CN102985709B - 衬垫型推力轴承及包括这种推力轴承的旋转机械 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种衬垫型推力轴承(1)，其中，每个衬垫(104)置于封闭在空腔(V4)内的一定容积的液体(10)上，所述空腔(V4)通过导管(6)连接至邻近的空腔。所述推力轴承(1)包括许多凸状罩壳(4)，每个所述凸状罩壳(4)均界定有自己的空腔(V4)，且各所述凸状罩壳(4)通过导管(6)互相连接。所述凸状罩壳(4)和所述导管(6)一起形成中空的功能性子配件(2)，所述中空的功能性子配件(2)与所述推力轴承(1)的其它构成组件分开，且所述中空的功能性子配件(2)界定填充有所述液体的密闭的容积(V2)。根据本发明，每个罩壳(4)均包括两个半壳体，所述两个半壳体分别被放置在柔性囊状物的两侧；且每个导管(6)包括插入鞘中的柔性软管。

Description

衬垫型推力轴承及包括这种推力轴承的旋转机械
技术领域
本发明涉及一种用于旋转机械的衬垫型推力轴承(thrustbearing)。
背景技术
已知在FR-A-1200013和FR-A-1141857中利用包括圆盘的衬垫型推力轴承为施加在衬垫上的负荷分布作准备，所述衬垫属于第一组件，第一组件具有包括第二组件的枢转连接件；所述圆盘以密封的方式覆盖通过导管互相连接的空腔，且在压力下封闭液体，每个衬垫均抵靠圆盘。在运行中，当在具有枢轴连接件的组件上出现任何几何缺陷时，通过在短暂时期(transitoryphase)的过程中产生的圆盘变形实质立即解除该几何缺陷。在该短暂时期的过程中出现空腔之间的流体转移，这样将衬垫施加在圆盘上的负荷维持在实质常量值。用于填充这样的装置的步骤是复杂的，因为液体不得不占据空腔和连接导管的整个空间。此外，该装置具有在形成空腔和导管的组件之间的接触表面上出现流体泄露和空气侵入的风险。最后，维护作业时间长，且需要停止装置以排空液体，拆卸系统并重新填充该系统，而这一过程是昂贵的。
DE-A-4021053示出了一种衬垫型推力轴承，在该衬垫型推力轴承中流体被限制在通过导管互相连接的几个罩壳中。通过罩壳和导管组件形成的单元具有在罩壳和导管之间的连接处出现流体泄露和空气泡侵入的风险。
发明内容
本发明的目的是简化衬垫型推力轴承的安装和维护，且改善衬垫型推力轴承的可靠性。
为了这个效果，本发明的目的是提供一种衬垫型推力轴承，其中，每个衬垫置于封闭在空腔内的一定容积的液体上，所述空腔通过导管连接至邻近的空腔。所述推力轴承包括几个凸状罩壳，每个所述凸状罩壳均界定有自己空腔，且各所述凸状罩壳通过导管互相连接。所述凸状罩壳和所述导管一起形成中空的功能性子配件，所述中空的功能性子配件与所述推力轴承的其它构成组件分开，且所述中空的功能性子配件界定填充有液体的密闭的容积。根据本发明，每个罩壳包括两个半壳体，在柔性囊状物的每一侧放置一个所述半壳体；且每个导管包括插入鞘中的柔性软管。
这样，所述液体被限定在形成所述功能性子配件的囊状物的串珠中，且所述囊状物的串珠与所述衬垫型推力轴承的其它构成组件分开。作为单一零件的柔性串珠简化了填充步骤，限制了泄露问题以及空气泡侵入的风险，且可能减少维护作业的持续时间和复杂性。实际上，该衬垫型推力轴承可以在已经被填充的情况下被运输至它的使用位点。
根据本发明的优点方面，所述衬垫型推力轴承可以以技术可允许的组合并入下面特征的一个或几个：
所述半壳体和所述鞘由钢制成，且所述囊状物和所述柔性软管由弹性体制成。
所述功能性子配件的两个端部没有连接在一起。
所述衬垫型推力轴承装备有传感器，所述传感器测量造所述封闭容积中的所述液体的压力。
所述罩壳具有薄圆柱体的几何形状，在安装状态下，通过两个水平圆盘界定所述薄圆柱体的上面和下面，且所述薄圆柱体在它的边缘处具有环形凸缘。
所述功能性子配件整体为圆形，所述功能性子配件在安装状态下定心在竖直轴上，且所述功能性子配件位于与所述轴垂直的平面中。
本发明还涉及一种旋转机械，所述旋转机械包括与环形物整体旋转的旋转部，所述环形物置于油膜上，所述油膜与上面所述的推力轴承的衬垫接触；且所述推力轴承挤压所述旋转机械的固定部。
附图说明
当阅读下面对根据本发明的衬垫型推力轴承的描述时，通过实施例且参照附图，将更好的理解本发明，本发明的其它优点将变得更清楚，其中：
图1是包含根据本发明的衬垫型推力轴承的水轮机的局部原理性横截面图；
