Способ упрочнения ротора центробежных машин

(5)5 В 24 В 39/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ 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 электрической 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, оасположенные таким образом, что они занима от пространство между статорными дисками 13, установленными на подпятниках 1 л в опорных кольцах 15. Когда возрастает нагрузка, включают нагреватель. При нагреве ротора 2 от нагревателя 5 он испытывает обаемное расширение и устраняется зазор между ротором и статором, в результате чего диски статора охватывают ротори тем самым увеличивают его сечение. При снижении нагрузки нагреватель отключают и ротор отсоединяется от дисков статора. 1 ил 1 табл. ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 21) 4771580/2722) 25,10.89(56) Авторское свидетельство СССРМ 1623854, кл, В 24 В 39/00, 1988,(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ РОТОРА ЦЕНТРОБЕЖНЫХ МАШИН57) Изобретение относится к маш иностроению и может быть использовано в центрифугах, турбокомпрессорах, турбонасосах,сепараторах, двигателях, работающих приусловии возрастания площади поперечногосечения ротора при подходе к пределу текучести его материала и применяемых в такихотраслях промышленности как биологическая, газовая, нефтяная, химическая и т,дЦель изобретения - упрощение процесса иповышение долговечности упрочвяемогоротора центробежных машин за счет повышения предела усталости, Машина, реали"36 ВММ Н И1" 1"-ваащ1694369 лиметравый зазор между ротором 2 и охватывающим ега статором 1, оказывает контактное давление на наружные оболочки, изготовленные из алюминия, статарных дисков 13. Наружная оболочка 18 статорных дисков 13 испытывает объемное сжимающее напряжение, а наружные оболочки 18 ротора находятся в условиях объемного расширяющегося напряжения пад 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 статара 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 вращающегася ротора 2 кольцевой зазор между вращающимся ротором 2 и неподвижнымстатором 1 исчезает. Вследс вие теплового воздействия оболочки ротора и статара воедино соединяются друг с другом и под действием сил трения между ними устанавливается натяг. Тем самым возрастание поперечного сечения вращающегося ротора 2 за счет соединения ега с натяом со статором 1 обеспечивает вращение статора 1 и увеличение прочности ротора 2.В конечном состоянии в процессе упрачнения стенки вращающихся статора 1 и ротора 2 свалом 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 упрачняющиеся оболочки, Суммарное сечение ротора 2 увеличивается и он воспринимает большие нагрузки беэ остаточных деформаций, Г 1 ри снижении нагрузки на вал 3 до номинальной нагреватель 5 отключают ат иста:н,.ка 6 электрической энергии и за счет того,что вращающийся вал 3 ротора 2 больше не контактирует с натягом с неподвижной оболочкой статора 1 процесс упрочнения ротора завершается.Пример конкретнага выполнения спаду обечайками 16 и 17, ротора 2 и статорных дисков 13, Натяг оболочек 18 и 19 ротора 2 и статорных дисков 13 достигается эа счет тога, чта материал ротора(никелированные стали) в результате повышения темпера гуры до 4 ОО С от работасаба представлен данными паиведеннай ющега 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 бытьиспользовано в центрифугах, трубокампрессорах,турбонасосах,сепараторах,двигателях, работающих безотказно приусловии возрастания площади поперечна.го сечения ротора при подходе к пределутекучести его материала, и применяемых втаких отраслях промышленности,как биологическая, газовая, нефтяная, химическаяи 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 статара 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. Статорразмещек в подшипниках 8 и 9, установленных в торцовых крышках 10 и 11. Ротор2 несет на внешней поверхности роторныедиски 12, расположенные таким образом,что они занимают пространство междустатарными дисками 13, установленнымина подпятниках 14 в опорных кольцах 15,Насос заземлен. Диски 13 статара имеютобечайки 16, а ротор 2 имеет обечайки 17.Обечайки 16 и 17 снабжены оболочками 18и 19.Для обеспечения зазора между статором 1 и ротором 2 при минимальном объемепоследнего источник 6 электрической энергии отключен,Способ упрочнения ротора центробех,ных машин реализуется следующим образам.В процессе работы машины при уведя "чении нагрузки на вал 3 свыше номинальной расположенный внутри вала 3 ротора 2нагреватель 5 обеспечивает повышениетемпературы ротора 2 при условии подключения его к источнику 6 электрической энергии, что ведет к тепловому расширениаротора 2, обьем которого линейно возрастает с температурой,Включением операции теплового расширения вала 3 обеспечивается натяг меж 5 10 15 2 О 25 30 35 4 О 45 5 О1694369 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 щ и й с я 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 объектов, участвую их в аботе Параметры объекта иврд ротор Потребляемая мощность, нео димаядля вращения ротора при, высоком давлении Форвакуумное давление, при кото ром происходит перегрев двигателя МОЩНОСТЬ Температура необходимого прогрева Пусковой момент приз8 кВт ода ротора симальные обороты Диаметр Длина ДеформацияВал ротора Нагревательный элемент закрытого типа70 мм 200 Вт 220 Е 3000 ч Диаметр Мощность Напряжение Время безотказной работы Длительность бездействия -время упрочнения чало теплового воздействия начало времени упрочненияКонец теплового воздействия -конец воемени упрочненияРежим работыьность о ного и 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 потребляеой мощности и при низком давленииВыше 0,5 мм рт,ст,400 ОСВ два раза больше крутящего момента при нормальном установившемся режиме работы12000 об/мин200 мм1000 ммНе менее 0,05% Не более 1 чПри форвакуумном давлении ниже0,5 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 часа1694369 Продолжение таблицы Параметры объекта арактеристики объект еличен Не менее 1 ммНе менее 0,05 оь Зазор Вид упрочняото ромцих оболоче и создания оболоче дующего удале их пося Составитель Г, СмирновТехред М,Моргентал едактор А. Калениченко Корректор Н, Коро аказ 4116 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушсйая наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 ие диаметра при прогр Деформация лительность теплового воздействия Длительность натяга Зазор со статором Контактное давление Вид напряжения Вид движения Вид напряжения Контактное давление СостояниеНе 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