RU2282067C1 - Supporting-thrust slider bearing for shaft of turbomachine - Google Patents
Supporting-thrust slider bearing for shaft of turbomachine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2282067C1 RU2282067C1 RU2005103062/11A RU2005103062A RU2282067C1 RU 2282067 C1 RU2282067 C1 RU 2282067C1 RU 2005103062/11 A RU2005103062/11 A RU 2005103062/11A RU 2005103062 A RU2005103062 A RU 2005103062A RU 2282067 C1 RU2282067 C1 RU 2282067C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- supporting
- bearing
- lubricant
- channels
- working
- Prior art date
Links
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 25
- 239000004519 grease Substances 0.000 claims description 12
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 claims description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 5
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 3
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 239000004605 External Lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Support Of The Bearing (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области энергомашиностроения, конкретно турбостроения, в частности к производству и эксплуатации опорно-упорных подшипников скольжения, применяемых для валов роторов паровых турбин и турбогенераторов средней и большой мощности.The present invention relates to the field of power engineering, specifically turbine engineering, in particular to the production and operation of thrust plain bearings used for rotor shafts of steam turbines and medium and high power turbogenerators.
Известны конструкции опорно-упорных подшипников, содержащих верхний и нижний полувкладыши со сферическими опорными поверхностями и внутренним кольцевым каналом для подвода масла, из которого смазка поступает в опорные элементы и к рабочим сегментам, при этом подвод масла к установочным колодкам (сегментам) отсутствует. (Сережкина Л.П., Зарецкий Е.И. "Осевые подшипники мощных паровых турбин" М., 1988, с.37-38).Known designs of thrust bearings containing the upper and lower half-shells with spherical bearing surfaces and an inner annular channel for supplying oil, from which lubricant enters the support elements and to the working segments, while there is no oil supply to the mounting blocks (segments). (Serezhkina L.P., Zaretsky E.I. "Axial bearings of powerful steam turbines" M., 1988, p. 37-38).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в нем отсутствует подвод масла к установочным колодкам, а сферические опорные поверхности корпуса подшипника и полувкладышей выполнены без зазора между ними.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device include the lack of oil supply to the mounting blocks, and the spherical supporting surfaces of the bearing housing and half-shells are made without a gap between them.
Известны конструкции опорно-упорных подшипников скольжения, содержащих верхний и нижний полувкладыши со сферическими опорными поверхностями, выполненными с небольшим или нулевым натягом, содержащими внутренний кольцевой канал для подвода смазки к опорным элементам, а также к рабочим и установочным колодкам, расположенным в верхнем и нижнем полувкладышах, при этом подвод смазки выполнен в опорном элементе через выемку в кольцевом канале, расположенную в горизонтальной плоскости со стороны против направления вращения вала. (Трухний А.Д., "Стационарные паровые турбины и турбоустановки" М., 1990 г, с.118, 125, 135).Known designs of support-thrust bearings, containing the upper and lower half liners with spherical bearing surfaces made with small or zero interference, containing an inner annular channel for supplying lubricant to the supporting elements, as well as to the working and installation pads located in the upper and lower half liners wherein the supply of lubricant is made in the support element through a recess in the annular channel located in a horizontal plane from the side opposite to the direction of rotation of the shaft. (Trukhniy A.D., “Stationary steam turbines and turbine units” M., 1990, p.118, 125, 135).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известных устройств, относится то, что в них опорные сферические поверхности полувкладышей и обойм корпуса подшипника выполнены без зазоров между ними, что не обеспечивает перемещение вкладыша относительно вала ротора в случаях возникновения перекосов опор корпуса рабочих цилиндров паровой турбины, при этом подвод смазки к установочным колодкам осуществлен только в нижнем полувкладыше. Отмеченные недостатки не позволяют обеспечить равномерность температурного поля всех колодок и опорного элемента вкладыша.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using known devices include the fact that the supporting spherical surfaces of the half-shells and the bearings of the bearing housing are made without gaps between them, which does not allow the insert to move relative to the rotor shaft in case of distortions of the bearings of the working cylinder bodies steam turbine, while the supply of lubricant to the installation pads is carried out only in the lower half liner. The noted drawbacks do not allow ensuring the uniformity of the temperature field of all the pads and the supporting element of the liner.
