Опорный узел охлаждаемого вала

 

Использование: в узлах устройств с интенсивным нагревом в области подшипников . Сущность изобретения: узел содержит корпус 2 с подшипником 3 и уплотнением 4, контактирующими с установленным герметично на валу 1 стаканом 5. Полость между днищем 14 стакана 5 и торцом вала 1 заполнена капиллярно-пористым веществом и образует конденсатор. Элементы подачи охлаждающего агента к конденсатору выполнены в виде пазов 14. средство транспортировки охлаждающего агента от конденсатора - в виде установленного и герметизированного в осевом отверстии вала 1 и вращающегося совместно с ним шнека 6. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 16 С 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4826364/27 (22) 17,05,90 (46) 07.06.92. Бюл. N 21 (71) Опытный завод энергетического машиностроения (72) Г.А.Голубев, В.А,Смирнов и В.Н.Хазов (53) 621.43(088.8) (56) Schmierungstechnic, 1977, В.8, ¹10, 334-336. (54) ОПОРНЫЙ УЗЕЛ ОХЛАЖДАЕМОГО ВАЛА (57) Использование; в узлах устройств с интенсивным нагревом в области подшипни. Ж 1739096 А1 ков. Сущность изобретения: узел содержит корпус 2 с подшипником 3 и уплотнением 4, контактирующими с установленным герметично на валу 1 стаканом 5. Полость между днищем 14 стакана 5 и торцом вала 1 заполнена капиллярно-пористым веществом и образует конденсатор. Элементы подачи охлаждающего агента к конденсатору выполнены в виде пазов 14, средство транспортировки охлаждающего агента от конденсатора — в виде установленного и герметизированного в осевом отверстии вала 1 и вращающегося совместно с ним шнека 6. 2 з.п. ф-лы, 3 ил, 1739096

10

25

55

Изобретение относится к машиностроению, более узко — к конструированию опорных и уплотнительных узлов машин и механизмов.

Одной из основных проблем конструирования высокооборотных машин является отвод тепла трения от опорных и уплотнительных участков вращающихся валов.

Известно устройство для охлаждения подшипникового узла (заявка Японии, 6257842, заявл, 06,09,85, N 60 — 197695, опубл, 13.03.87, кл, В 23 0 11/12) жидким теплоносителем, которым частично заполняется полая камера. Пары жидкости поднимаются через корпус по трубке и охлаждаются в конденсаторе. По обратной трубке жидкость сливается в ту же камеру в корпусе, охватывающую подшипники, Недостатками конструкции являются большие радиальные размеры, обусловленные наличием камеры в корпусе. а также необходимость иметь внешний холодильник, В техническом решении устройства для охлаждения подшипникового узла (Kerimow

S.G., Kurbanow G. l, — Kuhlung von

Logerbangruppen mit Warmetonschern.

Schmierungstechnik, 1977, В.8. N 10, 334 —.

336) в корпусе в нагруженной части встроены радиально-цилиндрические трубы— теплообменники диаметром 15 мм, обращенные одним торцом к рабочей зоне, а другим в холодную зону. Трубы заполнены капиллярным веществом и частично залиты метанолом, Охлаждение зоны конденсации обеспечивается медной спиральной трубкой, в которую подается охлаждающая жидкость, Недостатки этого устройства — большие габариты корпуса, необходимость иметь внешнее охлаждение, недостаточная эффективность в связи с отсутствием принудительного возврата конденсата к горячей зоне подшип ника.

Данное техническое решение принято за прототип предлагаемого ввиду общности основных структурных элементов — тепловых трубок, устанавливаемых так, что один конец приближен к зоне трения, а другой выходит в зону охлаждения.

Цель изобретения — повышение эффективности охлаждения путем интенсификации транспортировки охладителя, а также расширение области применение.

