×
09.05.2019
219.017.4b0f

ДЕМПФЕР ВЕРТИКАЛЬНОГО РОТОРА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам подавления механических колебаний роторных систем. Демпфер вертикального ротора содержит корпус, установленный в его полости, заполненной демпфирующей жидкостью, основной подвижный элемент в виде тела вращения, снабженный дополнительным демпфирующим элементом, подшипник для опирания ротора и центрирующие пружины, закрепленные в верхней части основного подвижного элемента, который шарнирно оперт своей нижней частью через опорную иглу и подпятник на упругий элемент. Дополнительный демпфирующий элемент присоединен к основному подвижному элементу в его кольцевой проточке и расположен в проточке корпуса, которая образует демпфирующие зазоры вокруг дополнительного демпфирующего элемента. Достигается увеличение общей эффективности демпфирования, расширение частотного диапазона эффективного демпфирования в радиальном направлении и дополнительного демпфирования в аксиальном направлении. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к машиностроению, к устройствам подавления механических колебаний роторных систем, и может быть использовано в качестве элемента демпфирующей нижней опоры быстровращающихся машин и приборов с вертикальной осью вращения, например, в накопителях энергии, ультрацентрифугах.

Совершенствование центрифужных технологий, неразрывно связано с ростом значений рабочих скоростей вращения роторов и увеличением числа их звеньев, что предполагает вращение роторов в закритической области. Следствием этих тенденций является появление дополнительных зон неустойчивости вращающегося ротора, которые характеризуются сложными совместными колебаниями его элементов одновременно и в радиальном и в аксиальном направлениях. Последнее обстоятельство приводит к увеличению ширины эксплуатационного частотного диапазона, внутри которого могут проявиться все свойственные данной системе проблемы с устойчивостью и, как следствие, к невозможности справиться с этими проблемами при помощи демпфирующих устройств, имеющих ограниченное количество собственных реализуемых степеней свободы.

Известен демпфер ротора центрифуги [патент R.U 2044936, F16F 9/10, 15/023, 03.07.1992], состоящий из подвижного цилиндра с подшипником для опирания ротора и центрирующими пружинами в верхней части, шарнирно опертый нижней частью в резервуаре, заполненном демпфирующей жидкостью. Демпфирование осуществляется за счет перемещения жидкости в зазоре между корпусом и цилиндром. Конструкция описанного демпфера позволяет подавлять низкочастотные радиальные колебания ротора при прохождении им «пусковых» частот и прецессионные колебания на рабочей скорости вращения.

Недостаток известной конструкции состоит в том, что конструкция демпфера обеспечивает демпфирование только в радиальном направлении и только в двух зонах частот, что не приемлемо для подавления колебаний многочастотных роторных систем.

Известен также демпфер для высокоскоростных роторов [патент ФРГ 2337190, F16F 15/02, 21.07.1973], состоящий из подвижного цилиндра в виде двухстороннего стакана, опертого нижней стороной дна на пружину, установленную в корпусе опоры, заполненном демпфирующей жидкостью и имеющем внутренний ответный стакан меньшего диаметра, с подшипником для опирания ротора, смонтированным в дне стакана, с его верхней стороны. Демпфирование осуществляется за счет перемещения жидкости в зазорах между стенками корпуса, стакана и цилиндра. Конструкция описанного демпфера позволяет проходить через 2-3 «критических» скорости при разгоне ротора до его рабочей скорости вращения.

Недостаток известной конструкции состоит в том, что, несмотря на упругое опирание подвижного стакана демпфера и расширенный частотный диапазон демпфера, демпфирование осуществляется в нем только в радиальном направлении, что не обеспечивает подавления сложных (радиальных и аксиальных) колебаний многочастотных роторных систем.