Наиболее близким устройством аналогичного назначения к предлагаемому по совокупности признаков и выбранным в качестве прототипа является устройство опорно-упорного подшипника скольжения, содержащее корпус подшипника, состоящий их верхней и нижней полуобойм, верхний и нижний полувкладыши с опорными сферическими поверхностями, выполненными взаимно сопряженными с внутренней расточкой полуобойм корпуса подшипника, рабочие и установочные колодки, внутренний кольцевой канал, выполненный в верхнем и нижнем полувкладышах, посредством которого смазка направляется как к рабочим колодкам, расположенным в верхнем и нижнем полувкладышах, так и к установочным колодкам, установленным только в нижнем полувкладыше, при этом подвод смазки к опорной части полувкладышей выполнен через выемку в горизонтальной плоскости, расположенную со стороны против направления вращения вала. (Трухний А.Д., Ломакин Б.В. Теплофикационные турбины, М.: 2002 г., с.114).The closest device for a similar purpose to the proposed combination of features and selected as a prototype is the device of a thrust plain bearing containing a bearing housing consisting of their upper and lower half-shells, upper and lower half-shells with supporting spherical surfaces made mutually conjugated with the inner bore half-shell bearing housings, working and mounting pads, inner annular channel made in the upper and lower half-shells, by means of orogo lubricant is guided as a working blocks disposed in upper and lower semiloose leaves and to mounting blocks mounted only in the lower semiloose leaves, the supply lubricant to the bearing part semiloose leaves is formed through a recess in the horizontal plane, located on the side opposite to the rotation direction of the shaft. (Trukhniy A.D., Lomakin B.V. Heat-producing turbines, M .: 2002, p. 114).
К причинам, препятствующим достижению желаемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в устройстве по прототипу, сопряжение сферических опорных поверхностей полувкладышей и полуобойм корпуса подшипника выполнено с недостаточным зазором, не позволяющим обеспечить свободное перемещение вкладыша относительно вала ротора. Вследствие этого не достигается равномерность распределения температурного поля рабочих поверхностей опорно-упорного подшипника при номинальных и повышенных удельных нагрузках, возникающих, например, при тепловых расцентровках валопровода ротора паровой турбины или перекосах опор корпуса рабочих цилиндров. Отсутствие дополнительного подвода смазки высокого давления к опорным сферическим поверхностям полувкладышей ограничивает возможность перемещения вкладыша в связи с повышенным трением и износом между контактными опорными поверхностями подшипника, что приводит к снижению несущей способности и, соответственно, вибрационной надежности работы опорно-упорного подшипника в целом. Известное устройство также не позволяет обеспечить оптимальные условия охлаждения рабочих поверхностей подвода свежей и отвода отработанной смазки как для упорных рабочих и установочных колодок, так и опорной части полувкладышей. Последнее приводит к возникновению нежелательной неравномерности распределения температурного поля на рабочих поверхностях опорно-упорного подшипника и, как следствие, к снижению их несущей способности и надежности работы.The reasons that impede the achievement of the desired technical result when using the known device adopted for the prototype include the fact that in the device according to the prototype, the coupling of the spherical bearing surfaces of the half-shells and the half-shells of the bearing housing is made with insufficient clearance, which does not allow for free movement of the bearing relative to the rotor shaft. As a result of this, a uniform distribution of the temperature field of the working surfaces of the thrust bearing is not achieved at nominal and increased specific loads arising, for example, from thermal misalignment of the rotor shaft of a steam turbine rotor or distortions of the bearings of the working cylinder bodies. The absence of an additional supply of high-pressure grease to the spherical bearing surfaces of the half-shells limits the possibility of moving the bearing due to increased friction and wear between the contact bearing surfaces of the bearing, which leads to a decrease in the bearing capacity and, accordingly, the vibration reliability of the operation of the thrust bearing as a whole. The known device also does not allow to provide optimal conditions for cooling the working surfaces of the supply of fresh and exhaust waste lubricant for both persistent working and installation pads, and the supporting part of the half-liners. The latter leads to an undesirable uneven distribution of the temperature field on the working surfaces of the thrust bearing and, as a result, to a decrease in their bearing capacity and reliability.
Желаемый технический результат состоит в обеспечении оптимальной самоустановки опорно-упорного подшипника в продольном направлении относительно валопровода на всех режимах работы паровой турбины, оптимизации условий теплового режима, повышения вибрационной надежности и несущей способности опорно-упорного подшипника, снижения расхода и потерь смазки, а также потерь мощности турбомашины на трение, что в комплексе обеспечит заметное улучшение технико-экономических показателей работы паровой турбины в целом.The desired technical result is to ensure optimal self-alignment of the thrust bearing in the longitudinal direction relative to the shaft line at all steam turbine operating modes, optimizing the thermal conditions, increasing the vibration reliability and bearing capacity of the thrust bearing, reducing the consumption and loss of lubricant, as well as power loss friction turbomachines, which together will provide a noticeable improvement in the technical and economic performance indicators of the steam turbine as a whole.
