устройство для отведения жидкого смазочного материала из устройства подшипника

Формула изобретения

1. Устройство для отведения жидкого смазочного материала из устройства подшипника, вращающегося вокруг оси вала, содержащее сборную камеру для смазочного материала, поступающего вдоль вала, расположенную вокруг вала между опирающим вал подшипником и окружающим вал уплотнением, а также средство улавливания смазочного материала выполнено в виде размещенной в сборной камере воронки с устьем для улавливания вращающегося потока смазочного материала.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что воронка расположена в непосредственной близости к валу.

3. Устройство для отведения жидкого смазочного материала из устройства подшипника вращающегося вокруг оси вала, содержащее сборную камеру со стенкой для смазочного материала, поступающего вдоль вала, расположенную вокруг вала между опирающим валом подшипником и окружающим вал уплотнением, а также средство улавливания смазочного материала и сливной трубопровод, отличающееся тем, что стенка сборной камеры выполнена с поперечным перпендикулярно оси вала сечением в форме по меньшей мере одного окружающего ось спирального отрезка с замыкающим его промежуточным отрезком, при этом средство улавливания смазочного материала выполнено в виде отверстия в стенке, расположенного в области указанного промежуточного отрезка.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что сливной трубопровод установлен практически вертикально.

5. Устройство по одному из пп.3 и 4, отличающееся тем, что оно снабжено инжекционным трубопроводом, подключенным к сборной камере с образованием совместно со сливным трубопроводом струйного насоса с инжекционным трубопроводом в качестве трубопровода приводного средства.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оно снабжено подключенным к сливному трубопроводу первым всасывающим трубопроводом для отсасывания текучей среды, в частности смазочного материала, пара, воды или воздуха, контактирующей с уплотнением.

7. Устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что оно снабжено подключенным к сборной камере и к сливному трубопроводу вторым всасывающим трубопроводом для отсасывания текучей среды, в частности смазочного материала, пара, воды или воздуха из сборной камеры.

8. Устройство по одному из пп.3 - 7, отличающееся тем, что устройство подшипника выполнено в виде подшипника турбинной установки, в частности паротурбинной установки.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что устройство подшипника выполнено в виде торцевого подшипника, размещенного в паровом пространстве турбинной установки.

10. Устройство по одному из пп.3 - 9, отличающееся тем, что подшипник выполнен в виде подшипника скольжения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройству для отведения жидкого смазочного материала из устройства подшипника для вращающегося вокруг оси вала, причем, устройство подшипника содержит снабжаемый смазочным материалом опирающий вал подшипника и по меньшей мере одно соседнее с ним уплотнительное устройство, которое имеет окружающее вал уплотнение и лежащее между ним и подшипником, окружающее вал сборное пространство, в которое вдоль вала поступает смазочный материал из подшипника и из которого смазочный материал отводится по сливному трубопроводу.

Изобретение относится, в частности, к устройству подшипника скольжения в турбинной установке, в частности, в паротурбинной установке. Особое внимание при этом уделяется устройствам подшипника скольжения, которые должны по возможности полностью быть защищенными от выхода смазочного материала. Устройства подшипника скольжения, применяемые в турбинных установках, а также способы и устройства для отведения жидких смазочных материалов, в частности, смазочного масла, из таких устройств подшипника скольжения следует из EP-B-O 222 991 и EP-A O 306 634. В этих публикациях подробно пояснены подшипники скольжения для турбомашин, в частности, паровых турбин. Кроме того, представлено также включение таких устройств подшипника скольжения в радиальные подшипники, осевые подшипники и комбинированные радиально-осевые подшипники.

Существенной составной частью устройства согласно ограничительной части является уплотнительное устройство для отведения смазочного материала, который выходит из собственного подшипника и который должен удерживаться в соответствующем контуре смазочного материала. Эта задача получается уже из простых экономических соображений, а также соображений относительно избежания загрязнений в окружающей среде устройства подшипника. В частности, в паротурбинной установке к этому добавляется, однако, еще один существенный аспект, а именно, предотвращение проникновения смазочного материла в паровой контур, что оказывает отрицательное воздействие на протекающий там термодинамический процесс и, кроме того, может вызывать загрязнения и коррозию. В частности, устройство подшипника, которое должно размещаться в области, где работают с паром, должно быть, практически, полностью защищено от выхода смазочного материала, и это, в частности, при значительных рабочих нагрузках, которым подвержены подшипники в турбинных установках и т.п. В энергетических установках роторы вращаются в турбинах со скоростями в несколько тысяч оборотов в минуту (обычно 3000 оборотов в минуту в Европе и 3600 оборотов а минуту в Америке), результатом чего являются значительные относительные скорости скользящих друг по другу в устройствах подшипников поверхностей валов и подшипников. Таким образом, сюда добавляются очень высокие требования к нагрузке подшипников смазочным материалом, результатом чего являются значительные утечки смазочного материала из подшипников. Представленные в EP-B-O 222 991 и EP-A O 306 634 устройства подшипников скольжения являются выполненными специально для решения этих проблем, причем, прежде всего, должно гарантироваться плавное отведение выходящего из подшипников скольжения количеств смазочного материала и, кроме того, в известном объеме должно достигаться также отведение масла из приданных в соответствие подшипникам скольжения уплотнений.

