Насосный агрегат

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях главных циркуляционных насосных агрегатов для реакторных установок атомных станций. Насосный агрегат содержит массивный маховик, опирающийся верхней и нижней поверхностями на опорные тела качения. Маховик жестко закреплен на втулке, установленной на валу с помощью крепежных элементов. На торцовых поверхностях втулки выполнены кольцевые пазы, повторяющие форму опорных тел качения. В верхней и нижней зонах расположения опорных тел качения маховика установлены независимые массивные сепараторы с пазами для разделения опорных тел качения и имеющие свободу вращения за счет двух других групп шариков, установленных в двух кольцевых пазах на внутренней поверхности сепаратора. Изобретение направлено на обеспечение возможности отсоединения маховика в случае неконтролируемого разгона ротора, с предотвращением нагрева тел качения после отсоединения маховика от ротора агрегата при достижении разъединительной частоты вращения за счет равномерного распределения опорных тел качения, отсутствия их касания и пробуксовывания. 2 ил.

 

Заявляемое изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях главных циркуляционных насосных агрегатов для реакторных установок атомных станций.

Известна электрическая машина (патент Франции №2217843, Н02K 7/02, опубл. 1973 г. ), содержащая массивный маховик, жестко закрепленный на наружной поверхности втулки, установленной на валу методом масляного прессования, и имеющий расточки подачи масла, обеспечивающие подачу масла как в осевом, так и в радиальном направлении, при этом расточки подачи масла, распределенные по поверхности опоры на валу маховика, выполненной в форме фланца, начинаются с фронтальной поверхности этого фланца и направлены сначала в осевом направлении, а затем - в радиальном.

Недостатком указанной электрической машины, относящейся по классу к изделиям повышенной опасности для эксплуатации на атомных станциях, является низкая степень ее безопасности.

Известен насосный агрегат ЦВН-8 для атомных станций с реакторными установками типа РБМК-1000 (Митенков Ф.М. и др., Главные циркуляционные насосы АЭС, изд. 2-е, перер. и доп., М.: Энергоатомиздат, 1990 г., с. 184, рис. 5.14; Пак П.Н., Насосы АЭС, Справочное пособие, М.: Энергоатомиздат, 1989 г., с. 35, 36, рис. 3.1), которое включает антиреверсное устройство, содержащее расположенный в нижней части ротора приводного электродвигателя маховик, в углублениях нижней полости которого, на осях, перпендикулярных оси ротора, размещены стопорные элементы, и закрепленное на станине электродвигателя храповое зубчатое колесо, причем зубья последнего имеют скос только в сторону нормального вращения ротора.

Недостатком данного насосного агрегата является то, что в случае возникновения аварийной ситуации не решается задача предотвращения неконтролируемого разгона маховика и предупреждения в случае разрыва главного трубопровода разгон насосного агрегата по направлению вращения, что не отвечает предъявляемым требованиями безопасности атомных станций.

Известна электрическая машина (патент РФ на полезную модель №1937, Н02K 19/06, Н02K 7/02, опубл. 1996 г. ), содержащая зубчатый безобмоточный ротор и зубчатый статор с одно- и двухфазной обмоткой, которая подключена к электронному коммутатору, снабженному датчиком положения ротора относительно статора, при этом машина снабжена маховиком, размещенным на валу ротора.

Недостатком указанной электрической машины является то, что в случае возникновения внештатной ситуации, связанной с неконтролируемым разгоном ротора, не обеспечивается отсоединение маховика от вала ротора, с возможностью разрушения маховика, что не отвечает предъявляемым требованиями безопасности атомных станций.

Известна электрическая машина (патент РФ на полезную модель №14701, Н02K 7/02, опубл. 2000 г. ), содержащая массивный маховик, жестко закрепленный при помощи натяга своей внутренней поверхностью на наружной посадочной поверхности втулки, установленной на валу с помощью крепежных элементов. При этом на наружной поверхности втулки и внутренней поверхности маховика оппозитно друг другу выполнены по две кольцевые канавки, в которых установлены шарики, при этом каждая из канавок, выполненных на внутренней поверхности маховика, имеет цилиндрическую поверхность в зоне размещения шариков, переходящую в коническую (беговые дорожки).

