RU1772791C - Устройство дл гидрорегулировани ротора ротативной машины - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области энергомашиностроени , в частности к технике регулировани  моментных характеристик роторов ротативных машин. Цель изобретени  - повышение эффективности. Цель достигаетс  за счет того, что устройство снабжено узлом формировани  дополнительного крут щего момента, выполненного в виде двух блоков сопл, расположенных в полости вала и симметрично разнесенных в радиальном направлении.4 ил.

Description

Изобретение относитс  к области энергомашиностроени , в частности, к устройства гидрорегулировани  моментных характеристик роторов ротативных машин, преимущественно крут щего момента на валу ротора,

Известны конструктивные решени , например , турбин (1), в которых при резком уменьшении нагрузки на валу ротора предельна  частота вращени  ограничиваетс  использованием специальных конструктивных элементов в проточной части двигател , т.е. получением компенсирующего, момента , создающего эффект торможени  и имитирующего внешнюю нагрузку двигател . Компенсирующий момент на валу ротора в этом случае получаетс  за счет энергии самой рабочей среды двигател  и представл ет собой фактически дополнительный1 крут щий момент, противоположно направленный основному крут щему моменту, развиваемому двигателем на валу ротора. Такие технические решени  позвол ют частично уменьшить предельную частоту вращени  ротора и создать дополнительный нагрузочный момент дл  двигател .

В отдельных ротативных машинах мо- ментные характеристики роторов измен ютс  за счет регулировани  мощности двигателей независимо от потребител  энергии. Такое регулирование возможно при непосредственном изменении располагаемой энергии или расхода рабочей среды, используемой в двигателе, и требует в основном сложной аппаратуры дл  автоматического регулировани  и контрол , так как обычно двигатели при резком сбросе мо- ментной нагрузки со стороны потребител  энергии склонны к резкому увеличению оборотов , называемых угонными, при которых значительно увеличиваютс  динамические напр жени  во вращающихс  детал х, которые станов тс  источниками аварийных ситуаций .

Известно устройство дл  автоматической защиты турбины при уменьшении нагрузочного момента и резком увеличении оборотов ротора, содержащее датчик, вы - полненный в виде охватывающего вал двигател  и подпружиненного груза с центром т жести, смещенным относительно оси вращени  вала, и сервомотор стопорного кла (Л

С

vj ho vl

ю

пана, импульсна  лини  которого подключена к датчику, С целью повышени  надежности груз выполнен в виде рамки с двум  Соковыми плоскими стенк ми, снабженными окнами, на валу снаружи выполнены плоские скосы, прилегающие к стенкам рамки. а внутри вала - каналы, подключенные к импульсной линии и взаимодействующие с окнами.

Недостатки приведенного устройства: Значительное усложнение конструк - ции, повышенна  стоимость изготовлени  недостаточна  надежность на переменных режимах,

Цель изобретени  - повышение эффективности гидрорегулировани  момент ных характеристик ротора рогатиной машины путем создани  дополнительного крут щего момента на валу за счет энергии жидкости , заполн ющей полый вал, при ее центробежном истечении через сужающиес  сопла.

Сущность предлагаемого устройства состоит в получении дополнительного крут щего момента на валу ротора, совпадающего по направлению с основным крут щим моментом, развиваемым двигателем при достижении ротативной машиной номинальных или расчет ных оборотов и, со- отоетстаонно, дополнительного крут щего момента на валу ротора, противоположно направленного относительно основного крут щего момента двигател , при превышении ротативной машиной номинальной или расчетной частоты вращени , т.е. обеспечивающего торможение ротора,

Отличительными признаками з за вл емом решении  вл ютс :

-использование узла формировани  дополнительного крут щего момента, выполненного з виде двух блоков сопел, расположенных в полости вала, поперечное сечение которых совмещено с продольными сечени ми сопел блоков;

- блоки сопел симметрично разнесены в радиальном направлении,что обеспечивает минимум дисбаланса ротооа при вращении;

-каждый блок состоит из двух противоположно и гангенцпапьно направленных сопел , соединенных радиальным каналом, снабженным отверстием дл  подвода жидкости , и из отсекател  потока жидкости;

-огсекатели размещены в радиальном канале с возможностью перекрыти  отверсти  дл  подвода жидкости при возвратно- поступательном движении вдоль радиального канала:

-отсекателп потока жидкости блоков сапзаны между собой упругим элементом,

а горцы сопел каждого блока выведены на наружную поверхность вала.