图2是属于图1中示出的推力轴承的可变形的罩壳链的立体图；
图3是图2中的细部III的分解立体图；以及
图4是根据图2中的线IV-IV的大比例尺的横截面图。
具体实施方式
图1中部分示出了水力涡轮机T，该水力涡轮机T包括与涡轮机T的轮子整体旋转的环形物101，所述轮子未示出且在涡轮机T运行时围绕竖直轴Z1旋转。利用由界定在环形物101的下表面1012和八个衬垫104的各上表面1042之间的油膜103形成的支承物(bearing)相对于固定结构102支撑环形物101，所述八个衬垫104围绕轴Z1规则分布。
衬垫104属于衬垫型推力轴承1，衬垫型推力轴承1使得能够相对于结构102调节各个表面1042的高度，以保证油膜103的连续性。除了衬垫104之外，推力轴承1还包括在每个衬垫104下方的负荷传递块105和垫片106，负荷传递块105和垫片106中的一个位于另一个的下方。在每个负荷传递块105和位于该负荷传递块105下方的垫片106之间装备有可变形的罩壳4，罩壳4的内侧容积V4形成空腔。正因为这样，罩壳4的数量等于涡轮机T的衬垫104的数量。
为链或串珠(rosary)形状的功能性子配件2包括八个罩壳4和七个导管6，七个导管6将八个罩壳4互相连接起来。该子配件可独立于包括推力轴承1的其它部件以单独的方式操作。
衬垫型推力轴承1具有如下功能：使由涡轮机T施加的负荷在衬垫104上的均匀分布。
V6表示导管6的内侧容积。容积V4和容积V6一起构成链2的内侧封闭容积V2。罩壳4是凸状的。除了与导管6的接合点之外，罩壳4各自通过顶部、底部和侧面环绕容积V4。
链2的容积V2完全填充有液体10，液体10可以是例如油、加添加剂的水或液体硅树脂。因此，链2构成用于液体10循环的子配件。也就是说，液体10可以自由地在容积V2的内侧循环，且链2可以与构成推力轴承1的其它机械部件分开。在安装的配置中，链2是固定的，且在可变形的罩壳4上通过衬垫104、块105和垫片106的中介(intermediary)接收来自环形物101的负荷。
链2整体为圆形，定心在轴Z1上，且链2位于与轴Z1垂直的平面中。罩壳具有圆柱体的形状，该圆柱体具有与轴Z1平行的轴A4且具有低厚度，且轴Z1和A4之间的径向距离等于链2形成的环形的半径。罩壳4的圆周上围有环面凸缘(toricbead)，该环面凸缘的回转轴与轴A4重合(confound)。导管6是具有圆形截面的管子，该具有圆形截面的管子的纵轴的曲率半径等于或接近链2形成的环形的半径。
在运行中，链2内侧液体10的压力导致罩壳4发生小的位移，该小的位移抵消了组件104至组件106施加在罩壳4上的负荷差。通过这种方式，施加至罩壳4的负荷被均匀分布在每个罩壳4上。
存在于链2的每个端部21和22处的可变形的罩壳4没有连接在一起，这样可经由一个端部21容易地填充链2，同时第二端部22是被塞住的。可选择地，链2还可以形成封闭的回路，以允许在负荷变化的过程中液体10进行更快地位移，从而更快地重新平衡负荷。
在链2的填充过程中，液体10处于大气压力。当链2在安装的配置中且支撑衬垫104施加的负荷时，由罩壳4的负荷产生液体10的内部压力。
传感器8整合在链2中以测量容积V2中液体10的压力。在实践中，传感器被放置在链2的端部21上，同时另一端部22装备有未示出的用于填充链2的装置(诸如螺帽或阀门)。传感器8发出意于给未示出的控制部件的信号，该信号代表液体10的压力。该信号使得能够检测任何的液体10泄漏。
可以从图3和图4中更具体地看出，每个罩壳4包括由两部分构成的壳体42，两部分构成的壳体42包括两个刚性半壳体422和刚性半壳体424，在刚性半壳体422和刚性半壳体424之间放置有柔性囊状物(flexiblebladder)44。每个导管6包括刚性鞘(sheath)62，在刚性鞘62中插入有柔性软管64。
刚性半壳体422和刚性半壳体424均包括圆盘429，圆盘429在安装的配置中垂直于轴Z1，圆盘429在它的边缘处具有半圆形截面的凸缘(bead)428。半壳体422和半壳体424是凸状的。平面环形部430使圆盘429扩展至凸缘428的外部，以在链2的装配过程中允许每对半壳体422和半壳体424相接触。具有径向纵轴和半圆形截面的连接通道426位于平面环形部430的两个在直径上相反的点处，且使得能够通过许可在柔性囊状物44和软管64之间的液体10循环，将半壳体422和424连接至鞘62。
