СИСТЕМА РАЗГРУЗКИ ДАВЛЕНИЯ В КОРПУСЕ ПОДШИПНИКОВОГО УЗЛА ОСЕВОЙ ТУРБОМАШИНЫ

Полезная модель относится к горному машиностроению, а именно к шахтным вентиляторным установкам главного проветривания, и может быть использована для выравнивания давления и стабилизации температурного режима подшипниковых узлах осевой турбомашины.
Предшествующий уровень техники
В качестве ближайшего аналога выбрана система разгрузки давления в подшипниковом узле ротора осевой турбомашины, которая содержит расширительную камеру с входным и выходным каналами, сообщенную входным каналом с полостью корпуса подшипникового узла, установленного внутри обтекателя турбомашины, и выполненную с возможностью отвода тепла из полости корпуса подшипникового узла в выходной канал. В систему введен эжектор, установленный в турбомашине снаружи ее обтекателя, при этом расширительная камера выходным каналом сообщена с полостью эжектора и установлена между ним и подшипниковым узлом.
К недостаткам приведенной системы можно отнести то, что эжекторный эффект устройства разгрузки давления распространяется только на одну переднюю подшипниковую опору расположенную со стороны обтекателя, что не обеспечивает достаточную герметичность второй подшипниковой опоры со стороны диффузора, а использование устройства разгрузки давления так же и на втором корпусе подшипникового узла не позволяет эффективно одновременно распределить давление так, чтоб снять нагрузку с двух корпусов подшипниковых узлов и снизить протекание масла наружу через их уплотнения.
В основу полезной модели поставлена задача:
Обеспечить баланс давления в обоих подшипниковых узлах ротора турбомашины с давлением внутри обтекателя.
В результате решения данной задачи может быть получен технический результат, который заключается в устранении утечек смазочных материалов в рабочем режиме турбомашины из корпусов подшипниковых узлов за счет баланса давления в их корпусах, с отрицательным давлением внутри обтекателя.
Достижение заявленного технического результата обеспечивает полезной модели потребительские свойства: уменьшение расхода смазки и снижение износа подшипниковых узлов турбомашины.
Раскрытие полезной модели
Заявленный технический результат достигается за счет того, что в системе разгрузки давления в корпусе подшипникового узла ротора осевой турбомашины, которая содержит, по меньшей мере, одно устройство разгрузки давления (7), закрепленное сверху, по меньшей мере, на одном корпусе подшипникового узла (1) и сопряженное с его внутренней полостью, с возможностью разгрузки в ней избыточного давления масляного пара, при этом лопасти (8а) рабочего колеса (8) турбомашины, размещенные между обтекателем (3) и обечайкой диффузора (4), выведены в воздушный канал (5) образованный между стенкой корпуса турбомашины (6) и стенками обтекателя (3) с обечайкой диффузора (4), в полости которой размещен другой корпус подшипникового узла (2), а корпуса подшипниковых узлов (1 и 2) вала выполнены с масляными ваннами (2а и 1а), предлагается масляные ванны (2а и 1а) корпусов подшипниковых узлов (1 и 2) в полости обтекателя (3) и в полости обечайки диффузора (4), соединить со сливными трубопроводами (1б и 2б), которые гидравлически связаны с ванной маслостанции (12) и подключены к воздушному трубопроводу (11), канал которого сопряжен через устройство разгрузки давления (7) в полости обтекателя (3), с полостью корпуса одного подшипникового узла (1), а в полости обечайки диффузора (4) через соединительным патрубок (11а) с полостью корпуса другого подшипникового узла (2), при этом полость обтекателя (3) выполнить сопряженной через установленный в ней дополнительный сапун (13) с трубопроводом (14), с воздушной полостью ванной маслостанции (12).
Перечисленные выше признаки, отличные от прототипа, необходимы и достаточны во всех случаях, на которые распространяется объем правовой охраны полезной модели.
Кроме того предлагается:
- сливные трубопроводы (1б и 2б) гидравлически связать с ванной маслостанции (12) через погруженную в нее сливную магистраль (10).
- на сливной магистрали (10) перед ванной маслостанции (12) установить сливной фильтр (15) и маслоохладитель (16).
- маслоохладитель (16) установить на магистрали (10) при соотношении Н>h, где Н - расстояние между маслоохладителем (16) и уровнем масла в ванне маслостанции (12), a h - высота столба жидкости в магистрали (10) внутри ванны маслостанции (12) пропорциональная перепаду давления в шахте.
Техническое решение поясняется примером, выполнение которого не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения технического результата предложенной новой совокупностью существенных признаков.
