ПОДШИПНИК НИЖНЕЙ ЦАПФЫ ЛОПАТКИ НАПРАВЛЯЮЩЕГО АППАРАТА ГИДРОТУРБИНЫ Российский патент 1996 года по МПК F03B11/06 

Изобретение касается области гидротурбин с радиальным направляющим аппаратом и непосредственно относится к подшипнику нижней цапфы лопатки направляющего аппарата, который представляет собой направляющий радиальный подшипник скольжения.

Известны различные конструкции радиальных подшипников скольжения, отличающиеся применяемыми материалами, устройствами смазки, особенностями выполнения вкладышей и пр. Широко известны высоконагруженные опорные радиальные подшипники скольжения, вкладыши которых выполнены из двух разъемно сопряженных частей верхней и нижней, отличающихся специфическими признаками, связанными с различной нагрузкой на каждую из таких половин. Известны также и многосегментные подшипники с самоустанавливающимися вкладышами, используемые в качестве направляющих подшипников для вертикальных валов гидротурбин. В этих подшипниках вкладыши выполнены в виде разнесенных по окружности сегментов колодок с индивидуальными средствами фиксации ее положения, что позволяет осуществлять юстировку по вертикали оси вала гидротурбины. Конструкция и расчет гидротурбин. Л. 1975, с. 262-263.

Подшипники лопаток направляющего аппарата работают в относительно простых условиях, и при этом положение осей лопаток, учитывая их сравнительно короткую длину, выставляется путем изготовления соответствующих элементов по расчетной цепи допусков и посадок без специальных конструкционных мероприятии. При этом верхний и средний подшипники лопаток направляющего аппарата легко подвергаются демонтажу для осмотра и замены, при необходимости. Подшипник нижней цапфы лопаток направляющего аппарата не обладает такой хорошей ремонтопригодностью. Однако обеспечение более высокой ремонтопригодности этого подшипника без усложнения конструкции, влекущего за собой заметное повышение стоимости направляющего аппарата, не является простой задачей. Поэтому, особенно в связи с появлением для подшипников новых, более совершенных материалов с длительным сроком службы, многие проектанты и авторы научно-технических трудов предпочитают игнорировать необходимость решения указанной задачи. Вместе с тем, в связи с естественным износом любых подшипниковых вкладышей или изменением их формы, особенно при наличии провоцирующих факторов, что, как правило, носит неравномерный характер по длине вкладыша, может произойти изгиб оси лопатки направляющего аппарата. Броновский Г. А. и др. Технология гидротурбостроения. Л. 1978, с. 227, рис 9.4. При наступлении такого состояния необходимо осуществлять припиливание кромок касания лопаток, что является трудоемкой операцией.

В свете рассматриваемой проблемы ближайшим аналогом настоящего изобретения следует считать подшипник нижней цапфы лопатки направляющего аппарата гидротурбины, который выполнен со средствами крепления вкладыша, обеспечивающими возможность его демонтажа Авторское свидетельство СССР N 206424, F 03 B 3/18 1968 г. (3). Однако в этом известном аналоге при демонтаже вкладыша, выполненного в виде цельной втулки, необходимо осуществлять разборку как верхних подшипников, так и всего нижнего опорного узла лопатки, а кроме того сам этот узел не является достаточно простым и технологичным.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания талого подшипника нижней цапфы лопатки направляющего аппарата, в котором вкладыш был бы выполнен разборным с возможностью извлечения его из гнезда без демонтажа других частей направляющего аппарата и который вместе с тем незначительно отличался бы по трудоемкости изготовления от известных подшипников.

Эта задача решена в подшипнике нижней цапфы лопатки направляющего аппарата, выполненном со средствами крепления вкладыша, обеспечивающими возможность его демонтажа, в котором, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, при выполнении цапфы с диаметром, превыщающим ширину пера лопатки в его центральном сечении вдоль оси, вкладыш выполнен разрезным вдоль оси на отдельные сектора, каждый из которых оснащен индивидуальным средством для извлечения его из гнезда. При этом угловой размер каждого из указанных секторов меньше углового размера части цапфы, выступающей за поперечное сечение пера лопатки.

