центробежная установка с газостатической опорой

Формула изобретения

Центробежная установка с газостатической опорой, содержащая корпус, рабочий орган, вертикальный газостатический опорный узел с несущими поверхностями в виде части сферы, подпятник которого выполнен с отверстием для подвода газа к несущим поверхностям, систему газообеспечения, связанную с подпятником, и привод, отличающаяся тем, что установка содержит вал, соединяющий пяту газостатического опорного узла и рабочий орган, подшипниковый узел, установленный на валу, и упругую механическую опору, соединяющую подшипниковый узел и корпус и состоящую из подвижного опорного основания, соединенного с подшипниковым узлом, неподвижного опорного основания, соединенного с корпусом, и упругого опорного элемента, расположенного между подвижным и неподвижным опорными основаниями, причем пята установлена на валу с образованием зазора между несущими поверхностями газостатического опорного узла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности к центробежным установкам с вертикальной газостатической опорой, и может найти применение для осуществления различных центробежных технологических процессов: ударно-центробежные дробилки и мельницы, центрифуги и сепараторы, центробежные испытательные стенды, центробежные литейные машины и др.

Известна центробежная установка (центрифуга), содержащая корпус, рабочий орган, вертикальный газостатический опорный узел с несущими поверхностями в виде конуса, пята которого выполнена заодно с рабочим органом, а подпятник выполнен с отверстиями для подвода газа к несущим поверхностям, систему газообеспечения, связанную с подпятником, и привод (1).

Однако из-за выполнения опорного узла с конусными несущими поверхностями амплитуда радиальных и угловых колебаний пяты ограничена. Данный недостаток не позволяет использовать известную центробежную установку для осуществления центробежных технологических процессов, вызывающих значительную динамическую неуравновешенность.

Известна также центробежная установка с газостатической опорой (центрифуга), содержащая корпус, рабочий орган, вертикальный газостатический опорный узел с несущими поверхностями в виде части сферы, подпятник которого выполнен с отверстиями для подвода газа к несущим поверхностям, систему газообеспечения, связанную с подпятником, и привод, при этом пята газостатического опорного узла выполнена заодно с рабочим органом и установлена на подпятнике беззазорно между несущими поверхностями (2).

Однако в известной установке вращение на критических частотах и со значительной динамической неуравновешенностью приводит к трению пяты о подпятник несущими поверхностями. Кроме этого, при аварийном прекращении подачи газа к несущим поверхностям и исчезновении воздушной подушки вращающаяся пята с рабочим органом упадут на подпятник, т.к. отсутствует ограничение перемещений рабочего органа с пятой в осевом направлении. Эти недостатки снижают надежность работы установки из-за выхода вертикального газостатического опорного узла из строя.

Задача изобретения состоит в повышении надежности работы установки с газостатической опорой при вращении на критических частотах и со значительной динамической неуравновешенностью путем исключения возможности трения пяты о подпятник за счет ограничения амплитуды радиальных и угловых колебаний рабочего органа и пяты и путем исключения падения вращающейся пяты и рабочего органа на подпятник при аварийном прекращении подвода газа к несущим поверхностям и исчезновении воздушной подушки за счет ограничения перемещений рабочего органа с пятой в осевом направлении.

Сущность изобретения заключается в том, что для решения поставленной задачи в центробежной установке с газостатической опорой, содержащей корпус, рабочий орган, вертикальный газостатический опорный узел с несущими поверхностями в виде части сферы, подпятник которого выполнен с отверстием для подвода газа к несущим поверхностям, систему газообеспечения, связанную с подпятником, и привод, отличием является то, что рабочий орган и пята газостатического опорного узла выполнены раздельно, установка дополнительно содержит упругую механическую опору, содержащую вертикальный вал, соединяющий рабочий орган и пяту, подшипниковый узел, установленный на валу, и упругий опорный узел, соединяющий подшипниковый узел с корпусом, при этом пята установлена на вертикальном валу с образованием зазора между несущими поверхностями.

Изобретение поясняется чертежом.

Центробежная установка с газостатической опорой содержит корпус 1, рабочий орган 2, упругую механическую опору, содержащую вертикальный вал 3, на котором установлен рабочий орган 2, подшипниковый узел 4, установленный на валу 3, и упругий опорный узел, соединяющий подшипниковый узел 4 с корпусом 1, вертикальный газостатический опорный узел с несущими поверхностями в виде части сферы, пята 5 которого соединена с рабочим органом 2 посредством вала 3, а подпятник 6 выполнен с отверстием 7 для подвода газа к несущим поверхностям, при этом пята 5 установлена на валу 3 таким образом, что между несущими поверхностями образован зазор 8. Установка также содержит систему газообеспечения (на чертеже не показана) и привод, например электропривод с гибким валом 9.

Упругая механическая опора может содержать упругий опорный узел различной конструкции.

Пример выполнения упругого опорного узла: выполнен кольцеобразным и установлен коаксиально подшипниковому узлу 4 и содержит выполненные в виде плоских колец верхнее подвижное опорное основание 10, жестко соединенное с подшипниковым узлом 4, нижнее неподвижное опорное основание 11, жестко соединенное с корпусом 1, и упругий опорный элемент 12 в виде резинового амортизатора, расположенный между опорными основаниями 10 и 11.

Изобретение работает следующим образом.

Включают систему газообеспечения (на чертеже не показана), например вентилятор. Поток газа (воздуха) через отверстие 7 подпятника 6 поступает к несущим поверхностям, создавая в зазоре 8 избыточное давление, под действием которого пята 5 с рабочим органом 2 поднимаются вверх. В зазоре 8 создается воздушная подушка, являющаяся опорой для пяты 5 и рабочего органа 2.

Затем включают привод, в качестве которого установка может содержать электропривод с гибким валом 9, соединенным с пятой 5, и придают вращение с требуемой скоростью. При вращении в рабочем органе 2 возникает поле центробежных сил, посредством которого осуществляют различные центробежные технологические процессы: ускорение дробимого сырья в ударно-центробежных дробилках и мельницах, разделение, смешивание, сушка, извлечение, очистка и т.д. в центрифугах и сепараторах, испытание деталей на центробежных испытательных установках, центробежное литье в центробежных литейных машинах.

При прохождении резонансных частот вращения, возникающих при разгоне и торможении скорости вращения, а также при динамической неуравновешенности пята 5 начинает совершать колебания с большой амплитудой в радиальном и угловом направлениях. Благодаря тому что установка дополнительно содержит упругую механическую опору, расположенную между рабочим органом 2 и пятой 5 и содержащую упругий опорный элемент 12, выполненный в виде резинового амортизатора, колебания рабочего органа 2 и пяты 5 упруго ограничены. Это позволяет избежать трение друг о друга несущих поверхностей пяты 5 и подпятника 6 и их выход из строя.

Благодаря тому что между несущими поверхностями в исходном положении установки имеется зазор 8 и тому, что установка содержит упругую механическую опору, позволяющую создать исходный зазор 8, пята 5 и рабочий орган 2 не упадут на подпятник 6 при аварийном прекращении подвода газа к несущим поверхностям и исчезновении воздушной подушки. Таким образом, отличительные признаки позволяют повысить надежность работы центробежной установки с газостатической опорой.

Источники информации

1. Патент США 3958753, В 04 В 9/04, публ. 1976 г.

2. Патент Великобритании 839622, В 04 В 9/12, публ. 1960 г.