опорно-приводной механизм роторных машин (пневмоприводной центрифуги), содержащий газостатический опорный узел с соответствующими друг другу по форме (в виде части сферы) несущими поверхностями подвижной (пяты) и неподвижной (подпятника) частей, и с отверстиями для подвода газообразного рабочего тела к несущим поверхностям, выполненными в неподвижной части, пневмоприводной узел, расположенный на подвижной части газостатического опорного узла и содержащий распределительную камеру, сопла, соединяющие распределительную камеру с несущей поверхностью, и рабочие лопатки, расположенные на несущей поверхности, и устройство (компрессор) для получения газообразного рабочего тела с давлением выше атмосферного (сжатого газа), соединенное трубопроводами с отверстиями для подвода газообразного рабочего тела к несущим поверхностям и с распределительной камерой пневмоприводного узла [2].

Однако известные опорно-приводные механизмы невозможно использовать в роторных машинах с крупногабаритным, тяжелым и высокоскоростным рабочим органом. Этот недостаток связан с тем, что сжатый газ невозможно получить с высоким давлением, значительно превышающим атмосферное, что не позволяет достичь более высокого избыточного давления в газостатической опоре и повысить несущую способность газостатической опорной подушки и вращательный момент.

Задача изобретения состоит в создании опорно-приводного механизма для роторных машин с крупногабаритным, тяжелым и высокоскоростным рабочим органом путем повышения несущей способности газостатической опорной подушки и вращательного момента за счет достижения более высокого избыточного давления путем применения газообразного рабочего тела с высоким давлением.

Сущность изобретения заключается в том, что для решения поставленной задачи в опорно-приводном механизме роторных машин, содержащем газостатический опорный узел с соответствующими друг другу по форме несущими поверхностями подвижной и неподвижной частей и с элементом для подвода газообразного рабочего тела к несущим поверхностям, выполненным в неподвижной части, пневмоприводной узел, расположенный на подвижной части газостатического опорного узла и содержащий распределительную камеру и рабочие лопатки, и устройство для получения газообразного рабочего тела с давлением выше атмосферного, связанное трубопроводами с элементом для подвода газообразного рабочего тела к несущим поверхностям и с распределительной камерой пневмоприводного узла, отличием является то, что элемент для подвода газообразного рабочего тела к несущим поверхностям выполнен в виде камеры наддува, рабочие лопатки расположены под несущей поверхностью подвижной части газостатического опорного узла, а их межлопаточные каналы сообщены с распределительной камерой пневмоприводного узла, при этом в качестве устройства для получения газообразного рабочего тела с давлением выше атмосферного механизм содержит устройство для получения перегретого пара.

Изобретение поясняется чертежами: фиг.1 - общий вид механизма для вертикальных роторных машин с несущими поверхностями газостатического опорного узла в виде части сферы, фиг.2 - вид А на фиг.1, фиг.3 - газостатический опорный узел с конусообразными несущими поверхностями для вертикальных роторных машин, фиг.4 - тоже с плоскими несущими поверхностями, фиг.5 - общий вид механизма для горизонтальных роторных машин с цилиндрическими несущими поверхностями.

Опорно-приводной механизм роторных машин содержит газостатический опорный узел, состоящий из подвижной части 1 и неподвижной части 2 с камерой 3 наддува, пневмоприводной узел, расположенный на подвижной части 1 и состоящий из распределительной камеры 4 и рабочих лопаток 5, межлопаточные каналы которых сообщены с распределительной камерой 4, и устройство 6 для получения перегретого пара, трубопроводом 7 связанное с камерой 3 наддува газостатического опорного узла и трубопроводом 8 - с распределительной камерой 4 пневмоприводного узла. Трубопроводы 7 и 8 снабжены паровыми вентилями 9 для управления подачей перегретого пара.

Газостатический опорный узел выполнен с соответствующими друг другу по форме несущими поверхностями подвижной части 1 и неподвижной части 2, например: в виде части сферы, конусообразными, плоскими - для вертикальных роторных машин, и цилиндрическими - для горизонтальных роторных машин.

В качестве устройства 6 для получения перегретого пара может быть использован паровой котел или парогенератор.

Изобретение работает следующим образом.

Сначала открывают вентиль 9 трубопровода 7 и от устройства 6 перегретый пар поступает в камеру 3 наддува, выполненную в неподвижной части 2 газостатического опорного узла. Из камеры 3 наддува перегретый пар поступает к несущим поверхностям и создает избыточное давление в опорном узле. Под воздействием избыточного давления подвижная часть 1 приподнимается (“всплывает”) над неподвижной частью 2, образуя зазор, в который постоянно поступает перегретый пар. Таким образом создают газостатическую опорную подушку для подвижной части 1.

Затем открывают вентиль 9 трубопровода 8 и от устройства 6 перегретый пар поступает в распределительную камеру 4 пневмоприводного узла, выполненную в подвижной части 1. Из распределительной камеры 4 перегретый пар поступает в межлопаточные каналы, образованные рабочими лопатками 5, с помощью которых энергия перегретого пара преобразуется в энергию вращательного момента, придавая вращение с большой скоростью подвижной части 1. В роторных машинах подвижная часть 1 жестко соединена непосредственно с рабочим органом (на чертежах не показан) или с валом 10 рабочего органа, что позволяет придавать ему вращение.

Прекращают работу данного механизма следующим образом.

Сначала перекрывают вентиль 9 трубопровода 8, перегретый пар перестает поступать в распределительную камеру 4 и в межлопаточные каналы рабочих лопаток 5 и подвижная часть 1 прекращает вращение. Затем постепенно перекрывают вентиль 9 трубопровода 7, перегретый пар постепенно перестает поступать в камеру 3 наддува и в зазор между несущими поверхностями и подвижная часть 1 медленно опускается на неподвижную часть 2.

Т.к. перегретый пар можно получить со значительно более высоким давлением, чем сжатый газ, то между несущими поверхностями можно создать высокое избыточное давление, а на рабочих лопатках - более высокий вращательный момент. Это позволяет использовать изобретение в вертикальных и горизонтальных роторных машинах с крупногабаритным, тяжелым и высокоскоростным рабочим органом.

Источники информации

1. Патент США №4036429, В 04 В 9/06, опубл. 1977 г.

2. Патент Великобритании №839622, В 04 В 9/12, опубл. 1960 г.

Формула изобретения

Опорно-приводной механизм роторных машин, содержащий газостатический опорный узел с соответствующими друг другу по форме несущими поверхностями подвижной и неподвижной частей и с элементом для подвода газообразного рабочего тела к несущим поверхностям, выполненным в неподвижной части, пневмоприводной узел, расположенный на подвижной части газостатического опорного узла и содержащий распределительную камеру и рабочие лопатки, и устройство для получения газообразного рабочего тела с давлением выше атмосферного, связанное трубопроводами с элементом для подвода газообразного рабочего тела к несущим поверхностям и с распределительной камерой пневмоприводного узла, отличающийся тем, что элемент для подвода газообразного рабочего тела к несущим поверхностям выполнен в виде камеры наддува, рабочие лопатки расположены под несущей поверхностью подвижной части газостатического опорного узла, а их межлопаточные каналы сообщены с распределительной камерой пневмоприводного узла, при этом в качестве устройства для получения газообразного рабочего тела с давлением выше атмосферного механизм содержит устройство для получения перегретого пара.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5