УПОР ПОДПЯТНИКОВ И РОТАЦИОННАЯ МАШИНА, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКОЙ УПОР
THRUST BEARING RETAINER AND ROTATION MACHINE COMPRISING SUCH RETAINER

Изобретение касается упора подпятников для ротационной машины.
Из FR-A-1200013 и FR-A-1141857 известно устройство для обеспечения распределения усилия, оказываемого на подпятники, содержащее первый элемент шарнирной связи со вторым элементом с помощью упора подпятников, образованного дисками, в которых заключены герметичные полости, связанные между собой трубопроводами и содержащие жидкость под давлением, при этом каждый подпятник опирается на диск. При работе, когда появляется какое-либо нарушение геометрии в шарнирной связи, оно, по существу, сразу исчезает вследствие деформации дисков, возникающей в переходной фазе, в процессе которой происходит перетекание среды между полостями, поддерживающее нагрузку, оказываемую подпятниками на диски, по существу, при постоянной величине. Процедура заполнения такого устройства является сложной, так как жидкость должна заполнить все пространство полостей и соединительных трубопроводов. Более того, устройство имеет риски утечки жидкости и попадания воздуха на уровне контактных поверхностей между элементами, которые образуют полости и трубопроводы. Наконец, операции технического обслуживания являются длительными и требуют остановки устройства для того, чтобы выпустить жидкость, демонтировать систему и заполнить ее заново, что требует значительных затрат.
DE-A-4021053 представляет упор подпятников, в которых жидкость заключена в нескольких оболочках, соединенных между собой трубопроводами. Совокупность, образованная соединением оболочек и трубопроводов, имеет риски утечки жидкости и попадания пузырьков воздуха в области соединений между оболочками и трубопроводами.
Задачей настоящего изобретения является упрощение установки и технического обслуживания упора подпятников и, следовательно, повышение надежности.
Для решения этой задачи объектом изобретения выбирают упор подпятников, в котором каждый подпятник опирается на объем жидкости, заключенной в полости, связанной с соседними полостями трубопроводами. Такой упор содержит несколько выпуклых оболочек, каждая из которых образует полость и которые связаны между собой трубопроводами. Выпуклые оболочки и трубопроводы образуют вместе полый функциональный узел, который отделен от других элементов, образующих упор, и который ограничивает замкнутый объем, заполненный жидкостью. В соответствии с изобретением каждая оболочка выполнена из двух полуоболочек, расположенных с обеих сторон упругой камеры, а каждый трубопровод содержит гибкую трубу, встроенную в оболочку.
Таким образом, жидкость заключена в связке камер, которая образует функциональный узел и которая отделяет его от других элементов, образующих упор подпятников. Гибкая связка одновременно упрощает процедуру заполнения, ограничивает утечки, а также риски попадания пузырьков воздуха, и позволяет уменьшить продолжительность и сложность операций технического обслуживания. Кроме того, она может быть вставлена уже заполненной на место использования.
В соответствии с предпочтительными аспектами изобретения такой упор подпятников может отвечать одной или нескольким следующим характеристикам, взятым в любой технически возможной комбинации:
Полуоболочки и оболочки выполнены из стали, а камеры и гибкие трубопроводы выполнены из эластомера.
Два края функциональной полуоболочки не соединены между собой.
Упор снабжен датчиком, который измеряет давление жидкости в замкнутом объеме.
Оболочки имеют геометрию цилиндра малой толщины, верхняя и нижняя поверхности которых ограничены двумя горизонтальными дисками в установленном положении и которые имеют кольцевой валик по периферии.
Функциональный узел, в общем, является кольцевым с центром на вертикальной оси в положении установки и расположен в плоскости, перпендикулярной этой оси.
Изобретение касается также ротационной машины, содержащей вращающуюся часть, соединенную при вращении с кольцом, размещенным на масляной пленке, находящейся в контакте с подпятниками упора, как описано выше, при этом упор опирается на неподвижную часть вращающейся машины.