Такое решение позволяет один за другим вынуть сектора вкладыша после отсоединения верхней цапфы лопатки от приводной кинематической цепи и ее последовательных поворотов вокруг оси, при которых обеспечивается свободный доступ и извлечение очередного сектора. Одним из необходимых признаков данного решения является выполнение нижней цапфы с диаметром большим ширины пера лопатки в ее центральном сечении вдоль оси. Однако при таком увеличенном диаметре цапфы она может иметь меньшую длину в пределах допустимых расчетных значений удельного давления, что реализовано в ряде известных лопаток направляющего аппарата. Следовательно, данное решение незначительно усложняет конструкцию направляющего аппарата, но вместе с тем обеспечивает хорошую ремонтопригодность подшипника нижней цапфы, что существенно для эксплуатационного обслуживания направляющего аппарата.

Для защиты подшипника от попадания на рабочую поверхность вкладыша агрессивных веществ, в частности, песчаных частиц, подшипник в соответствии с данным изобретением может быть оснащен соответствующими радиальными уплотнениями. Кроме того, для предотвращения проникновения агрессивных веществ через зазоры между секторами вкладыша, целесообразно чтобы эти сектора были выполнены с фланцем, а подшипник оснащен крышкой, которая выполнена разрезной на сектора, аналогичные по площади фланцевым торцам секторов вкладыша, при этом между крышкой и общим фланцевым торцем вкладыша расположена плоская кольцевая прокладка.

Возможно использование различных приспособлений для извлечения секторов вкладыша из гнезда, однако наиболее просто использовать рымболты или отжимные винты, для которых во фланце каждого сектора вкладыша выполняются соответствующие резьбовые отверстия.

Сущность настоящего изобретения и его достоинства будут более понятны из следующего далее подробного описания одного из примеров его реализации, изображенного на прилагаемых чертежах, на которых:
фиг. 1 изображает общий вид узла установки лопатки направляющего аппарата гидротурбины; фиг. 2 вид на верхнюю торцевую поверхность подшипника нижней цапфы лопатки (разрез А-А на фиг.1 в увеличенном масштабе); фиг. 3 вид подшипника нижней цапфы лопатки в продольном разрезе через болт крепления сектора вкладыша (разрез Б-Б на фиг. 2 в увеличенном масштабе); фиг. 4 вид подшипника нижней цапфы лопатки в продольном разрезе через болты крепления крышки (разрез В-В на фиг. 2 в увеличенном масштабе).

Изображенный на чертежах пример реализации изобретения относится к радиальному направляющему аппарату вертикальной гидротурбины, содержащему лопатки 1, поворачиваемые с помощью кинематической цепи 2.

Лопатка 1 выполнена с верхней 3 и нижней цапфой 4. Верхняя цапфа 3 установлена в двух подшипниках упорном 5 и направляющем б. Нижняя цапфа 4 установлена в одном направляющем радиальном подшипнике 7. Как это видно из фиг. 2, диаметр D) нижней цапфы 4 больше ширины Н пера лопатки 1 в его центральном сечении вдоль оси.

В соответствии с настоящим изобретением подшипник 7 выполнен разрезным на сектора, угловой размер B₁ каждого из которых не превышает углового размера B₂ части цапфы, выступающей за поперечное сечение пера лопатки. Как это видно из фиг. 3, каждый сектор 8 вкладыша подшипника 7 выполнен с фланцем 9, с помощью которого сектор фиксируется винтом 10 на корпусе 11 подшипника. Подшипник 7 оснащен крышкой, которая, как и вкладыш, выполнена разрезной на сектора 12 (фиг. 4), площадь которых соответствует торцевой фланцевой поверхности секторов 8 вкладыша. Между крышкой и вкладышем расположена плоская кольцевая прокладка 13, прижимаемая к верхней фланцевой поверхности вкладыша крышкой с помощью винтов 14. Эта прокладка 13 может быть выполнена из отдельных секторов с перекрытием их концов внахлест, а может быть выполнена и цельной из упругого материала, позволяющего оттягивать прокладку при монтаже подшипника, или из любого другого материала, который может быть разрезан при демонтаже. Подшипник 7 содержит также обычное радиальное уплотнение 15.

