способ и устройство для снижения шума работающего масляного инжектора

Формула изобретения

1. Способ снижения шума работающего масляного инжектора, установленного на маслобаке или внутри маслобака, имеющего масляную полость и расположенную над ней воздушную полость, и содержащего корпус с камерой смешения, которая имеет область пониженного давления и которая соединена с масляной полостью маслобака, сопло, горловину и диффузор с выходным патрубком, заключающийся в создании условий для поступления воздуха из воздушной полости маслобака в область с пониженным давлением камеры смешения инжектора.

2. Устройство для снижения шума работающего масляного инжектора, установленного на маслобаке или внутри маслобака, имеющего масляную полость и расположенную над ней воздушную полость, и содержащего корпус с камерой смешения, которая имеет область пониженного давления и которая соединена с масляной полостью маслобака, сопло, горловину и диффузор с выходным патрубком, характеризующееся тем, что в область с пониженным давлением камеры смешения подведена из воздушной полости маслобака трубка с дросселем, открытый конец которой в камере смешения направлен по потоку в сторону горловины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области насосной техники, в частности к способам и устройствам снижения шума при работе струйных насосов - масляных инжекторов.

Известны способы снижения шума гидравлических устройств (см., например, Арзуманов Э.С. "Гидравлические регулирующие органы систем автоматического управления", М., 1985 г., стр.149-151)

- путем удаления источника шума на безопасное для обслуживающего персонала расстояние,

- путем изоляции источника шума утолщением стенок и покрытием их звукоизолирующими и звукопоглощающими материалами,

- путем применения диффузоров и глушителей различных конструкций.

Известен способ снижения шума гидравлических устройств выбором типа и характеристик проточной части устройств, обеспечивающих уменьшение турбулизации потока и бескавитационную работу в заданных пределах изменения расхода и давления среды (см. там же, стр.151-159).

Известны инжекторы, в которых подаваемый инжектором поток жидкости перемещается благодаря смешению с потоком из сопла, обладающим большей энергией. При этом в месте контакта двух потоков в камере смешения из-за интенсивного вихреобразования образуются области наименьшего давления (см., например, книгу Т.М. Башта и др. "Гидравлика, гидромашины и гидроприводы", М., Машиностроение, 1982., стр.230-240).

Известны масляные инжекторы для создания избыточного давления на входе главного масляного насоса, установленного на валу турбины, и инжекторы для подачи масла в систему смазки агрегата, содержащие камеру смешения с установленным в ней соплом, к которому подводится масло повышенного давления и в которую из масляного бака поступает инжектируемое масло (см., например, книгу: В.И.Кирюхин и др. "Паровые турбины малой мощности КТЗ ", М., Энергомашиздат, 1987 г., стр.161-162).

Предлагаемое изобретение решает задачу снижения уровня шума, производимого работающим масляным инжектором.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого способа и устройства для его обеспечения заключается в снижении уровня шума, производимого работающим масляным инжектором.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе снижения шума работающего масляного инжектора, установленного на маслобаке или внутри маслобака, имеющего масляную полость и расположенную над ней воздушную полость и содержащего корпус с камерой смешения, которая имеет область пониженного давления и которая соединена с масляной полостью маслобака, сопло, горловину и диффузор с выходным патрубком, создают условия для поступления воздуха из воздушной полости маслобака в область с пониженным давлением камеры смешения инжектора. При этом в устройстве для снижения шума работающего масляного инжектора, установленного на маслобаке или внутри маслобака, имеющего масляную и расположенную над ней воздушную полость, и содержащего корпус с камерой смешения, которая имеет область пониженного давления и которая соединена с масляной полостью маслобака, сопло, горловину и диффузор с выходным патрубком, в область с пониженным давлением камеры смешения подведена из воздушной полости маслобака трубка с дросселем, открытый конец которой в камере смешения направлен по потоку в сторону горловины.

На чертеже схематично представлен масляный инжектор, установленный в маслобаке под уровнем масла.

