УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ ДЕТАЛЕЙ НА ВАЛУ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ ДЕТАЛЕЙ НА ВАЛУ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА


RU (11) 2227851 (13) C2

(51) 7 F04D29/20 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2002106481/06 
(22) Дата подачи заявки: 2002.03.12 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.03.12 
(43) Дата публикации заявки: 2003.09.10 
(45) Опубликовано: 2004.04.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: АЙЗЕНШТЕЙН М.Д. Центробежные насосы для нефтяной промышленности. - М.: Гостоптехиздат, 1957, с.268, рис.175б.
SU 1722094 C, 30.03.1994.
SU 1373891 A1, 15.02.1988.
DE 2253852 A1, 13.11.1973.
US 4400136 A, 23.08.1983. 
(72) Автор(ы): Никонов В.И.; Морозов А.А. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество открытого типа" Ленинградский Металлический завод" 
Адрес для переписки: 195009, Санкт-Петербург, Свердловская наб., 18, АО ЛМЗ, Начальнику Патентного отдела (623) 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ ДЕТАЛЕЙ НА ВАЛУ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА 

Изобретение относится к устройствам для фиксации деталей на валу центробежного насоса используемого, в частности, в системах смазки паровых турбин. Устройство содержит на конце вала насоса первый фиксирующий элемент в виде втулки, которая соединена по ее внутренней резьбе с валом и контактирует по одному ее торцу с размещенной перед ней на валу деталью, в частности, рабочего колеса. Устройство также имеет второй фиксирующий элемент, размещенный по оси вала за первым фиксирующим элементом. Второй фиксирующий элемент выполнен в виде цилиндрической детали, которая имеет наружную резьбу, соединена по ней с охватывающей ее вышеуказанной втулкой и своим торцом упирается в торец вала. Такое выполнение устройства обеспечивает увеличение сил трения в резьбовом соединении втулки с валом за счет дополнительных растягивающих усилий в этом соединении, обусловленных упором второго фиксирующего элемента в вал насоса. В то же время силы трения по плоскости контакта вала со вторым фиксирующим элементом препятствуют отвинчиванию последнего. В результате устройство обеспечивает надежную работу центробежного насоса. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к турбиностроению, и предназначено для фиксации деталей на валу центробежного насоса, используемого во многих областях промышленности, в частности в системе смазки паровых турбин.

В системах смазки турбоагрегатов широко распространено использование центробежных насосов. Нередким явлением при эксплуатации таких насосов является недостаточно надежная фиксация деталей на валу ротора насоса в результате самоотвинчивания стопорных элементов, соединенных по резьбе с валом и фиксирующих детали от смещения по оси вала. Это приводит к преждевременному выходу центробежных насосов из эксплуатации. Самоотвинчивание указанных резьбовых элементов обусловлено присутствием на эксплуатируемых насосах вибрации, которая может иметь место вследствие недостаточно точно выполненной динамической балансировки ротора насоса и его электродвигателя, или изменения массы установленных на валу ротора деталей за счет их неравномерного износа при эксплуатации, или радиальных смещений деталей относительно оси вращения вала из-за не оптимально выбранных посадок деталей (в частности, рабочего колеса) на вал.

Известно устройство для фиксации деталей на валу насоса, содержащее один фиксирующий элемент в виде втулки, которая соединена по ее внутренней резьбе с валом и контактирует с торцом рабочего колеса [1].

Это устройство не обеспечивает надежной работы насоса, так как указанная втулка при эксплуатации склонна к самоотвинчиванию, что обусловлено уменьшением из-за вибрации насоса натяга между рабочим колесом и втулкой, что приводит к уменьшению препятствующих самоотвинчиванию сил трения в резьбовом соединении вала и втулки. В результате происходит ослабление резьбового соединения вала и втулки, отвинчивание последней и, как следствие, отклонение в работе гидравлической системы и преждевременный выход насоса из эксплуатации.

Известно традиционно используемое и выбранное за прототип устройство для фиксации деталей на валу центробежного насоса, содержащее последовательно размещенные на конце вала два фиксирующих элемента, которые соединены с валом по их внутренней резьбе, при этом первый фиксирующий элемент - втулка контактирует одним своим торцом с торцом рабочего колеса, а другим - с торцом второго фиксирующего элемента – гайки [2].

