ОПОРНО-УПОРНЫЙ ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ Советский патент 1972 года по МПК F01D25/16 F16C17/06 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано преимущественно для турбомашин, рото1ры которых требуется фиксировать в радиальном направлении и компенсировать переменные по величине и направлению осевые усилия.

Известны onopHiO-упорные подшипники скольжения преимущественно для паровых турбин, содержащие два пакета упо|рных колодок, размещенных в корпусе подшипника по обе стороны диска ротора турбины в разгрузочных полостях, сообщающихся -с полостями нагнетания и сливом.

Однако в такой конструкции давление масла, развиуваемое центробежным масляным насосом, нельзя использовать для компенсации действующего на ротор осевого усилия.

Кроме того, для компенсации осевого усилия используется лишь часть площади упорного диска под колодками, что не позволяет свести диаметральные размеры упорного подшипника к минимальной величине, если оставить без изменения его несущую способность.

Предлагаемый подшипник отличается от известных тем, -что каждый пакет выполнен с возможностью ноБОрота на некоторый угол и кинеМатически связан с запорным элементом, например клапаном, для сообщения или .разобщения разгрузочной полости с полостью нагнетания и сливом при повороте пакета.

На пакете эксцентрично закреплен груз для поворота пакета в направлении, противоположном вращению ротора, либо пакет соединен с корпусом при помощи пружины.

Такое выполнение подшипника позволит повысить его несущую способность.

На фиг. 1 изображен предлагаемый подшипник; на фиг. 2 - сечение по Л-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение по В-В на фиг. 3.

Работает опорно-упорный подшипник следующим образом.

При вращении ротора турбомашины вращается и упорный диск /. Последний одновременно является колесом центробежного масляного насоса. Масло отсасывается из нолости 2 через кольцевой вход в насос, образованный входным патрубком 3 « валом 4. Под действием центробежных сил масло выбрасывается через отверстия 5 в диске / в кольцевую полость 6, откуда через отверстия 7 в направляющем аппарате 5 - в полость нагнетания 9. Из полости нагнетания 9 масло поступает в наружный маслопровод через отверстие 10 в нижней половине 11 вкладыша и отверстия 12 и 13 в корпусе 14 подшипника.