В каждом до сих пор известном устройстве подшипника отведение смазочного материала из расположенного рядом с подшипником сборного кольца осуществляется, в основном, только за счет естественного наклона, который реализуется путем подходящей прокладки сливных трубопроводов для смазочного материала.

В соответствии с этим настоящее изобретение исходит из следующей задачи: отведение смазочного материала из устройства согласно ограничительной части должно быть в целом улучшено, причем, аппаратурные и связанные с ними экономические издержки должны по возможности оставаться малыми.

В качестве первого решения этой задачи указано устройство для отведения жидкого смазочного материала из устройства подшипника для вращающегося вокруг оси вала, причем, устройство подшипника содержит снабженный смазочным материалом опирающий вал подшипника и по меньшей мере одно соседнее с ним уплотнительное устройство, которое имеет окружающее вал уплотнение и лежащую между ним и подшипником, окружающую вал сборную камеру, в которую вдоль вала поступает смазочный материал из подшипника и из которого смазочный материал отводится по сливному трубопроводу, причем, согласно изобретению предусмотрена входящая в сборную камеру воронка с отверстием для улавливания смазочного материала и отведения смазочного материала в сливной трубопровод.

Воронка расположена предпочтительным образом в непосредственной близости вала.

В качестве второго решения задачи указано устройство для отведения жидкого смазочного материала из устройства подшипника для вращающегося вокруг оси вала, причем, устройство подшипника содержит снабжаемый смазочным материалом опирающий вал подшипника и по меньшей мере одно соседнее с ним уплотнительное устройство, которое имеет окружающее вал уплотнение и лежащую между ним и подшипником окружающую вал сборную камеру, в которую вдоль вала поступает смазочный материал из подшипника и из которой смазочный материал отводится по сливному трубопроводу, причем, согласно изобретения, сборная камера имеет практически прямую относительно оси стенку, которая перпендикулярно к оси имеет поперечное сечение, образованное по меньшей мере окружающим ось спиральным отрезком и замыкающим стенку промежуточным отрезком, причем, в области указанного промежуточного отрезка расположено отверстие. Сливной трубопровод впадает в стенку в области промежуточного отрезка. Первое решение и второе решение могут также комбинироваться друг с другом, для чего в сборной камере (называемой в последующем также сборным пространством) со стенкой, которая образована из по меньшей мере одного спирального отрезка и по меньшей мере одного промежуточного отрезка, должна быть предусмотрена воронка, которая в области промежуточного отрезка впадает в сливной трубопровод.

Согласно изобретению, используется импульс, который сообщается смазочному материалу в сборном пространстве вращающимся валом. Передача импульса происходит частично за счет трения и частично за счет тангенциально отбрасываемого вращающимся валом смазочного материала, этот смазочный материал попадает на смазочный материал, который находится на радиальной стенке сборного пространства и сообщает этому смазочному материалу свой импульс. В общем, таким образом, получается поток смазочного материала вокруг оси в том же самом направлении вращения, в котором вращается вал. Согласно изобретения, этот вращающийся поток улавливается в сборном пространстве и без существенной потери скорости, то есть без потери скорости, кроме неизбежных потерь на трение, которые обусловлены вязкостью смазочного материала, отводится из сборного пространства. Взаимодействие между вращающимся валом и находящимся в сборном пространстве смазочным материалом используется согласно изобретения, чтобы вывести смазочный материал из сборного пространства.

Особенно предпочтительным является, если смазочный материал отводится из сборного пространства практически вертикально вниз, так как таким образом дополнительно к насосному действию вращающегося вала отведению смазочного материала способствует силе тяжести.

Импульс отведенного согласно изобретению из сборного пространства быстро текущего смазочного материала может выгодным образом использоваться дальше в струйном насосе, в котором смазочный материал служит в качестве приводящего средства и создает засасывающее действие, которое является особенно применимым для поддержки отведения смазочного материала или других текучих сред из устройства подшипника.

