CN1085301A - 从轴承装置中排出润滑剂的方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种从绕着一轴线旋转的轴的轴承装置排出液 体润滑剂的方法和装置，该轴承装置具有有润滑剂供 给与支承着轴的滑动轴承和至少一个邻接轴承的密 封结构。该结构具有包围着轴的密封装置和设在密 封装置与轴之间包围着轴的收集腔，来自轴承的润滑 剂沿轴进入收集腔并从其排出。在腔内由轴带动围 绕轴线转动的润滑剂被收集在收集腔内，并且没有明 显的速度损失地从收集腔排出。源自旋转轴的推送 作用被利用来将润滑剂从轴承装置中排出。

Description

本发明涉及一种从一个用于围绕着一根轴线旋转的轴的轴承装置中排出液体润滑剂的方法和装置，该轴承装置具有一个有润滑剂供给与支承着轴的轴承和至少一个与其邻接的密封结构，该密封结构具有一个包围着轴的密封装置和一个位于密封装置和轴承之间、包围着轴的收集腔，来自轴承的润滑剂沿着轴进入该收集腔并从该腔排出。

本发明特别涉及涡轮机设备、特别是蒸汽涡轮设备中的滑动轴承装置。特别着眼于必须保证尽可能完全防止润滑剂流出的滑动轴承装置。可用于涡轮机设备的滑动轴承装置，以及从这种滑动轴承装置中排出液体润滑剂、尤其是润滑油的方法和装置首先记载在EP0222991B1和EP0306634A2中。在这些文献中用于涡轮机、特别是蒸汽涡轮机的滑动轴承均有详细说明。将这种滑动轴承归入径向轴承、轴向转承和结合的径向-轴向-轴承同样也有所介绍。

这种类型的轴承装置的一个主要组成部分是一个用于排出润滑剂的密封装置，这种润滑剂从其轴承中流出并且应保持在一个相应的润滑剂循环中。这一任务要求从简单的经济角度考虑以及从避免污染轴承装置的周围环境的角度来考虑。特别是对于蒸汽涡轮机设备，一个重要的方面就是要防止润滑剂进入蒸汽循环，以防止损害在涡轮机设备中进行的热力学过程以及防止引起污染和腐蚀。特别是必须处于受到蒸汽包围的环境中的轴承装置，它必须保证几乎完完全全没有润滑剂漏出;特别是对装在涡轮机设备等内的有很高的运行负荷的轴承：在发电站设备中涡轮机转子的转速大约是每分钟数千转（在欧洲通常是每分钟3000转，而在美国为每分钟3600转），这样就在轴承装置中造成轴和轴承的相对滑动面之间具有很高的相对速度。随之而来的是对轴承的润滑剂供给有着非常高的要求，这样就又造成从轴承中有更大的润滑剂漏损。在EP0222991B1和EP0306634A2中所介绍的滑动轴承装置对于克服这种问题有着特殊的能力，首先应当保证润滑剂从滑动轴承中有一个通畅的排出，此外，在某种范围内也达致了从装在滑动轴承中的密封装置中排出油料。

在到目前为止公知的轴承装置中，从靠近轴承装置设置的收集环中排出润滑剂事实上只是通过自然落差实现的，这个落差通过适当地敷设润滑剂的排出管予以实现。

对此本发明的目的在于：

从一个这种类型的轴承装置中排出润滑剂应当在各方面都得到改良，而其中的设备以及与此相关的经济耗费应尽可能保持很低。

根据本发明的从一个用于围绕着一根轴线旋转的轴的轴承装置中排出液体润滑剂的方法，该轴承装置具有一个有润滑剂供给与支承着轴的轴承和至少一个与该轴承相邻接的密封结构，该密封结构具有一个包围着轴的密封装置和一个位于密封装置和轴承之间、包围着轴的收集腔，来自轴承的润滑剂沿着轴进入该收集腔并从该腔排出，其特征在于在收集腔内由轴带动围绕着轴线转动的润滑剂被收集在收集腔内，并且没有明显的速度损失地从收集腔中排出。

按照本发明，在收集腔内的润滑剂由旋转的轴所传递的动量将被利用起来。这种动量的传递一部分通过摩擦、一部分通过从旋转的轴切向离心作用甩出的润滑剂;这些润滑剂碰到了处于收集腔径向壁上的润滑剂即将其动量向其传递。这样就形成一股总的润滑剂流以轴同样的旋转方向围绕着轴线转动。根据本发明，这股旋流就被截获在收集腔内并且没有明显的速度损失地从收集腔排出，所谓没有速度损失是指除了不可避免的由润滑剂的粘性造成的摩擦损失之外没有损失。在旋转的轴和处于收集腔内的润滑剂之间的相互作用就被本发明加以利用以便将润滑剂从收集腔向外推送。