Указанный технический результат при осуществлении предлагаемого изобретения достигается тем, что в опорно-упорном подшипнике скольжения вала турбомашины, содержащем корпус подшипника, состоящий из верхней и нижней полуобойм, верхний и нижний полувкладыши с опорными сферическими поверхностями, выполненными взаимно сопряженными с внутренней расточкой полуобойм корпуса подшипника, рабочие и установочные колодки, внутренний кольцевой канал, выполненный в верхнем и нижнем полувкладышах, каналы подвода и отвода смази к рабочим и установочным колодкам, узел масляных уплотнений - опорные сферические поверхности верхнего и нижнего опорных полувкладышей установлены с зазором между ними, составляющим не менее 0,003 диаметра сферы полуобойм корпуса подшипника, при этом в нижней полуобойме корпуса подшипника выполнен подвод смазки высокого давления с возможностью как от независимого внешнего источника через узел подвода, снабженный обратным клапаном, так и от внутреннего источника, по двум внутренним перекрестным каналам, которые соединены с карманами, расположенными на сферической опорной поверхности нижней полуобоймы корпуса подшипника, причем основной подвод смазки на опорную поверхность нижнего полувкладыша выполнен по каналам, выполненным под углом к горизонтальной плоскости разъема опорных полувкладышей, соответствующим углу касательной к валу в сторону его вращения и соединенным с внутренним кольцевым каналом, а подвод смазки к рабочим и установочным колодкам из внутреннего кольцевого канала основного подвода смазки осуществлен через систему радиально-осевых каналов, выполненных как в верхнем, так и нижнем полувкладышах, при этом охлаждение рабочих и установочных колодок, а также отвод отработанной смазки из междискового пространства вала ротора и межколодочного пространства опорно-упорного подшипника осуществлены за счет системы радиальных и тангенциальных каналов, выполненных в нижнем и верхнем полувкладышах, а отвод отработанной смазки из опорных элементов полувкладышей осуществлен через радиально-торцевые скосы, выполненные с двух сторон опорной сферической поверхности полувкладышей, а также радиальных каналов, выполненных на рабочей поверхности нижнего полувкладыша в районе выхода смазки из несущего слоя гидродинамического клина. При этом в нижней части масляных уплотнений опорно-упорного подшипника выполнены симметричные пазы для направленного слива отработанной смазки и выполнены подпружиненными.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the thrust bearing of the shaft of the turbomachine, comprising a bearing housing consisting of an upper and lower half-shells, upper and lower half-shells with supporting spherical surfaces made mutually conjugated with the inner bore half-shell of the bearing housing, work and installation pads, an inner annular channel made in the upper and lower half-liners, channels for supplying and removing lubricant to the workers and installation pads, oil seal assembly — the supporting spherical surfaces of the upper and lower supporting half-shells are installed with a gap between them of at least 0.003 of the sphere diameter by the half-shell of the bearing housing, while in the lower half-shell of the bearing housing a high-pressure lubricant is supplied with the possibility of an independent external source through the supply unit equipped with a check valve, and from an internal source, through two internal cross channels that are connected to pockets located on the spheres bearing surface of the lower half-shell of the bearing housing, and the main supply of lubricant to the supporting surface of the lower half-liner is made through channels made at an angle to the horizontal plane of the connector of the supporting half-liners corresponding to the angle of the tangent to the shaft in the direction of rotation and connected to the inner annular channel, and the supply of lubricant to the working and installation pads from the inner annular channel of the main supply of lubricant is carried out through a system of radial-axial channels made in the upper, and the lower half-shells, while cooling the working and installation pads, as well as the removal of spent lubricant from the interdisk space of the rotor shaft and the inter-journal space of the thrust bearing, is carried out by a system of radial and tangential channels made in the lower and upper half-shells, and the discharge of used lubricant of the supporting elements of the half-liners made through radial-end bevels made on both sides of the supporting spherical surface of the half-liners, as well as radial channels, nennyh on the working surface of the lower semiloose leaves a lubricant exit area of the carrier layer of the hydrodynamic wedge. At the same time, in the lower part of the oil seals of the thrust bearing, symmetrical grooves for directional discharge of the used lubricant are made and spring-loaded.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, не выявил аналог, характеризующийся признаками, тождественными или эквивалентными вышеперечисленным. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого устройства по совокупности признаков позволил определить совокупность существенных отличительных признаков по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, изложенных в нижеприведенной формуле изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, did not reveal an analogue characterized by features identical or equivalent to the above. The definition from the list of identified analogues of the prototype as the closest device for the totality of features made it possible to determine the set of essential distinguishing features in relation to the technical result perceived by the applicant, as set forth in the following claims.
Следовательно, предлагаемое устройство соответствует критерию патентоспособности изобретения "новизна".Therefore, the proposed device meets the criteria of patentability of the invention of "novelty."
Для проверки соответствия предлагаемого технического решения критерию патентоспособности изобретения "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск по известной из уровня техники патентной и научно-технической информации. Результаты поиска показали, что предлагаемое изобретение не вытекает из известного уровня техники и не предполагает:To verify the conformity of the proposed technical solution with the patentability criterion of the invention "inventive step", the applicant conducted an additional search on the patent and scientific and technical information known from the prior art. The search results showed that the invention does not follow from the prior art and does not imply:
- дополнение известного устройства какими-либо известными частями, присоединяемыми к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;- addition of a known device by any known parts attached to it according to known rules, in order to achieve a technical result in respect of which the effect of such additions is established;
- замена какой-либо части известного устройства другой известной из соответствующего уровня техники частью, для достижения технического результата в отношении которого установлено влияние именно такой замены;- replacement of any part of the known device with another part known from the corresponding prior art with a part to achieve a technical result in respect of which the effect of such a replacement is established;
- исключение какой-либо части (элемента) устройства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом известного из уровня техники результата для такого исключения;- the exclusion of any part (element) of the device with the simultaneous exclusion due to its presence of a function and the achievement of the result known from the prior art for such an exception;
- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в устройстве именно таких элементов;- an increase in the number of elements of the same type to enhance the technical result due to the presence in the device of precisely such elements;
- создание устройства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, а достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.- creation of a device consisting of known parts, the choice of which and the connection between them are based on known rules, recommendations, and the technical result achieved in this case is due only to the known properties of the parts of this tool and the connections between them.