Наиболее близким к изобретению является демпфер [патент Великобритании 1570358, В04В 9/12, F16C 23/04, 02.07.1980], состоящий из подвижного цилиндра в виде двухстороннего стакана, с подшипником для опирания ротора, смонтированном в дне стакана с его верхней стороны, поддерживаемого с верхней стороны гибкой мембраной, имеющего с нижней стороны ферромагнитный диск, перпендикулярный его оси, периферийной частью находящейся в подковообразной полости кольцевого магнита, размещенного в проточке корпуса, опертого нижней стороной дна на гибкую иглу, допускающую перемещение цилиндра только в радиальном направлении, который установлен в полости, заполненной демпфирующей жидкостью, в корпусе опоры, имеющем внутренний ответный стакан меньшего диаметра. Демпфирование осуществляется в радиальном направлении за счет перемещения жидкости в зазорах между стенками корпуса, стакана и цилиндра, а также за счет электромагнитного взаимодействия ферромагнитного диска и магнита. Конструкция описанного демпфера позволяет проходить через «критические» скорости при разгоне ротора до его рабочей скорости вращения.

Недостаток известной конструкции состоит в том, что, несмотря на упругое опирание подвижного цилиндра демпфера и наличие диска, установленного перпендикулярно цилиндру и размещенного в кольцевой проточке в полости, заполненной демпфирующей жидкостью, демпфирование в нем также осуществляется только в радиальном направлении, что не обеспечивает подавления сложных колебаний многочастотных роторных систем - одновременно радиальных и аксиальных.

Настоящее изобретение направлено на увеличение общей эффективности демпфирования и расширение частотного диапазона эффективного демпфирования в радиальном направлении, и на реализацию дополнительного демпфирования в аксиальном направлении.

Эта задача решается за счет того, что в демпфере вертикального ротора, содержащем корпус, установленный в его полости, заполненной демпфирующей жидкостью, основной подвижный элемент в виде тела вращения, снабженный, по крайней мере, одним дополнительным демпфирующим элементом, подшипник для опирания ротора и центрирующие пружины, закрепленные в верхней части основного подвижного элемента, который шарнирно оперт своей нижней частью через опорную иглу и подпятник на упругий элемент основного подвижного элемента, по меньшей мере, один дополнительный демпфирующий элемент присоединен в кольцевой проточке основного подвижного элемента и расположен с демпфирующими зазорами в кольцевой проточке корпуса.

Кроме того, в демпфере вертикального ротора упругий элемент подвижного элемента демпфера может быть выполнен в виде, по крайней мере, одного гибкого диска, закрепленного по контуру в корпусе демпфера.

Кроме того, по меньшей мере один дополнительный демпфирующий элемент может быть выполнен в виде кольца, присоединенного к основному подвижному элементу через упругий элемент подвески.

Кроме того, по меньшей мере, один дополнительный демпфирующий элемент демпфера выполнен в виде диска, перпендикулярного к оси основного подвижного элемента. Кроме того, дополнительные демпфирующие элементы демпфера расположены вблизи торцев основного подвижного элемента.

Кроме того, дополнительные демпфирующие элементы выполнены в виде колец, имеющих одинаковую или различную жесткость упругих элементов подвески.

Кроме того, дополнительные демпфирующие элементы выполнены в виде дисков, имеющих одинаковую или различную изгибную жесткость.

Изобретение поясняется чертежами:

фиг.1 - демпфер вертикального ротора;

фиг.2 - демпфер с основным подвижным элементом, опертым на гибкий диск, где закрепленный по контуру в корпусе демпфера;

фиг.3 - демпфер с дополнительным элементом в виде кольца;

фиг.4 - демпфер с дополнительным элементом в виде диска;

фиг.5 - демпфер с двумя дополнительными элементами.