Известно устройство крепления маховика (патент РФ на полезную модель №109347, Н01K 7/02, опубл. 2010 г. ), включающее втулку, закрепленную на валу ротора электродвигателя посредством крепежных элементов, на внешней поверхности которой выполнены пазы, маховик, закрепленный на внешней посадочной поверхности втулки с натягом, при этом внешняя посадочная поверхность втулки и сопряженная с ней внутренняя поверхность маховика выполнены усечено-коническими.

Недостатком данных конструкций полезных моделей является то, что после разъединения маховика и втулки (при превышении разъединительной частоты вращения), опорные тела качения не распределены равномерно, происходит их касание, что неизбежно приведет к их периодическому пробуксовыванию, разогреву и возможному периодическому заклиниванию маховика и втулки.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является отсоединение маховика в случае возникновения аварийной ситуации - неконтролируемого разгона ротора, вызванного разрывом полного сечения главного циркуляционного трубопровода, с возможностью обеспечения равномерного распределения опорных тел качения маховика, в отсутствии их касания, пробуксовывания и, как следствие, нагрева после отсоединении маховика от ротора насосного агрегата при достижении разъединительной частоты вращения.

Поставленная задача решается тем, что в насосном агрегате, содержащем массивный маховик, опирающийся своими верхней и нижней торцовыми поверхностями на опорные тела качения, жестко закрепленный на наружной поверхности втулки, которая установлена на валу ротора с помощью крепежных элементов, на внешней поверхности которой вблизи торцов выполнены кольцевые пазы, повторяющие форму опорных тел качения, в верхней и нижней зонах расположения опорных тел качения маховика установлены независимые массивные сепараторы с пазами для разделения опорных тел качения и имеющие свободу вращения, которая достигается применением двух других групп тел качения, установленных в двух кольцевых пазах на цилиндрической поверхности сепаратора, позволяющих вращаться сепаратору, при этом нижняя группа тел качения воспринимает вес сепаратора.

При осуществлении изобретения достигаются следующие технические результаты:

- снижение трения и уменьшение неизбежного при этом нагрева;

- улучшение условия качения и, как следствие, предотвращение нежелательной пробуксовки;

- обеспечение демпфирования;

- гарантия стабильной и тихой работы;

- обеспечение безопасности эксплуатации атомной станции.

Технический результат по снижению трения и уменьшению неизбежного при этом нагрева достигается тем, что в верхней и нижней зонах расположения опорных тел качения маховика установлены независимые массивные сепараторы с пазами, которые обеспечивают удержание опорных тел качения на расстоянии, предотвращающая их взаимное касание.

Гарантия стабильной и тихой работы обеспечивается равномерным распределением тел качения.

Улучшение условий качения, что, в свою очередь, предотвращает нежелательную пробуксовку, обеспечивается тем, что опорные тела качения направляют в нагруженную зону.

Общая безопасность эксплуатации атомной станции достигается тем, что предупреждается разогрев опорных тел качения и заклинивание маховика.

Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами, представленными на фиг. 1-2:

фиг. 1 - продольный разрез крепления маховика;

фиг. 2 - сепаратор.

Насосный агрегат содержит массивный маховик 1. Массивный маховик 1 (фиг. 1) жестко закреплен на наружной поверхности втулки 2, установленной на валу 3.

На наружной поверхности втулки 2 (фиг. 1) выполнены два кольцевых паза 4 и 5. Оппозитно этим пазам во внутренней поверхности маховика 1 также выполнены два кольцевых паза 6 и 7.

Паз 4, выполненный на наружной поверхности втулки 2, и оппозитно с ним расположенный паз 6, выполненный во внутренней поверхности маховика 1, образуют общую полость 8, в которой установлены тела качения 9.

Аналогично, паз 5, выполненный на наружной поверхности втулки 2, и оппозитно с ним расположенный паз 7, выполненный во внутренней поверхности маховика 1, образуют общую полость 10, в которой установлены тела качения 11.

Каждый из пазов 6 и 7, выполненных на внутренней поверхности маховика 1, имеет цилиндрическую поверхность в зоне размещения тел качения 9 и 11, переходящую в коническую.

Крепежные элементы имеют форму конических колец 12 и 13, расположенных в торцевых зонах втулки 2. Конические кольца 12 и 13 опираются на нажимные фланцы 14 и 15. Соединение нажимных фланцев 14 и 15 между собой осуществлено при помощи стяжных шпилек 16.

В наружной поверхности вала 3 на расстоянии, соответствующем расстоянию между коническими кольцами 12 и 13, установлено шпоночное соединение 17.