Более того, для достижения поставленной задачи и, соответственно, получения желаемого технического результата заявитель внес в устройство опорно-упорного подшипника скольжения принципиальные и неочевидные, с точки зрения решаемой технической задачи для специалиста, конструктивные изменения, а также снабдил его новыми элементами и связями.Moreover, in order to achieve the task and, accordingly, to obtain the desired technical result, the applicant introduced structural and non-obvious, from the point of view of the technical task to be solved for the specialist, design changes into the support and thrust bearing of the specialist, and also provided him with new elements and connections.
В частности, предлагаемое изобретением конструктивное исполнение опорно-упорного подшипника скольжения позволяет обеспечить:In particular, the design of the support thrust plain bearing proposed by the invention allows to provide:
во-первых, условия для обеспечения равномерности распределения температурного поля уровня и повышения надежности работы рабочих, установочных колодок и рабочих поверхностей опорно-упорного подшипника при номинальных и повышенных удельных нагрузках за счет выполнения опорных взаимно сопряженных сферических поверхностей с гарантированным зазором между ними, равным не менее 0,003 диаметра сферы полуобойм корпуса подшипника;firstly, conditions to ensure uniform distribution of the temperature field of the level and increase the reliability of the work, installation blocks and working surfaces of the thrust bearing at nominal and increased specific loads due to the implementation of the reference mutually conjugate spherical surfaces with a guaranteed gap between them equal to not less than 0.003 diameter of the sphere half-shell of the bearing housing;
во-вторых, оптимальную самоустановку вкладыша относительно вала турбомашины за счет организации дополнительного подвода смазки высокого давления по внутренним радиально-осевым каналам на опорные сферические поверхности подшипника как от внутреннего, так и внешнего источника. Применение подвижных, подпружиненных масляных уплотнений 34 дополнительно обеспечивает возможность оптимальной самоустановки вкладыша и снижение величины протечек смазки в случаях возникновения тепловых расцентровок или перекосах опор паровой турбины;secondly, the optimal self-alignment of the liner relative to the shaft of the turbomachine due to the organization of an additional supply of high-pressure lubricant through the internal radial-axial channels to the bearing spherical bearing surfaces from both the internal and external sources. The use of movable, spring-loaded oil seals 34 additionally provides the possibility of optimal self-alignment of the liner and a decrease in the amount of lubricant leaks in cases of thermal misalignment or distortions of the supports of the steam turbine;
в-третьих, оптимальную организацию подвода и отвода смазки, в том числе и вследствие исключения процесса перемешивания подаваемой и отработанной смазки, эффективный отвод которой обеспечивается радиальными торцевыми скосами 19 и каналами 20, в опорной части верхнего и нижнего полувкладышей. При этом обеспечивается сохранение температуры подводимой смазки, неизменной от ее номинального рабочего значения;thirdly, the optimal organization of the supply and removal of lubricant, including due to the exclusion of the mixing process of the supplied and spent lubricant, the effective removal of which is ensured by radial end bevels 19 and
в-четвертых, организацию индивидуального (раздельного) подвода смазки к рабочим 21 и установочным 22 колодкам, их эффективное охлаждение за счет выполнения каналов 23-27, 32, 33, а также организацию направленного отвода отработанной смазки через систему тангенциальных и радиальных каналов 29, 30, 31.fourthly, the organization of an individual (separate) supply of lubricant to the working 21 and installation 22 pads, their effective cooling due to the implementation of channels 23-27, 32, 33, as well as the organization of the directed removal of the used lubricant through a system of tangential and
Таким образом, можно сделать вывод, что предлагаемое изобретение обеспечивает достижение усматриваемого заявителем технического результата и соответствует критерию патентоспособности изобретения "изобретательский уровень".Thus, we can conclude that the invention ensures the achievement of the technical result perceived by the applicant and meets the patentability criterion of the invention "inventive step".
На чертежах, поясняющих сущность изобретения, представлены: фиг.1, где изображен продольный разрез опорно-упорного подшипника скольжения по плоскости Б-Б; фиг.2, где изображен поперечный разрез опорно-упорного подшипника скольжения по плоскости А-А; фиг.3, где изображен поперечный разрез опорно-упорного подшипника скольжения по плоскости Г-Г; фиг.4, где изображен вид Д фрагмента поперечного разреза опорно-упорного подшипника скольжения по плоскости Г-Г.In the drawings explaining the essence of the invention, are presented: FIG. 1, which shows a longitudinal section of a thrust plain bearing along the BB plane; figure 2, which shows a cross section of a thrust bearing in a plane AA; figure 3, which shows a cross section of a thrust bearing in the plane G-G; 4, which shows a view D of a fragment of a cross section of a thrust plain bearing along the G-D plane.
