СЕГМЕНТНЫЙ ВКЛАДЫШ ОПОРНОГО ПОДШИПНИКА Российский патент 2003 года по МПК F16C17/03 F16C32/06 

Изобретение относится к опорным подшипникам скольжения, а более точно - к подшипнику с сегментным вкладышем, используемому в качестве опоры высокооборотных валов, в частности для валов паровых турбин.

Известен сегментный вкладыш опорного подшипника, содержащий опорные и центрируюшие самоустанавливаюшиеся сегменты, к рабочим поверхностям каждого из которых масло поступает из открытой полоски вокруг внутренней поверхности тела вкладыша так, что все сегменты работают в общей масляной ванне. Отвод масла осуществляется у торцов вкладыша [1]. Через такой подшипник проходит неупорядоченный относительно большой поток масла, которое подвержено значительному нагреву, возникающему из-за действия сил трения между слоями масла. Кроме того, при использовании аварийного бачка для подачи масла к подшипнику при наступлении аварийной ситуации и отключении маслонапорной системы смазки, аварийный бачок в описанном подшипнике должен обладать большим объемом для обеспечения смазки подшипника на время аварийного выбега ротора турбины.

Известен сегментный вкладыш подшипника, в котором по специальным каналам организована подача масла непосредственно к рабочей поверхности каждого сегмента [2]. В таком подшипнике нагрев масла значительно меньше, чем в указанном выше. Однако в связи с подводом масла к каждому опорному и центрирующему сегменту расход его относительно велик, а выполнение каналов для подачи масла, через сегменты с выходом на их рабочую поверхность значительно усложняет конструкцию вкладыша и его техническое обслуживание.

Наиболее близким к настоящему изобретению является сегментный вкладыш опорного подшипника, содержащий установленные в теле вкладыша, по меньшей мере, один опорный и центрирующие сегменты, канал для подвода масла, проходящий через тело вкладыша, питающие каналы для подачи масла к валу в пространство между сегментами и каналы для слива масла [3]. Вкладыш такого подшипника конструктивно проще, чем предыдущий, однако, т.к. и в этом подшипнике подача масла осуществлена к каждому опорному и центрирующему сегменту со сливом его у торцов вкладыша, расход масла относительно велик, что особенно существенно влияет при обеспечении режима аварийного выбега ротора с питанием подшипника маслом от аварийного бачка.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания такого сегментного вкладыша опорного подшипника, который, позволяя обеспечить выполнение всех предъявляемых к нему требований, вместе с тем потреблял бы меньшее количество масла при его рациональном течении и тем самым уменьшал бы его расход и требуемый гарантийный запас масла в аварийном бачке.

Эта задача решается в сегментном вкладыше, который содержит установленные в теле вкладыша, по меньшей мере, один опорный и центрирующие сегменты, проходящий через тело вкладыша, по меньшей мере, один канал для подвода масла, питающие каналы для подачи масла к залу в пространство между сегментами и каналы для слива масла, в нижней половине тела которого, в соответствии с сущностью изобретения, образован карман, соединенный с каналом для подвода масла и перекрытый перегородкой. При этом питающие каналы для подачи масла к валу выполнены в перегородке кармана, а каналы для слива масла выполнены со стороны, диаметрально противоположной карману в нижней половине тела вкладыша.

При таком исполнении масло подается к опорным сегментам в нижней части вкладыша и, двигаясь вверх к каналам для слива масла, равномерно охватывает масляной пленкой шейку вала. Это позволяет уменьшить трение между слоями в масляной пленке и осуществлять быструю эвакуацию масла, что существенно снижает его нагрев и способствует хорошему охлаждению шейки вала. Вместе с тем организация движения масла согласно изобретению позволяет уменьшить его расход, что особенно существенно для аварийных ситуаций, когда питание маслом подшипника осуществляется от аварийного бачка.

При выполнении тела вкладыша из двух половин перегородка, закрывающая карман, может быть установлена и закреплена своими концами в разъеме вкладыша, что обеспечивает ее легкий демонтаж. Питающие каналы в перегородках, подающие масла, могут быть выполнены в виде сопл или отверстий, a в них могут быть установлены ограничительные шайбы для регулировки расхода подаваемого масла. Описанный вкладыш конструктивно прост и обеспечивает легкость технического обслуживания.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подсобным описанием одного из примеров его выполнения, изображенного на прилагаемых чертежах, на которых:
фиг. 1 показывает вид сегментного вкладыша опорного подшипника в продольном разрезе по оси вкладыша;
фиг.2 - вкладыш в разрезе по А-А на фиг.1;
фиг.3.- часть вкладыша в зоне подвода масла, в разрезе по Б-Б на фиг.2.

Изображенный на чертежах вкладыш предназначен для опорного подшипника валопровода паровой турбины.