Полости 8 и 10, в которых размещены тела качения 9 и 11, установлены сепараторы 18 и 19 (фиг. 2), заполнены консистентной смазкой. В двух кольцевых пазах на цилиндрических поверхностях каждого сепаратора установлены тела качения, которые позволяют вращаться сепараторам, при этом нижняя группа тел качения воспринимает вес сепаратора.

Устройство работает следующим образом.

В нормальных эксплуатационных режимах работы насосного агрегата, массивный маховик 1 и втулка 2 жестко соединены между собой за счет натяга в сопрягаемых поверхностях.

При достижении расчетных угонных оборотов в результате аварийного разрыва трубопровода циркуляционного насоса, под действием центробежных сил натяг в сопрягаемых поверхностях ослабевает и массивный маховик 1 немного опускается. При этом коническая поверхность в полости массивного маховика 1 опирается на тела качения 9 и 11, центрирует маховик 1 относительно втулки 2 и при достижении зазора в сопрягаемой поверхности происходит разъединение массивного маховика 1 и втулки 2. При этом массивный маховик 1 вращается за счет инерционной массы маховика с фиксированной скоростью. Сепараторы 18 и 19, имеющие возможность вращения, предотвращают взаимное касание тел качения 9 и 11, обеспечивают равномерное их распределение, направляют их в нагруженную зону, обеспечивают демпфирование.

В результате чего исключается механическое разрушение и нагрев маховика при увеличении частоты вращения ротора свыше расчетного значения угонных оборотов и повышается эксплуатационная надежность насосного агрегата в аварийных ситуациях, а также безопасность работы всей АЭС, для обслуживания которой и предназначен заявляемый насосный агрегат.

Насосный агрегат, содержащий массивный маховик, опирающийся своими верхней и нижней поверхностями на опорные тела качения, жестко закрепленный на наружной поверхности втулки, которая установлена на валу ротора с помощью крепежных элементов, на торцовых поверхностях которой выполнены кольцевые пазы, повторяющие форму опорных тел качения, отличающийся тем, что в верхней и нижней зонах расположения опорных тел качения маховика установлены независимые массивные сепараторы с пазами для разделения опорных тел качения и имеющие свободу вращения, которая достигается применением двух групп шариков, установленных в двух кольцевых пазах на внутренней поверхности сепаратора.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к турбоустановке и способу для сообщения энергии многофазной текучей среде. Турбоустановка содержит корпус, имеющий впускное отверстие и выпускное отверстие, секцию осевой ступени, содержащую по меньшей мере одну осевую ступень, секцию диагональной ступени, содержащую по меньшей мере одну диагональную ступень, проточно соединенную с секцией осевой ступени, и секцию центробежной ступени, содержащую по меньшей мере одну центробежную ступень, проточно соединенную с секцией диагональной ступени.

Изобретение касается способа определения диаметра оснащенного рабочими лопатками ротора лопаточной машины. Способ характеризуется тем, что предлагается приводить ротор, снабженный венцом рабочих лопаток, во вращательное движение и вне области венца рабочих лопаток расположить предусмотренное для него устройство для измерения расстояния, чтобы затем измерять расстояние до рабочих лопаток венца рабочих лопаток, вращающихся мимо устройства для измерения расстояния, откуда при знании расстояния между сенсором и осью ротора может определяться диаметр ротора.

Универсальный ротор относится к отрасли машиностроения, в частности к производству роторов для ветродвигателей, гидротурбин, гребных винтов, вентиляторов и летательных аппаратов.

Изобретение относится к энергетическому гидромашиностроению. .

Изобретение относится к осевым насосам или компрессорам, используемым в турбореактивных двигателях. .

Изобретение относится к насосостроению и касается конструкции рабочих колес оседиагональных шнековых насосов. .

Изобретение относится к способу лазерной сварки и может найти применение при изготовлении сварных узлов из двух или трех металлических элементов, в частности вентиляторов в турбореактивном двигателе.

