САМООТКАЧИВАЮЩИЙСЯ ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК
SELF-PUMPING HYDROSTATIC BEARING

Данное изобретение относится к системе для использования в гидростатическом подшипнике прокатного стана для удаления ламинарного потока масла, выходящего тангенциально из пространства между вращающейся опорной втулкой и стационарным вкладышем, окружающим втулку.
ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В обычном гидростатическом подшипнике прокатного стана опорная втулка окружает и вращается вместе с шейкой прокатного валка. Втулка установлена с возможностью вращения внутри неподвижного вкладыша, содержащегося в подушке. Втулка и вкладыш имеют размеры для задания зазора между ними. Во время работы масло непрерывно вводится в зазор, где оно за счет вращения превращается в гидродинамически поддерживаемую пленку между втулкой и вкладышем в зоне нагрузки подшипника. Ламинарные потоки масла выходят тангенциально из каждого конца подшипника в маслосборники, из которых масло удаляется за счет силы тяжести для фильтрации и охлаждения перед рециркуляцией обратно к подшипникам.
Недостатком этой системы является необходимость дренажных трубопроводов большого диаметра для приема потока масла, выходящего под действием силы тяжести из подшипников. Эти дренажные трубопроводы занимают чрезмерно большую долю внешнего пространства и тем самым отрицательно влияют на общий размер подшипника. Кроме того, необходимо следить за правильной установкой дренажных трубопроводов с уклоном, обеспечивающим предотвращение обратного потока масла и затопления маслоотстойников подшипников.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В широком смысле задачей данного изобретения является использование кинетической энергии вращающихся компонентов подшипников для откачки масла из подшипников. Поскольку масло извлекается принудительно, то можно использовать меньшие дренажные трубопроводы для управления выходящим потоком масла, без необходимости поддерживания дренажных уклонов, требуемых для приема гравитационного потока.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже приводится подробное описание этих и других признаков и преимуществ данного изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг.1 - разрез гидростатического подшипника прокатного стана, с использованием систем, согласно данному изобретению;
фиг.2 - зона, обведенная окружностью А на фиг.1, в увеличенном масштабе;
фиг.3 - насадочное уплотнение, согласно фиг.1 и 2, в изометрической проекции;
фиг.4 - разрез удлинения концевой пластины уплотнения;
фиг.5 - зона, обведенная окружностью В на фиг.1, в увеличенном масштабе;
фиг.6 - разрез вращающейся втулки, окруженной неподвижным вкладышем;
фиг.6а - зона, обведенная окружностью на фиг.6, в увеличенном масштабе, иллюстрирующая профиль скоростей ламинарного потока масла, выходящего из пространства между втулкой и вкладышем; и
фиг.7 - разрез по линии 7-7 на фиг.2, иллюстрирующий профиль скоростей ламинарного потока масла, выкачиваемого из подшипника с помощью вращающихся лопастей, согласно данному изобретению.
На фиг.1 гидростатический подшипник прокатного стана обозначен в целом позицией 10. Подшипник включает опорную втулку 12, фиксированную на конической шейке 14 валка 16. Втулка установлена с возможностью вращения в неподвижном вкладыше 18, содержащемся внутри подушки 20. Втулка и вкладыш имеют такие размеры, что между ними задан зазор G. Во время работы масло вводится непрерывно в зазор, где оно за счет вращения втулки принудительно образует гидродинамически удерживаемую пленку между втулкой и вкладышем в зоне нагрузки подшипника. Ламинарные потоки масла выходят тангенциально из противоположных концов подшипника.
Уплотнительные узлы 22а, 22b расположены, соответственно, на внутреннем и наружном концах подшипника. Как дополнительно показано на фиг.2, внутренний уплотнительный узел 22а включает гибкое и упругое насадочное уплотнение 24, установленное на часть конической шейки 14 валка для вращения, за счет этого, вместе с втулкой 12. Насадочное уплотнение окружено уплотнительной концевой пластиной 26, закрепленной на подушке 20.
S
0
S
В обычных подшипниках ламинарный поток масла, выходящий тангенциально из пространства между втулкой и вкладышем, принимается в маслосборнике 28а, из которого оно стекает под действием силы тяжести. Как показано на фиг.6 и 6а, масло, выходящее из зазора G, имеет скорость V втулки на поверхности втулки и нулевую скорость V на поверхности вкладыша. Профиль скоростей дает среднюю скорость V/2.
Однако, согласно данному изобретению, круговое удлинение 30 перекрывает зазор между уплотнительной концевой пластиной 26 и подушкой 20. Фланцы 32 на насадочном уплотнении находятся в герметичном контакте с буртиками 34 на уплотнительной концевой пластине, и кольцевой эжектор 36 на насадочном уплотнении находится в герметичном контакте с круговым буртиком 38 на удлинении 30. Ограничивающие поверхности, обеспечиваемые эжектором 36, удлинением 30 и подушкой 20, взаимодействуют с втулкой 12 и вкладышем 18 с образованием кольцевой внутренней камеры 40а, изолированной от маслосборника 28а и предназначенной для приема ламинарного потока масла, выходящего тангенциально из зазора G между втулкой и вкладышем. Лопасти 42 выступают в камеру 40а. Как показано дополнительно на фиг.3, лопасти 42 распределены по окружности насадочного уплотнения 24.
Как показано на фиг.4, удлинение 30 включает выход 44, соединенный тангенциально с кольцевой камерой 40а. Шланг 46 соединен с выходом 44 и ведет наружу подшипника для соединения с обычной системой смазки стана (не изображена).
S
Выход 44 имеет размер, соответствующий объему масла, принимаемого в кольцевой камере 40а, так что во время устойчивой работы камера остается заполненной маслом. Как указывалось выше, как уплотнение 24, так и втулка 12 установлены на шейке 14 валка и вращаются вместе с ней. Таким образом, лопасти 42, установленные на уплотнении 24, вращаются вместе с втулкой и со скоростью втулки. Как показано на фиг.7, в зоне поперечного сечения кольцевой камеры 40а, перекрываемой лопастями 42, масло вращается со скоростью V втулки. По сравнению с относительно скромным уровнем энергии, извлекаемой из профиля скоростей обычной системы, показанного на фиг.6а, улучшенный профиль скоростей, согласно данному изобретению, обеспечивает значительно увеличенный уровень энергии, служащей для нагнетания масла внутри камеры 40а и наружу из выхода 44.
Как показано на фиг.5, аналогичная система обеспечивается с помощью уплотнительного узла 22b на наружном конце подшипника. Здесь кольцевая наружная камера 40b задана ограничивающими поверхностями на удлинении 48, проходящем между вкладышем 18 и подушкой 20, кольцом 50, закрепленным на втулке 12, и уплотнительной манжетой 52 на удлинении 48. Лопасти 42 закреплены на втулке 12 и выступают из нее в камеру 40b.
Хотя не изображено, однако понятно, что удлинение 48 включает наружный выход, аналогичный внутреннему выходу 44, показанному на фиг.4. Наружный выход связан тангенциально с выходной камерой 40b и соединен со вторым шлангом 58 (см. фиг.1).
Таким образом, лопасти 42 служат для использования кинетической энергии вращения отдельных компонентов подшипника (например, насадочного уплотнения 24 на внутреннем конце и втулки 12 на наружном конце) для осуществления насосного действия, которое принудительно выталкивает масло из кольцевых камер 40а, 40b. Как указывалось выше, за счет принудительного выталкивания масла вместо использования силы тяжести можно применять дренажные трубопроводы меньшего диаметра и размещать их без учета сохранения гравитационных уклонов.