Это устройство также не обеспечивает надежной работы, так как при эксплуатации насосов имеет место самоотвинчивание указанных выше фиксирующих элементов, что приводит к ослаблению соединения рабочего колеса с валом и, как следствие, к отклонениям в работе гидравлической системы смазки потребителя (например, паровой турбины). В устройстве-прототипе создание натяга в резьбе гайки за счет ее упора в первый фиксирующий элемент - втулку приводит к уменьшению пропорционально величине указанного выше натяга растягивающих сил в резьбовом соединении втулки и вала, тем самым уменьшению сил трения в этом соединении. В результате в прототипе в сравнении с первым описанным устройством-аналогом первый фиксирующий элемент - втулка имеет меньшие силы трения в ее резьбовом соединении с валом, а второй фиксирующий элемент работает в условиях, аналогичных втулке в аналоге. Поэтому в прототипе в условиях эксплуатации при наличии вибрации насоса будет иметь место самоотвинчивание обоих фиксирующих элементов либо поочередно, что несколько увеличит срок работы насоса, либо одновременно. Таким образом, прототип, как и аналог, не обеспечивает надежной фиксации деталей на валу насоса и соответственно достаточную степень надежности его работы.

Задачей изобретения является создание такого устройства для фиксации деталей на валу ротора центробежного насоса, которое обеспечивало бы увеличение сил трения в резьбовых соединениях фиксирующих элементов, тем самым повышало надежность фиксации деталей на валу ротора насоса, соответственно надежность его работы.

Эта задача решается в устройстве для фиксации деталей на валу центробежного насоса, содержащем на конце вала насоса первый фиксирующий элемент – втулку, соединенную по ее внутренней резьбе с валом, контактирующую по одному торцу с размещенной перед ней на валу деталью, и второй фиксирующий элемент, в котором согласно изобретению второй фиксирующий элемент выполнен в виде цилиндрической детали, которая имеет наружную резьбу, соединена по ней с указанной втулкой, охватывающей ее, и установлена с упором в торец вала.

Такое устройство обеспечивает более надежную фиксацию деталей, насаженных на вал ротора насоса, поскольку установка второго фиксирующего элемента с упором в торец вала и одновременное соединение его по наружной резьбе с первым фиксирующим элементом - втулкой обеспечивает увеличение растягивающего усилия на резьбу втулки и соответствующее увеличение сил трения в резьбовом соединении втулки с валом. При этом контакт торца вала и торца второго фиксирующего элемента при упоре последнего в торец вала обуславливает наличие сил трения в плоскости контакта указанных торцов, которые в дополнение к силам трения в резьбе второго фиксирующего элемента препятствуют отвинчиванию последнего при работе насоса. В результате обеспечено более надежное фиксирование рабочего колеса от его смещения по оси вала в сравнении с известными устройствами и, как следствие, повышение надежности его работы.

Для обеспечения более оптимальных условий для равномерности потока на входе рабочего колеса в устройстве для фиксации деталей на валу центробежного насоса второй фиксирующий элемент имеет фланец, при этом фланец размещен с зазором относительно втулки и выполнен с обтекаемой наружной поверхностью.

Обтекаемая поверхность обеспечивает плавный вход рабочей жидкости в насос. При этом зазор при наличии фланца необходим, поскольку технологически получить гарантированную величину прижатия второго фиксирующего элемента к валу в плоскости их контакта по торцам можно, если не будет других плоскостей контакта, фиксирующих указанный второй элемент в осевом направлении вала. Гарантированная величина прижатия обеспечивает получение требуемых сил трения в плоскости контакта торцов вала и второго фиксирующего элемента, препятствующих отвинчиванию этого элемента при работе насоса.

Для уменьшения влияния веса фланца на величину усилия прижатия детали к валу в устройстве для фиксации деталей на валу центробежного насоса во втором фиксирующем элементе со стороны входа рабочей жидкости в насос выполнено глухое отверстие, ось которого совмещена с осью вала.

Сущность изобретения поясняется подробным описанием примеров его выполнения и чертежами, где на фиг.1 изображен фрагмент насоса в месте установки предлагаемого устройства с выполнением второго фиксирующего элемента без фланца, на фиг.2 изображен тот же фрагмент с выполнением второго фиксирующего элемента с фланцем.

Устройство содержит первый фиксирующий элемент в виде втулки 1, насаженной на конец вала 2 насоса, соединенной с ним по ее внутренней резьбе 3. Втулка 1 установлена с упором в торец 4 рабочего колеса 5. Устройство содержит также второй фиксирующий элемент в виде цилиндрической детали 6, размещенной внутри втулки 1. Деталь 6 выполнена с наружной резьбой 7, по которой она соединена с резьбой 3 втулки 1. Деталь 6 установлена с упором в развитый торец 8 вала 2 с обеспечением сил трения в плоскости контакта торцов 8, 9 вала 2 и детали 6. Для обеспечения надежного противодействия выкручиванию детали 6 из втулки 1 площадь контакта торцов 8, 9 выполнена больше контактной площади резьбового соединения детали 6 с втулкой 1, например для центробежных насосов систем смазки паровых турбин в 3 раза больше последней указанной контактной площади.