Для реализации заявляемого способа снижения шума работающего масляного инжектора 1, установленного в маслобаке 2, например турбины (не показана), и содержащего камеру смешения 3, соединенную окнами 4 с масляной полостью 5 маслобака 2, сопло 6, горловину 7 и диффузор 8 с выходным патрубком 9, выполнено заявляемое устройство в виде трубки 10, проведенной из воздушной полости 11 маслобака 2 в область пониженного давления 12 камеры смешения 3 инжектора 1. При этом на конце трубки 10 в воздушной полости 11 установлен дроссель 13, а другой конец 14 трубки 10 введен в область пониженного давления 12 камеры смешения 3 и направлен в сторону конфузора 15, выполненного в камере смешения 3 перед горловиной 7.

При работе инжектора 1 в камере смешения 3 образуется наружный вихревой слой вокруг струи масла повышенного давления, выходящей из сопла 6. Область смешения масла повышенного давления и инжектируемого масла зарождается вблизи выходной кромки сопла 6. В области смешения происходит интенсивное вихреобразование, в результате воздействия которого граничный слой струи начинает увлекать медленно движущиеся слои окружающего масла, подтягиваемого через окна 4 из масляной полости 5 маслобака 2. Скорость движения слоев струи намного превышает скорость окружающего масла. Создающийся турбулентный слой, обладающий большой энергией, резко выхватывает и увлекает соседние, медленно подходящие слои со столь значительной скоростью, что вдоль границы смешения происходит уменьшение давления до критического - образуется область пониженного давления 12 - с образованием пузырьков, заполненных паром и газом. При этом на поверхности взаимодействия потоков с разными скоростями образуется срывная кавитация, причиной которой являются свободные вихри и начинается она не при давлении парообразования в масле, а значительно его превышающем, в механической смеси в виде пузырей, расширяющихся при любом понижении давления. С удалением от сопла увеличивается расход масла в струйном пограничном слое за счет вовлечения окружающего масла. Образующиеся каверны уносятся потоком в конфузор 15 и далее в горловину 7. Внутренняя часть струи непрерывно утоняется. В месте, где пограничный слой соприкасается со стенками конфузора 15 или горловины 7, заканчивается процесс вовлечения. Здесь же начинается преобразование кинетической энергии в статическое давление, с ростом которого большая часть каверн, внесенных потоком, заканчивает свое существование - пузырьки охлопываются до микроскопического размера. Меньшая их часть, транспортируемая потоком, исчезает в диффузоре 8. Процесс сопровождается высокочастотными гидравлическими микроударами и высокими местными забросами давления. "Схлопывание" даже при весьма умеренном гидростатическом давлении происходит очень резко и образуется сильная волна разрежения, за который следует волна сжатия. Развившейся кавитации всегда сопутствуют звуковые колебания, воспринимаемые как кавитационный шум. Образование пузырьков паровой и газовой кавитации в зонах пониженного давления при высоких скоростях присуще явлению развитой турбулентности, полезно используемой в инжекторе, и не является недостатком его конструкции. Уровень кавитации в инжекторе определяется величинами давления масла, подводимого к соплу, и давления в камере смешения, количеством воздуха, растворенного в масле. Воздух из воздушной полости 11 с атмосферным давлением поступает в область пониженного давления 12 через дроссель 13 по трубе 10 и выходит в рабочий поток через отверстие на конце 14 трубки 10, загнутой по потоку в сторону конфузора 15, перемешиваясь с парогазовыми пузырями, при схлопывании которых в зоне горловины 7 и диффузора 8 создает демпфирующий эффект, гася колебания. Дросселем 13 подбирается количество поступающего по трубке 10 воздуха, необходимое для эффективного демпфирования и одновременно для поддержания работоспособного состояния масла. Из диффузора 8 через патрубок 9 масло необходимых параметров поступает к потребителю в систему смазки турбины и т.п.

Исследования, проведенные в ОАО "Невский завод", показали, что уровень звука (шума) инжекторов смазки, работающих на близких к расчетным режимах, достигает 100...102 дБА, (например, в системах смазки паровых турбин ОАО "Невский завод" П-16, мощностью 16 МВт, и П-30-100/41-1, мощностью 30 МВт).

Демпфирование колебаний при схлопывании кавитационных пузырьков путем подачи ограниченного количества воздуха в область пониженного давления камеры смешения с помощью трубки с дросселем из воздушной полости маслобака позволило снизить уровень шума, производимого этими инжекторами, до 90 дБА.