Автору не известны технические решени  дл  гидрорегулировани  ротора путем

создани  дополнительного крут щего момента на валу, с указанной совокупностью признаков, что позвол ет предполагать соответствие предлагаемого изобретени  критерию существенные отличи ,

0 Поставленна  цель достигаетс  тем, что в полом валу ротора ротативной машины, заполненном жидкостью, расположен узел формировани  дополнительного крут щего момента, выполненного в виде двух блоков

5 сопл, поперечное сечение которого совмещено с продольными сечени ми сопл блоков . При вращении ротора жидкость, наход ща с  в полом валу, под действием центробежных сил аккумулирует энергию,

0 реакци  струи истечени  которой из полости сопла за пределы наружной поверхности вала используетс  в качестве гидрорегулировани  ротора. Каждый блок сопл состоит из двух противоположно и тан5 гепциалыю направленных сопл и отсекател  потока жидкости, расположенного в радиальном канале, соедин ющего сопла. Радиальный канал снабжен отверстием подвод  жидкости.

0 При наборе оборотов и выходе двигател  на номинальный или расчетный режим работы, отсекатель потока под действием упругой св зи, перекрывает канал одного сопла и поток жидкости под действием пол 

5 центробежных сил устремл етс  в открытый канал другого противоположно направленного сужающегос  сопла. Реакци  вытекающей из сопла жидкости в этом случае создает дополнительный крут щий момент

0 на валу ротора, совпадающий.по направлению с основным крут щим моментом, развиваемым ротативной машиной, и суммарный крут щий момент на валу ротора возрастает, достига  своего максимума

5 при номинальных или расчетных режимах работы ротативной машины с соответствующей номинальной или расчетной частотой аращен 1Я ротора.

При увеличении частоты вращени  ро0 юра выше номинальных или расчетных, от- секатепь потока под действием центробежных сил, преодолева  сопротивление упругой св зи, занимает новое край- йсе положение в радиальном канале и

5G перекрывает входную часть второго сопла, радиально расположенного дальше от центральной оси вала. Поток жидкости под действием центробежных сил устремл етс  в открытый канал сопла, радиально располоJiieHHOro ближе к центральной оси вала. Дополнительный крут щий момент, создаваемый в этом случае истечением жидкости и сопла по направлению будет противоположным основному крут щему моменту, развиваемому ротативной машиной, и сум- марный крут щий момент на валу ротора будет уменьшатьс , а частота вращени  ротора стабилизируетс .

На фиг,1 изображен схематично продольный разрез предлагаемого устройства дл  гидрорегулировани  ротора ротативной машины; на фиг.2, фиг.З - вид по .сечению А-А фиг.1, а на фиг,4 - вид по сечению Б - Б фиг. 1.

Вращение ротора отсутствует.

Устройство дл  гидрорегулировани  ротора ротативной машины состоит из полого вала 1. наполненного жидкостью 2, и содержит узел формировани  дополнительного крут щего момента, выполненного в виде двух блоков противоположно направленных сопл 3 и 4, отсекател  5, радиального кайала 6 и упругой св зи 7. Полый вал 1 с зазором установлен в неподвижном корпусе 8, содержащем лабиринтно-винтовой на- сое 9, наружное уплотнение 10, сборник 11 высоконапорной жидкости и опускные трубы 12.

Устройство дл  гидрорегулировани  ротора ротативной машины работает следую- щим образом.