Опорно-упорный подшипник скольжения вала турбомашины состоит из верхней 1 и нижней 2 полуобойм корпуса подшипника с прижимными подушками 3, а также верхнего 4 и нижнего 5 полувкладышей с опорной поверхностью 6, выполненной из антифрикционного сплава и содержащей гидростатические карманы 7. В нижнем полувкладыше 5 выполнены канал 8 и перекрестные каналы 9, направленные к сферическим опорным поверхностям 10 нижней полуобоймы 5, корпуса подшипника, включающей карманы 11. Канал 8 соединен с узлом подвода смазки высокого давления 12 от внешнего источника, снабженного обратным клапаном 13. Основной подвод смазки 14 осуществляют через отверстие 15 в подушке 3, верхней полуобоймы корпуса подшипника и далее в кольцевую полость 16 через каналы 17, выполненные в нижнем полувкладыше. Каналы 17 (фиг.2), расположены под углом, совпадающим с углом касательной к валу в сторону его вращения "w", и выходят на эксцентричную расточку 18, расположенную на опорной поверхности 6 нижнего полувкладыша, на пересекающихся осях каналов 17.The thrust block bearing of the turbomachine shaft consists of the upper 1 and lower 2 half-bearings of the bearing housing with
Предлагаемое устройство опорно-упорного подшипника скольжения позволяет осуществить дополнительный отвод отработанной смазки через торцевые радиальные скосы 19, выполненные симметрично с 2-х сторон рабочей поверхности верхнего и нижнего полувкладышей, а также радиальные каналы 20. При этом начало торцевых скосов нижнего полувкладыша 5 и координата оси каналов 20 определяются углом "β" к горизонтальной плоскости вкладыша против направления вращения вала, на участке выхода смазки из возникающего при вращении вала ротора несущего гидродинамического клина.The proposed arrangement of a thrust plain bearing allows the additional removal of waste grease through radial end bevels 19, made symmetrically from 2 sides of the working surface of the upper and lower half liners, as well as
Подвод смазки из кольцевой полости 16 выполнен раздельно к рабочим 21 и установочным 22 колодкам за счет выполнения внутренних радиально-осевых каналов 23, 24, 25, 26, 27, а отвод отработанной смазки из междискового, а также межколодочного пространств 28 (фиг.3) осуществлен через систему каналов 29, 30, 31, выполненных радиально и тангенциально к окружности вкладыша, при этом рабочие и установочные колодки 21, 22 снабжены каналами 32, 33, предназначенными для охлаждения рабочих их поверхностей. Из каналов 32, 33, как и из каналов 29, 30, смазка последовательно направляется в картер подшипника и далее в сливной коллектор системы смазки паровой турбины.The supply of lubricant from the
Самоустановка опорно-упорного подшипника относительно вала в осевом направлении при его вращении обеспечивается: во-первых, за счет выполнения минимального зазора между взаимно сопряженными сферическими поверхностями полуобойм 1, 2 корпуса подшипника и полувкладышей 2, 4, равного не менее 0,003 диаметра сферы полуобойм корпуса подшипника; во-вторых, за счет предусмотренной конструкцией подшипника возможности подвода смазки высокого давления 13 к карманам 7, 11 через внутренние каналы 8, 9 от внешнего источника на режимах пуска и останова турбомашин, а на номинальном режиме работы паровой турбины путем отбора смазки повышенного давления из развитого гидродинамического клина между вкладышем и валом (так называемого внутреннего источника) через карманы 7, внутренние перекрестные каналы 9 к карманам 11 на сферической опорной поверхности нижней полуобоймы 2; в-третьих, за счет применения подвижных подпружиненных масляных уплотнений 34, не ограничивающих подвижность вкладыша в случаях возможных расцентровок вала при перекосах опор турбомашины.The self-alignment of the thrust bearing relative to the shaft in the axial direction during its rotation is ensured: firstly, by minimizing the gap between the mutually conjugated spherical surfaces of the half-shells 1, 2 of the bearing housing and half-liners 2, 4, equal to at least 0.003 of the sphere diameter to the half-shells of the bearing housing ; secondly, due to the design of the bearing, the possibility of supplying high-pressure grease 13 to
В корпусе нижних половин масляных уплотнений 34 выполнены симметричные пазы 35 (фиг.1) для направленного слива отработанной смазки из межуплотнительного пространства 36 в картер подшипника и сливной коллектор системы смазки паровой турбины. При этом уплотнения подшипника предлагаемого устройства значительно сокращают протечки масла из подшипника в случаях возможных расцентровок вала турбоагрегата.In the case of the lower halves of the oil seals 34, symmetrical grooves 35 are made (Fig. 1) for the directional discharge of the used lubricant from the inter-seal space 36 into the bearing housing and the drain manifold of the steam turbine lubrication system. Moreover, the bearing seals of the proposed device significantly reduce oil leakage from the bearing in cases of possible misalignment of the turbine unit shaft.