Демпфер содержит корпус 1, установленный в его полости 2, заполненной демпфирующей жидкостью 3, основной подвижный элемент 4 в виде тела вращения с, по крайней мере, одной кольцевой проточкой 5, подшипник 6 для опирания ротора 7, центрирующие пружины 8, закрепленные в верхней части основного подвижного элемента 4, который шарнирно оперт своей нижней частью через опорную иглу 9 и подпятник 10 на упругий элемент 11, допускающий перемещение в осевом направлении и обеспечивающий жесткую центровку в радиальном направлении. В корпусе 1 выполнена, по крайней мере, одна кольцевая проточка 12, в которую с демпфирующими зазорами 13 помещен один дополнительный демпфирующий элемент 14, присоединенный к основному подвижному элементу 4 в кольцевой проточке 5.

Дополнительный демпфирующий элемент может быть выполнен в виде кольца 15, присоединенного к основному подвижному элементу 4 в кольцевой проточке 5 через упругий элемент подвески 16.

Дополнительный демпфирующий элемент может быть выполнен в виде диска 17, перпендикулярного к оси основного подвижного элемента 4 и жестко связанного с ним в кольцевой проточке 5.

Дополнительные демпфирующие элементы 14, присоединенные в разных кольцевых проточках 5 основного подвижного элемента 4, могут находиться как в его средней части, так и вблизи его торцев, и могут быть помещены, соответственно, в разных кольцевых проточках 12 корпуса.

Присоединение дополнительных демпфирующих элементов 14 к основному подвижному элементу 4 в кольцевых проточках 5, позволяет значительно увеличить демпфирующую поверхность демпфера при практически неизменных массе и моментах инерции его подвижных элементов.

Причем в случае, если дополнительные демпфирующие элементы выполнены в виде колец 15, то упругие элементы их подвески 16 могут иметь либо одинаковую жесткость, либо различную.

Если дополнительные демпфирующие элементы выполнены в виде дисков 17, то диски 17 могут обладать либо одинаковой изгибной жесткостью, либо различной.

Основной подвижный элемент 4 может быть оперт своей нижней частью через опорную иглу 9 и подпятник 10 на упругий элемент 18, выполненный в виде одного или нескольких гибких дисков, закрепленных по контуру в корпусе 1 демпфера.

Работа демпфера происходит следующим образом.

При приведении ротора 7 во вращение, на различных скоростях могут возникать его радиальные и аксиальные колебания. При этом ротор 7 через подшипник 6 приводит в радиальное или аксиальное колебательное движение основной подвижный элемент демпфера 4. Связанный с ним, по крайней мере, один дополнительный демпфирующий элемент 14 демпфера, также приходит в радиальное или аксиальное колебательное движение. Таким образом, перемещаясь совместно в полости 2, заполненной демпфирующей жидкостью 3, оба подвижных элемента осуществляют работу демпфирования как в радиальном, так и в аксиальном направлении.

При низкочастотных радиальных колебаниях ротор 7 через подшипник 6 раскачивает основной подвижный элемент 4 без изгиба опорной иглы 9 на подпятнике 10 в полости 2 с демпфирующей жидкостью 3.

Перемещение основного подвижного элемента 4 и дополнительного демпфирующего элемента 14 в демпфирующей жидкости 3 вызывает частичное поглощение энергии колебаний ротора 7, эффективность которого зависит от суммарной площади демпфирующих поверхностей подвижных элементов. В результате, амплитуда радиальных колебаний ротора уменьшается.

На этой форме колебаний основного подвижного элемента 4, повышение эффективности демпфирования за счет добавления демпфирующей поверхности дополнительного демпфирующего элемента 14 к демпфирующей поверхности основного подвижного элемента 4 не столь значительно.

Однако при высокочастотных радиальных колебаниях ротор 7 через подшипник 6 раскачивает основной подвижный элемент 4 вокруг его центра давления, расположенного примерно в его средней части, уже с изгибом опорной иглы 9.