При частоте вращени  вала 1 не превышающей номинальную или расчетную, отсе- катель потока 5 под действием упругой св зи 7 занимает в радиальном канале край- нее положение и перекрывает входную часть канала сопла 4, расположенного на меньшем радиусе (фиг.2). Жидкость 2 под действием центробежных сил аккумулирует энергию, котора  расходуетс  на создание дополнительного крут щего момента на валу ротора в результате центробежного истечени  жидкости 2 из сопла 3. Отработанна  жидкость выбрасываетс  в полость между корпусом 8 и валом 1. Дополнительный кру- т щий момент в этом случае суммируетс  с основным крут щим моментом, развиваемым ротативной машиной, так как оба крут щих момента совпадают по направлению. Скапливающа с  жидкость 2 в полости меж- ду корусом 8 и валом 1 с помощью лабирин- тно-винтового насоса 9 перекачиваетс  в сборник 11, выполненный в виде кольцевого коллектора и по опускным трубам 12 нагнетаетс  вновь в полость вала 1. Дл  предотв- ращени  утечек жидкости корпус 8 снабжен наружными уплотнени ми 10.

При частоте вращени  вала 1, превышающей номинальную или расчетную, отсека- тель потока 5 под действием центробежных

сил преодолевает сопротивление упругой св зи 7 и занимает новое крайнее положение , перекрыва  при этом входную часть канала сопла 3 (фиг.З). Жидкость 2 под действием центробежных сил устремл етс  в канал сопла 4, Реакци  струи жидкости 2, покидающей сопло 4, создает дополнительный крут щий момент на валу ротора, который противоположно направлен по отношению к основному крут щему моменту , создаваемому ротативной машиной, что приводит к торможению ротора и частота вращени  ротативной машины стабилизируетс . Отработанна  жидкость, скапливающа с  в полости между корпусом 8 и валом 1, возвращаетс  в полость вала 1, как и в первом случае.

Энерги , потребл ема  лабиринтно- винтовым насосом 9, компенсируетс  энергией центробежного истечени  жидкости из сопла 3 в результате действи  дополнительного крут щего момента на валу ротора при выходе ротативной машины на номинальный или расчетный режим работы. При увеличении частоты вращени  выше номинальной или расчетной лабиринтно- винтовой насос 9, потребл   энергию, усиливает дополнительный крут щий момет на валу ротора, который в этом случае противоположно направлен основному крут щему моменту, развиваемому двигателем ротативной машины, и эффективность стабилизации ротора возрастает.

Claims (1)

1. Изменение моментных характеристик ротора ротативной машины за счет энергии жидкости, наход щейс  в полости вала, - основной принцип гидрорегулироваки  ротора ротативной машины, осуществленный в данном техническом решении дл  защиты конструкции отугонных оборотов. Формула изобретени  Устройство дл  гидрорегулировани  ротора ротативной машины, содержащее неподвижный корпус с полостью, заполненной жидкостью, упругий элемент, вал с полостью, установленный в полости корпуса с возможностью вращени  и заполненный жидкостью, причем полость вала сообщена с полостью корпуса , отличаю ще-ес  тем, что, с целью повышени  эффективности, устройство снабже- ноузлом формировани  дополнительного крут щего момента, выполненного в виде двух блоков сопел, расположенных в полости вала, поперечное сечение которого совмещено с продольны- мисечени мисопел блоков, причем блоки сопел симметрично разнесены в радиальном направлении , а каждый блок сопел состоит из двух противоположно и тангенциально направленных сопел, соединенных радиальным каналом , снабженным отверстием дл 

   подвода жидкости, и из отсекател  потока жидкости, размещенные в радиальном канале с возможностью перекрыти  отверсти  дл  подвода жидкости при

   радиального канала, причем отсекатели потока жидкости блоков св заны между собой упругим элементом, а торцы сопел каждого блока выведены на наружную поверхность

   возвратно-поступательном движении вдоль 5 вала.

   Фиь.г

   А

   Ч

   8

   V-V г г/70

   V

   16LZLLI

   V-V