Гидростатический подшипник Советский патент 1991 года по МПК F04D29/04 

Изобретение относится к машинострое- нию, а именно к гидростатическим опорам и уплотнениям валов, преимущественно насосов, применяемь1х в энергетической и химической отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение надежности при наличии осевого смещения вала.

На фиг. 1 представлен гидростатический подшипник в продольном разрезе с гидрокамерами на подвижной в осевом направлении втулке; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на. фиг. А- разрез В-В на фиг. 1: на фиг. 5 - узел I на фиг. 1; на фиг. б - узел II на фиг. 1; на 4иг. 7 - разрез Г-Г на фиг. 5; на фиг. 8 - разрез Д-Д на Фиг. 5; на фиг. 9 - гидростатический подшипник в продольном разрезе с гидрокамерами нз неподвижной втулке; на фиг. 10 - схематическое изображение действия подшипника; на фиг. 11 - схема действия осевых сил и их уравновешивание в осевом направлении.

Гидростатический подшипник содержит корпус 1 с полостями 2 и 3 соответствен- но высокого давления и слива. В корпусе размещены две концентричные вращающаяся 4 и невращающаяся 5 втулки, а полости 2 и 3 высокого давления и слива образованы с противоположных торцов втулок 4 и 5. Между втулками 4 и 5 образованы дросселирующая щель 6 и гидрокамеры 7, выполненные в виде пазов на внутренней

сл со

00

о

го ю

поверхности одной из втулок А или 5, открытых с торца, обращенного к полости 2 высокого давления. Одна из втулок А имеет жестко связанный с ней кольцевой бурт 8, расположенный со стороны полости 2 высокого давления и охватывающий концевой участок 9 второй втулки 5. Между внутренней поверхностью кольцевого бурта 8 и противолежащей цилиндрической поверхностью второй втулки 5 образована входная дроссельная щель 10. сообщенная с гидрокамерами 7 радиальными каналами 11.

Вторая втулка 5 выполнен подвижной в осевом направлении и снабжена кольЦе- вым радиальным выступом 12 и кольцевым коллектором 13. Первая втулка 4 снабжена уплотнительным кольцом. 14, установленным со стороны полости 3 слива с образованием дополнительной дроссельной щели 15 между своей торцовой поверхностью и торцовой поверхностью второй втулки 5. Кольцевой коллектор 13 выполнен в виде кольцевой проточки на цилиндрической поверхности одной из втулок 4 или 5 перед дополнительной дроссельной щелью 15. На одной из обращенных друг к другу торцовых поверхностей уплотнительного кольца 14 и второй втулки 5 выполнены дополнительные гидрокамеры 16. сообщенные с кольцевым коллектором 13. Подвижная в осевом направлении вторая втулкз 5 снабжена штифтом 17, фиксирующим ее либо на корпусе Т (фиг. 1). либо на валу 18(фиг. 9). На валу 18 закреплено с помощью гайки 19 отбойное кольцо 20. Все втулки 4 и 5 уплотнены в корпусе 1 и на валу 18 уплотнениями 21. Гидрокамеры 16 сообщены с кольцевым коллектором 13 через осевые каналы 22 и торцовую дросселирующую щель 23 между противоположной стороной радиального выступа 12 и торцом первой втулки 4. Для слива протечек в корпусе 1 выполнено сливное отверстие 24. Дополнительные гидрокамеры 16 и гидрока.меры 7 могут быть выполнены как на неподвижных (фиг. 9). так и на вращающихся деталях (фиг. 5 и 6).

Гидростатический подшипник работает следующим образом.

Из полости 2 высокого давления рабочая среда поступает во входную дроссельную щель 10. затем через канал 11, гидрокамеру 7, Дросселирующую щель б - в сливной кольцевой коллектор 13.

Из сливного кольцевого коллектора 13 . рабочая среда протекает через дросселирующую щель 23, канал 22, дополнительную гидрокамеру 16. дроссельную щель 15 в полости слива 3 и через сливное отверстие 24 - в слирную емкость. При отсутствии радиальной нагрузки на вал 18 благодаря равенству гидравлических сопротивлений щелей 10 на входе в гидрокамеру 7 и на выходе щели б давление в гидрокамерах 7, расположенных по окружности, будет одинаковым

при центральном положении вала. В случае

возникновения радиальной силы М(фиг. 10а).

действующей на вал 18, он будет смещаться

в этом же направлении, в результате чего

произойдет увеличение входной дроссельной .

0 щели 10, уменьшение ее сопротивления и уменьшение дросселирующей щели 6 с увеличением ее сопротивления.

Это вызовет увеличение давления в гидрокамере 7. С Г1РОТИВОПОЛОЖЛОЙ стороны

5 вала 18 (фиг. 106) сопротивление входной дроссельной щели 10 возрастает, а щели б уменьшается, что вызывает уменьшение давления в гидрокамере 7. Разность давлений в гидрокамерах 7 создает силу, направ0 ленную в противоположну ю сторону смещения вала 18. старающуюся удержать вал 18 в центральном направлении относительно втулки 5. Эта сила будет возникать каждый раз. когда возникает радиал ьная си5 . действующая на вал 18 независимо от ее направления. Величина удерживающей силы прямо пропорциональна перепаду давления.

