ВЕРТИКАЛЬНАЯ РОТОРНАЯ УСТАНОВКА С РАЗГРУЖАЕМЫМИ ОПОРНЫМИ УЗЛАМИ Российский патент 2006 года по МПК F16C32/04 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к установкам с роторным, преимущественно высокоскоростным рабочим органом (крестовина, диск, барабан, колесо и т.п.) на вертикальном валу с разгружаемыми опорными узлами, и может найти применение в центробежной технике, турбостроении, двигателестроении, станкостроении и т.д.

Известна горизонтальная роторная машина с разгружаемыми опорными узлами, содержащая закрытый полый корпус, роторный рабочий орган, расположенный в полости корпуса, вал рабочего органа, опорные узлы, установленные на валу рабочего органа, и устройство для разгрузки опорных узлов, при этом устройство для разгрузки опорных узлов содержит два диска, установленных на валу рабочего органа, рабочие профильные лопатки, закрепленные между дисками и расположенные равномерно по периферии дисков, и полуобечайку, жестко закрепленную в корпусе в зоне нагружения опорных узлов. При вращении дисков воздушный поток обтекает открытые рабочие профильные лопатки, расположенные над обечайкой, и создает аэродинамическую подъемную силу, способствующую полной или частичной разгрузке опорных узлов в радиальном направлении (Авт. св. СССР №1428857, F 16 С 39/04, опубл. 07.10.1988).

Однако в известной роторной машине устройство для разгрузки опорных узлов не позволяет добиться снижения радиальной нагрузки на опорные узлы в вертикальных роторных машинах.

Известна также вертикальная роторная установка (машина) с разгружаемыми опорными узлами, содержащая закрытый полый цилиндрический корпус, роторный рабочий орган, расположенный в полости корпуса, вал рабочего органа, опорные узлы, установленные на валу рабочего органа, и устройство для разгрузки опорных узлов, при этом устройство для разгрузки опорных узлов выполнено в виде диска, установленного в полости корпуса со стороны направления осевой нагрузки между стенкой корпуса и торцевой поверхностью рабочего органа с возможностью прямолинейных возвратно-поступательных перемещений вдоль направления осевой нагрузки (Патент РФ №2226628, F 16 С 39/04, опубл. 10.04.2004, фиг.1).

Однако из-за расположения устройства для разгрузки опорных узлов над рабочим органом данная роторная установка не может быть использована при подаче исходного материала в верхнюю часть рабочего органа, что ограничивает ее область применения.

Задача изобретения состоит в обеспечении разгрузки опорных узлов в осевом и радиальном направлениях в вертикальных роторных установках с подачей исходного материала в верхнюю часть рабочего органа за счет обеспечения повышения давления между рабочим органом и днищем корпуса и усиления эффекта самоцентрирования вращающегося рабочего органа.

Сущность изобретения заключается в том, что для решения поставленной задачи путем достижения указанного технического результата вертикальная роторная установка с разгружаемыми опорными узлами, содержащая закрытый полый цилиндрический корпус, роторный рабочий орган, вал рабочего органа, опорные узлы, установленные на валу рабочего органа, и устройство для разгрузки опорных узлов, отличается тем, что устройство для разгрузки опорных узлов состоит из прямолинейных в продольном сечении ребер, расположенных на внутренней поверхности нижней части боковой стенки корпуса с наклоном навстречу направлению вращения рабочего органа, и ребер, выполненных в продольном сечении в виде части дуги логарифмической спирали, расположенных на внутренней поверхности днища корпуса в сторону направления вращения рабочего органа и соединенных с прямолинейными ребрами.

Изобретение поясняется чертежами: фиг.1 - общий вид вертикальной роторной установки, в разрезе; фиг.2 - вид А на фиг.1 без рабочего органа.

Вертикальная роторная установка с разгружаемыми опорными узлами содержит закрытый полый цилиндрический корпус 1, роторный рабочий орган 2, вал 3 рабочего органа 2, опорные узлы 4, установленные на валу 3, и устройство для разгрузки опорных узлов. Устройство для разгрузки опорных узлов содержит прямолинейные в продольном сечении ребра 5, расположенные на внутренней поверхности нижней части боковой стенки корпуса 1 с наклоном навстречу направлению вращения рабочего органа 2, и ребра 6, выполненные в продольном сечении в виде части дуги логарифмической спирали и расположенные на внутренней поверхности днища корпуса 1 в сторону направления вращения рабочего органа 2.

Изобретение используют следующим образом.

Роторному рабочему органу 2 придают вращение посредством привода (на чертежах не показан). Во время осуществления технологического процесса, например ударно-центробежного дробления, центрифугирования и т.п., опорные узлы 4 испытывают значительные динамические нагрузки в осевом и радиальном направлениях.

При вращении рабочего органа 2 в корпусе возникают завихрения воздушного потока. Ребра 5 и 6 обеспечивают закручивание воздушного потока и создают воздушную подушку, ось вращения которой совпадает с осью вращения рабочего органа 2. Вследствие этого между днищем корпуса 1 и рабочим органом 2 создается избыточное давление, под действием которого рабочий орган 2 и вал 3 приподнимаются и разгружают опорные узлы 4 в осевом направлении.

Т.к. ось вращения воздушного потока не подвержена прецессионным колебаниям вследствие своей малой инерционной массы (момента инерции) и ее направление всегда перпендикулярно днищу корпуса 1, то, взаимодействуя с нижней частью рабочего органа 2, воздушный поток дополнительно обеспечивает усиление эффекта самоцентрирования оси вращения рабочего органа 2 и снижение нагрузок на опорные узлы 4 в радиальном направлении.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к установкам с роторным, преимущественно высокоскоростным, рабочим органом (крестовина, диск, барабан, колесо и т.п.) на вертикальном валу с разгружаемыми опорными узлами и может найти применение в центробежной технике, турбостроении, двигателестроении, станкостроении и т.д. Установка содержит закрытый полый цилиндрический корпус, роторный рабочий орган, вал рабочего органа, опорные узлы, установленные на валу рабочего органа, и устройство для разгрузки опорных узлов. Устройство для разгрузки опорных узлов состоит из прямолинейных в продольном сечении ребер, расположенных на внутренней поверхности нижней части боковой стенки корпуса с наклоном навстречу направлению вращения рабочего органа, и ребер, выполненных в продольном сечении в виде части дуги логарифмической спирали, расположенных на внутренней поверхности днища корпуса в сторону направления вращения рабочего органа и соединенных с прямолинейными ребрами. Технический результат - обеспечение разгрузки опорных узлов в осевом и радиальном направлениях в вертикальных роторных установках с подачей исходного материала в верхнюю часть рабочего органа за счет обеспечения повышения давления между рабочим органом и днищем корпуса и усиления эффекта самоцентрирования вращающегося рабочего органа. 2 ил.

Вертикальная роторная установка с разгружаемыми опорными узлами, содержащая закрытый полый цилиндрический корпус, роторный рабочий орган, вал рабочего органа, опорные узлы, установленные на валу рабочего органа, и устройство для разгрузки опорных узлов, отличающаяся тем, что устройство для разгрузки опорных узлов состоит из прямолинейных в продольном сечении ребер, расположенных на внутренней поверхности нижней части боковой стенки корпуса с наклоном навстречу направлению вращения рабочего органа, и ребер, выполненных в продольном сечении в виде части дуги логарифмической спирали, расположенных на внутренней поверхности днища корпуса в сторону направления вращения рабочего органа и соединенных с прямолинейными ребрами.