Подпятник электрической машины

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополиительиое к авт. свид-ву— (22) Заявлеио 01. 09. 80 (21) 2977018/24-07 с присоеди иеииеееааивки,лев (23) ПриоритетОпубликоваио 30. 04. 82. Бюллетеиь М16

Дата опубликования описаиия 30. 04. 82 (53)М. Кл.

Н 02 K 5/167

Гсвударотвенный квинтет

СССР по делам изобретений н открытий (53) JLK621. 313.

713(088.8) .

Г.М. Зимин, Ю.Ф. Хоэиков, А.А. Карымов и В,В. Шлочгауэр (1

Всесоюзный научно-исследовательский ийститут электромашиностроения (72) Авторы изобретения (7I ) Заявитель (54) ПОДПЯТНИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

15

Изобретение относится к тяжелому ,злектромашиностроению, энергомашиностроению и предназначено для применения, например в гидрогенераторах.

Подпятники (упорные подшипники скольжения) гидрогенераторов предназначены для восприятия осевых уси-. лий с вращающихся валов гидроагрегатов и передачи этих усилий на фундамент.

Известна конструкция подпятника гидрогенератора, содержащая заключенные в ванну упорный диск, закрепленный на валу гидрогенератора, и сегменты, закрепленные в ванне, внутри которой по периметру установлены секции маслоохладителей (I) .

Существенный недостаток такого подпятника - высокая температура несущего масляного слоя сегментов, являющаяся, в частности, следствием повышенной температуры смазки, попадающей на вход в несущие слои сегментов вследствие переноса с упорным диском пленки горячего масла с выходных кромок предшествующих сегментов. Кроме того, конвективные потоки масла, вызываемые вращением диска и циркулирующие в ванне подпятника, недостаточно интенсивны для прокачки масла через активную зону маслоохладителей, что резко снижает эффективность теплообмена в ванне подпятника, Это особенно актуально для тихоходных (низкооборотных) и тяжелонагруженных подпятников гидрогенераторов, где температура смазки, попадающей в несущий масляный слой сегментов на 10-20 С выше средней температуры масла в ванне подпятника.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является подпятник гидрогенератора, содержащий закрепленный на валу генератора упорный диск, лежащий на сегментах, которые опираются на сферические

924794

3 головки опорных болтов, закрепленных на дне ванны, помимо перечисленных элементов заключающей в себе секции маслоохладителей и стол подпятника. Для снижения температуры смазки, попадающей на вход несущего масляного слоя каждого сегмента, в межсегментных каналах, образованных боковыми гранями соседних сегментов и столом подпятни- >е ка, размещены узлы подачи охлажден ного масла, представляющие собой радиально расположенные трубки, закрытые с одного конца, а другим соединенные с общим коллектором. Стенки трубок на стороне, обращенной к диску, имеют отверстия маслоподачи.

Колпектор расположен в ванне и соединен с маслонасосом. Снижение температуры масла на входе в несущие слои сегментов достигается подачей охлажденного масла под давлением через отверстия в трубках (2).

Однако в межсегментных каналах конструкции в результате движения упорного диска возникает поперечное вихревое вращательное движение масла, причем в наружные слоиэтого вихря постоянно поступает горя,.чее масло из выходного сечения несуще1 зо ro слоя предыдушего сегмента. Но именно эти слои вихревого течения омывают боковые грани сегментов, образующие межсегментный канал, и масло именно этих слоев попадает в входэ ное сечение несущего слоя последую- . щего (по направлению движения диска) сегмента. Повышенная. температура внешних слоев этого вихря с одной стороны не позволяет эффективно понизить температурД масла на входе в несуший .слой сегментов, а с другой стороны препятствует охлаждению сегI ментов за счет теплоотдачи от их бо- . ковых граней. Кроме того, недостатками данной конструкции является малая эффективность работы маслоохладителей, увеличение габаритовванны из"за размещения в ней коллектора и трубопроводов, загромождение ванны этими элементами, потребление электро- энергии двигателя маслонасоса.