В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает основной частичный разрез гидравлической турбины, включающей упор подпятников в соответствии с изобретением;
Фиг.2 изображает вид в изометрии цепочки деформируемых оболочек упора, представленной на фиг.1;
Фиг.3 изображает вид в изометрии в разобранном состоянии детали III по фиг.2; и
Фиг.4 изображает разрез в более крупном масштабе по линии IV-IV фиг.2.
1
1
Гидравлическая турбина Т частично изображена на фиг.1 и содержит кольцо 101, вращающееся вместе с колесом турбины Т, которая не изображена и которая вращается вокруг вертикальной оси Z, когда турбина Т работает. Кольцо 101 удерживается относительно неподвижной структуры 102 с помощью подшипника, образованного масляной пленкой 103, заключенной между нижней поверхностью 1012 кольца 101 и соответствующими наружными поверхностями 1042 восьми подпятников 104, равномерно распределенных вокруг оси Z.
4
Подпятники 104 принадлежат упору 1 подпятников, который позволяет регулировать высоту различных поверхностей 1042 относительно структуры 102 для обеспечения гарантии непрерывности масляной пленки 103. Упор 1 содержит, кроме подпятников 104, блок передачи усилия 105 и прокладку 106, расположенные одна под другим под каждым подпятником 104. Между каждым блоком передачи усилия 105 и прокладкой 106, расположенной под ним, предусмотрена деформируемая оболочка 4, внутренний объем V которой образует полость. Таким образом, количество оболочек 4 равно количеству подпятников 104 турбины Т.
Функциональный узел 2 в форме связки образован восемью оболочками 4 и семью трубопроводами 6, которые связывают их между собой. Этим узлом можно манипулировать отдельно, независимо от других деталей, образующих упор 1.
Функцией упора 1 подпятников является обеспечение равномерного распределения нагрузки, прикладываемой турбиной Т к подпятникам 104.
6
4
6
2
Позиция V обозначает внутренний объем трубопровода 6. Объемы V и объемы V образуют вместе закрытый внутренний объем V связки 2. Объемы 4 являются выпуклыми, каждый из них окружает объем 4 сверху, снизу и по бокам, за исключением соединений с трубопроводами 6.
2
2
Объем V связки 2 полностью заполнен жидкостью 10, которой, например, могут являться масло, вода с добавками или силиконовая жидкость. Связка 2 образует, таким образом, узел циркуляции жидкости 10. Другими словами, жидкость 10 может свободно циркулировать внутри объема V, и связка 2 не соединена с другими механическими деталями, которые образуют упор 1. В установленном виде связка 2 неподвижна и сжата нагрузкой кольца 101 на уровне деформируемых оболочек 4 через подпятники 104, блоки 105 и прокладки 106.
1
1
4
4
Связка 2 является, в общем, кольцевой, с центром на оси Z ,и расположена в плоскости, перпендикулярной оси Z. Оболочки имеют цилиндрическую форму по оси А, равной радиусу круга, описываемого связкой 2. Окружность оболочек 4 окаймлена торообразными валиками с осью вращения, совмещенной с осью А. Трубопроводы 6 являются трубами круглого сечения, продольная ось которых имеет радиус кривизны, равный или близкий по радиусу круга, описываемого связкой 2.
При работе разности нагрузки, оказываемой элементами 104-106 на оболочки 4, компенсируются малыми перемещениями оболочек 4, вызываемыми давлением жидкости 10 внутри связки 2. Таким образом, нагрузка, прикладываемая к оболочкам 4, равномерно распределяется на каждую из оболочек 4.
Деформируемые оболочки 4 на каждом конце 21 и 22 связки 2 не соединены между собой, что позволяет легко заполнить связку 2 через конец 21 при закрытом втором конце 22. Как вариант, связка 2 может также образовать закрытую петлю, позволяющую в процессе изменения нагрузки быстрее переместить жидкость 10 и, таким образом, быстрее уравновесить нагрузки.