На этой форме колебаний основного подвижного элемента 4 происходит существенная добавка демпфирующей поверхности к поверхности основного подвижного элемента 4, за счет поверхности дополнительного подвижного элемента 14, что выражается в виде общего подъема эффективности радиального демпфирования, особенно в области собственной частоты колебаний основного подвижного элемента 4, и расширении за счет этого эффективного частотного диапазона демпфера.

При аксиальных колебаниях ротор 7 через подшипник 6 раскачивает основной подвижный элемент 4 в демпфирующей жидкости 3 на упругом элементе 11. Вместе с основным подвижным элементом 4 в кольцевой проточке 12 корпуса синхронно перемещается дополнительный демпфирующий элемент 14, имеющий значительную демпфирующую поверхность.

Перемещение дополнительного демпфирующего элемента 14 вызывает перетекание демпфирующей жидкости 3 в демпфирующих зазорах 13 кольцевой проточки 12 корпуса 1, что приводит к поглощению энергии колебаний ротора 7 и уменьшению амплитуды его аксиальных колебаний.

Таким образом, введение в конструкцию демпфера дополнительных демпфирующих элементов описанной конструкции позволило при практически неизменных массе и моментах инерции подвижных элементов демпфера значительно увеличить его рабочие поверхности. В результате, суммарная угловая жесткость на основном элементе демпфера увеличилась, обеспечив общий подъем эффективности, особенно в области частотных настроек основного элемента, и существенное расширение частотного диапазона при меньших рабочих перемещениях основного подвижного элемента.

Кроме того, демпфер приобрел дополнительную эффективность в аксиальном направлении.

1.Демпфервертикальногоротора,содержащийкорпус,установленныйвегополости,заполненнойдемпфирующейжидкостью,основнойподвижныйэлементввидетелавращения,снабженныйпоменьшеймереоднимдополнительнымдемпфирующимэлементом,подшипникдляопиранияротораицентрирующиепружины,закрепленныевверхнейчастиосновногоподвижногоэлемента,которыйшарнирноопертсвоейнижнейчастьючерезопорнуюиглуиподпятникнаупругийэлементосновногоподвижногоэлемента,отличающийсятем,чтопоменьшеймереодиндополнительныйдемпфирующийэлементприсоединенвкольцевойпроточкеосновногоподвижногоэлементаирасположенсдемпфирующимизазорамивкольцевойпроточкекорпуса.12.Демпферпоп.1,отличающийсятем,чтоупругийэлементосновногоподвижногоэлементадемпферавыполненввиде,покрайнеймере,одногогибкогодиска,закрепленногопоконтурувкорпуседемпфера.23.Демпферпоп.1или2,отличающийсятем,чтопоменьшеймереодиндополнительныйдемпфирующийэлементвыполненввидекольца,присоединенногокосновномуподвижномуэлементучерезупругийэлементподвески.34.Демпферпоп.1или2,отличающийсятем,чтопоменьшеймереодиндополнительныйдемпфирующийэлементдемпферавыполненввидедиска,перпендикулярногокосиосновногоподвижногоэлемента.45.Демпферпоп.1,отличающийсятем,чтодополнительныедемпфирующиеэлементыдемпферарасположенывблизиторцовосновногоподвижногоэлемента.56.Демпферпоп.3,отличающийсятем,чтодополнительныедемпфирующиеэлементывыполненыввидеколец,имеющиходинаковуюилиразличнуюжесткостьупругихэлементовподвески.67.Демпферпоп.4,отличающийсятем,чтодополнительныедемпфирующиеэлементывыполненыввидедисков,имеющиходинаковуюилиразличнуюизгибнуюжесткость.7
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 17.
23.02.2019
№219.016.c747

Регулятор давления газа

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в устройствах регулирования давления газа. Техническим результатом является повышение точности поддержания регулируемых давлений при изменении давления и расхода рабочего газа путем обеспечения работы в режимах "после...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02231105
Дата охранного документа: 20.06.2004
23.02.2019
№219.016.c749