Цель изобретения - уменьшение f-абаритов, увеличение нагруэочной способности подпятника и повышение его надежности за счет снижения темпера- Ss туры несущего масляного слоя сегментов и интенсификации процессов теплообмена в ванне подпятника. ф

Указанная цель достигается тем, что в известном подпятнике узлы подачи охлажденного масла размещены в межсегментных каналах, и представляют собой камеры, открытые со стороны, обращенной к упорному диску и посредством трубопроводов сообшающиеся с активной зоной маслоохладителей, причем одна из стенок каждой камеры снабжена козырьком, образующим с рабочей поверхностью упорного диска зазор, заданной геометрии, а остальные стенки каждой камеры уплотнены относительно рабочей поверхности диска.

В предлагаемом подпятнике электрической машины с целью упрощения конструкции передние стенки камер могут примыкать к выходным граням соответствующих сегментов.

Каждая камера открыта с торцовой стороны, обращенной к оси вращения диска.

На фиг. 1 схематично изображен подпятник электрической машины, вариант; на фиг.. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез 6-6 на фиг. 2; на . фиг. 4 - камера с поверхностью сопряженной с поверхностью сегмента, аксонометрия, вариант; на фиг. 5 - схема работы устройства по первому варианту; на фиг. 6 - то же, второй вариант.

На валу 1 посредством втулки 2 закреплен упорный диск 3, лежащий на сегментах 4, которые через опорные болты 5 опираются на дно ванны 6 подпятника, в которой закреплены стол 7 и секции 8 маслоохладителей. Каждый маслоподающий узел состоит из камеры 9 и трубопровода 10.

Передняя стенка 11 каждой камеры уплотнена относительно поверхности упорного диска, а задняя 12 снабжена козырьком 13. На фиг. 2 изображена камера, примыкающая передней стенкой 14 к выходной грани 15 сегмента

16. Камера снабжена козырьком 17.

Торцевая стенка 18 камеры может отсутствовать.

Устройство работает следующим образом.

При вращении упорного диска в зазоре между рабочей поверхностью диска 19 и козырьком 20 возникает движение масла, обусловленное вязкими касательными напряжениями на поверхности диска (течение

Куэтта между параллельными плоскостями). Так как все остальные стенки камеры уплотнены по поверхности. упорного диска, объем масла, уносимого иэ камеры этим течением может восполняться лишь за счет притока по трубопроводу 21, соединяющему объем камеры с зоной маслоохладителей. Таким образом упорный диск работает как вязкостный насос, эжектируя холодное масло по трубопроводу в камеру, а из нее к рабочей поверхности упорного диска ° При работе подпятника часть пленки горячего масла 22, увлекаемого поверхностью упорного диска с выхода предшествующего сегмента, удаляется с упорного диска передней стенкой камеры, выполняющей роль масляного скребка, а оставшийся на диске тонкий слой горячего масла на участке движения от передней стенки камеры до входа в несущий слой следующего сегмента находится в непосредственном контакте с холодным маслом, поступающим в камеру из маслоохладителей. На этом участке он интенсивно охлаждается теплопроводностью снижает свою температуру и температуру рабочей поверхности упорного диска. Так как толщина зазора на входе в сегмент s 2-4 раза больше, чем на выходе из него, все дополнительное количество масла, попа дающее во входной зазор следующего сегмента — холодное, увлекаемое упорным диском из камеры. Основная часть потока холодного масла, встречая на своем пути переднюю грань последующего сегмента 23, направляется вдоль нее вниз, улучшая конвективную теплоотдачу от этой поверхности сегмента. Так как входное сечение трубопровода, заканчивающегося в камере, выведено в нижнюю чаеть маслоохладителя, которая обычно работает менее эффективно, чем верхняя его половина, забор масла из этой области создает в ней движение смазки, а следовательно интенсифицирует теплообмен в маслоохладите" ле, который сильно зависит от скорости движения смазки между трубками маслоохладителей, Так при зазоре между диском и козырьком 6=2 мм, радиальной ширине сегментов в= О см, среднеи скорости скольжения диска V =15 м/сек и числе сегментов n=12 (типичный подпятник гидрогенератора) получаем: р =pg +8d 3250526 дбг(и1 яа

