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"Groupes comprenant une machine rotative, telle que compresseur,pompe ou turbine dont l'arbre reçoit dès le démarrage une forte poussée axiale du fluide refou- lé ou du fluide moteur".
@ L'invention est relative à un groupe comprenant une ma- chine rotative, telle que compresseur, pompe ou turbine, dont l'arbre reçoit des le démarrage, du fluide refoulé ou de l'agent moteur, une forte poussée axiale que doit absorber un palier de butée de l'arbre de la machine rotative. C'est le cas par exemple des machineries à vapeur à pression élevée lorsqu'une partie de la vapeur produite dans un générateur et recevant en dehors de ce générateur un supplément de chaleur doit être refoulée desmodro- miquement dans une chaudière en circulation continue et à l'état de vapeur surchauffée, au moyen d'un compresseur centrifuge.
La vapeur à mettre en circulation dans un tel cas peut déjà avoir dès le démarrage du compresseur, une pression de 130 kilogr. et au-délà, de telle sorte qu'il se manifeste sur l'arbre du oom- presseur centrifuge une poussée axiale considérable. Le frotte- ment d'adhérence créé par cette poussée dans/le palier de butée
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destinée à l'absorber, gêne considérablement le démarrage et peut provoquer une détérioration du palier de butée. Ce dernier est généralement construit d'après le principe du palier Mitohell.
La présente invention a pour but, dans des machineries du type mentionné où un palier de butée de l'arbre de la machine rotative est déchargé de la poussée axiale exercée sur lui en fai- sant agir une pression sur une surface de piston spéciale, d'as- surer une compensation irréprochable au démarrage morne en combi- naison avec des paliers de butée Mitchell, et cela sans avoir à supporter des pertes permanentes par des fuites de vapeur, d'huile etc., et sans avoir à fournir un travail de refoulement considé- rable pour maintenir la compensation de la poussée axiale et sans que le bon fonctionnement des segments de Mitchell, ni les condi- tions de travail désirées des coins d'huile des paliers Mitchell soient défavorablement influencées le moins du monde.
Dans ce but la surface de piston à mettre sous pression reçoit uniquement pendant le démarrage suivant la présente invention directement ou indirectement, la poussée du fluide refoulé ou de l'agent mo- teur qui exerce dès le démarrage une forte poussée axiale sur le palier de butée, préférablement constitué par un palier Mitchell.
Au dessin annexé est représentée, à titre d'exemple et en partie schématiquement, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
1 désigne un compresseur centrifuge d'une machinerie à vapeur à haute pression qui est destiné à refouler de la vapeur à haute pression en circuit continu à travers des éléments non fi- gurés au dessin. La roue 1 de ce compresseur est montée en porte- à-faux sur un arbre 2 commandé par une machine non figurée, une turbine à vapeur par exemple. Cet arbre 2 est supporté par deux paliers 3,4. 5 désigne un palier de butée du type Mitchell pour recevoir la poussée axiale à laquelle est soumis l'arbre 2. Ce dernier présente une surface de piston spéciale 6 qui délimite en combinaison avec les coussinets du palier 4 u e chambre 7, commu- niquant avec un conduit 8. La chambre 7 est fermée hermétiquement
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par les surfaces 41 et 42 du palier à diamètres étagés.
Le con- duit 8 peut être mis en communication suivant la position respec- tive d'un robinet à trois voies 9 soit avec une tuyauterie lo, soit aveo un conduit de vidange 12. La tuyauterie 10 peut de son côté être mise en communication, par l'intermédiaire d'un robi- net à trois voies 13, avec une tuyauterie 14 aboutissant à l'espa-. ce inféneur 15 d'un cylindre 16 qui sert à guider un piston 17.
Le compartiment 15 et les conduits 14, lo et 8, de même que la chambre 7 sont remplis d'un liquide, d'huile par exemple. L'espace 27 au-dessus du piston 17 communique par l'intermédiaire d'un tu- yau 18, d'un robinet à trois voies 19, placé dans la position voulue, et d'un tuyau 2o avec l'espace 21 qui précède la roue du compresseur centrifuge 1, de telle sorte que la pression rég- nant dans le dit espace 21 est transmise par le piston 17 au li- quide qui se trouve au-dessous de ce dernier. Dans la tuyauterie 18 est intercalé un échangeur de chaleur Il. Dans la position des robinets à trois voies 19, 13,9 telle qu'elle est indiquée au dessin, on est à même d'exercer sur la surface de piston 6 une pression ayant un rapport déterminé avec la poussée directe du fluide refoulé sur l'arbre 2.
La poussée exercée sur la surface de piston 6 se manifestant en sens opposé à celle agissant sur l'arbre 2, le palier du butée 6 se trouve déchargé de cette der- nière. Cette décharge du palier de butée n'est nécessaire que pendant le démarrage; dès que la machine se trouve en mardce nor- male, la conduite 18 peut être mise en communication avec un tu- yau de décharge 22 au moyen du robinet 19, tandis que la conduite 14 peut être mise en communication, par l'intermédiaire du robi- net 13, avec le tuyau de refoulement 23 d'une pompe à huile 24.
De ce tuyau de refoulement 23 partent encore deux branchements 25, 26 servant à alimenter le palier-support 4 en huile de graissage.
Une fois la machine démarrée, le conduit 8 peut finalement encore être mis en communication avec le tuyau de décharge 12 par l'intox médiaire du robinet 9, de telle sorte que le compartiment 7 peut alors être utilisé comme collecteur d'évacuation pour le lubri- fiant amené au palier 4.
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La forme de la surface de piston spéciale à aménager sur l'arbre 2 est sans importance pour le principe de l'invention tant que cette surface est à même d'assurer la poussée antagoniste nécessaire à la décharge désirée du palier de butée.