Особенно выгодным является отсасывать посредством этого засасывающего действия из приданного устройству подшипника уплотнительного устройства смазочный материал или другую, возможно, состоящую из нескольких компонентов текучую среду. Уплотнения, как таковые, которые это позволяют, следуют из цитированных выше европейских патентных документов.

Согласно изобретения избегается значительное торможение приведенного в движение вращающимся валом смазочного материала. Импульс смазочного материала нейтрализуется не только за счет столкновения или тому подобного, чтобы затем посредством соответственно мощных насосных устройств или тому подобного произвести отведение, но приведенный в быстрое движение смазочный материал улавливается специальными средствами и непосредственно подводится к сливному трубопроводу, причем, в значительной степени используется импульс смазочного материала.

Входящее в сборное пространство для улавливания смазочного материала средство, например, воронка, имеет предпочтительно направленный практически в радиальной относительно вала плоскости вход (устье), в который может непосредственно забрасываться смазочный материал. Особенно выгодным является располагать воронку в непосредственной близости вала, чтобы таким образом по возможности избежать потерь скорости.

Выгодным также является выполнять окружающую сборное пространство, установленную, в основном, прямо относительно оси стенку сборного пространства за спиралеобразным поперечным сечением так, что это поперечное сечение имеет, в основном, полностью окружающий один раз ось спиральный отрезок и замыкающий представленную спиральным отрезком кривую промежуточный отрезок, который предпочтительно направлен практически радиально. При этом стенка содержит в области промежуточного отрезка вход (устье), через который должен отводиться смазочный материал. Выполненная таким образом стенка пригодна для того, чтобы собирать отбрасываемый валом смазочный материал, причем, смазочный материал на пути к промежуточному отрезку увеличивается на дополнительный, отбрасываемый валом смазочный материал, импульсом которого он постоянно перемещается дальше и подводится непосредственно к входу, где являются подключаемыми трубопроводы для отведения смазочного материала.

Следует заметить, что стенка является возможно выполнимой с несколькими спиральными отрезками и несколькими промежуточными отрезками, в частности, с двумя спиральными отрезками, каждый из которых, в основном, охватывает ось наполовину, и с двумя промежуточными отрезками, каждый из которых соединяет друг с другом оба спиральных отрезка. По смыслу являются невыполнимыми также устройства с целостным количеством спиральных отрезков и промежуточных отрезков. Такие выполнения рекомендуются, а частности, тогда, когда через сборное пространство должны проходить относительно большие количества смазочного материала.

Как уже упоминалось, согласно изобретению, отведенный из сборного пространства смазочный материал может подводиться к струйному насосу и служить в этом струйном насосе в качестве перемещающей среды. В этом смысле является выгодным подключать к сборному пространству инжекционный трубопровод, каковой инжекционный трубопровод образует со сливным трубопроводом струйный насос, причем, инжекционный трубопровод представляет собой трубопровод перемещающей среды. Таким образом, в сливном трубопроводе может достигаться засасывающее действие, которое является выгодно применимым в рамках устройства согласно изобретения или также в другом устройстве.

К сливному трубопроводу, который упомянутым образом принадлежит к струйному насосу, предпочтительным образом подключен первый всасывающий трубопровод, который сообщается с уплотнением для отсасывания текучей среды, в частности, смазочного материала, пара, воды, воздуха или их смеси. Таким образом, расход смазочного материала через уплотнение может быть уменьшен и достижимым является существенное улучшение уплотняющего действия. Это, прежде всего, важно в устройствах подшипников в турбинных установках, которые омываются паром или конденсатом и по причинам термодинамики должны защищаться от выхода смазочного материала.

К образованному сливным трубопроводом струйному насосу в рамках особенно выгодного дальнейшего развития изобретения может подключаться также второй всасывающий трубопровод, который для всасывания текучей среды, в частности смазочного материала, пара, воды или воздуха, сообщается со сборным пространством. Таким образом, создается вторая возможность отведения из сборного пространства смазочного материала, что эффективно предотвращает опасность для смазочного материала застаивания в сборном пространстве и удаляет из сборного пространства смазочный материал, который не был уловлен согласно изобретению при высокой скорости, тем самым поддерживается работа соответствующих изобретению улавливающих средств за счет того, что они поддерживаются свободными от медленно движущегося смазочного материала.

