ОПОРНО-УПОРНЫЙ ПОДШИПНИК Российский патент 2004 года по МПК F01D25/16 

Изобретение относится к турбиностроению и предназначено для использования в подшипниках валопровода турбины.

Известен подшипник, который воспринимает только осевое усилие валопровода и содержит два одинаковых ряда упорных колодок (сегментов), расположенных симметрично относительно вертикальной оси подшипника, при этом рабочие поверхности упорных колодок, контактирующие с гребнем вала, обращены друг к другу (1).

Применение такой конструкции в многоцилиндровой турбине возможно при условии, что один из ее роторов части высокого давления (ЧВД) или части среднего давления (ЧСД) имеет три подшипника: два опорных и один упорный, который устанавливается в общем корпусе с опорным. В этом случае валопровод турбины заметно удлиняется, так как размещение отдельного упорного подшипника в корпусе требует увеличения общего осевого габарита и организации автономной системы подвода и слива масла. В малоопорных схемах валопровода (один подшипник между отдельными цилиндрами турбины), когда упорный подшипник располагается перед опорным между ЧВД и ЧСД, увеличивается межопорное расстояние ротора высокого давления и его прогиб, что обуславливает повышение радиальных зазоров проточной части ВД и снижение ее экономичности.

Известна конструкция комбинированного опорно-упорного подшипника, воспринимающая радиально-осевые нагрузки валопровода турбины, принятая за прототип, содержащая опорную поверхность и расположенные с одной стороны от нее два ряда упорных колодок, у которых рабочие поверхности, контактирующие с гребнем вала турбины, обращены друг к другу. (2) В этой конструкции диаметр опорной поверхности вкладыша практически равен корневому диаметру упорных колодок. Такая геометрическая особенность вкладыша ограничивает его несущую способность, т.к. увеличение диаметра опорной поверхности требует увеличение периферийного диаметра колодок и, соответственно, диаметра гребня вала, максимальная величина которых ограничена допустимыми потерями на трение гребня и колодок. Кроме того, в такой конструкции отработанное горячее масло с опорной поверхности сливается через упорные рабочие колодки, что приводит к повышению температуры масла и баббитового слоя рабочих колодок, в результате чего снижается надежность их работы.

При возможной эрозии баббитовой заливки опорной поверхности вкладыша частицы баббита вместе с отработанным маслом попадают на рабочие поверхности упорных колодок, что также снижет надежность работы последних.

Отмеченные недостатки являются прямым следствием выполнения диаметра опорной поверхности вкладыша на уровне корневого диаметра упорных колодок при описываемом выше расположении рабочих колодок и их рабочих поверхностей.

Технический эффект изобретения - повышение несущей способности опорной поверхности вкладыша и надежности работы упорных колодок опорно-упорного подшипника.

Технический эффект обеспечен в опорно-упорном подшипнике, содержащем упорные колодки, размещенные с одной стороны опорной поверхности вкладыша, сопряженного сферической поверхностью с обоймой, отличающийся тем, что вкладыш выполнен с радиальным кольцевым выступом, с обеих сторон которого установлены упорные колодки с рабочими поверхностями, обращенными в противоположные стороны от выступа, при этом диаметр опорной поверхности вкладыша выполнен больше корневого диаметра упорных колодок. Указанное выполнение подшипника обеспечивает повышение несущей способности за счет увеличения диаметра его опорной поверхности без увеличения радиального размера упорных колодок и исключает попадание отработанного масла с опорной поверхности в зону расположения упорных колодок, что повышает надежность их работы. Для регулирования положения вкладыша относительно обоймы в опорно-упорном подшипнике на упорной части сферической поверхности двух половин вкладыша выполнена круговая канавка, которая сообщена с каналом в обойме для подвода масла высокого давления.

Для дополнительного повышения надежности посредством контроля автономной работы опорной и упорной частей подшипника в камере слива масла с опорной поверхности вкладыша и с ближних к ней упорных колодок между последними и опорной поверхностью установлено уплотнительное кольцо, по разные стороны от которого во вкладыше выполнены два ряда отверстий для слива масла.

Для соосной фиксации вкладыша в обойме на торцах ее верхней части установлены две продольные шпонки.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен опорно-упорный подшипник в сборе с ротором турбины, на фиг.2 - опорно-упорный подшипник с раздельным сливом масла с опорной и упорных поверхностей вкладыша, на фиг.3 - опорно-упорный подшипник с фиксацией вкладыша относительно обоймы продольными шпонками.

Опорно-упорный подшипник содержит вкладыш из 2-х половин 1 и 2 с опорной поверхностью 3, кольцевую масляную полость 4 с каналами 5 для подачи масла к двум рядам упорных колодок: рабочих 6 и установочных 7. Колодки 6 и 7 закреплены на кольцах 8, которые фиксируются на кольцевом радиальном выступе 9 вкладыша. Вкладыш заключен в обойму, выполненную из двух половин 10 и 11. Вкладыш сопряжен его сферической поверхностью 12 с обоймой. На упорной части 13 сферической поверхности 12 вкладыша выполнена круговая канавка 14, соединенная каналом 15 в верхней половине обоймы 10 с масляной системой гидроподъема 16. Обойма установлена в корпусе 17 подшипника.

Вкладыш имеет на его внутренней поверхности три камеры 18, 19, 20 и сквозные отверстия 21 и 22 для слива отработанного масла в корпус 17 подшипника. По одну сторону выступа 9 на выходе масла с колодок 7 выполнена камера 20, по другую сторону выступа 9 выполнена камера 19, размещенная на выходе масла с рабочих колодок 6 и с опорной поверхности 3. Камера 18 расположена с другой стороны опорной поверхности 3. Рабочие поверхности 23 колодок 6 и рабочие поверхности 24 колодок 7 обращены от радиального кольцевого выступа 9 вкладыша в противоположные стороны.

