Результат интеллектуальной деятельности: РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ДЫМОСОСА

Предлагаемое изобретение относится к области газовоздушных трактов, используемых в различных видах промышленности и, в частности, в металлургии.

Известна конструкция дымососа описанного в книге автора Рихтер Л.А. Газовоздушные тракты тепловых электростанций. М.: Энергия, 1969 г., где на стр.138-140, рис.5.5 описана и показана конструкция осевого дымососа типа ДО-31.5. Такой дымосос состоит из всасывающего кармана с плавным переходом к цилиндрической части, входного направляющего аппарата, первого рабочего колеса, промежуточного направляющего аппарата, второго рабочего колеса, спрямляющего аппарата и диффузора. Несмотря на свою эффективность использования, такой дымосос обладает и существенными недостатками, например, такими как сложность конструкции из-за наличия двух рабочих колес, низкий коэффициент давления, применение высоких окружных скоростей рабочих колес, значительный шум в работе, чувствительность к радиальным зазорам между лопатками рабочих колес и кожуха и. т.д.

Известен также дымосос центробежного типа модели Д15000-12-1 представленный в Техническом описании и инструкции по эксплуатации 2377-01 ТО производственного объединения «Невский завод» им. В.И. Ленина научно-исследовательского конструкторско-технологического института турбокомпрессоростроения 1983 г. Указанный дымосос осуществляет транспортировку запыленного газообразного теплоносителя и обеспечивает требуемые технологические параметры обжиговых машин. Он состоит из корпуса, в котором с помощью подшипников подвижно расположен вал с жестко закрепленным на нем рабочим колесом двухстороннего всасывания. Рабочее колесо представляет собой клепаную конструкцию и состоит из пилообразного центрального диска, двух покрышек, лопаток, приклепанных к покрышкам и диску, и упорных планок. Рабочее колесо закреплено на ступице, которая напрессована на валу ротора. Рабочая частота вращения ротора составляет 1000 об/мин. Описанный дымосос в практике нашел широкое применение, однако ему присущ существенный недостаток, заключающийся в том, что в процессе его эксплуатации на лопастях рабочего колеса образуются отложения, которые обладая значительной по величине массой способствуют разбалансировке ротора и такое явление вызывает не только вибрацию конструкционных элементов, но и потерю прочности отдельных его деталей вплоть до разрушения фундамента.

Задачей предлагаемого изобретения является создание такого рабочего колеса дымососа, которое в автоматическом режиме было бы способно самобалансироваться при налипании на его лопастях продуктов транспортировки.

Поставленная задача достигается тем, что на боковых поверхностях покрышек на внешних их образующих сторонах жестко закреплены, по крайней мере, по два пустотелых кольца, имеющих разный диаметр, причем упомянутые пустотелые кольца в своих сечениях также выполнены различного диаметра и в них подвижно размещены тела качения шаровой формы.

На чертежах: на фиг.1 показано рабочее колесо дымососа вид сбоку, на фиг.2 - его вид с торца и на фиг.3 - расчетная схема его динамического нагружения.

Рабочее колесо дымососа состоит из центрального диска 1, к которому жестко присоединены лопатки 2, также жестко в свою очередь связанные с покрышками 3. Центральный диск 1 закреплен на ступице 4 напрессованной на приводной вал 5. На покрышках 3 жестко закреплены пустотелые кольца 6 и 7, в которых подвижно размещены соответственно тела качения шаровой формы 8 и 9.

Работа рабочего колеса дымососа происходит следующим образом. В начальный момент времени, когда рабочее колесо находится в состоянии покоя, тела качения сферической формы 8 и 9 находятся в нижней части покрышек колеса, так, как это показано на фиг.1, сгруппировавшись там под действием собственного веса. При вращении рабочего колеса с угловой скоростью ω, например, тело качения сферической формы 8, по мере ее наращивания, имеет несколько меньшую угловую скорость ω_r1 и на последнее действуют следующие силы: сила инерции Р_н, сила собственного веса P_G и сила вредного сопротивления Р_ВC (это показано на фиг.3 для тела качения 8). В то же время на тела качения сферической формы 8 действует и движущая сила Р_д, которая направлена в сторону вращения рабочего колеса дымососа (см. фиг.3), возникающая из-за наличия сил трения качения между телом качения 8 и внутренней поверхностью пустотелого кольца 6. Предположим, что у рабочего колеса дымососа имеется дисбаланс Δ₁, проявляющийся от налипания на лопасти 2 продуктов транспортировки, вызванный неуравновешенной массой m₁, и тогда центробежная инерционная сила Р_цит1 от нее определится по формуле Р_цит1=m₁ ρ , где: m₁ ρ=Δ₁. Одновременно на тела качения сферической формы 8 (на фиг.3 для упрощения они показаны как одно тело качения массой m_ш1), так же будет действовать центробежная инерционная сила Р_циш=m_ш1r₁ ω_r1 ², где m_ш1r₁=Δ₂, а Δ₂ является динамическим противовесом. Известно, что уравновешивание массы m₁ произойдет тогда, когда масса m_ш1 займет положение, расположенное в плоскости XX, проходящей через центр вращения колеса О и центр тяжести неуравновешенной массы m₁, или же в плоскостях ОХ' (ОХ₁'), расположенных к ней под углом α, который и определяет положение динамического противовеса Δ₂ и зависит от разницы масс m₁ и m_ш1. При изменении частоты вращения ω рабочего колеса дымососа, угол α в автоматическом режиме будет корректироваться, что и обеспечит надежную балансировку рабочего колеса дымососа. Следует отметить, что в практике налипание продуктов транспортировки на лопасти 2 неоднородно по их ширине и длине и поэтому на покрышках 3 установлены еще другие пустотелые кольца 7 с подвижно расположенными в них телами качения 9 шаровой формы. Работа их подобна описанным выше телам качения 8, но так как пустотелые кольца 6 и 7, имея различные диаметры, расположены по концам лопастей 2, которые могут быть неравномерно загружены налипшими на них продуктами транспортировки, то при балансировке рабочего колеса при его вращении в балансировке будут работать оба вида тел качения 8 и 9, автоматически выбирая при этом свое положение относительно массы m_1, вызывающей дисбаланс рабочего колеса дымососа.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как по мере изменения неуравновешенных масс рабочего колеса дымососа последнее всегда будет сбалансировано в автоматическом режиме.