Как уже упоминалось, устройство согласно изобретения в рамках любого выполнения является особенно пригодным для оснащения устройства подшипника скольжения, предпочтительно в турбинной установке, в частности, паротурбинной установке. Устройство является особенно пригодным для применения в высоконагруженных турбинных установках на электростанциях и тому подобным, особенно оно пригодно для оснащения устройства подшипника скольжения в торцовом подшипнике турбинной установки, каковой торцовый подшипник расположен в заполненном паром паровом пространстве турбинной установки.

Следует еще указать на то, что устройство подшипника, разумеется, может иметь и другие компоненты наряду с уже упомянутыми. Так, является возможным снабжать подшипник на каждой осевой стороне сборным пространством и уплотнением. Далее следует заметить, что, в частности, во многих паротурбинных установках уплотнения в устройствах подшипника являются сделанными из нескольких частей или структурированы. Так, при рассмотрении вдоль оси между внутренним пространством турбины и подшипником лежат многократно множество уплотнительных отрезков, между которыми расположены пространства, которые в зависимости от выполнения и функции снабжаются паром, вакуумированы или продуваются воздухом. Все это служит цели в каждом частичном уплотнении создать поток течи с определенными свойствами, в частности определенной величины, определенного направления и определенного состава, и отводить эти потоки течи в определенных местах из уплотнения и подводить их для соответствующей их составу дальнейшей обработки.

Изобретение в связи с другим выполнением устройства подшипника не ограничивается частными формами выполнения.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство в области сборного пространства, поперечное сечение;

на фиг. 2 - то же, продольное сечение;

на фиг. 3 и 4 - соответственно, поперечное сечение соответствующего изобретению устройства в области сборного пространства.

Как видно из фиг. 1, в устройстве согласно изобретения вал 2 вблизи не представленного подшипника, в частности, подшипника скольжения, и также не представленного уплотнения окружен сборным пространством 5, в котором собирается смазочный материал, который выступает из подшипника вдоль вала 2. В сборном пространстве 5 смазочный материал течет вокруг вращающегося вала 2 в том же самом направлении вращения, в котором вращается вал 2. Поток смазочного материала удерживается на ходу частично за счет трения на вращающемся валу 2 и частично за счет того, что смазочный материал, который тангенциально отбрасывается вращающимся валом 2, объединяется с текущим по стенке 9 сборного пространства 5 смазочным материалом и сообщает ему свой импульс. Согласно изобретению, смазочный материал улавливается в сборном пространстве 5 воронкой 8 и без значительной потери скорости направляется через инжекционный трубопровод 6 в сливной трубопровод 7. Сливной трубопровод 7 установлен практически вертикально, чтобы использовать для отведения смазочного материала также силу тяжести. Вертикальное направление обозначено вертикальной линией 23. Сливным трубопроводом 7 смазочный материал направляется к не представленным транспортирующим и сборным устройствам, которые, как правило, являются частями, в основном, замкнутого контура для смазочного материала. Для построения контура для смазочного материала могут обычным образом использоваться все известные компоненты. Под сборным пространством 5 находится спускное пространство 22, в котором может улавливаться смазочный материал, который не попадает в воронку 8. Это имеет значение потому, что, как правило, не удается таким устройством, как воронка 8, полностью уловить поступающий в сборное пространство 5 смазочный материал, как правило, следует ожидать, что значительная часть смазочного материала не попадает в воронку 8 и, тем самым, должна отводиться другими средствами. Для этого, например, ниже сборного пространства 5 может быть предусмотрено спускное пространство 22, которое через (не представленные) отверстия и тому подобное в стенке 9 сообщается со сборным пространством 5 и из которого смазочный материал является отводимым через сливной трубопровод 7 или специально предусмотренный для этого трубопровода. Представленный на фиг. 1 подшипник является подшипником для паротурбинной установки и размещен в заполненном паром паровом пространстве 15. Подшипник окружен корпусом подшипника 19 и удерживается держателями 17 во внешнем корпусе 18 паротурбинной установки.