Опорно-упорный подшипник скольжения работает следующим образом.The support thrust bearing works as follows.
Поток смазки 14, при номинальном давлении 0,06-0,12 МПа, поступает через отверстие 15 и кольцевую полость 16, каналы 17 и эксцентричную расточку 18 на рабочую поверхность 6 нижнего полувкладыша 4. С началом вращения вала ротора турбомашины и по мере увеличения его частоты вращения ("w") до номинального значения в зазоре между валом и рабочей поверхностью образуется гидродинамический клин, который обуславливает всплытие вала на необходимую величину. Оптимальная величина области образования гидродинамического клина, а также гарантированное всплытие вала в немаловажной степени обусловлена сохранением строгой параллельности опорных поверхностей верхнего и нижнего полувкладышей и величиной их установочного зазора к валу ротора паровой турбины в осевом направлении, равной не менее 0,003 диаметра сферы полуобойм корпуса подшипника. Выполнение зазора менее предлагаемой величины заметно снижает несущую способность подшипника. При этом несущая способность подшипника определяется величиной всплытия вала, его расположением относительно расточки в вертикальном и горизонтальном направлениях, температурным распределением при различных нагрузках на всех возможных режимах работы турбомашин.The lubricant flow 14, at a nominal pressure of 0.06-0.12 MPa, enters through the
Свежая смазка, поступающая из каналов 17 в направлении по касательной к валу в сторону его вращения, попадает в эксцентричную расточку 18, расположенную на пересекающихся осях с каналами 17, что предотвращает нерациональное перетекание подаваемой смазки в верхний полувкладыш и улучшает условия входа смазки на рабочую поверхность нижнего полувкладыша 5.Fresh lubricant coming from the
С обоих торцов рабочей поверхности нижнего полувкладыша 5 для подвода смазки высокого давления выполнены по три кармана 7, расположенные под углом "γ", симметрично друг друга и относительно вертикальной оси вкладыша. Таким же образом, на внутренней сферической поверхности нижней полуобоймы 2 выполнены и карманы 11. При этом карманы 7, 11 соединены радиальными перекрестными каналами 9, а через карманы 7 и каналы 8 соединяются с узлом подводом смазки высокого давления 12 через узел подвода смазки от внешнего источника, снабженный обратным клапаном 13.Three pockets 7 are made from both ends of the working surface of the lower half-liner 5 for supplying high-pressure lubricant, located at an angle "γ", symmetrically to each other and relative to the vertical axis of the liner. In the same way,
Таким образом, на номинальном режиме работы паровой турбины в результате возникновения гидродинамического клина при вращении вала ротора, в развитой его области, из карманов 7, расположенных под углом "γ", по внутренним перекрестным каналам 9 постоянно осуществляется отбор, соответственно, компенсируемый подводом в карманы 11, смазки высокого давления (5-6 МПа) на опорную сферическую поверхность нижней полуобоймы 2 корпуса подшипника. Последнее позволяет обеспечить существенное улучшение подвижности нижнего полувкладыша относительно вала ротора и, соответственно, параллельность установки рабочих и установочных колодок относительно диска ротора.Thus, at the nominal operating mode of the steam turbine as a result of the appearance of a hydrodynamic wedge during rotation of the rotor shaft, in its developed region, from the pockets 7 located at an angle “γ”, selection is constantly carried out through the internal cross channels 9, respectively, compensated by the supply to the
При пуске или останове турбомашины подвод смазки высокого давления 12 осуществляется от внешнего источника, снабженного обратным клапаном 13. При этом смазка через канал 8, выполненный в нижней полуобойме корпуса подшипника, через радиальные отверстия поступает к карманам 7 и одновременно дозированно по внутренним перекрестным каналам 9 к карманам 11 на нижней полуобойме корпуса подшипника.When starting or stopping the turbomachine, the high-pressure grease 12 is supplied from an external source equipped with a check valve 13. In this case, the grease through the channel 8, made in the lower half-hollow of the bearing housing, through the radial holes enters the pockets 7 and at the same time is metered through the internal cross channels 9 to
Вышеупомянутые и предлагаемые изобретением конструктивные изменения устройства опорно-упорного подшипника обеспечивают практически мгновенно возникающий эффект всплытия вала на смазочном слое уже при минимальной частоте его вращения. При этом, в случае необходимости, предлагаемое устройство позволяет обеспечить поворот вкладыша относительно продольной оси валопровода путем возможности одновременного всплытия и самого вкладыша в пределах минимального зазора между сферическими поверхностями относительно полуобойм корпуса подшипника, а также его оптимальную самоустановку за счет предусмотренной конструкцией автоматического поступления смазки более высокого давления на противоположную сторону взаимно сопряженных опорных сферических поверхностей.The aforementioned and proposed by the invention, structural changes in the arrangement of a thrust bearing provide an almost instantaneous effect of the ascent of the shaft on the lubricating layer even at a minimum frequency of rotation. At the same time, if necessary, the proposed device allows you to ensure the rotation of the liner relative to the longitudinal axis of the shaft line by the possibility of simultaneous ascent and the liner itself within the minimum clearance between the spherical surfaces relative to the half-shells of the bearing housing, as well as its optimal self-installation due to the design of automatic lubrication of a higher pressure on the opposite side of mutually conjugated supporting spherical surfaces.