Для обеспечения завинчивания детали 6 во втулку 1 она имеет средство для установки соответствующего инструмента (ключа) в виде параллельных оси 11 вала 2 глухих отверстий 10, выполненных на ее наружной поверхности со стороны входа насоса симметрично оси 11 в случае двух отверстий или симметрично попарно оси 11 случае четырех отверстий.

Деталь 6 может быть выполнена с фланцем 12, накрывающим втулку 1 и имеющим диаметр, равный диаметру внешнего торца втулки 1. При этом фланец 12 имеет наружную обтекаемую коническую поверхность 13, что способствует безвихревому входу рабочей жидкости в рабочее колесо 5.

Под установку инструмента (ключа) в случае выполнения детали 6 с фланцем 12 целесообразно выполнять со стороны конической поверхности 13 фланца 12 пару сквозных отверстий 14 параллельно и симметрично оси 11 вала 2, а во втулке 1 - глухие отверстия 15, каждое из которых имеет общую ось с соответствующим отверстием 14. Такое выполнение позволяет использовать один и тот же инструмент для завинчивания втулки 1 и детали 6, что упрощает их монтаж и демонтаж. Может быть выполнено по две пары отверстий 14 и 15 для удобства переустановки инструмента при завинчивании детали 6.

Для уменьшения влияния веса фланца 12 на величину усилия прижатия детали 6 к валу 2 второй фиксирующий элемент может быть облегчен за счет выполнения в нем со стороны входа рабочей жидкости глухого отверстия 16 с осью, совмещенной с осью 11 вала 2. При этом диаметр отверстия 16 выбирается из условия обеспечения исключения среза фланца 12 при завинчивании детали 6 во втулку 1.

Второй фиксирующий элемент 6 может быть соединен с валом 2, размещенным по оси 11 резьбовым болтом с фиксирующей стопорной шайбой (не показаны), что создает дополнительные силы трения по плоскости контакта фиксирующего элемента 6 с валом 2.

При отсутствии фланца 12 под установку инструмента на нем втулка 1 может быть выполнена с перпендикулярными и симметричными оси 11 глухими отверстиями 17 на ее обтекаемой спрофилированной боковой поверхности.

Устройство работает следующим образом. В связи с упором втулки 1 в торец 8 рабочего колеса в резьбовом соединении втулки 1 и конца вала 2 возникают растягивающие усилия, направленные от торца 4 к торцу 9. В результате возникают обусловленные этими усилиями силы трения в резьбовом соединении втулки 1 и конца вала 2, препятствующие ее отвинчиванию в процессе работы насоса. При этом за счет упора второго фиксирующего элемента - детали 6 в торец 8 вала 2 в резьбовом соединении втулки 1 и детали 6 также создаются растягивающие усилия, направленные в том же направлении, что увеличивает силы трения в резьбовом соединении втулки 1 и вала 2 и обеспечивает силы трения в резьбовом соединении втулки 1 и детали 6. При этом ввиду развитой площади контакта торцов 8, 9 соответственно вала 2 и детали 6 на ней при упоре детали 6 в вал 2 возникают значительные силы трения, которые совместно с силами трения в резьбовом соединении втулки 1 и детали 6 создают надежное противодействие отвинчиванию детали 6 и в целом вместе с силами трения резьбового соединения вала 2 и втулки 1 создают надежную фиксацию деталей, в частности рабочего колеса 5 на валу насоса. Проведенные испытания на многих образцах центробежных насосов системы смазки турбоагрегата на стенде АО ЛМЗ показали их надежную работу.

Источники информации

1. М.Д.Айзенштейн. Центробежные насосы для нефтяной промышленности. - М.: Гостоптехиздат, 1957 г., с.268, рис.175а.

2. Тот же источник, с.268, рис. 175б. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Устройство для фиксации деталей на валу центробежного насоса, содержащее на конце вала насоса первый фиксирующий элемент - втулку, соединенную по ее внутренней резьбе с валом, контактирующую по одному торцу с размещенной перед ней на валу деталью, и второй фиксирующий элемент, отличающееся тем, что второй фиксирующий элемент выполнен в виде цилиндрической детали, которая имеет наружную резьбу, соединена по ней с указанной втулкой, охватывающей ее, и установлена с упором в торец вала.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй фиксирующий элемент имеет фланец, при этом фланец размещен с зазором относительно втулки и выполнен с обтекаемой наружной поверхностью.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что во втором фиксирующем элементе со стороны входа рабочей жидкости в насос выполнено глухое отверстие, ось которого совмещена с осью вала.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru