ОПОРА СКОЛЬЖЕНИЯ КОМБИНИРОВАННАЯ (РАДИАЛЬНО-ОСЕВАЯ) ВОДЯНАЯ
COMPLEX (RADIAL-AXIAL) WATER SLIDING BEARING

Опора скольжения комбинированная (радиально-осевая) водяная (далее - опора) относится к машиностроению, преимущественно к энергомашиностроению, и может применяться при создании паровых и газовых турбин, а также компрессоров, вентиляторов и других устройств там, где имеются высокооборотные роторы.
Известны опоры, работающие на воде или других маловязких смазывающих жидкостях, содержащие: корпус с двумя подпятниками, имеющими каждый трущуюся плоскую поверхность; вал с двухсторонней пятой в виде диска, имеющей на противоположных торцах трущиеся плоские поверхности (далее - ТПП), образующие с ТПП подпятников две пары ТПП с торцевыми зазорами А между сопрягаемыми ТПП; магистраль входа и, по меньшей мере, две магистрали слива смазывающей жидкости, преимущественно имеющие элементы регулирования своих проходных сечений; два встроенных в опору лабиринтно-винтовых насоса (ЛВН), разделенных между собой кольцевой полостью входа и закрепленных неподвижными частями на корпусе, а вращающимися частями на периферии диска двухсторонней пяты. ЛВН'ы применяют в качестве средства раздельной (для каждой пары ТПП) подачи смазывающей жидкости в зазоры А. А магистраль входа смазывающей жидкости присоединена к кольцевой полости входа, которая соединена с кольцевыми радиальными зазорами Б (между вращающимся и неподвижным элементами) обоих ЛВН, см. [1] - прототип. Известны опоры скольжения, работающие на воде, содержащие вал, корпус с подшипником скольжения и средство подачи смазывающей жидкости в виде лабиринтно-винтового насоса, см. [2]. Однако приведенные устройства в первом случае хорошо воспринимают осевое усилие, действующее на вал, но слабо воспринимают радиальное усилие, т.е. имеют слабую несущую способность в радиальном направлении. А во втором случае - не воспринимают осевых усилий, действующих на вал, т.е. не имеют несущей способности в осевом направлении.
Задачей предлагаемого устройства является повышение несущей способности в радиальном направлении известной опоры, работающей на жидкой смазывающей жидкости: воде, тосоле, газовом конденсате и др., и имеющей требуемую несущую способность в осевом направлении и слабую несущую способность в радиальном направлении.
Примечание. В конструкции опоры применены лабиринтно-винтовые насосы и уплотнения, которые работают на маловязких смазывающих жидкостях и не работают на вязких. Кроме того, лабиринтно-винтовые насосы имеют свойство воспринимать незначительную радиальную нагрузку, частично выполняя функцию радиальной опоры.
Решение поставленной задачи достигается тем, что опора имеет две пары сопряженных трущихся цилиндрических поверхностей, расположенных на двух подшипниках, закрепленных на корпусе, и на двух поясках на периферии диска двухсторонней пяты таким образом, что зазоры Б на выходе из обоих ЛВНГ'ов соединены со входом в радиальные зазоры В между трущимися цилиндрическими поверхностями, а выходы из зазоров В соединены с напорными кольцевыми полостями (образованными, каждая, между пятой и подпятником), которые, в свою очередь, соединены с входами в зазоры А, а на выходе зазоры А соединены через сливные кольцевые полости с магистралями слива.
Кроме того, для повышения технологичности изготовления опора имеет двухстороннюю пяту в виде пакета, содержащего три диска, из которых два крайних имеют по одной трущейся плоской поверхности и по одной трущейся цилиндрической поверхности. А третий диск, заключенный между двумя крайними дисками, имеет на периферии два венца винтовой нарезки вращающихся элементов ЛВН'ов.
Перечисленные нововведения дают следующий технический результат. Они повышают несущую способность в радиальном направлении опоры, работающей на жидкой смазке. Кроме того, улучшают технологичность изготовления опоры.