В случаях возникновения перекосов опор турбомашины или тепловых расцентровках вала ротора при номинальном режиме работы на торцах рабочей поверхности опорных элементов подшипника давление в слое смазки и зазоры, соответственно, значительно отличаются по абсолютной величине.In cases of distortions of the supports of the turbomachine or thermal misalignment of the rotor shaft during the nominal operation at the ends of the working surface of the bearing elements of the bearing, the pressure in the lubricant layer and the gaps, respectively, significantly differ in absolute value.
Выполнение взаимно сопряженных опорных сферических поверхностей вкладыша и обоймы корпуса подшипника с зазором между ними позволяет гарантированно обеспечить его самоустановку относительно вала в продольном направлении. Организация внутренних перекрестных каналов дозированного подвода смазки высокого давления дополнительно улучшает самоустановку опорных и упорных элементов вкладыша относительно вала ротора за счет возможности автоматического поступления смазки более высокого давления на противоположную сторону опорной сферической поверхности нижнего полувкладыша. Последнее позволяет обеспечить ранее недостигаемую в известных конструкциях мгновенность его разворота в нужном направлении, тем самым исключение перекосов как на опорной рабочей поверхности, так и по установочным и рабочим колодкам, чем способствует существенному повышению надежности его работы и предотвращает возможность возникновения низкочастотной вибрации.The implementation of mutually conjugated supporting spherical surfaces of the liner and the casing of the bearing housing with a gap between them makes it possible to ensure its self-installation relative to the shaft in the longitudinal direction. The organization of the internal cross channels of the metered supply of high-pressure lubricant additionally improves the self-installation of the support and thrust elements of the liner relative to the rotor shaft due to the possibility of automatic receipt of higher-pressure lubricants on the opposite side of the spherical supporting surface of the lower half-liner. The latter allows us to ensure the instantly previously unattainable in the known constructions instantaneous turn in the right direction, thereby eliminating distortions both on the supporting working surface and along the installation and working blocks, which contributes to a significant increase in the reliability of its operation and prevents the possibility of low-frequency vibration.
В нижнем полувкладыше 5, на выходе из несущего слоя гидродинамического клина, в зоне угла β образуется область отрицательных давлений. Для снижения подсоса смазки и ее переноса в верхний полувкладыш 4 в данной области выполнены торцевые скосы 19 и радиальные каналы 20, через которые часть горячей отработанной смазки отводится непосредственно в картер корпуса подшипника. Остальное незначительное количество горячей, отработанной смазки переносится на рабочую поверхность верхнего полувкладыша 3 и далее за счет выполнения в нем торцевых скосов 19 поступает в межуплотнительное пространство и через пазы 33 в корпусе нижней половины уплотнения 34 и нижнего полувкладыша 5 и направляется в картер корпуса подшипника.In the lower half-insert 5, at the exit from the carrier layer of the hydrodynamic wedge, in the zone of angle β, a region of negative pressures forms. To reduce the grease leakage and its transfer to the upper half-liner 4, end bevels 19 and
Возможность индивидуального подвода смазки к рабочим 21 и установочным 22 колодкам, обеспечение их эффективного охлаждения за счет поступления смазки через каналы 23, 24, 25, 26, 27 и 32, 33, а также направленного отвода смазки через систему каналов 29-31, в сочетании с возможностью автоматической самоустановки всех колодок относительно упорного диска вала турбомашины, обеспечивает существенное повышение несущей способности и надежности работы опорно-упорного подшипника на всех режимах работы агрегата.Possibility of an individual supply of lubricant to the working 21 and installation 22 pads, ensuring their effective cooling due to the supply of lubricant through
Неизбежность практического возникновения перекосов опор и тепловых расцентровок валопровода, постоянно возникающих при эксплуатации турбомашин, обуславливает появление неравномерности удельных нагрузок на торцах рабочей поверхности нижних полувкладышей и большинства установленных рабочих и установочных колодок. Последнее приводит к резкому понижению несущей способности опорно-упорных подшипников, интенсивному их износу и, как следствие, повышению температурного и вибрационного уровня их работы. В связи с этим предлагаемое изобретение позволяет обеспечить большой резерв несущей способности и вибрационной надежности работы подшипника на всех режимах эксплуатации турбоагрегатов.The inevitability of the practical occurrence of distortions of the supports and thermal misalignment of the shaft line, constantly occurring during the operation of turbomachines, causes the appearance of uneven specific loads at the ends of the working surface of the lower half-liners and the majority of installed work and installation pads. The latter leads to a sharp decrease in the bearing capacity of thrust bearings, their intensive wear and, as a result, an increase in the temperature and vibration level of their work. In this regard, the invention allows to provide a large reserve of bearing capacity and vibrational reliability of the bearing in all operating modes of turbine units.