Раздельный слив масла с поверхностей 3 и 24 в корпус 17 подшипника организован посредством установки в камере 19 уплотнительного кольца 25 и выполнением по обе стороны от него двух рядов отверстий 26 и 27. На торцах верхней половины 10 обоймы установлены две продольные шпонки 28 и 29, фиксирующие вкладыш относительно обоймы.

Осевое усилие от ротора 30, которое на работающей турбине направлено в сторону генератора, как показано стрелкой на фиг.1, воспринимается рабочими упорными колодками 6. От этих колодок через упорный гребень 9 вкладыша осевое усилие действует на упорную часть 13 сферической поверхности 12 выполненную с большим углом α₂, чем угол α₁. Далее осевое усилие через обойму передается на корпус 17 подшипника.

Для работы опорно-упорного подшипника подается масло в кольцевую полость 4, из которой оно по соответствующим каналам (не показаны) поступает на опорную поверхность 3 и по каналам 5 на поверхности рабочих 6 и установочных 7 колодок.

Для регулировки положения вкладыша относительно обоймы в канавку 14 через канал 15 из системы гидроподъема 16 подается масло, давление которого создает противоположно осевому усилие на вкладыш и обеспечивает "всплытие" вкладыша на масляной пленке в обойме за счет зазора между их сферическими поверхностями.

Отработанное масло с опорной поверхности 3 вкладыша сливается в камеры 18 и 19. В камере 19 масло с опорной поверхности 3 смешивается с отработанным маслом от рабочих колодок 6 и через отверстие 21 отводится в корпус подшипника 17. При этом в предложенном подшипнике предотвращено попадание отработанного масла с опорной поверхности 3 на рабочую поверхность 23 упорных колодок 6. В результате повышается надежность работы упорных колодок 6 и, соответственно, надежность работы турбины.

Обеспечение раздельного слива масла с опорной поверхности 3 и рабочей поверхности упорных колодок 6 в корпус подшипника за счет установки кольца 25 позволяет контролировать автономную работу опорной и упорной частей подшипника с использованием контролирующих и диагностических систем, что дополнительно повышает надежность работы турбины в целом.

Ввиду того что в предлагаемой конструкции подшипника диаметр опорной поверхности D вкладыша больше корневого диаметра D_к колодок при сохранении величины их периферийного диаметра, в сравнении с известными такой подшипник обладает большей несущей способностью опорной поверхности.

Источники информации

1. Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины. М., Энергоатомиздат, 1990 г., с.128, рис.3,71

2. Там же с.125, рис.3,69.

Изобретение относится к турбиностроению и предназначено для использования в подшипниках валопровода турбины. Опорно-упорный подшипник содержит упорные колодки, размещенные с одной стороны опорной поверхности вкладыша, сопряженного сферической поверхностью с обоймой подшипника. Вкладыш выполнен с радиальным кольцевым выступом, с обеих его сторон установлены упорные колодки, рабочие поверхности которых обращены в противоположные стороны от выступа. Диаметр опорной поверхности вкладыша выполнен больше корневого диаметра колодок. Такое выполнение подшипника обеспечивает увеличение диаметра опорной поверхности без увеличения наружного (периферийного) диаметра колодок и предотвращает попадание отработанного масла с опорной поверхности на рабочие поверхности колодок. В результате по сравнению с существующими аналогами повышается несущая способность и надежность работы рассматриваемого опорно-упорного подшипника. Для регулирования положения вкладыша относительно обоймы в опорно-упорном подшипнике на упорной части сферической поверхности двух половин вкладыша выполнена круговая канавка, с которой сообщен канал в обойме для подвода масла высокого давления. Для контроля автономной работы опорной и упорной частей подшипника в камере слива масла с опорной поверхности вкладыша и с ближних к ней упорных колодок между последними и опорной поверхностью установлено уплотнительное кольцо, по разные стороны которого во вкладыше выполнены два ряда отверстий для слива масла. На торцах верхней обоймы установлены две продольные шпонки, фиксирующие вкладыш относительно обоймы. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Опорно-упорный подшипник, содержащий упорные колодки, размещенные с одной стороны опорной поверхности вкладыша, сопряженного сферической поверхностью с обоймой подшипника, отличающийся тем, что вкладыш выполнен с радиальным кольцевым выступом, с обеих сторон которого установлены упорные колодки с рабочими поверхностями, обращенными в противоположные стороны от выступа, при этом диаметр опорной поверхности вкладыша выполнен больше корневого диаметра колодок.2. Опорно-упорный подшипник по п.1, отличающийся тем, что на упорной части сферической поверхности двух половин вкладыша выполнена круговая канавка, которая сообщена с каналом в обойме для подвода масла высокого давления.3. Опорно-упорный подшипник по п.1, отличающийся тем, что в камере слива масла с опорной поверхности вкладыша и ближних к ней упорных колодок между последними и опорной поверхностью установлено уплотнительное кольцо, разделяющее указанную камеру на две полости, при этом во вкладыше по разные стороны от уплотнительного кольца выполнены два ряда сквозных отверстий для слива масла в корпус подшипника.4. Опорно-упорный подшипник по п.1, отличающийся тем, что на торцах верхней обоймы установлены две продольные шпонки, фиксирующие вкладыш относительно обоймы.