Группа изобретений касается винта для гидравлической машины, в частности типа турбины, а также гидравлической машины, снабженной таким винтом, и способа соединения такого винта. Винт (1) содержит ступицу (3), расположенную вдоль оси вращения (Х-Х), и лопасти (2), выступающие из ступицы (3). Винт (1) состоит из нескольких секторов (4), каждый из которых содержит корпус, которые при соединении секторов (4) образуют узел ступицы (3). Каждая лопасть (2) жестко соединена с корпусом сектора (4). Секторы (4) соединены между собой с помощью по меньшей мере одного бандажного кольца (6), которое размещают вокруг корпусов секторов (4). Ступица (3) выполнена полой. Каждый сектор (4) содержит боковую стенку (50) и выступ, который жестко соединен с боковой стенкой (50) и который выступает внутрь ступицы (3) перпендикулярно оси (Х-Х). Секторы (4) соединены между собой с помощью по меньшей мере одного диска (9), соединенного с выступом каждого сектора (4) внутри ступицы (3) с помощью соответствующих соединительных элементов (10). Группа изобретений направлена на уменьшение габаритных размеров ступицы винта, уменьшение стоимости винта, облегчение монтажа и транспортировки, 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области насосостроения. Насос содержит входной патрубок, центростремительное рабочее колесо, состоящее из ведущего и покрывного дисков, радиальных лопастей (4), изогнутых по дуге окружности радиусом (rл) с центром изгиба (О2), смещенным относительно центра вращения (О1), и совмещенного с ним начала ортогональной системы координат радиально по оси (Y) на расстояние (Yo) и по оси (X) в направлении вращения от оси (Y) на расстояние (Xо), и конической втулки с уменьшающимся диаметром; подвод, отвод и вал, приводимый от асинхронного электрического двигателя. Колесо имеет входное сечение, расположенное на периферии на наружном диаметре рабочего колеса (D1рк), и выходное сечение, расположенное в центральной части на внутреннем диаметре (D2рк=(0,3-0,7)D1рк). Подвод расположен с внешней стороны, напротив входного сечения колеса, и выполнен в виде спирального канала (10) с постоянной в окружном направлении шириной, равной ширине колеса на входе, и с высотой, отсчитываемой от наружного диаметра колеса D1 до внутренней поверхности (9) стенки спирального канала, уменьшающейся пропорционально углу охвата (φохв), с высотой (hск), отсчитываемой от начальной высоты сечения (h1ск), примыкающего к входному патрубку и принятого за начало отсчета угла охвата (φохв=0°), соответствующей площади входа в насос, до конечной высоты через один оборот текущего угла охвата (φохв=360°), равной величине радиального зазора (h2ск=δr), обеспечивающего свободное вращение колеса. Отвод расположен с внешней стороны, напротив выходного сечения (2рк ) колеса, и выполнен в виде кольцевого диффузора, образованного внутренней поверхностью стенки выходного патрубка с внутренним диаметром и наружной поверхностью конической втулки колеса. Изобретение направлено на достижение наибольшей эффективности за счет образования конвекции от периферии к центру при воздействии ускорения вращения. 2 ил.

Группа изобретений относится к области энергетики, а именно к устройствам и способам для нагнетания давления текучих сред, и может быть использовано для перекачки жидкостей, а также в конструкциях движителей в судостроении. Устройство включает по меньшей мере одно выполненное с возможностью вращения безлопастное рабочее колесо (1), содержащее жестко соединенные задний (2) и передний (3) диски, размещенные соосно с зазором. В переднем диске (3) выполнено входное отверстие (5) для текучей среды, а на смежных торцевых поверхностях переднего и заднего дисков (2, 3) выполнены чередующиеся кольцевые выступы (6), формирующие лабиринтный канал для прохождения текучей среды от упомянутого входного отверстия (5) к выходному отверстию, образованному упомянутым зазором между дисками (2, 3). Лабиринтный канал имеет постоянную площадь проходного сечения. Изобретения направлены на повышение эффективности, производительности и КПД перекачивания, достижение равномерности и симметричности износа устройства, снижение общего износа, радиальных биений, шума, осевых нагрузок, уровня кавитации, расширение возможностей по перекачке различных сред. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к конструктивным узлам лопастных насосов и может быть преимущественно использовано на атомных электростанциях в главных циркуляционных насосных агрегатах контура теплоносителя ядерной энергетической установки, проходящего через активную зону ядерного реактора. Антиреверсное устройство содержит неподвижное зубчатое храповое кольцо и стопорные элементы, которые размещены с возможностью поворота на цилиндрических осях, установленных в разгрузочном диске, соединенном с валом насоса. В разгрузочном диске выполнены пазы цилиндрической формы под углом к оси поворота стопорных элементов, в которые уложены тела качения, находящиеся в контакте со стопорными элементами. Изобретение направлено на повышение надежности срабатывания антиреверсного устройства. 2 ил.