Цель достигается тем, что опорный узел охлаждаемого вала, содержащий корпус, установленные в корпусе подшипник и уплотнение, средство охлаждения с элементами подачи охлаждающего агента к испарителю и конденсатору, заполненному капиллярнопористым материалом, дополнительно снабжен средством транспортировки охлаждающего агента от конденсатора к испарителю и тонкостенным стаканом с осевым отверстием в данной его части. Средство транспортировки выполнено в виде совместно вращающегося с валом шнека с герметизирующей частью. установленной в осевом отверстии стакана, Вал выполнен с осевым отверстием, элементами подачи охлаждающего агента к испарителю и конденсатору, полостями на его торце в виде пазов, соединенными с элементами подачи охлаждающего агента к конденсатору и осевым отверстием. Элементы подачи охлаждающего агента к испарителю выполнены в виде радиальных каналов, соединенных с донной частью осевого отверстия вала и элементами подачи охлаждающего агента к конденсатору. Элементы подачи охлаждающего агента от испарителя к конденсатору выполнены в виде пазов, расположенных на периферии в.зла, соединенных с радиальными отверстиями и полостями. Стакан герметично и с возможностью совместного вращения установлен на валу, охватывает вал, образуя с пазами, выполненными на периферии вала, каналы, а с полостями, выполненными на торце вала, конденсатор.

Подшипник и уплотнение размещены с возможностью взаимодействия со стаканом.

Кроме того, предложен вариант узла, в котором полость на торце вала выполнена в виде щели, а элементы подачи охлаждающего агента к конденсатору — в виде проточки.

Предложено также стакан выполнять с охлаждающими ребрами на внешней его торцовой поверхности.

Отмеченные особенности данного предложения позволяет утверждать о его соответствии критерию "новизна". Сопоставительный анализ не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволил выявить в них,признаки, отличающие заявленное рещение от прототипа, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию

"существенные отличия", На фиг,1 показана конструкция предлагаемого устройства, продольный разрез по валу; на фиг.2 и 3 дан поперечный разрез устройства (в проекционной связи с видом на фиг,1) по проточной части, где 1 — вращающийся вал, 2 — корпус, 3 — подшипник, 4— уплотнение (например, резиновая манжета), 5 — цилиндрический герметизируемый стакан, 6 — заглушка-шнек, 7 — крепежная гайка, 8 — уплотнительные элементы (например, резиновые .уплотнительные кольца), 9, 10, 11 и 12 — участки внутренней тепловой

1739096

25

35

45

55 трубки, 13 — капиллярно-пористая набивка, 14 — днище стакана 5, 15 — охлаждающие ребра.

Вращающаяся тепловая трубка состоит из трех характерных участков: испарителя, образованного цилиндрическим стаканом 5 и валом 1, взаимодействующим с подшипником 3. и уплотнением 4, конденсатора, образованного торцом вала 1 и днищем стакана 5. создающими набивку 13, а также участков 9, 10 и 11, сообщающих испаритель и конденсатор, Стакан 5 с осевым отверстием в днище

14 установлен на валу 1 с возможностью совместного вращения, например установлен на резьбе вала 1 и.скреплен гайкой 7.

Стакан 5 герметизирован уплотнениями 8, а с внешней стороны имеет охлаждающие ребра 15.

Устройство снабжено средством транспортировки охлаждающего агента от конденсатора к испарителю, которое выполнено в виде совместно вращающегося с валом 1 шнека 6, Шнек 6 имеет герметизирующую часть (с уплотнением 8), установленную в отверстии стакана 5 в днище 14 или в отверстии 9 вала 1, как показано на фиг.1. Вал 1 выполнен с элементами подачи охлаждающего агента к испарителю и конденсатору, причем элементы подачи охлаждающего агента к испарителю образованы шнеком 6 в отверстии 9 вала 1, радиальными каналами 10, соединяющими донную часть осевого отверстия 9 вала 1 с испарителем и с элементами подачи охлаждающего агента от испарителя к конденсатору, которые образованы выполненными на периферии вала 1 пазами 16 (или кольцевой проточкой 11) и стаканом 5, На торце вала 1 выполнены полости

