Способ упрочнения ротора центробежных машин

Способ упрочнения ротора центробежных машин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

Р Е С ПУБЛИК (s t) s В 24 В 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

-BtI ISN T

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН И " : 1::-1аклщц

", ъ т .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4771580/27 (22) 25, 10.89 (46) 30.11,91, Бюл, М 44 (75) С.Г.Аппель и M.Ñ.Àïïåëü (53) 621,923,77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1623854, кл, В 24 В 39/00, 1988, (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ РОТОРА ЦЕНТРОБЕЖНЫХ МАШИН (57) Изобретение относится к маш иностраению и может быть использовано в центрифугах, турбокампрессарах, турбанасосах, сепараторах, двигателях, работающих при условии возрастания площади поперечного сечения ротора при подходе к пределу текучести ега материала и применяемых в таких отраслях промышленности как биологическая, газовая, нефтяная, химическая и т,д.

Цель изобретения — упрощение процесса и повышение долговечности упрачняемого ротора центробежных машин за счет повышения предела усталости, Машина, реали,„,5U„„1694369 Al зующая предлагаемый способ. содержит статор 1 и расположенный внутри него ротор 2 с валом 3, имеющим внутреннюю полость 4 с размещенным в ней нагревателем

5, подключенным к источнику 6 электриче-. ской энергии, сочлененным с электроприводом 7, поддерживаемым подшипниками 8 и

9, установленными в торцовых крышках 10 и 11. Ротор несет на внешней поверхности роторные диски 12, расположенные таким образом, что они занима от пространство между статарными дисками 13, установленными на подпятниках 1л в опорных кольцах

15. Когда возрастает нагрузка, включают нагреватель. При нагреве ротора 2 от нагревателя 5 ан испытывает абаемное расширение и устраняется зазор между ротором и статором, в результате чего диски статара охватывают ротор и тем самым увеличивают ега сечение. При снижении нагрузки нагреватель отключают и ротор отсоединяется от дисков статора. 1 ил„1 табл.

7 U 74 /5 1694369 лиметровый зазор между ротором 2 и охватывающим его статором 1, оказывает контактное давление на наружные оболочки, изготовленные из алюминия, статорных дисков 13. Наружная оболочка 18 статорных дисков 13 испытывает объемное сжимающее напряжение, а наружные оболочки 18 ротора находятся в условиях объемного расширяющегося напряжения под воздействием контактирующих с ним наружных поверхностей обечаек 17 вала 3 в процессе теплового расширения от включенного в работу нагревателя 5. В результате происходит увеличение объема ротора 2, и обечайки статора 1 и ротора 2 напрягаются, так как круговой зазор между ними изменяется натягом. Процесс все время происходит при твердом состоянии наружных поверхностей обечаек вала 3, ротора 2 и статора 1, В условиях непрерывно возрастающей площади поперечного сечения вращающегося ротора 2 кольцевой зазор между вращающимся ротором 2 и неподвижным статором 1 исчезает.

Вследс вие теплового воздействия оболочки ротора и статора воедино соединяются друг с другом и под действием сил трения между ними устанавливается натяг. Тем самым возрастание поперечного сечения вращающегося ротора 2 эа счет соединения его с натягом со статором 1 обеспечивает âðàщение статора 1 и увеличение прочности ротора 2.

В конечном состоянии в процессе упрочнения стенки вращающихся статора 1 и ротора 2 с валом 3 оказываются напряженными,Температурный режим упрочнения, а также величина деформации вращающихся оболочек определяются условием многократного их применения, требуемой величиной напряжений и неразрушающим воздействием нагрузок, Наличие натяга между вращающимися оболочками ротора 2 и статора 1 обеспечивает создание циклически разъемного соединения, образующего вращающиеся упрочняющиеся оболочки, Суммарное сечение ротора 2 увеличивается и он воспринимает большие нагрузки без остаточных деформаций, Г1ри снижении нагрузки на вал 3 до номинальной нагреватель 5 отключают от источн;.ка 6 электрической энергии и за счет гого, что вращающийся вал 3 ротора 2 больше не контактирует с натягом с неподви>кной оболочкой статора 1 процесс упрочнения ротора завершается.

Пример конкретного выполнения споду обечайками 16 и 17, ротора 2 и статорных дисков 13, Натя . оболочек 18 и

19 ротора 2 и статорных дисков 13 достигается за счет того, что материал ротора (никелированные стали) в результате повышения темпера-gyp до 400 С от работасоба представлен данными приведенной ющего нагревателя 5 увеличивает свой ниже таблицы, в которой указаны характеобъем и выбирает при этом круговой мил- ристики и параметры всех участвующих

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способу упрочнения ро тора центробежных машин, и может быть использовано в центрифугах, трубокомпрессорах,турбонасосах,сепараторах,двигателях, работающих безотказно при условии возрастания площади поперечного сечения ротора при подходе к пределу текучести его материала, и применяемых в таких отраслях промышленности,как биологическая, газовая, нефтяная, химическая и т.д.

