Демпфер

Изобретение относится к машиностроению. Демпфер содержит корпус, заполненный жидкостью. В корпусе установлен опертый через иглу подвижный элемент. Подвижный элемент выполнен в виде тела вращения с закрепленным на нем подшипником опоры ротора. Дополнительный демпфирующий элемент соединен с подвижным элементом. Соединение подвижного элемента с дополнительным демпфирующим элементом и опорная игла выполнены в виде единого сплошного гибкого стержня. Достигается повышение эффективности гашения колебаний в широком диапазоне частот и упрощение конструкции демпфера. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях сепараторов, центрифуг и других подобных устройств, содержащих вертикальный быстровращающийся ротор, и касается конструкции демпфера, исключающего или ограничивающего до безопасного уровня колебания ротора.

Для устройств, содержащих быстровращающийся ротор, требуется демпфирование колебаний ротора, связанных с собственными колебаниями ротора на упругих опорах. Для гибких роторов дополнительно требуется демпфирование собственных изгибных колебаний.

Известен демпфер быстровращающегося ротора [1], состоящий из подвижного цилиндра с подшипником для опоры ротора и центрирующими пружинами в верхней части, шарнирно опертый нижней частью в резервуаре, заполненном жидкостью. В данном демпфере колебания ротора демпфируются за счет перетекания масла при качании цилиндра на шарнире. Основным недостатком данной конструкции является то, что как низкочастотные, так и высокочастотные колебания демпфируются при одном виде движения - качании цилиндра, и предложенное повышение эффективности демпфирования высокочастотных колебаний за счет утолщения нижней части демпфирующего элемента ведет к снижению эффективности демпфирования низкочастотных колебаний.

Известен демпфер быстровращающегося ротора [2], отличающийся от [1] тем, что центр вращения шарнира расположен между торцами демпфирующего цилиндра. Данная конструкция позволяет несколько расширить частотный диапазон демпфера, однако и в ней используется только один вид движения демпфера, и она имеет тот же недостаток, что и демпфер [1].

Известен демпфер быстровращающегося ротора [3], в котором частотный диапазон демпфирования расширяется путем присоединения к подвижному цилиндру, являющемуся основным демпфирующим элементом, дополнительного демпфирующего элемента. В этой конструкции демпфирование происходит, как при качании основного элемента, так и движении закрепленного на нем дополнительного демпфирующего элемента. Недостатками данной конструкции являются усложнение конструкции и необходимость решения проблемы роста инерционных параметров демпфера, ограничивающих эффективность демпфирования на высоких частотах.

Известен демпфер быстровращающегося ротора [4], взятый за прототип, в котором подвижный элемент связан с корпусом гибкой иглой, жестко закрепленной в цилиндре и корпусе. В данном демпфере колебания ротора демпфируются за счет перетекания масла при качании цилиндра на изгибающейся игле. Данной конструкции свойственен тот же недостаток, как и конструкциям [1], [2], заключающийся в демпфировании колебаний за счет только одного вида движения.

Техническая задача, решаемая настоящим изобретением, заключается в упрощении конструкции демпфера, увеличении общей эффективности демпфирования и расширении частотного диапазона эффективного демпфирования.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в создании демпфера с эффективным демпфированием в широком диапазоне частот при сохранении простоты конструкции.

Технический результат достигается тем, что в демпфере вертикального ротора, содержащем корпус, установленный в его полости, заполненной демпфирующей жидкостью, подвижный элемент в виде тела вращения с закрепленным на нем подшипником опоры ротора и опирающийся на корпус через гибкую иглу, устанавливается дополнительный демпфирующий элемент, крепящийся к подвижному элементу через гибкий стержень, который является частью иглы.

Кроме того, дополнительный демпфирующий элемент, выполненный в виде тела вращения, при частотной настройке демпфера может перемещаться вдоль иглы.

Кроме того, дополнительный демпфирующий элемент соединен с корпусом через центрирующие пружины.

Кроме того, в стенках дополнительного демпфирующего элемента выполнены сквозные отверстия, расположенные в одном или нескольких сечениях по высоте, в том числе в сечении, где располагается подвижный элемент.

Схема демпфера представлена на фигуре 1.

