Гидродинамическая осевая опора Советский патент 1992 года по МПК F16C17/04 

Изобретение относится к гидро- и газодинамическим осевым опорам, применяемым в высокоскоростных опорно- уплотнительных узлах приборов, турбин. насосов и компрессоров.

Известна гидродинамическая осевая опора в виде газодинамического подпятника со спиральными канавками, содержащая установленную на валу пяту, торцовая поверхность которой снабжена расположенными на периферии непроточными спиральными канавками, выполненными под острым углом к направлению вращения вала, и смонтированный в корпусе подпятник с гладкой рабочей поверхностью.

Недостатком такого подпятника являет- .ся низкая эффективность работы из-за снижения несущей способности, вследствие нарушения стабильности слоя газовой среды в спиральных канавках, поскольку неравномерность поля скоростей по сечению спиральной канавки (ускорение потока у выпуклой стороны и замедление у вогнутой) является фактором, способствующим генерации в нзй кольцевых вихрей.

Известна также гидродинамическая осевая опора, содержащая установленный в корпусе подпятник с гладкой рабочей поверхностью и смонтированную на валу пяту, торцовая поверхность которой выполнена с глухими спиральными канавками, открытыми к периферии пяты и направленными от наружного диаметра пяты к центру под острым углом к направлению вращения вала

х| О ГО О О О

Однако несущая способность такой опоры недостаточна из-за низкой папорно- сти спиральных канавок, что снижает величину подъемной силы и жесткость опоры, что, в свою очередь, приводит к увеличению ее массы и габаритов.

Целью изобретения является повышение несущей способности, а также снижение массы и габаритов опоры

На фиг. 1 представлена гидродинамическая осевая опора, продольный разрез, на фиг. 2-сечение А-А на фиг 1, на фиг 3- взриант.

Гидродинамическая осевая опора содержит установленный в корпусе 1 подпятник 2 с гладкой рабочей поверхностью 3 и смонтированную на валу 4 пяту 5, торцовая поверхность 6 которой выполнена с глухими спиральными канавками 7, открытыми к периферии пяты 5 и направленными от наружного диаметра пягы 5 к центру под острым углом к направлению вращения вала 4. канавка 7 выполнена из двух участков 9, 10 и плавно соединяющего их между собой изогнутого участка 11 При этом зона сопряжения изогнутого участка 11 с глухим участком 10 канавки 7, имеющим глухой торец 12, расположена ближе к периферии, чем зона сопряжения этого изогнутого участка 11с участком 9, имеющим открытый к периферии торец 13.

Гидродинамическая осевая опора работает следующим образом.

При работе гидродинамической осевой опоры, например в конструкции центробежного компрессора, рабочая среда, в качестве которой может быть использован &лэмпримируемый или запирающий газ, при вращении вала 4 поступает в спиральные канавки 7, где при движении к центру встре- ПРТ сопротивление центральной иепроточ ной части 8, что позволяет установить стабильную величину несущего газового слоя между пятой 5 и подпятником 2. При этом область пяты 5, снабженная спиральными канавками 7, представляет собой как бы встроенный микрокомпрессор, который

пбеспечиваег опоре повышенное давление а несущем смазочном слое газовой среды и позволяет поддерживать его стабильную величину зазора между пятой 5 и подпятником

2 за счет равенства гидростатических сил, действующих на ограничивающие поверхности 3 и 6, и гидродинамической уравновешивающей силы, возникающих за счет воздействия спиральных канавок 7 на рабочую среду.

Газовая среда, попадая в открытый участок 9 спиральной канавки 7 при движении к центру, сужается, а затем по изогнутому переводному участку 11 попадает в глухой

участок 11 канавки 7, где продолжается ее сжатие до более высокого давления при движении к центральной непроточной части 8 пяты 5. За счет удлинения пути движения .аза при выполнении канавок 7 зигзагообразными повышается напор, создаваемый обоими участками 9 и 10 канавки 7, что позволяет снизить радиальные габариты опоры при повышении несущей, способности, соответственно, уменьшается масса опоры.

Формула изобретения Гидродинамическая осевая опора, содержащая установленный в корпусе подпятник с гладкой рабочей поверхностью и

смонтированную на валу пяту, торцевая поверхность которой выполнена с глухими спиральными канавками, открытыми к периферии пяты и направленными от наружного диаметра пяты к центру под острым углом к

направлению вращения вала, отличающаяся тем, что, с целью повышения несущей способности, а также снижения массы и обаритов опоры, каждая канавка выполнена из двух эквидистантно расположенных

и суженных к центральной части пяты участ- коз и плавно соединяющего их между собой изогнутого участка, при этом зона сопряжения изогнутого участка с глухим участком канавки, имеющим глухой торец, расположена ближе к периферии, чем зона сопряжения этого изогнутого участка с участком, имеющим открытый к периферии торец.

$

Использование: в гидро- и газодинамических осевых опорах, применяемых в высокоскоростных опорно-уплотнительных узлах приборов, турбин, насосов и компрессоров. Сущность изобретения- опора содержит установленный в корпусе 1 подпятник 2 с гладкой рабочей поверхностью 3 и смонтированную на валу 4 пяту 5. Торцовая поверхность 6 пяты 5 выполнена с глухими спиральными канавками 7, открытыми к периферии пяты 5 и направленными от наружного диаметра пяты 5 к центру под острым углом по направлению вращения вала 4 Каждая канавка 7 выполнена из двух эквидистантно расположенных и суженных к центральной части 8 пяты 5 участков 9 и 10 и соединяющего их участка 11. При этом зона сопряжения изогнутого участка 11 с глухим участком 10 расположена ближе к периферии, чем зона сопряжения участка 11 с участком 9. За счет удлинения пути движения газа при выполнении канавок 7 зигзаго- образными повышается напор, что позволяет снизить габариты опоры при повышении несущей ипособности. 3 ил. to С

Фс/e.f

8

А-А

7

- фиг. 2

12 Ю в

9 13

Фиг.З