Это значит, что за минуту через эту зону маслоохладителей прокачи>s вается практически весь объем масла в ванне, что сделает работу масло" охладителей более .эффективной и интенсифицирует теплообмен в ванне подпятника. щ При закреплении передней стенки камеры на выходной грани сегмента вихри межсегментных каналов по-преж" нему оказываются отделенными от поверхности диска потоком холодного г5 масла из камеры, при этом планка горячего масла совершенно не попадает в межсегментное пространство, а контактируя с холодным маслом из камеры на всем пути движения между сегментами максимально охлаждается причем холодное масло омывает не только входную грань последующего сегмента 24, но и выходную предшествующего сегмента 25, интенсифи35 ируя их охлаждение.

8 конструкции с удаленной торцовой стенкой камеры ее объем может дополнительно заполняться за счет< центробежного напора смазки у внутреннего диаметра диска, В эту область подпятника обычно попадает прошедшее через маслоотделители достаточно холодное масло.

По сравнению с прототипом положи" тельный эффект, создаваемый данной конструкцией, заключается в следующем.

Снижается температура несущего масляного слоя и самих сегментов за счет исключения воэможности попадания на вход в несущий слой сегментов масла из внешних нагретых слоев вихревого потока, вращающегося в межсегментных каналах и удаления с диска части пленки горячего масла передней стенкой камеры. Повышается эффективность работы маслоохладителей за счет интенсификации движения смазки в их активной зоне. Снижается тем50

9244794 6 скорость (среднюю) движения смазки в зазоре между козырьком и диском (линейный профиль скоростей, течение

Куэтта) Ур

УЮ г

Объемный расход из камеры равен

Q=V@, 8 Е, в полный расход смазки из всех камер равен

924794 пература сегментов за счет интенсификации теплоотдачи с их входных и выходных граней путем снижения температуры масла, омывающего эти грани сегментов. Повышается надежность и упрощается конструкция системы маслоподачи к сегментам, так как отпадает необходимость использования электронасоса подачи масла, потребляющего дополнительную электроэнергию.

Технико-экономическая эффектив ность предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности под" пятника вследствие снижения температуры несущего масляного слоя и поверхностей трения и уменьшении размеров подпятника путем увеличения удельной нагрузки на его сегментах и уменьшении габаритов маслоохладителей.

Повышается КНД гидроагрегата путем снижения потерь трения в подпятнике за счет увеличения удельной нагрузки на сегменты и соответствующего этому уменьшения площади трения. Отпадает необходимость использования маслонасоса подачи смазки, двигатель которого потребляет электроэнергию.

Формула изобретения

1. Подпятник электрической машины, содержащий расположенные в .ма сляной ванне упорный диск, сегменты, маслоохладители и установленные в каналах между сегментами узлы пода" чи холодного масла в зазор между упорным диском и сегментами, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения нагрузочной способности подпятника и повышения надежности путем интенсификации процесса теплообмена, узлы подачи холодного масла выполнены в виде камер, открытых со стороны, обращенной к упорному диску, и соединенных через трубопроводы с маслоохладителями, причем одна из стенок каждой камеры снабжена козырьком, образующим зазор с рабочей поверхностью диска, а остальные стенки уплотнены относительно указанной поверхности диска.

2. Подпятник по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что наружная поверхность стенки каждой камеры, противоположной стенке с козырьком, закреплена на обращенной к ней боковой поверхности сегмента.

25 3. Подпятник по пп. 1 H 2, o T л и ч а ю шийся тем, что каждая камера открыта с торцовой стороны, обращенной к оси вращения диска.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Александров A-. Е. Подпятники гидрогенераторов, M "Энергия", зю 1975, с. 32-50.

2. Авторское свидетельство СССР

8 585576, кл. Н 02 К 5/16, l975

924794

22

Составитель Л. Карцева

Редактор Е. Лушникова Техред M.Ãåðãåëü Корректор В. Синицкая

Заказ 2 33/71 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Иосква, Ж-35 Рауаская наб.. . 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,