Устройство разгрузки подшипников в энергетических машинах



Устройство разгрузки подшипников в энергетических машинах
Устройство разгрузки подшипников в энергетических машинах
Устройство разгрузки подшипников в энергетических машинах

 


Владельцы патента RU 2423628:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а именно к компрессорным машинам, насосам, двигателям и т.д., выполненным в масляном или безмасляном исполнении. Устройство разгрузки подшипников в энергетических машинах с ротором состоит из корпуса (2) с камерой, разгрузочного диска (1), каналов (7), полостей высокого и низкого давления. Диск (1) размещен в камере корпуса (2), по крайней мере, цилиндрическая поверхность которого взаимодействует с рабочим телом энергетической машины и сообщается с полостью высокого давления. Со стороны ротора, между цилиндрической поверхностью диска (1) и стенками камеры корпуса (2) установлены уплотнения (3), образующие несколько симметрично расположенных отдельных секций (8) в зазоре между корпусом (2) и цилиндрической поверхностью диска (1), причем каждая из отдельных секций (8) сообщается каналами (7) с полостями высокого и низкого давления. В каждом канале (7) установлены переключатель потока (6) и регулируемое дроссельное устройство (5). Технический результат: увеличение ресурса энергетической машины путем разгрузки радиальных, радиально-упорных и упорных подшипников при различных условиях нагружения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а именно к компрессорным машинам, насосам, двигателям и т.д., выполненным в масляном или безмасляном исполнении.

Известно устройство разгрузки опор вращающегося вала, содержащее опоры вращения, предназначенные для установки в них вала, средство контроля положения вала, выполненное, по крайней мере, в виде трех равномерно расположенных по окружности датчиков, средство перемещения, включающее, по крайней мере, три равномерно расположенные по окружности механизма нагружения, причем датчики и механизмы нагружения установлены со смещением от опоры вдоль ее оси, а исполнительные звенья механизмов нагружения размещены в плоскости, перпендикулярной оси опор (авт. св. СССР №1650972, кл. F16С 39/06, 1963). Недостатком данного изобретения является механический контакт механизма нагружения и ротора, что увеличивает потери мощности на механическое трение в энергетической машине, а также увеличивает изнашивание средства перемещения вала, что снижает долговечность данного устройства и энергетической машины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство разгрузки радиально-упорных и радиальных подшипников, выполненное в винтовом компрессоре (авт. св. России №2096664, кл. F04С 18/16, 1997), содержащем стороны высокого и низкого давления масла, отличающееся тем, что в компрессор устанавливаются масляный насос с маслоохладителем, уплотнительные втулки, у каждой из которых имеется одна проточка, выполненная эксцентрично каждому валу, а в корпусе со стороны всасывания над каждым разгрузочным диском также выполнена проточка, при этом центры всех проточек смещены относительно осей роторов, в котором с помощью подачи масла со стороны высокого давления в образованные полости разгружаются радиально-упорные и радиальные подшипники.

Указанное устройство позволяет разгрузить радиально-упорные и радиальные подшипники винтового компрессора только от газовых сил. Недостатком прототипа является невозможность разгружать указанные подшипники от сил тяжести роторов, которые изменяют свое значение и направление при различной ориентации машины в пространстве, в том числе переменной во времени. Кроме того указанное устройство не позволяет полностью разгрузить радиально-упорные и радиальные подшипники от действия газовых сил при переменных режимах эксплуатации машины, когда газовые силы могут менять свое значение, в том числе переменное во времени. Тогда ресурс подшипниковых узлов энергетической машины, в частности винтового компрессора, определяется пространственной ориентацией машины и режимом эксплуатации, при которых нагрузки на подшипниковые узлы увеличиваются, что приводит к снижению их ресурса.

Технической задачей данного изобретения является увеличение ресурса энергетической машины путем разгрузки радиальных, радиально-упорных и упорных подшипников при переменных во времени нагружающих усилиях как по модулю, так и по направлению в случае изменения режима работы энергетической машины или ее ориентации в пространстве.

Указанная техническая задача решается тем, что в разгрузочном устройстве устанавливаются уплотнительные элементы, которые образуют несколько симметрично расположенных отдельных секций в зазоре между корпусом и разгрузочным диском. Каждая из отдельных секций сообщается каналами с полостями высокого и низкого давления, и в каждом канале установлен переключатель потока и регулируемое дроссельное устройство.

На фиг.1 изображен поперечный разрез устройства разгрузки подшипников, на фиг.2, 3 - продольные разрезы по одному из уплотнительных элементов и по одному из каналов соответственно.

