СТАТИЧЕСКИЙ И ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ АВТОМАТА

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВАРИАНТОВ
КОНСТРУКЦИИ ДРОССЕЛИРУЮЩЕГО БАРЬЕРА
Супрун А.В., аспирант
Современный уровень развития техники предъявляет жесткие требования по эффективности и
надежности насосного оборудования. Проведенный анализ показывает, что повышение показателей
эффективности и надежности можно достигнуть за счет усовершенствования конструкции разгрузочных
устройств, приводящего к уменьшению утечек жидкости и габаритных размеров узла. При решении задачи
осевого уравновешивания ротора был предложен новый способ осевой разгрузки и разработано его
конструктивное решение – дросселирующий барьер. Предложенный способ осевой разгрузки является
универсальным – его можно применять вместо барабана, гидропяты или других традиционных способов
уравновешивания ротора. Дросселирующий барьер обладает рядом преимуществ. Использование в системе
осевой разгрузки самоустанавливающегося кольца позволяет уменьшить зазор торцовой пары по сравнению
с зазором в традиционных уравновешивающих устройствах и заметно снизить объемные потери. При этом
пара трения практически не изнашивается, так как кольцо работает в бесконтактном режиме жидкого трения
с практически постоянным зазором. Эффективность предложенного устройства также обусловлена
снижением механических потерь из-за уменьшения площади поверхностей трения. Согласно проведенным
исследованиям, использование в системе осевой разгрузки дросселирующего барьера позволяет поднять
номинальный КПД насоса на 1 – 1,5%. Таким образом, дросселирующий барьер обеспечивает
автоматическое уравновешивание осевой силы на всем диапазоне подач насоса, экономичный и обладает
повышенной надежностью.
Существует несколько возможных вариантов конструкции узла автоматического уравновешивания с
аналогичным принципом работы, два из них изображены на рисунке. Основным элементом
дросселирующего барьера является самоустанавливающееся уплотнение 3, создающее перепад давления –
барьер, установленное в задней пазухе последней ступени насоса. Дросселирующий барьер позволяет
уравновесить осевую силу, подобно барабану, только на одном расчетном режиме (на номинальной подаче).
Для уравновешивания незначительной осевой силы, появляющейся на нерасчетных режимах работы насоса,
в системе осевой разгрузки применяется переменный торцовый дроссель 6, с изменяющимся, в зависимости
от режима работы, торцовым зазором. С его помощью регулируется давление в камере 8 разгрузочного
устройства. Давление за переменным дросселем равно давлению на входе в насос. Для раскрытия зазора 2
при пуске насоса и для повышения гидростатической жесткости уплотнения на торцовой поверхности
кольца 3 выполнена ступенька. В рабочей части характеристики насоса зазор 2 в уплотнении практически не
изменяется. При изменении режима работы насоса неуравновешенная осевая сила приводит к изменению
торцового зазора 6, приводящего к изменению давления в полости 8 и перераспределению эпюр давления до
уравновешивания осевой силы, действующей на ротор насоса.
а)
б)
Рисунок – Варианты конструкции дросселирующего барьера
1 – рабочее колесо, 2,6 – торцовые дроссели, 3 – кольцо,
4 – пружины, 5 – корпус, 7 – диск, 8 – камера
В ходе сравнения разных вариантов решений автоматического разгрузочного устройства, приведенных на
рисунке, было определено, что первый вариант обладает большей гидростатической жесткостью при
меньшем значении объемных потерь, кроме того, он обладает более простой конструкцией и поэтому
является предпочтительнее