Таким образом, вышеприведенные в описании и чертежах сведения свидетельствуют о выполнении при использовании предлагаемого устройства опорно-упорного подшипника следующей совокупности условий:Thus, the above information in the description and drawings indicate that the following set of conditions is met when using the proposed device of a thrust bearing:
- средство, воплощающее предлагаемое техническое решение при его осуществлении, используется при производстве и эксплуатации опорно-упорных подшипников скольжения для роторов паровых турбин и турбогенераторов средней и большой мощности;- a tool that embodies the proposed technical solution in its implementation, is used in the production and operation of thrust plain bearings for steam turbine rotors and medium and high power turbogenerators;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной ниже формулы патента на изобретение, подтверждается возможность его осуществления с помощью приведенных в описании и чертежах заявки средств и методов;- for the claimed device in the form described in the independent clause of the patent formula for the invention set forth below, the possibility of its implementation using the means and methods given in the description and drawings of the application is confirmed;
- средство, воплощающее предлагаемое изобретение при его фактическом осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата и обеспечивает улучшение технико-экономических показателей работы паровой турбины в целом.- a tool embodying the invention in its actual implementation, is able to achieve the achievement of the technical result perceived by the applicant and provides improved technical and economic performance of the steam turbine as a whole.
Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию патентоспособности "промышленная применимость".Therefore, the present invention meets the patentability criterion of "industrial applicability".
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005103062/11A RU2282067C1 (en) | 2005-02-07 | 2005-02-07 | Supporting-thrust slider bearing for shaft of turbomachine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005103062/11A RU2282067C1 (en) | 2005-02-07 | 2005-02-07 | Supporting-thrust slider bearing for shaft of turbomachine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2282067C1 true RU2282067C1 (en) | 2006-08-20 |
Family
ID=37060633
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005103062/11A RU2282067C1 (en) | 2005-02-07 | 2005-02-07 | Supporting-thrust slider bearing for shaft of turbomachine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2282067C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2597182C2 (en) * | 2014-11-11 | 2016-09-10 | Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности "Энергия без границ" | Shaft line of turbine unit with connecting sleeves, aligned with bearing sliding supports and support or thrust bearing of this shaft line |
RU2691687C1 (en) * | 2018-01-22 | 2019-06-17 | Публичное акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ПАО "Силовые машины") | Support thrust bearing with separate supply of oil |
-
2005
- 2005-02-07 RU RU2005103062/11A patent/RU2282067C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2597182C2 (en) * | 2014-11-11 | 2016-09-10 | Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности "Энергия без границ" | Shaft line of turbine unit with connecting sleeves, aligned with bearing sliding supports and support or thrust bearing of this shaft line |
RU2691687C1 (en) * | 2018-01-22 | 2019-06-17 | Публичное акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ПАО "Силовые машины") | Support thrust bearing with separate supply of oil |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2850300B1 (en) | Turbocharger with journal bearing | |
CA2444061C (en) | Oil annulus to circumferentially equalize oil feed to inner race of a bearing | |
US9874217B2 (en) | Turbomachine shaft sealing arrangement | |
KR20150056632A (en) | End face oil configuration for journal bearings | |
CN108302121A (en) | A kind of tilting bush sliding bearing | |
JP6704107B2 (en) | Thrust collar and thrust bearing device | |
GB1573554A (en) | Bearing for rotating machine parts | |
RU2282067C1 (en) | Supporting-thrust slider bearing for shaft of turbomachine | |
NO20200860A1 (en) | A sealing arrangement | |
RU2619408C1 (en) | Supportsegmental sliding bearing | |
US20210231175A1 (en) | Bearing assembly and compressor comprising same | |
RU101112U1 (en) | TURBOCHARGER | |
RU2361126C1 (en) | Plain segmental shoe bearing liner | |
RU2237199C1 (en) | Radial sliding bearing for rotors of high-power turbine-driven sets | |
RU2237200C1 (en) | Thrust plain bearing for shaft of turbine-driven set | |
RU2469213C1 (en) | Turbocompressor | |
CN206072104U (en) | A kind of Tilting Pad bearing | |
RU39369U1 (en) | Thrust Bearing | |
RU2729561C1 (en) | High-pressure rotor support of gas turbine engine | |
RU2730557C1 (en) | Gas turbine engine rotor support | |
SU1613725A2 (en) | Thrust sliding bearing assembly | |
RU2505719C1 (en) | Thrust plain bearing | |
RU2691687C1 (en) | Support thrust bearing with separate supply of oil | |
RU103380U1 (en) | TURBOCHARGER | |
RU2292493C2 (en) | Method of lubricating pivot sliding bearing |