特别有利的是当润滑剂从收集腔几乎是垂直地向下排出时，在这种方式下，重力就可以附加在旋转轴的泵吸作用上以有助于润滑剂的排出。

根据本发明的从收集腔排出的快速流动的润滑剂的动量还可以有利地利用于一个喷射泵中，在这个泵中润滑剂被用作驱动介质并且产生一个抽吸作用，这种抽吸作用对于从轴承装置中排出润滑剂或其它液体特别有用。特别有利的是，借助于这种抽吸作用，润滑剂或者另一种可能由多种组份合成的液体就可以从配属于轴承装置的密封装置中吸出。关于具有这种功能的密封装置可以从前面引用的欧洲专利文献得出。

实现权利要求1中所述方法的装置就是实现本发明目的的装置，也就是从一个用于围绕着一根轴线旋转的轴的轴承装置中排出液体润滑剂的装置，该轴承装置具有一个有润滑剂供给与支承着轴的轴承和至少一个与其相邻接的密封结构，该密封结构具有一个包围着轴的密封装置和一个位于密封装置和轴承之间、包围着轴的收集腔，来自轴承的润滑剂沿着轴进入该收集腔并从该腔排出，根据本发明，设有属于收集腔的装置以截取润滑剂并将其导引至一个排出管内。排出管最好能大致垂直地设置，以便在排出润滑剂时可以利用重力。

根据本发明，可以避免由旋转的轴推动运动的润滑剂显著地停止运动。润滑剂的动量可以不必首先通过一个冲击或类似的动作将其抵销、随后再借助一个功率相当的泵吸装置或其它类似装置将其排出，而是处于快速运动的润滑剂通过适当的装置将其截获、然后直接被导引至一根排出管，这样，润滑剂的动量就能基本上被利用了。

截取润滑剂的一种装置是例如一个伸入收集腔内的漏斗，该漏斗最好具有一个相对于轴是径向的平面取向的开口，润滑剂就直接投入该开口内。将漏斗靠近轴设置将是特别有利的，这样就可以尽可能地避免速度损失。

有利的还有，包围着收集腔的、相对于轴线基本上是大致笔直取向的收集腔壁具有一个螺旋状的截面，因而这个截面具有一个基本上完全围绕轴线一周的螺旋形节段和一个将螺旋形节段曲线封闭住的中间节段，该中间节段最好是大致径向对齐。这里，壁在这中间节段的区域内具有一个开口，润滑剂由此排出。以这样方式形成的一个壁适合于收集从轴离心作用甩出来的润滑剂，润滑剂在到中间节段的一路上增加了另外的从轴离心作用甩出来的润滑剂，通过其动量连续不断地向前推动，直接送向开口，在那里接上排出润滑剂的管道。

要注意到，壁也可能由多个螺旋形节段和多个中间节段构成，特别是由基本上各绕轴线半圈的两个螺旋形节段以及各自与两个螺旋形节段相互连接的两个中间节段构成。按此理解，带有多个螺旋形节段和中间节段的装置也是可以实现的。这样的构形对较大量的润滑剂必须通过收集腔的情况最为适合。

如早已提过的，根据本发明从收集腔排出的润滑剂被导入一个喷射泵内，并在这喷射泵内作为驱动介质。在这意义上，最好在收集腔上连接一个注射管（Injektionleitung）以便排出润滑剂，该注射管连同排出管道构成一个喷射泵，在这里注射管作为一种驱动介质导管。因此在排出管内就能产生一个抽吸作用，这种抽吸作用在本发明装置的范围内或在其它方面都能得到有利的利用。

在按前面所述方式属于喷射泵的一根排出管上最好连接有一根第一抽吸管，该抽吸管与密封装置连通，以便吸出流体、特别是润滑剂、蒸汽、水、空气或其混合物。按这样方式就可以减小通过密封装置的润滑剂流量，这是一个所能得到的对密封作用的一个重要改进。它首先对涡轮设备中的轴承装置特别重要，这种轴承装置遭到蒸汽或冷凝液的环绕冲洗，并且由于热力学的原因必须防止润滑剂的漏出。

在一个以一根排出管构成的喷射泵上可以在一个有利扩展的范围内再连接一根第二抽吸管，该抽吸管为了吸出一种流体、特别是润滑剂、蒸汽、水或空气而与收集腔连通。因此就可以创立一个第二种可能结构，将润滑剂从收集腔排出，这就防止了润滑剂在收集腔内阻塞的风险，并把根据本发明要求截住而在高速度下未能截获的润滑剂从收集腔中排出。由此，本发明的截取装置的功能就得到了支持，使本来缓慢运动的润滑剂可畅通流出。

如前所述，根据本发明的装置在各种发展形式的范围内特别适合于增加一个滑动轴承装置、最好是属于一个涡轮机设备、尤其是属于一个蒸汽涡轮机设备的滑动轴承装置。本发明的装置特别适合用于发电厂等中的高负荷涡轮机设备;尤其适合于加强一个涡轮机设备的端头轴承中的滑动轴承装置，这种端头轴承被设置在涡轮机设备的一个充满蒸汽的蒸汽室内。