В процессе заполнения связки 2 жидкость 10 находится при атмосферном давлении. Внутреннее давление жидкости 10 является следствием приложения нагрузки к оболочкам 4, когда связка 2 установлена и выдерживает нагрузки, прикладываемые к подпятникам 104.
2
Датчик 8 встроен в связку 2 для измерения давления жидкости 10 в объеме V. Датчик, на практике, размещен на конце 21 связки 2, другой конец 22 снабжен не изображенным устройством для заполнения связки 2, таким как винтовая заглушка или вентиль. Датчик 8 передает в направлении неизображенного блока управления сигнал о величине давления жидкости 10. Этот сигнал позволяет определить возможную утечку жидкости 10.
Как следует, в особенности, из фиг.3 и 4, каждая оболочка 4 содержит разделенный на две части корпус 42, содержащий две жестких полуоболочки 422 и 424, между которыми размещена упругая камера 44. Каждый трубопровод 6 содержит жесткий корпус 62, в который вставлен гибкий трубопровод 64.
1
Каждая жесткая полуоболочка 422 и 424 содержит диск 429, перпендикулярный оси Z в установленном на месте положении, который содержит валик 428 полукольцевого сечения по своей периферии. Полуоболочки 422 и 424 являются, таким образом, выпуклыми. Плоская кольцевая часть 430 продолжает диск 429 снаружи валика 428 для обеспечения контакта каждой пары полуоболочек 422 и 424 в процессе соединения связки 2. Соединительные каналы 426 продольной радиальной оси и полукольцевого сечения расположены в двух диаметрально противоположных точках плоской кольцевой части 430 и позволяют соединить полуоболочки 422 и 424 с оболочками 62, обеспечивая циркуляцию жидкости 10 между упругими камерами 44 и трубопроводами 64.
Каждая камера 44 снабжена радиально внешней частью 448, которая прилегает к внутренней форме валиков 428. Таким образом, каждая оболочка 4 имеет по периферии кольцевой валик 48 круглого сечения, заполненный жидкостью 10.
На практике камеры 44 и трубопроводы 64 могут быть выполнены из эластомера, а жесткие полуоболочки 422 и 424 и оболочки 62 - из стали.
Упругие камеры 44 имеют геометрию, дополнительную к геометрии поверхностей расположенных одна напротив другой полуоболочек 422 и 424. Этот узел связки 2 может быть заполнен жидкостью 10 при их изготовлении перед отправкой на место размещения и им можно манипулировать автономно при установке между элементами 105 и 106 упора 1 без необходимости заполнения жидкостью 10.
Это является преимуществом не только в процессе установки на место турбины Т, но также при техническом обслуживании, в процессе которого связка 2 может явиться объектом стандартной замены.
Фиг.2 изображает связку 2, которая содержит восемь оболочек 4 и восемь подпятников 104. В не представленном варианте упор 1 может содержать количество подпятников 104, отличное от восьми, а связка 2 - столько же оболочек 4, что и количество подпятников 104.
В непредставленном варианте изобретения продольная ось трубопроводов 6 может иметь радиус кривизны, отличный от радиуса окружности, описываемой связкой 2, например, радиус кривизны, превышающий радиус окружности, описываемой связкой 2. Кроме того, сечение трубопроводов может не быть кольцевым.
4
Оболочки 4 образуют, благодаря их соответствующим внутренним объемам V, систему полостей, которые существуют независимо от подпятников 104 и прокладок 106. Другими словами, оболочки 4 ограничивают контур этих полостей.
Как вариант, трубопроводы 6 могут не быть частично изготовлены из стали, а, например, полностью из термопластичного материала.
Описанный выше упор подпятников представлен для турбины. Однако изобретение может быть использовано в любой ротационной машине, иной, чем гидравлическая, например генераторе переменного тока, для станка или для телескопа.