Демпфер содержит корпус 1, установленный в его полости 2, заполненной демпфирующей жидкостью 3, основной подвижный демпфирующий элемент 4 в виде тела вращения, подшипник 5 для опирания ротора 13, центрирующие пружины 6, гибкую иглу в виде сплошного стержня 7, проходящую через дисковую часть 8 дополнительного демпфирующего элемента 9, выполненного в виде полого тела вращения, а также подвижный элемент аксиального демпфера 10 с подпятником 11. При этом в боковых стенках дополнительного демпфирующего элемента 9 выполнены отверстия 12, расположенные в одном или нескольких сечениях по высоте и по азимуту, позволяющие получить необходимые параметры демпфирования, и упростить заполнение полостей демпфера демпфирующей жидкостью.

Работа демпфера происходит следующим образом.

При вращении ротора 13 возникают радиальные и аксиальные колебания, передающиеся основному подвижному демпфирующему элементу 4 через подшипник 5. В радиальном направлении движение подвижных частей основного подвижного и дополнительного демпфирующих элементов происходит как за счет их качания в шарнире, так и за счет изгиба иглы 7. Происходящее при этом перетекание масла в зазорах между основным подвижным демпфирующим элементом 4, дополнительным демпфирующим элементом 9 и корпусом 1, а также через отверстия 12, приводит к демпфированию колебаний ротора. Низкочастотные колебания в радиальном направлении демпфируются движениями дополнительного демпфирующего элемента 9, высокочастотные колебания основным подвижным демпфирующим элементом 4. Аксиальные колебания демпфируются при движении подпятника 11 в аксиальном демпфере 10. Удержание и возврат в вертикальное положение при отклонении всей конструкции демпфера происходит за счет центрирующих пружин 6, закрепленных между корпусом 1 и кольцевой частью дополнительного демпфирующего элемента 9. Повышение эффективности демпфирования в требуемом диапазоне частот получено введением в конструкцию дополнительного демпфирующего элемента 9, при изменении массы, габаритов и смещении которого вдоль иглы 7, выполненной в виде сплошного стержня, происходит изменение частотных диапазонов демпфирования колебаний. Эффективность демпфирования также зависит от расположения проходного сечения отверстий 12.

Таким образом, введение в конструкцию демпфера иглы, выполненной в виде сплошного стержня и закрепленной в основном подвижном демпфирующем элементе и шарнирно опертой на корпус, и установка на нее между основным подвижным демпфирующим элементом и местом опирания на корпус дополнительного демпфирующего элемента, состоящего из дисковой и кольцевой частей, а также выполнение отверстий в теле дополнительного демпфирующего элемента и закрепление на нем центрирующих пружин позволили существенно увеличить эффективность и расширить частотный диапазон демпфирования при сохранении простоты конструкции.

Следует понимать, что в описании приведена схема предпочтительного воплощения изобретения, и могут быть сделаны изменения и модификации, которые не являются отступлением от изобретения в его общих чертах.

Источники информации

1. Патент РФ №2044936, F16F 9/10, F16F 15/023. Опубл. 03.07.1992.

2. Патент РФ №2050485, F16F 9/10, F16F 15/02. Опубл. 02.11.1992.

3. Патент РФ №2298121, F16F 15/023. Опубл. 22.07.2005.

4. Патент US №3813134, F16C 17/08. Опубл. 28.05.1974.

1. Демпфер, содержащий корпус, заполненный жидкостью, установленный в нем опертый через иглу подвижный элемент в виде тела вращения с закрепленным на нем подшипником опоры ротора, по меньшей мере один дополнительный демпфирующий элемент, соединенный с подвижным элементом, отличающийся тем, что соединение подвижного элемента с дополнительным демпфирующим элементом и опорная игла выполнены в виде единого сплошного гибкого стержня.

2. Демпфер по п. 1, отличающийся тем, что закрепленный на гибком стержне дополнительный демпфирующий элемент, выполненный в виде тела вращения, при частотной настройке демпфера может перемещаться вдоль стержня.

3. Демпфер по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что дополнительный демпфирующий элемент соединен с корпусом через центрирующие пружины.

4. Демпфер по любому из пп. 1, 2 и 3, отличающийся тем, что в стенках дополнительного демпфирующего элемента выполнены сквозные отверстия, расположенные в одном или нескольких сечениях по высоте, в том числе в сечении, где располагается подвижный элемент.