Магнитный подшипник

Магнитный подшипник содержит ротор из магнитного материала, присоединенный к валу, статор из магнитного материала, расположенный напротив ротора, и подвижный элемент из магнитного материала, установленный между ними. Подвижный элемент подшипника выполнен в виде шариков, свободно расположенных в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02237201
Дата охранного документа: 27.09.2004
23.02.2019
№219.016.c74c

Устройство для формования сильфона

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при холодной штамповке сильфонов из тонкостенных цилиндрических заготовок. Устройство для формования сильфона содержит матрицу, нажимные крышки и гидравлическую головку с манжетой и разделительными прокладками. По...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02229356
Дата охранного документа: 27.05.2004
08.03.2019
№219.016.d495

Способ получения высокообогащенных изотопов ванадия

Изобретение может быть использовано при проведении физических исследований. Получают оксихлорид ванадия из соединения с концентрацией изотопа хлор-35 не ниже 85%. Для получения повышенной концентрации изотопа хлор-35 можно использовать двухфазный физико-химический метод разделения в аппаратах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02226424
Дата охранного документа: 10.04.2004
29.03.2019
№219.016.f454

Агрегат газовых центрифуг

Агрегат газовых центрифуг относится к устройствам для непрерывного разделения смесей газов с различными молекулярными массами, к агрегатам газовых центрифуг, из которых формируются многоступенчатые каскады на разделительных предприятиях. Агрегат газовых центрифуг содержит установленные двумя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002327527
Дата охранного документа: 27.06.2008
10.04.2019
№219.017.01cd

Мартенситностареющая сталь и изделие, выполненное из нее

Изобретение относится к металлургии, а именно к составам высокопрочных мартенситностареющих сталей, а также к изделиям, выполненным из них. Сталь содержит следующие компоненты, мас.%: углерод 0,005-0,02; никель 15-20,0; кобальт 11,5-13,5; молибден 3,5-5,0; титан 0,5-2,0; алюминий 0,05-1,80; бор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02219276
Дата охранного документа: 20.12.2003
29.04.2019
№219.017.3ea7

Магнитная опора вертикального ротора

Предложенное устройство относится к верхним магнитным опорам высокооборотных роторов с вертикальной осью вращения, посредством которых роторы удерживаются в вертикальном положении, например, роторов накопителей энергии, центрифуг, гироскопов и подобных устройств. Опора включает ферромагнитное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002265757
Дата охранного документа: 10.12.2005
29.04.2019
№219.017.3f26

Магнитная опора вертикального ротора

Изобретение относится к машиностроению и, преимущественно, к магнитным опорам вертикальных роторов быстровращающихся приборов, накопителей энергии, центрифуг, в которых верхняя магнитная опора ротора обеспечивает радиальную жесткость и центровку ротора относительно корпуса и, одновременно,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02242287
Дата охранного документа: 20.12.2004
29.04.2019
№219.017.4323

Агрегат газовых центрифуг

Изобретение относится к устройствам для непрерывного разделения смесей газов с различными молекулярными массами в поле центробежных сил, а именно к агрегатам газовых центрифуг, из которых формируются многоступенчатые каскады на разделительных предприятиях. Агрегат газовых центрифуг включает в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002323049
Дата охранного документа: 27.04.2008
09.05.2019
№219.017.4a6f

Магнитная опора вертикального ротора

Предложенное решение относится к машиностроению, а именно к магнитным опорам вертикальных роторов быстровращающихся приборов, гироскопов, накопителей энергии, центрифуг, генераторов, турбомолекулярных насосов и подобных устройств. Предложенная магнитная опора содержит кольцевой аксиально...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002272676
Дата охранного документа: 27.03.2006
Показаны записи 1-10 из 15.
10.06.2016
№216.015.47a1