Суть полезной модели поясняется чертежами, в которых:
- на фиг. 1 показан продольный разрез осевой турбомашины;
Краткое описание чертежей
1. - корпус подшипникового узла;
1а - масляная ванна;
1b - сливной трубопровод;
2. - корпус подшипникового узла;
2а - масляная ванна;
2b - сливной трубопровод;
3. - обтекатель;
4. - обечайка диффузора;
5. - воздушный канал;
6. - корпус турбомашины;
7. - устройство разгрузки давления (далее сапун);
8. - рабочее колесо турбомашины;
8а - лопасти;
9. - вал;
10. - сливная магистраль;
10а - патрубок;
11. - воздушный трубопровод;
11а. - соединительный патрубок;
12. - ванна маслостанции;
12а - уровень зеркала масла;
13. - дополнительный сапун;
14. - трубопровод;
15. - сливной фильтр;
16. - маслоохладитель;
Система разгрузки давления в корпусах подшипниковых узлов ротора осевой турбомашины показана на примере шахтной осевого вентилятора.
В представленной системе между стенкой корпуса турбомашины (6), и стенками, установленных в нем, обтекателя (3) (кока) и обечайки диффузора (4) образован воздушный канал (5). В воздушном канале размещены лопасти (8а) рабочего колеса турбомашины (8), которое закреплено на валу (9), при этом корпус подшипникового узла (1) вала (9) размещен в полости обтекателя (3), а корпус подшипникового узла (2) вала (9) размещен в обечайке диффузора (4).
Полость корпуса подшипникового узла (1) сопряжена с полостью обтекателя (3) устройством разгрузки давления (7), которое представлено на фиг. 1 в виде сапуна.
Масляные ванны (1а и 2а) корпусов подшипниковых узлов (1 и 2) сообщаются с ванной маслостанции (12) сливными трубопроводами (1b и 2b) соединенными со сливной магистралью (10).
Во внутренней полости обтекателя (3) размещен дополнительный сапун (13), трубопровод (14) которого введен в воздушную полость ванной маслостанции (12).
Сливные трубопроводы (1b и 2b) соединены между собой воздушным трубопроводом (11), который так же сообщается с внутренними полостями корпусов подшипниковых узлов (1 и 2) соответственно через устройство разгрузки давления (7) (сапун) и соединительный патрубок (11а).
В рабочем режиме при вращении рабочего колеса (8) воздушный поток в воздушном канале (5), через зазор между рабочим колесом и стенкой обтекателя (3), создает в полости обтекателя (3) отрицательное давление, при этом зона отрицательного давления в полости обечайки диффузора (4) значительно меньше, чем в замкнутой полости обтекателя (3), а соответственно меньше и нагрузка на подшипниковые уплотнения, при создании давления масляных паров в корпусе подшипникового узла (2). Таким образом, через воздушный трубопровод (11), давление в корпусе подшипникового узла (1) снижается путем его распределения в корпус подшипникового узла (2), при этом разгрузка давления в воздушном трубопроводе (11) так же осуществляется за счет устройства разгрузки давления (7) (представленного в виде сапуна или эжекторной системы) через которое канал гавоздушногоо трубопровода (11) сопряжен с полостью подшипникового узла (1).
Соединение воздушного трубопровода (11) с устройством разгрузки давления (7) так же позволяет при выравнивании давления исключить запирания сливного отверстия масляных ванн (1а и 2а).
Кроме того, отрицательное давление в полости обтекателя (3) выравнивается с давлением в корпусах подшипниковых узлах (1 и 2), связанных с воздушным трубопроводом (11), за счет сопряжения внутреннего объема обтекателя (3) через установленный в нем дополнительный сапун (13), соединенный трубопроводом (14) с воздушной полостью ванной маслостанции (12).
Таким образом, отрицательное давление в обтекателе (3) через дополнительный сапун (13) по трубопроводу (14) передается в ванную маслостанции (12), а затем оттуда чрез сливную магистраль (10), патрубок которой погружен ниже зеркала масла (12а) ванной маслостанции (12), и сливные трубопроводы (1b и 2b) поступает в полости корпусов подшипниковых узлов (1 и 2), в результате чего выравнивается перепад давления внутри обтекателя (3) и в полостях корпусов подшипниковых узлов (1 и 2).
Для поддержания стабильной температуры в ванной маслостанции (12) и корпусах подшипниковых узлов (1 и 2) в сливную магистраль (10) можно дополнительно встроить маслоохладитель 12 (фиг. 1) на расстоянии Н от зеркала масла (12а) ванны маслостанции (12) превышающего высоту столба жидкости h, пропорционального величине перепада давления в шахте.
Источники информации:
1. Патент РФ на полезную модель №165579 «Система разгрузки давления в подшипниковом узле ротора осевой турбомашины».