Благодаря такому устройству обес

0 печивается не только исключение касания вращающихся и невращающихся цилиндрических поверхностей, но и создается достаточно большая несущая способность гидростатического подшипника с использо5 ванием протечек без потребления дополнительного расхода рабочей среды. При отсутствии осевых сил. действующих на втулку 5 ввиду равенства щелей 23 и 15 (фиг. 11). на и выходе из гидрокамеры 16. а

0 также при равновесии осевых сил от гидравлики (условие оговорено выше) зазоры в щелях 15 и 23 должны быть равными.В случае возникновения посторонней силы, действующей на втулку 5. например, по направле5, нию стрелки Т, щель 15 будет уменьшаться, увеличивая гидравлическое сопротивление, а щель 23 будет увеличиваться, уменьшая гидравлическое сопротивление. Вследствие этого в гидрокамере 16 произойдет увеличе0 ние давления.появится сила.противодействующая посторонней силе Т.

В случае возникновения силы Н щель 15 будет увеличиваться, уменьшая сопротивление, а щель 23 будет уменьшаться, увеличи5 вая сопротивление. Вследствие этого в гидрокамерах 16 произойдет уменьшение давления, а с ним - уменьшение силы от давлени я. нарушится баланс гидравлических сил, т.е.. если РЗ Pi + РЗ. то возникает сила, противодействующая посторонней силе, которая будет равнятся разности Р РЗ - (PI + Р2). С ростом посторонней силы, действующей на втулку 5, будет расти сила противодействия до определенного предела, обусловленного перепадом давления. Благодаря такому устройству уплотнеймя исключается касание вращающихся и не- врзщающихся торцовых поверхностей. Жесткость положения плавающей втулки 5 в осевом направлении будет зависеть от соот- ношения размеров Di и D2 и площади гидрокамеры 16, а такжеот перепада давления. Соотношение размеров цилиндрического уплотнения и гидростатического радиального подшипника определяется в зависимо- сти от назначения данного узла. Для уплотнения вала целесообразно увеличивать длину дросселируюидих щелей и уменьшать размеры гидрокамеры. Для использования данного узла в качестве ра- диального гидростатического подшипника целесообразно уменьшать длину дросселирующих щелей, а увеличивать размеры гидрокамер.

Это устройство можно также исполь- зовать в качестве упорного подшипника, например, для уравновешивания гидравлических осевых сил, действующих на рабочее колесо насоса.

Форм у л а изобретения

Гидростатический подшипник, содержащий корпус с полостями высокого давления и слива, образованными с

противоположных торцов двух концентрич- но расположенных вращающейся и неврз- щающейся втулок с дросселирующей щелью между ними и гидрокамерами, выполненными в виде пазов на внутренней поверхности одной из втулок, открытых с ее торца, обращенного в сторону полости высокого давления, кольцевой бурт, жестко связанный с одной из втулок, расположенный со стороны полости высокого давления, охватывающий концевой участок второй втулки и образующий между своей внутрен- ней цилиндрической поверхностью и противолежащей цилиндрической пооерхностью второй втулки входную дроссельную щель, сообщенную с гидрокамерами, отличающийся тем. что, с целью повышения надежности, вторая втулка выполнена подвижной в осевом направлении и снабжена кольцевым радиальным выступом и кольцевым коллектором, а первая втулка снабжена уплотнительным кольцом, установленным, со стороны полости слива с образованием -дополнительной дроссельной гцелИ между своей торцовой поверхностью и торцовой поверхностью второй втулки, при этом кольцевой коллектор выполнен в виде кольцевой проточки на цилиндрической поверхности одной из втулок перед дополнительной дроссельной щелью, на одной из торцовых поверхностей которой выполнены дополнительные гидрокамеры, сообщенные с коль- цепым коллектором.

Изобретение относится к машиностроению и касается гидростатических опор валов насосов, применяемых а энергетической, и химической отраслях промышленно. сти. Цель изобретения - повышение надежности путем исключения влияния на роботу насоса осевого перемещения вала. -Гидростатический подшипник содержит ус тановленные .в корпусе Т концентричные вращающуюся 4 и невращающуюся 5 втулки. ТИежду втулками 4 и 5 образована дросселирующая щель б и гидрокамеры 7. Первая из втулок 4 имеет жестко связанный с ней кольцевой бурт 8, охватывающий концевой участок 9 второй втулки 5 с образованием входной дроссельной и1ели 10, сообщенной с гидрокамерам11 7, Вторая втулка 5 выполнена подвижной в осевом направлении и снабжена кольцевым радиальным выступом 12 и кольцевым коллектором 1,3. Первая птулка 4 снабжена уплотнительным кольцом 14. образующим дополнительную дроссельную щель 15 и дополнительные гидрокамеры между своей торцовой поверхностью и торцовой поверхностью второй втулки 5. При возникновении радиальной силы, действующей на вал 18, вследствие разности давлений в гидрокамерах 7 возникает сила, старающаяся удержать вал в центральном положении. При- возникновении осевой силы вследствие разности давлений в дополнительных гидрокамерах возникает сила, противодействующая посторонней силе. 11 ил.

ФигЗ

Фаг2

В В

яйиг

сриг

;;

г.9

/О

г.Ю

9аг.11