Дальнейшая конструкция устройства такого подшипника, поперечное сечение которого представлено на фиг. 1, вытекает из фиг.2. Вал 2 является вращаемым вокруг оси 1 и установлен в подшипнике скольжения 3, который снабжается через не показанные устройства смазочным материалом, как правило, смазочным маслом. Так как, как правило, подшипник скольжения 3, как и любой другой подшипник, не может быть выполнен полностью герметичным, то смазочный материал выступает вдоль вала 2 из подшипника скольжения 3. Для того, чтобы этот смазочный материал не загрязнял неконтролированно устройство подшипника или окружающее его пространство и, по возможности, не оказывал отрицательного функционального воздействия, для улавливания этого смазочного материала предусмотрено особое уплотнение 4, например, лабиринтное уплотнение, которое, при необходимости, может быть выполнено также из нескольких частей. Между подшипником скольжения 3 и уплотнением 4, кроме того, предусмотрено окружающее вал 2 сборное пространство 5, в котором собирается выступающий из подшипника скольжения 3 смазочный материал и из которого он отводится. Как представлено на основе фиг. 1, смазочный материал в сборном пространстве 5 улавливается воронкой 8 (на фиг. 2 эта воронка 8 только намечена) и подводится через инжекционный трубопровод 6 к спускному трубопроводу 7. Инжекционный трубопровод 6 и спускной трубопровод 7 вместе образуют струйный насос и создают всасывающее действие, это всасывающее действие используется согласно фиг.2 для того, чтобы, с одной стороны, отсасывать смазочный материал из окружающего пространства подшипника скольжения 3 и, с другой стороны, отсасывать испарения смазочного материала, воздух и возможно появляющиеся другие текучие среды через первый всасывающий трубопровод 13 из относящегося к уплотнению 4 всасывающего пространства 21, которое сообщается через не представленные отверстия или тому подобное с уплотнением 4. Дополнительно к уплотнению 4, которое, прежде всего, имеет целью отгораживание других областей представленной в виде выреза турбинной установки от смазочных материалов, на валу 2 предусмотрены дополнительные уплотнения 20. Эти дополнительные уплотнения 20 служат для того, чтобы пар из турбинной установки удерживать на расстоянии от устройства подшипника. Дальнейшее выполнение дополнительных уплотнений 20 может производиться в соответствии с указаниями уровня техники.

Представленное на фиг. 2 устройство подшипника образует торцовый подшипник 16, который расположен в паровом пространстве 15 паротурбинной установки. Через держатели 17 торцовый подшипник 16 удерживается в паровом пространстве 15. Представленный держатель 17 является полым и через него проведен сливной трубопровод 7. Для удержания пара на расстоянии от устройства подшипника торцовый подшипник 16 окружен корпусом подшипника 19.

Фиг. 3 показывает схематическим образом первую форму выполнения средства для улавливания смазочного материала в сборном пространстве 5. Сборное пространство 5 окружает вращающийся вал 2, направление вращения вращающегося вала 2 представлено в виде изогнутой стрелки. Стенка 9 сборного пространства 5 имеет, в основном, круговое поперечное сечение. В сборном пространстве 5 расположена воронка 8, которая улавливает отброшенный валом 2 смазочный материал и направляет его по инжекционному трубопроводу в сливной трубопровод 7. Кроме отброшенного непосредственно валом 2 смазочного материала воронка 8 улавливает также по меньшей мере часть смазочного материала, который течет вдоль стенки 9 и приводится в движение поступающим на стенку 9, отброшенным от вала 2 смазочным материалом. Чтобы отводить не уловленные воронкой 8 количества смазочного материала, сборное пространство 5 сообщается со спускным пространством 22, в которое может поступать смазочный материал из сборного пространства 5 через (не представленные) отверстия или шлицы в стенке 9. Из спускного пространства 22 смазочный материал может притекать непосредственно к сливному трубопроводу 7, что поддерживается всасывающим действием, которое возникает в образованном из инжекционного трубопровода 6 и сливного трубопровода 7 струйном насосе, в котором уловленный воронкой 8 смазочный материал образует приводящее средство.

Другая форма выполнения сборного пространства представлена на фиг. 4. Стенка сборного пространства 5, которая в основном расположена параллельно (выходящей из полости фиг.4) оси, вокруг которой вращается вал 2, состоит из спирального отрезка 10 и замыкающего спиральный отрезок 10 промежуточного отрезка 11, который, в основном, направлен радиально. Стенка сборного пространства 5 имеет в области промежуточного отрезка 11 вход 12, к которому подключен инжекционный трубопровод 6. Под сборным пространством 5 расположено спускное пространство 22, опорожняемое через подключенный к сливному трубопроводу 7 второй всасывающий трубопровод 14. Сливной трубопровод 7 и инжекционный трубопровод 6 образуют струйный насос.

Согласно изобретения, отведение смазочного материала из устройства подшипника является возможным при использовании импульса, который сообщается подлежащему отведению смазочному материалу вращающимся в устройстве подшипника валом. Таким образом обеспечивается связанное конструктивно с малыми затратами и эффективное отведение смазочного материала.