Как это видно на фиг. 4, одно из отверстий 16 под винты 14 в каждом секторе 8 вкладыша выполнено во фланце 9 этого сектора и проходит сквозь него до опорной поверхности корпуса 11 подшипника. Это отверстие 16 используется для введения отжимного болта при демонтаже секторов 8 вкладыша.

Работа описанного подшипника 7 происходит обычным образом. Техническое обслуживание подшипников лопатки 1 осуществляется после их демонтажа в следующем порядке.

Верхняя цапфа 3 отсоединяется от кинематической цепи 2. При этом обеспечивается легкий доступ к подшипникам 5 и 6 этой цапфы, которые могут быть извлечены из своих гнезд и осмотрены, как это делается в известных конструкциях направляющих аппаратов.

Для доступа к нижнему подшипнику 7 лопатка 1 разворачивается на угол, при котором один из секторов подшипника по всей своей угловой длине B₁ выходит за пределы площади пера лопатки (фиг. 2). После этого производится разборка частей этого сектора и их извлечение из гнезда вверх и вбок. При последующем повороте лопатки 1 обеспечивается доступ к очередному сектору подшипника 7.

Из изложенного ясно, что подшипник 7 в соответствии с настоящим изобретением обладает хорошей ремонтопригодностью и вместе с тем его конструкция достаточно технологична, а ее некоторое усложнение не оказывает какого-либо заметного влияния на стоимость направляющего аппарата.

При этом подшипник 7 в соответствии с основной сущностью настоящего изобретения может быть выполнен и в более простой форме, чек это изображено на чертежах и детально описано. Так, например, вкладыш подшипника 7, будучи выполнен разрезным, может не иметь фланцев и фиксироваться известным путем с помощью круглых шпонок в сопряжении с корпусом. Это особенно приемлемо, если вкладыш подшипника изготавливается из упруго деформируемого материала, что способно обеспечить примыкание его секторов друг к другу без зазоров. Возможно также использование любых других, чем описано, подходящих средств для извлечения отдельных секторов подшипников. ЫЫЫ2

Сущность изобретения: вкладыш подшипника выполнен разрезным вдоль оси на отдельные сектора, угловой размер каждого из которых меньше углового размера части цапфы, выступающей за поперечное сечение пера лопатки,при этом каждый из секторов снабжен средством для извлечения из гнезда. 2 з.п.ф-лы.4 ил.

1. Подшипник нижней цапфы лопатки направляющего аппарата гидротурбины, выполненный со средствами крепления вкладыша, обеспечивающими возможность его демонтажа, отличающийся тем, что при выполнении цапфы диаметром, превышающим ширину пера лопатки в ее центральном сечении вдоль оси, вкладыш выполнен разрезным вдоль оси на отдельные сектора, угловой размер каждого из которых меньше углового размера части цапфы, выступающей за поперечное сечение пера лопатки, и каждый из таких секторов оснащен средством для его извлечения из гнезда. 2. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что сектора вкладыша выполнены с фланцами, составляющими в сборе один общий фланец, и подшипник снабжен крышкой, которая выполнена разрезной на сектора, идентичные по площади секторам вкладыша, а между крышкой и фланцем вкладыша расположена плоская кольцевая прокладка. 3. Подшипник по п.2, отличающийся тем, что средство для извлечения каждого сектора вкладыша из гнезда выполнено в виде резьбового отверстия во фланце сектора для установки монтажного приспособления.