Изобретение относится к дисковым насосам трения для перекачки жидкостей, в частности в кардиохирургии для создания вспомогательного насоса поддержки кровообращения для лечения терминальной сердечной недостаточности. Насос содержит корпус, внутри которого установлен с возможностью вращения пакет дисков (3) переменной толщины в радиальном направлении, входной и выходной патрубки. Диски (3) выполнены обтекаемой параболической формы. Ширина зазора между дисками (3) убывает от центра к периферии и определена выражением, которое связано с текущей шириной h зазора (9) между дисками (3) от входа до выхода, шириной hin зазора (8) между дисками (3) на входе, диаметром din дисков (3) на входе, текущим диаметром d дисков (3) от входа до выхода, расходом жидкости на один зазор между дисками (3), толщиной пограничного слоя при ламинарном течении, коэффициентом кинематической вязкости жидкости, скоростью вращения дискового ротора и безразмерным параметром, характеризующим отношение ширины зазора между дисками (3) к толщине пограничного слоя на вращающемся диске (3). Изобретение направлено на оптимизацию параметров дискового насоса, включающую оптимальный выбор формы и величины входного диаметра дисков, скорости вращения ротора в зависимости от свойств жидкости и расхода для достижения максимального КПД и напора насоса, что позволяет его использование в системах искусственного кровообращения. 5 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкциям винтовых насосов, предназначенных для перекачивания различных жидкостей. Винтовой насос состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого соосно с ним расположен вал, снабженный объемной винтовой нарезкой. Вал закреплен на первой опоре, а через вторую опору связан с двигателем. Нарезка выполнена внешней, однозаходной, многовитковой с заданным шагом. Нарезка имеет со стороны первой опоры заданное количество объемных витков, соединенных посредством кольцевых проточек, имеющих диаметр, меньший диаметра вала на заданную величину, с равным количеством цилиндрических объемных полостей, выполненных с заданным шагом в пространствах между витками нарезки. Полости сообщаются со сквозными отверстиями, выполненными в заданном количестве в корпусе, для прохода жидкости извне, дальнейшего ее перемещения и нагнетания через частично срезанный последний виток в камеру выхода перекачиваемой жидкости. Камера выхода образована между торцом вала и его второй опорой. Изобретение направлено на увеличение производительности насоса за счет повышения эффективности перекачки жидкости. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкциям винтовых насосов, предназначенных для перекачивания различных жидкостей. Винтовой насос состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого соосно с ним расположен вал, снабженный объемной винтовой нарезкой. Вал закреплен на первой опоре, а через вторую опору связан с двигателем. Нарезка выполнена внешней, однозаходной, многовитковой с заданным шагом. Нарезка имеет со стороны первой опоры заданное количество объемных витков, соединенных посредством кольцевых проточек, имеющих диаметр, меньший диаметра вала на заданную величину, с равным количеством цилиндрических объемных полостей, выполненных с заданным шагом в пространствах между витками нарезки. Полости сообщаются со сквозными отверстиями, выполненными в заданном количестве в корпусе, для прохода жидкости извне, дальнейшего ее перемещения и нагнетания через частично срезанный последний виток в камеру выхода перекачиваемой жидкости. Камера выхода образована между торцом вала и его второй опорой. Изобретение направлено на увеличение производительности насоса за счет повышения эффективности перекачки жидкости. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях главных циркуляционных насосных агрегатов для реакторных установок атомных станций. Насосный агрегат содержит массивный маховик, опирающийся верхней и нижней поверхностями на опорные тела качения. Маховик жестко закреплен на втулке, установленной на валу с помощью крепежных элементов. На торцовых поверхностях втулки выполнены кольцевые пазы, повторяющие форму опорных тел качения. В верхней и нижней зонах расположения опорных тел качения маховика установлены независимые массивные сепараторы с пазами для разделения опорных тел качения и имеющие свободу вращения за счет двух других групп шариков, установленных в двух кольцевых пазах на внутренней поверхности сепаратора. Изобретение направлено на обеспечение возможности отсоединения маховика в случае неконтролируемого разгона ротора, с предотвращением нагрева тел качения после отсоединения маховика от ротора агрегата при достижении разъединительной частоты вращения за счет равномерного распределения опорных тел качения, отсутствия их касания и пробуксовывания. 2 ил.

Наверх