Магнитная опора вертикального ротора

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к магнитным опорам вертикальных роторов быстровращающихся приборов: гироскопов, накопителей энергии, генераторов, турбомолекулярных насосов, центрифуг и подобных устройств. Магнитная опора вертикального ротора, расположенная в устройстве в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002585797
Дата охранного документа: 10.06.2016
10.08.2016
№216.015.55c2

Магнитная опора составного типа

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к магнитным опорам вертикальных роторов быстровращающихся приборов, например роторов газовых центрифуг, накопителей энергии, генераторов, гироскопов и подобных устройств. Магнитная опора вертикального ротора, расположенная в устройстве в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593450
Дата охранного документа: 10.08.2016
29.12.2017
№217.015.fde6

Магнитная опора с дополнительной магнитной системой

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к магнитным опорам быстровращающихся роторов, например роторов газовых центрифуг, накопителей энергии, генераторов, гироскопов и подобных устройств. Магнитная опора устройства с ротором, имеющим механическую контактную пару между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638392
Дата охранного документа: 13.12.2017
29.03.2019
№219.016.f2c2

Промышленная группа газовых центрифуг

Изобретение относится к газовым центрифугам для разделения смеси газов и изотопных смесей, и в частности к промышленным группам газовых центрифуг. Промышленная группа газовых центрифуг для разделения изотопов выполнена из ряда колонн с ярусами консолей, на которых установлены в несколько ярусов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002377073
Дата охранного документа: 27.12.2009
29.03.2019
№219.016.f2ee

Агрегат газовых центрифуг

Изобретение может быть использовано в каскадах для непрерывного разделения газовых смесей в полях центробежных сил. Агрегат содержит группу газовых центрифуг, элементы (2, 3, 4, 8, 9) крепления корпусов (5) центрифуг двумя рядами к раме (1), устройства газораспределения потоков подачи и отбора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002372973
Дата охранного документа: 20.11.2009
29.03.2019
№219.016.f3b9

Агрегат газовых центрифуг

Изобретение может быть использовано при разделении газообразных изотопных смесей. Агрегат газовых центрифуг содержит установленные в два ряда центрифуги 3, корпусы 4 которых посредством планок 11, стяжек 10 и амортизаторов укреплены на общей раме, состоящей из продольных 1, поперечных 2 и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002368415
Дата охранного документа: 27.09.2009
29.03.2019
№219.016.f454

Агрегат газовых центрифуг

Агрегат газовых центрифуг относится к устройствам для непрерывного разделения смесей газов с различными молекулярными массами, к агрегатам газовых центрифуг, из которых формируются многоступенчатые каскады на разделительных предприятиях. Агрегат газовых центрифуг содержит установленные двумя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002327527
Дата охранного документа: 27.06.2008
10.04.2019
№219.017.024f

Устройство для измерения наружного диаметра тонкостенной цилиндрической детали

Изобретение относится к устройствам для измерения диаметров тонкостенных цилиндрических оболочек. Устройство для измерения наружного диаметра тонкостенной цилиндрической детали выполнено в виде емкостного датчика, образованного двумя изолированными токопроводящими пластинами, подключенными к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002347182
Дата охранного документа: 20.02.2009
10.04.2019
№219.017.058d

Опора вертикального ротора

Изобретение относится к опорам быстровращающихся машин и приборов, таким как накопители энергии, гироскопы, сепараторы, центрифуги, и, в частности к опорам вертикальных валов таких устройств. Опорная поверхность цапфы ротора выполнена в виде тороидальной поверхности и установлена на сферической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002360155
Дата охранного документа: 27.06.2009
29.04.2019
№219.017.4323

Агрегат газовых центрифуг

Изобретение относится к устройствам для непрерывного разделения смесей газов с различными молекулярными массами в поле центробежных сил, а именно к агрегатам газовых центрифуг, из которых формируются многоступенчатые каскады на разделительных предприятиях. Агрегат газовых центрифуг включает в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002323049
Дата охранного документа: 27.04.2008
+ добавить свой РИД