Устройство разгрузки подшипников в радиальной плоскости включает в себя разгрузочный диск 1, установленный на ротор энергетической машины, корпус с камерой 2, в котором размещен разгрузочный диск 1, уплотнительные элементы 3, поджатые пружинами 4 к разгрузочному диску 1 по цилиндрической поверхности, а также полости высокого и низкого давления рабочего тела (газа или жидкости) (условно не показаны). При этом между цилиндрической поверхностью разгрузочного диска 1, стенками корпуса 2 и уплотнительными элементами 3 образованы симметрично расположенные отдельные секции 8, которые сообщаются каналами 7 с полостями высокого и низкого давления. В каждом канале 7 установлен переключатель потока 6, сообщающий или разобщающий отдельные секции 8 со сторонами высокого или низкого давления и регулируемое дроссельное устройство 5, которые поддерживают требуемое давление в отдельной секции 8, ограниченной цилиндрической поверхностью разгрузочного диска 1, стенками корпуса 2 и уплотнительных элементов 3.

Устройство разгрузки подшипников в осевом направлении включает в себя разгрузочный диск 1, установленный на ротор энергетической машины, корпус с камерой 2, в котором размещен разгрузочный диск 1, уплотнительные элементы 9, поджатые пружинами 10 к разгрузочному диску 1 по торцевым поверхностям, а также полости высокого и низкого давления рабочего тела (газа или жидкости) (условно не показаны). При этом между торцевыми поверхностями разгрузочного диска 1, стенками корпуса 2 и уплотнительными элементами 9 образованы симметрично расположенные отдельные секции 11, которые сообщаются каналами 12 с полостями высокого и низкого давления. В каждом канале 12 установлен переключатель потока 13, сообщающий или разобщающий отдельные секции 11 со сторонами высокого или низкого давления и регулируемое дроссельное устройство 14, которые поддерживают требуемое давление в отдельной секции 11, ограниченной торцевыми поверхностями разгрузочного диска 1, стенками корпуса 2 и уплотнительных элементов 9.

Устройство разгрузки подшипников в энергетической машине в радиальной плоскости работает следующим образом. При работе энергетической машины на радиальных и радиально-упорных подшипниках возникают радиальные усилия от давления газа, который воздействует на поверхности элементов энергетической машины, а также усилия от тяжести роторов. При этом в случае изменения режимов работы (например, давления нагнетания компрессорных машин, насосов и т.д.) или изменения пространственной ориентации ротора энергетической машины (компрессорных машин, насосов, в том числе работающих в составе мобильных установок, двигателей и т.д.), радиальные усилия могут изменять свое направление и величину, характер изменения которых может быть постоянным или переменным во времени. При этом рабочее тело под требуемым давлением, поддерживаемым благодаря сторонам высокого и низкого давления, переключателям потока 6 и регулируемым дроссельным устройствам 5, подается по каналам 7 в отдельные секции 8. При этом результирующее усилие, создаваемое устройством разгрузки в радиальной плоскости, возникающее от сил, действующих в отдельных секциях 8, создаваемых давлением рабочего тела на цилиндрическую поверхность разгрузочного диска, разгружает радиальные и радиально-упорные подшипники, установленные в энергетической машине, от действия переменных по значению и направлению радиальных усилий.

Устройство разгрузки подшипников в энергетической машине в осевом направлении работает следующим образом. При работе энергетической машины на упорных и радиально-упорных подшипниках возникают осевые усилия от давления газа, который воздействует на поверхности элементов энергетической машины, а также усилия от тяжести роторов. При этом в случае изменения режимов работы (например, давления нагнетания компрессорных машин, насосов и т.д.) или изменения пространственной ориентации ротора энергетической машины (компрессорных машин, насосов, в том числе работающих в составе мобильных установок, двигателей и т.д.), осевые усилия могут изменять свое направление и величину, характер изменения которых может быть постоянным или переменным во времени. При этом рабочее тело под требуемым давлением, поддерживаемым благодаря сторонам высокого и низкого давления, переключателям потока 13 и регулируемым дроссельным устройствам 14, подается по каналам 12 в отдельные секции 11. Результирующее усилие, создаваемое устройством разгрузки в осевом направлении, возникающее от сил, действующих в отдельных секциях 11, создаваемых давлением рабочего тела на торцевые поверхности разгрузочного диска, разгружает упорные и радиально-упорные подшипники, установленные в энергетической машине, от действия переменных по значению и направлению осевых усилий.

Устройство разгрузки может быть автоматизировано с помощью известных средств управления процессом нагружения отдельных секций (например, установкой бесконтактных датчиков положения ротора, блоком сравнения сигналов, задатчиком эталонного сигнала, усилителей и системой управления нагружением отдельных секций), реализованных, например, в устройстве разгрузки опор вращающегося вала, принятого в качестве аналога, с целью отслеживания и компенсации быстро меняющихся во времени усилий со стороны ротора. В процессе работы ротора при изменении его положения относительно опоры сигнал, пропорциональный величине рабочего зазора между ротором и якорем бесконтактного датчика положения, поступает в блок сравнения сигналов, туда же вводится сигнал задатчика, соответствующий заданному положению ротора. При неравенстве указанных сигналов на выходе блока сравнения появляется напряжение, пропорциональное разности сигналов, которое, пройдя усилитель, подается в систему управления механизма нагружения, обеспечивающую соответствующее поданному сигналу давление в отдельной секции.