Вкладыш содержит две скрепленные друг с другом верхнюю 1 и нижнюю 2 половину, формирующие тело вкладыша, в котором установлены нижние опорные 3 и верхние 4 центрирующие сегменты-колодки с поверхностным слоем 5 из антифрикционного сплава, каждый сегмент установлен в теле вкладыша на сфере качания 6 и удерживается штифтами 7.

В нижней половине 3 тела вкладыша выполнен карман, состоящий в приведенном примере из двух одинаковых полостей 3, которые образованы с двух сторон от центральной круговой базовой площадки 9 для сфер качания 6 сегментов-вкладышей. Обе полости 8 кармана перекрыты сверху полукольцевыми перегородками 10 с отверстиями 11, в которых установлены дроссельные шайбы 12, выполняющими функцию питающих каналов.

Подвод масла к полостям 8 кармана вкладыша осуществлен от впускного отверстия 13 через разводные каналы 14, выполненные в нижней половине 2 тела вкладыша. Слив масла из вкладыша в маслобак (на чертежах не показан) обеспечен через каналы в верхней половине 1 тела вкладыша.

При работе турбины масло из системы сказки подводится через впускное отверстие 13 вкладыша и разводные каналы 14 в полости 8 кармана в нижней половине и тела вкладыша. Затем масло под давлением через отверстия 11 в перегородке 10 подается к опорным сегментам 3, подходя через пространство между ними к шейке вала турбины, и при его вращении распределяется по поверхностным слоям 5 из антифрикционного материала опорных сегментов 3. При вращении вала турбины масло в виде тонкой пленки смазывает также и поверхностные слои 5 центрирующих сегментов 4. При этом основной поток масла двигается вверх к каналам, через которые осуществляется слив масла. Такое движение смазочного масла имеет наиболее равномерную и рациональную организацию масляного потока, в котором не происходит перемешивание между слоями потока масла, что снижает его нагрев и способствует хорошему охлаждению шейки вала. При наступлении аварийной ситуации и остановке турбины масло во вкладыш поступает из аварийного бачка, при этом, благодаря упорядоченному течению масла во вкладыше с относительно низким расходом, резервный объем масла и его расход могут быть уменьшены при сохранении времени аварийного выбега ротора турбины с исключением сухого или полусухого трения шейки вала турбины в опорном подшипнике.

Следует понимать, что приведенный пример предназначен для пояснения сущности изобретения, но не ограничивает варианты ее конкретной реализации. Так, в частности, опорные сегменты-колодки 3 могут быть выполнены с расположением сферы качания 6 у торцов, а карман для масла в нижней половине 3 тела вкладыша, при этом, в виде единой общей полости, вместо отверстий 11 с дроссельными шайбами 12 в качестве питающих каналов могут быть установлены сопла и направлены своими выпускными отверстиями не так, как это изображено на чертежах, а к передним кромкам опорных сегментов 3. Возможны и другие видоизменения, не выходящие за пределы формулы изобретения, определяющей объем патентных притязаний.

Источники информации
1. А.Д. Трухний. Стационарные паровые турбины. М., 1990 г., с. 119, рис. 3.63.

2. Там же, с. 119, рис. 3.62.

3. Патент США 4497587, F 16 C l7/03, 1985 г.

Изобретение относится к опорным подшипникам скольжения, а именно к подшипнику с сегментным вкладышем, и может быть использовано в качестве опоры высокооборотных валов, в частности для валов паровых турбин. Сегментный вкладыш опорного подшипника содержит тело вкладыша, установленные в нем, по меньшей мере, один опорный и центрирующие сегменты, проходящий через тело вкладыша, по меньшей мере, один канал для подвода масла, питающие каналы для подачи масла к валу в пространство между сегментами и каналы для слива масла. Причем в нижней половине тела вкладыша со стороны опорного сегмента образован карман, соединенный с каналом для подвода масла и перекрытый перегородкой, выполненной с питающими каналами для подачи масла к валу, а каналы для слива масла проведены со стороны, диаметрально противоположной каналу в нижней половине тела вкладыша. Технический результат - снижение расхода масла. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Сегментный вкладыш опорного подшипника, содержащий тело вкладыша, установленные в нем, по меньшей мере, один опорный и центрирующие сегменты, проходящий через тело вкладыша, по меньшей мере, один канал для подвода масла, питающие каналы для подачи масла к валу в пространство между сегментами и каналы для слива масла, отличающийся тем, что в нижней половине тела вкладыша со стороны опорного сегмента образован карман, соединенный с каналом для подвода масла и перекрытый перегородкой, выполненной с питающими каналами для подачи масла к валу, а каналы для слива масла проведены со стороны, диаметрально противоположной карману в нижней половине тела вкладыша. 2. Сегментный вкладыш по п. 1, отличающийся тем, что питающие каналы для подачи масла к валу в перегородке кармана выполнены в виде отверстий с дроссельными шайбами или сопел.