12 в виде радиальных пазов или щели, соединенные как с элементами подачи охлаждающего агента от испарителя к конденсатору, так и с элементами подачи от конденсатора к испарителю, Устройство работает следующим образом, При вращении вала 1 жидкость в осевом отверстии 9 подается шнеком 6 к радиальным каналам 10, через которые поступает в испаритель, кроме того, рабочая жидкость по радиальным каналам 10 отбрасывается в испаритель и центробежными силами. После нагрева испарения в зоне опорного узла 3 — 4 пар по цилиндрической проточке 11 поступает в конденсатор, образованный торцом вала 1 и днищем 14 стакана 5 и, заполненный капиллярно-пористым веществом, где конденсируется и поступает в осевое отверстие 9.

В дальнейшем устойчивая циркуляция поддерживается вращением вала 1. Соответственно этому происходит перенос тепла из зоны испарения в зону конденсации.

Выполнение предлагаемого устройства несложно и может быть обеспечено обычными в машиностроении методами точения, сверления и фрезерования. Цилиндрический стакан 5 надевается на вал 1, уплотняется с помощью уплотнительных элементов и закрепляется гайкой 7. Он имеет толщину

2...3 мм, Характерные поперечные размеры каналов 2...4 мм, что мало сказывается на механической прочности вала (в большинстве случае в диаметр вала 50...100 мм), В то же время длина радиальных каналов порядка 30...40 мм достаточная для получения значительных центробежных сил, Выбор конкретной рабочей жидкости определяется располагаемым диапазоном температуры, обеспечивающим ее испарение в горячей зоне и конденсацию в холодной. Примером могут быть керосин, спирт, эфир и т.д. В качестве капиллярно-пористой набивки вполне может подойти асбест, минеральная вата и т.п.

Достоинствами предлагаемой конструкции являются простота и технологичность выполнения, компактность, герметичность и полная автономность при высокой рабочей эффективности в широком диапазоне оборотов, т.е. универсальность применения.

Экономический эффект зависит от назначения машины, объема внедрения, конструкции, принятой в качестве базовой, и других факторов.

Формула изобретения

1. Опорный узел охлаждаемого вала, содержащий корпус, установленные в корпусе подшипник и уплотнение, средство охлаждения с элементами подачи охлаждающего агента к испарителю и конденсатору, заполненному капиллярно-пористым материалом, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных качеств за счет повышения эффективности охлаждения путем интенсификации транспортировки охлаждающего агента к испарителю и расширения области применения, он снабжен средством транспортировки охлаждающего агента от конденсатора к испарителю и тонкостенным стаканом с осевым отверстием в донной его части, средство транспортировки выполнено в виде совместно вращающегося с валом шнека с герметизирующей частью, установленной в осевом отверстии стакана, вал выполнен с осевым отверстием, элементами подачи охлаждающего агента к испарителю и конденсатору, 1739096

Фиг.

45

Составитель Г.Голубев

Редактор Т.Юрчикова Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор Т.Палий

Заказ 1990 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 полостями на его торце в виде пазов, соединенными с элементами подачи охлаждающего агента к конденсатору и осевым отверстиям, элементы подачи и охлаждающего агента к испарителю выполнены в виде радиальных каналов, соединенных с донной частью осевого отверстия вала и элементами подачи охлаждающего агента к конденсатору, элементы подачи охлаждающего агента от испарителя к конденсатору выполнены в виде пазов, расположенных на периферии вала, соединенных с радиальными отверстиями и полостями, стакан герметично и с возможностью совместного вращения установлен на валу, охватывает вал, образуя с пазами, выполненными на периферии канала, каналы, а с полостями, выполненными на торце вала, конденсатор, при этом подшипник и уплотнение размещены с

5 возможностью взаимодействия со стаканом.

2. Узел поп.1, отл ич а ю щи йся тем, что полость на торце вала выполнена в виде щели, а элементы для подачи охлаждаю10 щего агента к конденсатору — в виде проточкии.

3. Узел по п,1, отличающийся тем, что стакан снабжен охлаждающими ребрами, выполненными на его внешней торцо15 вой поверхности.