При отсутствии осевых усилий, действующих на ротор машины, в работе участвует только опорная часть подшипника, для смазки и охлаждения которой подается масло из полйсти нагнетания 9 через отверстие 15 в нижней половине 11 вкладыша, обратный клапан 16, отверстие 17 в полости 18 смазки опорной части подшипника. Часть масла сливается в лолость 19 картера подшиппика, а часть - в камеру 20. В камере 20 подвижный пакет 21 упорных колодок под действием вращаюш;его момента от действия силы тяжести груза 22, закрепленного эксцентрично на поводке полукольца 23, находится в исходном положении, при котаром разгрузочная камера 20 и полость нагнетания 9 разобщены. Проточное отверстие 24 закрыто козырьком полукольца 25. В то же время камера 20 через открытое сливное отверстие 26 сообщена с полостью 19 картер-а подшипника (фиг. 1). Следовательно, в камере 20 находится только проточное масло под атмосферным давлением. В ;разгрузочной камере 27 подвижный пакет 28 упорных колодок (фиг. 3) под действием вращающего момента от действия силы тяжести груза 29, закрепленного эксцентрично на поводке полукольца 30, также находится в исходном положении, и камера 27 и полость нагнетания 9 разобщены. Проточное отверстие 31 закрыто козырьком полукольца 32. Камера 27 через открытое сливное отверстие 33 сообщена с полостью 2, т. е. в (разгрузочной камере 27 устанавливается давление масла, приблизительно равное давлению масла в полости 2. Масло в камере 27 циркулирует от уплотнения между диском / и патрубком 3 к отверстию 33. Лри возникновении осевого усилия, нагружающего колодки 34, происходит следующее. Б момент соприкосновения диска 1 с колодками 34 между внутренней стенкой разпрузочной камеры 27 и наружным пояском 35 подвижного пакета 28 упорных колодок имеется некоторый зазор а. По мере нагружения осевым усилием подвижного пакета 28 упорных колодок увеличивается сила нормального давления на каждую колодку 34 и уменьшается зазор а. Между каждой колодкой 34 и диском / образуется масляный клин - условие л идкостного трения. Сила жидкостного трения об1разует вращающий момент с плечом, равным расстоянию от оси подшипника до центра опорной поверхности колодки 34. Вращающий момент от действия силы жидкостного трения между колодкой 34 и диском 1 имеет направление, совпадающее с направлением вращения диска / и, воздействуя на колодку 34, стремится сместить последнюю в этом, же направлении. Суммарный вращающий момент от действия сил жидкостного трения между каждой колодкой 34 и диском 1 ст1ремится новернуть подвижный пакет 28 упорных колодок вокруг оси подшипника по направлению вращения ротора. Достигнув определенной величины, вращающий момент от действия сил жидкостного трения между колодками 34 и диском 1, преодолевая сумМарный и противоположно направленный вращающий момент от действия прочих сил (сила полужидкостного тления между упорным кольцом 36 и подвижным пакетом 28 упорных колодок, трение качения между роликами 37 и патрубком 3 и т. д.), начинает поворачивать на роликах 37 вокруг патрубка 3 подвижный пакет 28 упорных колодок. При этом перемещается и поводок полукольца 30 в окне 38. Причем, сначала перемещается клапан 39. Клапан 40 открывает окно 38. После частичного отк|рытия окна 38, когда действующее на клапаны 40 и 39 усилие со стороны полости нагнетания 9 (фиг. 3) значительно уменьщается из-за уменьщения перепада давлений между полостью нагнетания 9 и камерой 27, поводок полукольца 30, упираясь в верхний срез окна в клапане 40, перемещает вверх относительно окна 38 одновременно клапаны 39, 40. Заканчивается поворот подвижного пакета 28 упорных колодок под действием вращающего момента от действия сил жидкостного трения между диском 1 (фиг. 1) и колодками 34 в его рабочем положении. При этом лруз 29 находится в верхнем ноложении. Полость нагнетания 9 и разгрузочная камера 27 сообщены через окно 38, т. е. в камере 27 устанавливается давление масла, равное давлению масла в полости нагнетания 9, так как после поворота в рабочее положение подвижный пакет 28 упорных колодок, прижатый осевым усилием к внутренней стенке камеры 27 (полностью выб|ран зазор а, фиг. 1), козырьком полукольца 32 закрывает сливное отверстие 33. Остается открытым проточное отверстие 5/, которое необходимо для смены масла в камере 27 для создания нормальных температурных условий при работе колодок 34. Масло при этом сливается в полость 2 (фиг. 1). Уплотнение 41, выполненное в виде маслосгонной резьбы между камерой 27 (фиг. 1) и полостью 2 при равенстве давлений в полости 2 и камере 27, способствует перетеканию маса из полости 2 в камеру 27. Положение меняется, когда в разгрузочной камере 27 устаавливается высокое давление масла. В атом лучае маслосгонная резьба .препятствует пеетеканию масла из камеры 27 ,в полость 2. Следовательно, в разгрузочной камере 27 устанавливается давление масла, равное давению масла в полости нагнетания 9, т. е. давлению масла, развиваемому цент|робежным масляным насосом, совмещенным с подшипником. Давление масла в разгрузочной камере 20 устанавливается равным атмосферному. Таким образом, диск 1 оказался между двумя разгрузочными камерами с различным давением маЕсла. Причем результирующее усиие, действующее на торцовую площадь упорого диска 1, в значительной степени разгру ает упорные колодки 34.

Кроме того, поворот пакета в направлении, противоположном направлению вращения ротора, может осуществляться при помощи пружины, соединяющей пакет с корпусом.

Каждый из пакетов упорных колодок имеет возможность упруго деформироваться в осевом направлении.

Предмет изобретения

1. Опорно-упорный подщипник скольжения преимущественно для паровых турбин, содержащий два пакета упорных колодок, размещенных в корпусе подшипника по обе стороны диска ротора турбины в разгрузочных полостях, сообщающихся с полостями нагнетания и сливом, отличающийся тем, что, с целью повыщения несущей способности, каждый пакет выполнен с возможностью поворота на некоторый угол и кинематически связан с запорным элементом, например клапаном, для сообщения или |разобщения разгрузочной полости с полостью нагнетания и сливом при повороте пакета.

2.Подщипник по п. 1, отличающийся тем, что на пакете эксцентрично закреплен груз для поворота пакета в направлении, противоположном вращению ротора.

3.Подшипник по п. 1, отличающийся тем, что пакет соединен с корпусом при помощи пружины.

| 7 ,2 i5

Риг.1

4

5

22

27

31

32

Риг.З

35