Центробежный насос Советский патент 1991 года по МПК F04D29/04 

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в высоконапорных насосных агрегатах различного назначения.

Целью изобретения является повышение надежности насоса путем разгрузки ротора от осевой силы

На сЬиГс, 1 показан центробежный насос, общий вид; на фиг. 2 - узел I на (Ьиг. 1 (опорный элемент насоса с пьезоэлектрическим датчиком).

Центробежный насос (фиг. 1) содержит корпус 1, рабочее колесо 2, установленное на валу 3, шарикоподшипник 4 вала 3, закрепленный v корпусе 1 с тыльной стороны рабочего копеса 2, и уплотнительнпр кольца 5 и 6, установленные в корпусе 1 с передней и тыльной стороны рабочего колеса 2 и образующие с ним радиальные зазоры 7 и 8„ Уплотнительные кольца 5 и 6 выполнены в виде закрепленных в корпусе 1 пьезокерамических элементов с электродами для обеспечения электрической связи. Пьезокерамические уплотнитель- ные кольца 5 и 6 отделены от корпуса 1 посредством виброизолирующих прокладок (не показаны). Внутри каждого пьезокграмического уплотнительного кольца размещена упругая оболочка 9. Парикоподшипник 4 снабжен установленными на его торцах равномерно по окружности пьезоэлектрическими датчиками 10 и 11 усилий, контактирующими

О5 СО 00 4Ь 00

со

с корпусом 1„ Каждый датчик усилий (фиг. 2) может быть выполнен, например, в виде размещенных в обоймах 12 и 13 и соединенных между собой про межуточного элемента 14 и пьезоэлектрического преобразователя 15. Обоймы 12 и 13 отделены друг от друга посредством виброизолирующих прокладок 160 Насос снабжен управляющим устрой- ством 17, включающим преобразователь и усилитель электрических сигналов, при этом пьезоэлектрические датчики 10 и 11 электрически связаны с пьезо- керамическими уплотнительными коль- цами 5 и 6 через управляющее устройство 17 о

Устройство работает следующим образом.

Предварительно производится наст- ройка системы разгрузки на рабочем режиме насоса с целью достижения нулевых значений электрических сигналов поступающих с пьезоэлектрических датчиков 10 и 11 при условии равенства нулю осевой силы на подшипнике на это режиме.,

При переходе на другой режим или вследствие изменения внешних воздействий суммарное осевое усилие на цен тробежном колесе насоса станет отличным от нуля. Тогда по сигналу с датчиков 10 и 11 от источника питания (не показан) на электроды пьезокера- мических уплотнительных колец 5 и 6 подается гармонический электрический сигнал Вследствие обратного пьезо- эфАекта кольца 5 и 6 начинают совершать колебания в радиальном направлении в виде растяжения-сжатия, интен- сивность которых увеличивается с помощью упругой оболочки 9. Это приводит к турбулизации потока рабочего.. тела в зазорах 7 и 8 к изменению величин -утечек компонента через уплот- нительные кольца 5 и 6 на буртах рабочего колеса 2, приводящему к перераспределению давлений компонента в полостях насоса, а также осевых усилий действующих на основной и по- крывной диски рабочего колеса. Подбором частоты колебаний и амплитуды электрического сигнала достигается компенсация осевого усилия

В дальнейшем разгрузка от осевой силы осуществляется за счет изменения амплитуды электрического сигнала. Предположим, что в некоторый момент времени суммарное осевое усилие на

о п $ n

5

5

центробежном колесе стало отличным от нуля и направлено вправо. В этом случае через наружное кольцо шарикоподшипника 4 и пьезоэлектрический преобразователь 15 датчик 11 выдает электрический сигнал положительного знака. В свою очередь, пьезоэлектрический преобразователь 15 датчика 10 приведет к генерированию электрического сигнала отрицательного знака. Преобразуя и усиливая полученные сигналы, управляющее устройство 17 вырабатывает сигналы на увеличение амплитуды электрического сигнала, подаваемого на электроды пьезокерамического уплот- нительного кольца 6, и уменьшение амплитуды электрического сигнала, подаваемого на электроды пьезокерамического кольца 5„ Это приведет к уменьшению утечек через радиальный зазор 8 и увеличению утечек через радиальный зазор 7, что увеличит осевое усилие, действующее на задний покрывной диск рабочего колеса 2, и уменьшит осевое усилие, действующее на передний покрывной диск рабочего колеса 2. Результирующая приращений этих сил будет направлена влево и уравновесит суммарную осевую силу. Аналогичным образом осуществляется разгрузка от осевой силы, направленной влевоо

Для более точного учета осевой силы используется несколько равномерно расположенных по окружности датчиков 10 и 11 усилий, что дает возможность вырабатывать управляющую информацию на основании усредненного сигнала с датчиков.

Предложенный центробежный насос на всех режимах работы и при любом внешнем воздействии позволит авто- матически компенсировать осевую нагрузку, что повысит его надежность по сравнению с прототипом0

Формула и-з обретения

Центробежный насос, содержащий корпус, рабочее колесо, установление на валу,, шарикоподшипник вала, закрепленный в корпусе с тыльной стороны рабочего колеса, уплотнитель- ные кольца, размещенные в корпусе с передней и тыльной стороны рабочего колеса и образующие с ним радиальные зазоры, отличающий- с я тем, что, с целью повышения надежности путем разгрузки ротора от осевой силы, шарикоподшипник снабжен установленными на торцах равномерно по окружности пьезоэлектрическими датчиками усилий, контактирующими с корпусом, а уплотнительные кольца

выполнены в виде пьезокерамических элементов, покрытых упругими оболочками, при этом насос снабжен управляющим устройством, электрически связывающим пьезоэлектрические датчики с пьезокерамическими элементами.

Изобретение может найти применение в высоконапорных насосных агрегатах различного назначения„ Цель изобретения - повышение надежности насоса путем разгрузки ротора от осевой силы. Центробежный насос содержит рабочее колесо 2 с радиальными зазорами 7, 8„ Уплотнительные кольца 5, 6 выполнены в виде пьезокерамических элементов. Шарикоподшипник 4 снабжен установленными на торцах пьезоэлектрическими датчиками 10, 11. По сигналу с датчиком 10, 11 на пьезокерамические элементы подается гармонический электрический сигнал, кольца 5, 6 совершают колебания. Это приводит к турбулиза- ции потока в зазорах 7, 8. При смещении рабочего колеса 2 вправо датчик 11 выдает положительный сигнал, а датчик 10 - отрицательный. На кольцо 6 при этом поступает увеличенный электрический сигнал, а на кольцо 5 - уменьшенный Утечки через зазор 8 уменьшатся, а через зазор 7 увеличатся, это уравновесит суммарную силу, сместившую ротор. Аналогичным образом осуществляется разгрузка от осевой силы, направленной влево. 2 ил. С (Л

/5