每个囊状物44均装备有外部径向部448，外部径向部448紧贴凸缘428的内侧形状。这样，每个罩壳4在它的边缘处具有填充有液体10且具有圆形截面的环形凸缘48。
在实践中，囊状物44和软管64可以由弹性体制成，且刚性半壳体422和424及鞘62由钢制成。
柔性囊状物44具有的几何形状与半壳体422和半壳体424相对的表面的几何形状互补，这样允许它们在半壳体之间的封装。
可以通过连接囊装物44和预先装备有它们的鞘62的软管64,然后放置半壳体422和半壳体424来构成子配件2。该子配件或链2可以在运送至它的使用位点之前，在它的制造位点上就填充液体10。在使用位点，子配件或链2可以作为自控构件被操作，且位于推力轴承1的组件105和组件108之间，而不需要填充液体10。
这样不仅在涡轮机T的安装过程中是有利的，而且在维护作业过程(在该过程中可以以标准方式替换链2)也是有利的
图2示出包括八个罩壳4和八个衬垫104的链2。在未示出的可选择的实施例中,推力轴承1可以包括数量不为八的许多衬垫104，且链2可以包括与衬垫104的数量相同的许多罩壳4。
在本发明的未示出的可选择的实施例中，导管6的纵轴可以具有与链2形成的圆的半径不同的曲率半径，例如大于链2形成的圆的半径的曲率半径。此外，导管的截面可能是非圆形的。
罩壳4经由它们各自的内侧容积V4限定了独立于衬垫104和垫片106存在的一组空腔。也就是，罩壳4界定了这些空腔的轮廓。
可选择地，导管6可以部分不是由钢组成，而是例如可以完全由热塑性材料组成。
上面描述的衬垫型推力轴承被示出用于涡轮机。但是本发明可以应用于任何旋转的水力机械，且甚至可以应用于除了水力之外的任何旋转机械，例如交流发电机、机床或望远镜。

Claims (10)

1.一种衬垫型推力轴承(1)，所述推力轴承(1)包括几个凸状罩壳(4)，每个所述凸状罩壳(4)均界定有自己的空腔(V4)，且各所述凸状罩壳(4)通过导管(6)互相连接；每个衬垫(104)置于封闭在空腔(V4)内的一定容积的液体(10)上，所述空腔(V4)通过导管(6)连接至邻近的空腔；所述凸状罩壳和所述导管一起形成中空的功能性子配件(2)，所述中空的功能性子配件(2)与所述推力轴承(1)的其它构成组件分开，且所述中空的功能性子配件(2)界定填充有所述液体(10)的密闭的容积(V2)；
其特征在于，每个罩壳(4)包括两个半壳体(422，424)，在柔性囊状物(44)的每一侧放置一个所述半壳体(422，424)；且每个导管(6)包括插入鞘(62)中的柔性软管(64)。
2.根据权利要求1所述的衬垫型推力轴承(1)，其特征在于，所述半壳体(422，424)和所述鞘(62)由钢制成。
3.根据权利要求1或2所述的衬垫型推力轴承(1)，其特征在于，所述囊状物(44)和所述柔性软管(64)由弹性体制成。
4.根据权利要求1或2所述的衬垫型推力轴承(1)，其特征在于，所述功能性子配件(2)的两个端部(21，22)没有连接在一起。
5.根据权利要求1或2所述的衬垫型推力轴承(1)，其特征在于，所述衬垫型推力轴承(1)装备有传感器(8)，所述传感器(8)测量所述封闭容积(V2)中的所述液体(10)的压力。
6.根据权利要求5所述的衬垫型推力轴承(1)，其特征在于，所述传感器(8)被放置在所述功能性子配件(2)的端部(21)上。
7.根据权利要求4所述的衬垫型推力轴承(1)，其特征在于，所述功能性子配件(2)的一个端部(21，22)装备有用于填充所述功能性子配件(2)的装置。
8.根据权利要求1或2所述的衬垫型推力轴承(1)，其特征在于，所述罩壳(4)具有薄圆柱体的几何形状，所述薄圆柱体具有轴(A4)；在安装状态下，通过两个水平圆盘(429)界定所述薄圆柱体的上面和下面，且所述薄圆柱体在它的边缘处具有环形凸缘(48)。
9.根据权利要求1或2所述的衬垫型推力轴承(1)，其特征在于，所述功能性子配件(2)整体为圆形，所述功能性子配件(2)在安装状态下定心在竖直轴(Z1)上，且所述功能性子配件(2)位于与所述轴(Z1)垂直的平面中。
10.一种旋转机械(T)，所述旋转机械(T)包括与环形物(101)整体旋转的旋转部，所述环形物(101)置于油膜(103)上，所述油膜(103)与根据权利要求1所述的推力轴承(1)的衬垫(104)接触；且所述推力轴承(1)挤压所述旋转机械(T)的固定部(102)。
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