Целью изобретения является упрощение процесса и повышение надежности, На чертеже показан ротор машины, реализующий предлагаемый способ, продольный разрез.

Машина содержит статор 1 и расположенный внутри статора 1 ротор 2 с валом 3, имеющим внутреннюю полость 4 с размещенным в ней нагревателем 5, подключенным к источнику 6 электрической энергии, сочлененным с электроприводом 7. Статор размещек в подшипниках 8 и 9, установленных в торцовых крышках 10 и 11. Ротор

2 несет на внешней поверхности роторные диски 12, расположенные таким образом, что они занимают пространство между статорными дисками 13, установленными на подпятниках 14 в опорных кольцах 15.

Насос заземлен. Диски 13 статора имеют обечайки 16, а ротор 2 имеет обечайки 17.

Обечайки 16 и 17 снабжены оболочками 18 и 19.

Для обеспечения зазора между статором 1 и ротором 2 при минимальном объеме последнего источник 6 электрической энергии отключен.

Способ упрочнения ротора центробел, ных машин реализуется следующим образо м, В процессе работы машины при увеличении нагрузки на вал 3 свыше номинальной расположенный внутри вала 3 ротора 2 нагреватель 5 обеспечивает повышение температуры ротора 2 при условии подключения его к источнику 6 электрической энергии, что ведет к тепловому расширени>о

p0TopQ 2, объем которого линейно возрастает с температурой, Включением операции теплового р3оширения вала 3 обеспечивается натяг меж5

1694369 положенными концентрично ротору, согласно которому при увеличении нагрузки,осуществляют создание вокруг ротора упрочняющих оболочек и их последующее

5 удаление при снижении нагрузок, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса и повышения надежности, в качестве упрочняющих оболочек используют диски статора, а их соединение с ротором

10 осуществляют за счет объемного расширения ротора и создания натяга между ротором и дисками статора путем нагрева. ротора.

Перечень объек.тов, участвую-их в аботе

Параметры объекта

Привод ротора

Потребляемая мощность, нео димая для вращения ротора при, высоком давлении

Форвакуумное давление, при котором происходит перегревдвигателя

Мощность

Температура необходимого прогрева

Пусковой момент привода ротора

0,8 кВт

Вал ротора

Максимальные обороты

Диаметр

Длина

Деформация

Нагревательный элемент закрыто го типа

Диаметр

Мощность

Напряжение

Время безотказной работы

Длительность бездействия— время упрочнения

Начало теплового воздействия— начало времени упрочнения

70 мм

200 Вт

220 Е

3000 ч

Конец теплового воздействия— конец времени упрочнения

Режим работы льность о ного икла объектов с указанием режимов и времени этапов работы, Режим проведения упрочнения ротора не вызывает затруднений при осуществлении предлагаемого способа. Простота осуществления способа, возможность использования стандартного оборудования и невысокая механическая обработка исходных обечаек статора, а также надежность соединения определяют эффективность способа.

Формула изобретения

Способ упрочнения ротора центробежных машин, имеющих статор с дисками, расХарактеристики объекта

12 — 16 раз больше потребляемой мощности и при низком давлении

Выше 0,5 мм рт.ст.

4ОООС

В два раза больше крутящего момента при нормальном установившемся режиме работы

12000 об/мин

200 мм

1000 мм

Не менее 0,05

Не более 1 ч При форвакуумном давлении ниже 0,5 мм рт,ст, При трогании машины в работу

В момент выхода на остаточное давление примерно 5 х 10 мм рт,ст.

В момент уменьшения момента трения в опорах после трогания

Циклический — циклы случайной длительности

Не более о ного часа

1694369

Продолжение таблицы

Параметры объекта

Характеристики объекта

Не менее 1 мм

Не менее 0,057

-Зазор с ротором

Вид упрочняющих оболочек и создания оболочек и их последующего удаления

Составитель Г, Смирнов

Редактор А. Калениченко Техред M,Moðãåíòàë Корректор Н, Король

Заказ 4116 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушсйая наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 еличение диаметра при прогреве

Деформация

Длительность теплового воздействия

Длительность натяга

Зазор со статором

Контактное давление

Вид напряжения

Вид движения

Вид напряжения

Контактное давление

Состояние

Не более 1 ч

Не более 1 ч

Не более 1 мм — круговой

На наружную поверхность статора

Растягивающее

Вращение

Сжимающее

На поверхность подпятника

Вначале — неподвижный, затем— вращение, в конце — неподвижный

Круговой не менее 1 мм

Диски статора, опертые свободно на подпятники

Путем реверсирования площади поперечного сечения ротора при его иклическом наг евании