УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМАЗКИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ ТУРБОМАШИН

Полезная модель относится к области турбомашиностроения, в частности к системам смазки подшипников качения разнообразных видов турбомашин, преимущественно высокоскоростных турбокомпрессоров, требующих интенсивного охлаждения и смазки подшипников качения, несущих вал турбомашины, и может быть использована в различных отраслях промышленности.
Известно устройство для смазки турбоагрегата, содержащее масляную ванну с частично погруженным в нее генератором масляного тумана, сообщающимся патрубком с полостью в корпусе подшипников (SU 726900 А1, 2006 г.), в котором для интенсификации образования масляного тумана предусмотрены воздушное сопло, установленное под патрубком ниже уровня масла, и соединенный с этим соплом воздушный нагнетатель, при этом в патрубке установлен многоканальный элемент с капиллярными каналами и патрубок на участке между соплом и торцем этого элемента перфорирован дренажными отверстиями. Недостатком этого аналога является его некоторая конструктивная усложненность.
Известно устройство смазки подшипников качения турбомашин, содержащее размещенные перед подшипниками импеллеры, перфорированный кожух с гидрофильным наполнителем, установленный в масляном картере, и маслопроводящие фитили, проложенные между кольцевыми пазами кожуха и контактирующие с валом турбомашины (SU 809931 А1, 2006 г.). Эффективность смазки в нем снижена из-за принятой двухступенчатой системы маслоподачи: сначала из картера на наполнитель кожуха и затем с наполнителя на фитили.
Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемой полезной модели является устройство смазки подшипников качения турбокомпрессора (RU 93510 U1, 2010 г.), содержащее контактирующие с валом машины маслопроводящие фитили, свободные концы которых помещены в маслянную емкость, и расположенные по месту размещения фитилей рабочие полости, каждая из которых предназначена для образования в ней маслянно-воздушной смеси, открыта с одной стороны в межкольцевое пространство соответствующего ей подшипника, а с другой - в подводящий канал воздуха, циркулирующего в устройстве под действием импеллеров, установленных с наружной стороны подшипников в полостях с маслоотводящими каналами.
В прототипе интенсивность смазки подшипников обеспечивается тем, что в рабочих полостях помещены кольцевые втулки, образующие каналы, обеспечивающие направленный непосредственно на внутреннее кольцо подшипника поток маслянно-воздушной смеси, однако в нем отсутствуют меры по усилению маслоподачи в рабочие полости, необходимому для дальнейшего повышения эффективности смазки.
Задача, предлагаемой полезной модели, направлена на создание эффективной системы смазки подшипников качения валов турбомашин, в частности высокоскоростных турбокомпрессоров.
Технический результат, получаемый от реализации полезной модели, заключается в интенсификации маслянно-воздушной смеси путем увеличения маслоподачи.
Для достижения технического результата в устройстве для смазки подшипников качения турбомашин, содержащем контактирующие с валом машины маслопроводящие фитили, свободные концы которых помещены в масленую емкость, и расположенные по месту размещения фитилей рабочие полости, каждая из которых предназначена для образования в ней маслянно-воздушной смеси, открыта с одной стороны в межкольцевое пространство соответствующего ей подшипника, а с другой - в канал, подводящий воздух, циркулирующий в устройстве под действием импеллеров, установленных с наружной стороны подшипников в полостях с маслоотводящими каналами, в отличие от известных аналогов, каждая рабочая полость снабжена ультразвуковым интенсификатором подачи масла в виде установленного в подводящем канале на входе в эту полость кольцевого элемента, имеющего поперечное сечение, выполненное по типу свистка Гальтона, с внутренней полостью - резонатором прямоугольной формы и двумя, образующими вход резонатора, клиновидными стенками: горизонтальной, острие которой направлено навстречу набегающему из подводящего канала потоку циркулирующего воздуха, и вертикальной, служащей для направления этого потока на острие горизонтальной.
За счет генерируемых резонатором интенсификатора ультразвуковых волн, и их воздействия на фитили, в последних под действием этих волн создаются микроколебания с достаточно высокой частотой, обеспечивающей увеличенную подачу масла по фитилю в рабочую полость, что, в конечном счете, увеличивает насыщенность маслянно-воздушной смеси, повышая тем самым эффективность смазки и охлаждения подшипников.
На представленных чертежах: на фиг.1 дан общий вид устройства в разрезе (фрагмент для смазки одного подшипника); на фиг.2 - интенсификатор в разрезе.
Для удобства пояснения сущности полезной модели описание устройства дано с составляющими его элементами в единственном числе - в соответствии с фиг.1 для одного из двух подшипников качения 1, несущих вал 2 турбомашины.
Маслопроводящий фитиль 3, установленный на валу 2 перед соответствующим подшипником 1, одним концом контактирует с валом 2 - уложен в выемке вала; при этом свободный его конец погружен в масленую емкость (на чертеже условно не показана). По месту размещения фитиля 3 расположена рабочая полость 4, предназначенная для образования в ней маслянно-воздушной смеси и выполненная с одной стороны открытой в межкольцевое пространство подшипника 1, к которому она прилегает, а с другой - сообщающейся с каналом 5, подводящим в эту полость воздух, циркулирующий в устройстве под действием импеллеров 6, установленных с наружной стороны каждого из подшипников в полостях с маслоотводящими каналами (не показаны). Перед фитилем 3 на входе в полость 4 в канале 5 установлен ультразвуковой интенсификатор подачи масла 7, выполненный в виде кольцевого элемента, имеющего поперечное сечение, выполненное по типу свистка Гальтона. Интенсификатор 7 имеет внутреннюю полость - резонатор 8 прямоугольной формы с двумя образующими вход резонатора клиновидные стенками: горизонтальной 9 и вертикальной 10. Острие горизонтальной стенки 9 направлено навстречу набегающему потоку циркулирующего воздуха, а скос на вертикальной стенке 10 служит для ориентированного направления этого потока на кромку 11 острия горизонтальной, и образует с ответной частью поверхности вала 2 канал, выполняющий роль конфузора.
Устройство работает следующим образом.
Масло из масленой емкости за счет капиллярного эффекта поднимается вверх по фитилю 3. Вращающимся валом 2 масло снимается с фитиля 3 и отбрасывается по касательной в полость 4, где образуется маслянно-воздушная смесь, которая затем проходит через подшипник 1, тем самым смазывая его и снимая тепло, выделившееся при качении. После чего масло сливается по маслоотводящим каналам в масляную емкость.
В процессе маслоподачи и образования маслянно-воздушной смеси набегающим потоком циркулирующего по системе смазки воздуха при его воздействии на острую кромку 11 на ней создаются периодические вихри, возбуждающие колебания воздуха в резонансной полости 8, которые, распространяясь в сторону фитиля 3 в виде ультразвуковых волн, воздействуют на него в той его части, которая контактирует с валом 2, и вызывают в нем высокочастотные микроколебания. Действие этих колебаний приводит к значительному повышению количества забираемого фитилем масла из емкости за счет улучшения наполняемости маслом его пор, а также к увеличению скорости прохождения масла по фитилю. В итоге увеличивается маслоподача в рабочую полость 4, что способствует более качественному насыщению маслом образующейся в ней маслянно-воздушной смеси, подаваемой затем в подшипник.
Предлагаемое устройство отличается от известных аналогов повышенной эффективностью. Простота его конструктивного решения делает его технологичным в изготовлении, не требующем каких-либо дорогостоящих материалов или составляющих. Для его изготовления не требуется специальное оборудование - устройство может быть изготовлено в обычных производственных условиях по известным технологиям.