Предлагаемое устройство поясняется чертежом, где на фиг. изображен продольный разрез опоры. Стрелками ВХОД и СЛИВ обозначены места входа в опору и слива из опоры смазывающей жидкости. Буквами А и В обозначены величины торцевых и радиальных зазоров между трущимися поверхностями опоры. Буквой Б обозначены кольцевые радиальные зазоры между вращающимися и неподвижными элементами ЛВН. Кривыми стрелками Г показано направление движения смазывающей жидкости внутри опоры.
Опора содержит корпус 1 с двумя подпятниками 2 и 3, имеющими, каждый, трущуюся плоскую поверхность 4 и 5, и с двумя подшипниками 6 и 7, имеющими трущуюся цилиндрическую поверхность 8 и 9; и вал 10 с двухсторонней пятой 11. Двухсторонняя пята 11 представляет собой диск, либо пакет из трех дисков 12, 13, 14, как это показано на приведенном чертеже. Два крайних диска 12 и 14 имеют, каждый, на торцах по одной трущейся плоской поверхности 15 и 16, а на периферии дисков - по одной трущейся цилиндрической поверхности 17 и 18. Третий диск 13, заключенный между крайними дисками 12 и 14, имеет на периферии два венца 19 и 20 винтовой нарезки вращающихся элементов 21 и 22 ЛВН'ов, разделенных кольцевой полостью 23 входа. На корпусе 1 закреплена кольцевая деталь 24 с неподвижными частями 25 и 26 ЛВН'ов, разделенными кольцевой полостью 23 входа. Опора имеет магистраль 27 входа, соединенную с кольцевой полостью 23 входа, и магистрали 28 и 29 слива смазывающей жидкости с элементами 30 и 31 регулирования своих проходных сечений. Опора имеет два лабиринтно-винтовых уплотнения 32 и 33, замыкающих ее внутреннюю полость. Между двухсторонней пятой и подпятниками имеются две напорные кольцевые полости 34 и 35. А между подпятниками 2 и 3 и проставками 36 и 37, закрепленными на валу 10, имеются две сливные кольцевые полости 38 и 39.
В работе одновременно с пуском устройства (например, паровой турбины), на котором применена опора, включают подачу смазывающей жидкости (например, воды) через магистраль 27 входа в кольцевую полость 23 входа. Из кольцевой полости 23 входа воду подают ЛВН'ами раздельно через кольцевые радиальные зазоры Б в каждый из двух радиальных зазоров В между трущимися радиальными поверхностями, расположенными на подшипниках 6 и 7 и на крайних дисках 12 и 14 двухсторонней пяты 11. В радиальных зазорах В вода под давлением (различным по окружности в зависимости от величины зазора В) создает несущую способность опоры в радиальном направлении. Через радиальные зазоры В вода под давлением поступает в напорные кольцевые полости 34 и 35, обеспечивая несущую способность опоры в осевом направлении, так как с уменьшением любого из двух торцевых зазоров А повышается давление в соответствующей напорной кольцевой полости (34 или 35). Далее, вода проходит через торцевые зазоры А между ТПП в сливные кольцевые полости 38 и 39 и в магистрали 28 и 29 слива. Элементы регулирования 30 и 31 проходных сечений магистралей 28 и 29 слива позволяют корректировать, при необходимости, положение вала 10 в пределах осевого люфта в процессе эксплуатации паровой турбины. Касание трущихся поверхностей между собой имеет место на нерасчетной частоте вращения вала при пусках и остановах. Для уменьшения трения на трущиеся поверхности наносят известные антифрикционные покрытия и (или) устанавливают вставки 40 и подшипники 6 и 7 из антифрикционного материала.
Источники информации
1. Описание изобретения к патенту RU 2347962 С1 (по заявке №2007123884/11 от 25.06.2007) - прототип.
2. Описание изобретения к патенту SU 1814705 A3.