Dans certains cas, on peut aussi se passer du cylindre 16 et du piston 17; on peut dans ce cas arriver à faire agir le fluide considéré dans l'espace 21 directement sur la surface de piston spéciale 6 de l'arbre 2.
Au lieu d'assurer la compensation désirée en utilisant la pression régnant au compartiment 21, on peut, pour produire la poussée nécessaire sur la surface de piston 6 adopter aussi un dispositif spécial à commande indépendante, tel qu'une pompe par exemple.
L'étanchéité de la surface de piston 6, au lieu d'être assurée par les surfaces adjacentes des coussinets du palier, peut aussi être obtenue au moyen de segments de piston, de labyrinthes, de garnitures etc.
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"Groups comprising a rotary machine, such as a compressor, pump or turbine, the shaft of which receives a strong axial thrust from the discharged fluid or from the working fluid upon start-up".
@ The invention relates to a unit comprising a rotary machine, such as a compressor, pump or turbine, the shaft of which receives from the start-up of the pumped fluid or the driving agent, a strong axial thrust that must be absorbed. a thrust bearing of the rotary machine shaft. This is the case, for example, with high-pressure steam machinery when part of the steam produced in a generator and receiving additional heat outside this generator must be delivered periodically into a continuously circulating boiler and at the state of superheated steam, by means of a centrifugal compressor.
The steam to be circulated in such a case may already have a pressure of 130 kilogr as soon as the compressor is started. and beyond, so that a considerable axial thrust occurs on the shaft of the centrifugal pump. The adhesion friction created by this thrust in / the thrust bearing
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intended to absorb it, considerably interferes with starting and can damage the thrust bearing. The latter is generally built according to the principle of the Mitohell bearing.
The object of the present invention is, in machinery of the type mentioned in which a thrust bearing of the shaft of the rotary machine is relieved of the axial thrust exerted on it by exerting pressure on a special piston surface, to d '' Ensuring faultless compensation at dull start-up in combination with Mitchell thrust bearings, without having to endure permanent losses through leaks of steam, oil, etc., and without having to perform considerable backflow to maintain axial thrust compensation and without the proper functioning of the Mitchell segments, nor the desired working conditions of the oil wedges of Mitchell bearings being adversely affected in the least.
For this purpose, the piston surface to be pressurized receives only during start-up according to the present invention, directly or indirectly, the thrust of the discharged fluid or of the motive agent which exerts a strong axial thrust on the bearing from the start. stopper, preferably constituted by a Mitchell bearing.
In the accompanying drawing is shown, by way of example and in part schematically, an embodiment of the object of the invention.
1 designates a centrifugal compressor of a high pressure steam machine which is intended to deliver high pressure steam in a continuous circuit through elements not shown in the drawing. The wheel 1 of this compressor is mounted in cantilever on a shaft 2 controlled by a machine not shown, a steam turbine for example. This shaft 2 is supported by two bearings 3, 4. 5 designates a thrust bearing of the Mitchell type for receiving the axial thrust to which the shaft 2 is subjected. The latter has a special piston surface 6 which, in combination with the bearings of the bearing 4, defines a chamber 7, communicating with a duct 8. Chamber 7 is hermetically sealed
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by the surfaces 41 and 42 of the stepped diameter bearing.
The pipe 8 can be placed in communication according to the respective position of a three-way valve 9 either with a pipe lo, or with a drain pipe 12. The pipe 10 can for its part be put in communication, by means of a three-way valve 13, with a pipe 14 terminating in the space. this inféneur 15 of a cylinder 16 which serves to guide a piston 17.
The compartment 15 and the conduits 14, lo and 8, as well as the chamber 7 are filled with a liquid, for example oil. The space 27 above the piston 17 communicates via a pipe 18, a three-way valve 19, placed in the desired position, and a pipe 2o with the space 21 which precedes the impeller of the centrifugal compressor 1, so that the pressure in said space 21 is transmitted by the piston 17 to the liquid which is located below the latter. In the pipe 18 is interposed a heat exchanger II. In the position of the three-way valves 19, 13, 9 as indicated in the drawing, it is possible to exert on the piston surface 6 a pressure having a determined ratio with the direct thrust of the fluid delivered on it. 'tree 2.
The thrust exerted on the piston surface 6 being manifested in the opposite direction to that acting on the shaft 2, the bearing of the stop 6 is unloaded from the latter. This relief of the thrust bearing is only necessary during start-up; as soon as the machine is on normal ground, the pipe 18 can be put in communication with a discharge pipe 22 by means of the valve 19, while the pipe 14 can be put in communication, by means of the valve. valve 13, with the delivery pipe 23 of an oil pump 24.
Two more connections 25, 26 from this delivery pipe 23 are used to supply the support bearing 4 with lubricating oil.
Once the machine has started, the duct 8 can finally still be placed in communication with the discharge pipe 12 through the middle of the valve 9, so that the compartment 7 can then be used as a discharge manifold for the lubricant. - trusty brought to level 4.
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The shape of the special piston surface to be arranged on the shaft 2 is irrelevant for the principle of the invention as long as this surface is able to provide the opposing thrust necessary for the desired discharge of the thrust bearing.
In some cases, it is also possible to do without cylinder 16 and piston 17; In this case, it is possible to make the fluid considered in the space 21 act directly on the special piston surface 6 of the shaft 2.
Instead of ensuring the desired compensation by using the pressure prevailing in the compartment 21, it is possible, in order to produce the necessary thrust on the piston surface 6 also to adopt a special device with independent control, such as a pump for example.
The sealing of the piston surface 6, instead of being ensured by the adjacent surfaces of the bearings of the bearing, can also be achieved by means of piston rings, labyrinths, seals etc.