При разгрузке радиальных, упорных и радиально-упорных подшипников на основе организации давлений в отдельных симметрично расположенных относительно разгрузочного диска секциях, воздействующих на цилиндрическую и торцевые поверхности разгрузочного диска, при помощи корпуса, разгружающего диска и уплотнительных элементов, при подаче в них рабочего тела под требуемым давлением благодаря переключателю потока, сторонам высокого и низкого давления и регулируемому дроссельному устройству возрастает долговечность радиальных, упорных и радиально-упорных подшипников и значит ресурс энергетической машины при различных режимах эксплуатации, при различной пространственной ориентации, в том числе, если эти условия переменны во времени.

1. Устройство разгрузки подшипников в энергетических машинах, содержащих ротор, состоящее из корпуса с камерой, разгрузочного диска, каналов, полостей высокого и низкого давления, причем разгрузочный диск размещен в камере корпуса, по крайней мере, цилиндрическая поверхность которого взаимодействует с рабочим телом энергетической машины и сообщается с полостью высокого давления, отличающееся тем, что, с целью увеличения ресурса радиальных подшипников при различных условиях нагружения со стороны ротора, между цилиндрической поверхностью разгрузочного диска и стенками камеры корпуса установлены уплотнения, образующие несколько симметрично расположенных отдельных секций в зазоре между корпусом и цилиндрической поверхностью разгрузочного диска, причем каждая из отдельных секций сообщается каналами с полостями высокого и низкого давления, и в каждом канале установлен переключатель потока и регулируемое дроссельное устройство.

2. Устройство разгрузки по п.1, отличающееся тем, что, с целью увеличения ресурса упорных и радиально-упорных подшипников при переменных условиях нагружения со стороны ротора, между торцевыми поверхностями разгрузочного диска и стенками камеры корпуса установлены уплотнения, образующие несколько симметрично расположенных относительно разгрузочного диска отдельных секций, в зазоре между корпусом и торцевыми поверхностями разгрузочного диска, причем каждая из отдельных секций сообщается каналами с полостями высокого и низкого давления, и в каждом канале установлен переключатель потока и регулируемое дроссельное устройство.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к подшипнику качения, снабженному смазывающей пленкой, находящейся под давлением, действующей по типу «выдавливаемой пленки», который предназначен для использования преимущественно в авиации.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к машинам с роторным, преимущественно, высокоскоростным и тяжелым рабочим органом (крестовина, диск, барабан, колесо и т.п.) на вертикальном валу с разгружаемыми опорными узлами, и может найти применение в центробежной технике, турбостроении, двигателестроении, станкостроении и т.д.

Изобретение относится к области машиностроения. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для прямолинейных перемещений, вызываемых термическими воздействиями. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при разгрузке подшипников . .

Изобретение относится к газовому подшипнику. .

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в шпиндельных узлах шлифовальных станков, например в электрошпинделях внутришлифовальных станков для подшипниковой промышленности.

Изобретение относится к области машиностроения и преимущественно может использоваться в машинах и аппаратах с движущимися деталями, работающими в условиях газовой смазки.

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться, например, в гидростатических направляющих металлорежущих станков. .

Изобретение относится к подшипниковым опорам приводных двигателей и механизмов, а именно к приводам для вращательного бурения, размещенным в скважине, для разгрузки забойных двигателей от осевых и радиальных нагрузок.

Изобретение относится к подушке прокатной клети для установки цапфы валка. .

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к энергомашиностроению, и может применяться при создании паровых и газовых турбин, а также компрессоров, вентиляторов и других устройств там, где имеются высокооборотные роторы.

Изобретение относится к гидростатическим подшипникам для валков прокатного стана, в частности к конструкции механической фиксации для использования в соединении со сборками поршней/цилиндров, имеющих гидравлический привод и используемых для установки гидростатических подшипников на валках прокатного стана.

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к энергомашиностроению, и может применяться при создании паровых и газовых турбин (в том числе для привода электрогенераторов), а также компрессоров, вентиляторов и других устройств там, где имеются высокооборотные роторы.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в обрабатывающем оборудовании с использованием в качестве смазывающей среды как жидкостей, так и газов.

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться в радиально-упорных опорах шпиндельных узлов металлорежущих станков при использовании в качестве смазывающей среды, как жидкостей, так и газов
Наверх