还要指出的是，一个轴承装置除了至今已提到过的组成件外，当然还可能有其它的组成件。因此，可以设想在一个轴承的每一个轴向侧设置一个收集腔和一个密封装置。此外还要注意到，特别在许多蒸汽涡轮机设备中，轴承装置的密封装置都是组合化的和/或构件化的。因此，沿着轴看，在一个涡轮机的内部与轴承之间设有许许多多的密封节段，在这些节段之间配置有腔室，这些腔室各按其结构和功能或供入蒸汽、或抽空、或予以通风。所有这一切都是为了这样的目的，即在每一个分密封装置中使其产生一个具有一定特性的泄漏流，尤其是一定的大小、一定的方向和一定的组成成分，并将这些泄漏流在一定的位置从密封装置中引出，并且根据其各自的组成成份进行相应的进一步处理。

本发明考虑到轴承装置的其它结构，并不仅限于特定的实施例。

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步说明。为了对本发明的一些特定的特征解释清楚，附图中有一部分是示意地和/或稍带失真地示出的。在附图中：

图1是在收集腔的部位穿过本发明的轴承装置的横向截面图;

图2是图1所示的轴承装置的纵向截面图;

图3和图4分别是在收集腔部位穿过本发明的轴承装置的横向截面图。

如图1所示，在一个本发明的轴承装置中，轴2在一个图中未示出的轴承、特别是一个滑动轴承、和同样是未示出的密封装置的附近被一个收集腔5所包围，从轴承沿着轴2排出的润滑剂被收集在这收集腔内。在收集腔5内，润滑剂以轴2同样的旋转方向绕着转动的轴2流动。润滑剂保持继续流动一部分是由于转动的轴2上的摩擦、一部分是由于从轴2切向离心作用甩出的润滑剂与在收集腔5的壁9上流动的润滑剂相结合并将其动量传递到其上。按照本发明，在收集腔5内的润滑剂被一个漏斗8所收集，并没有明显的速度损失地通过一个注射管6导入一个排出管7。排出管7是大致垂直地设置的，以便在将润滑剂排出时也利用了重力。垂直的方向由垂直线23示出。通过该排出管7润滑剂将被送至另外未示出的运输和收集装置，这些装置一般都是润滑剂的闭合环路中的一部份。建立这样一个润滑剂闭合环路，所有公知的组成件都可以以寻常的方式置入。在收集腔5下面有一个排出腔22，凡是未能进入漏斗8的润滑剂都被收集在这里。这是很重要的，因为通常单靠一个如漏斗8的装置不可能将进入收集腔5内的润滑剂全部收集;一般都可以料想到将有很可观的一部分润滑剂未能达到漏斗8，固而必须通过其它措施将它们排出。为此可以例如在收集腔5的下面设置一个排出腔22，排出腔通过壁9上的开孔或类似装置（未示出）与收集腔5连通，润滑剂通过排出管7或一根专门为其设置的另外的管道从排出腔排出。图1中所示的轴承是一个用于蒸汽涡轮机设备并被安置在一个充满蒸汽的蒸汽室15内的轴承。该轴承由一个轴承箱19所包围并由支架17支承在蒸汽涡轮机设备的外壳18内。

在图1中以横截面示出的轴承装置的进一步的结构示出在图2中。一根轴2围绕着轴线1旋转并支承在一个滑动轴承3上，轴承通过未示出的装置供给润滑剂、通常是润滑油。由于滑动轴承3跟其它的轴承一样，在所有情况下不可能实现完全密封，润滑剂沿着轴2从轴承3向外漏出。为了使这漏出的润滑剂剂不致无控制地将轴承装置或其周围区域污染并且可能损害其功能，可以设置一种特殊的密封装置4，例如一种迷宫式密封装置，也可能是多段式密封装置，以便截取这种润滑剂。在滑动轴承3和密封装置4之间还设置有一个包围着轴2的收集腔5，从滑动轴承3漏出的润滑剂即被收集到这里并从此排出。如图1中所示，润滑剂在收集腔5内被一个漏斗8所收集（在图2中这漏斗仅是示意地示出）并通过一根注射管6将其送至排出管7。注射管6和排出管7一起形成一个喷射泵并产生一个抽吸作用;这种抽吸作用根据图2将被这样应用，一方面将润滑剂从滑动轴承3的周围吸走，而另一方面通过一根第一抽吸管13将润滑剂蒸汽、空气和可能出现的其它流体从一个隶属于密封装置4的、通过未示出的开孔或类似装置跟密封装置4连通的抽吸腔21中吸走。除了其首要任务是将在图中以截面示出的涡轮机设备的其它部位与润滑剂隔离开的密封装置4以外，还在轴2上设有附加密封装置20。这些附加密封装置20的作用是使轴承装置与从涡轮机设备中发生的蒸汽隔断开。附加密封装置20的其它结构可以参考相应的现有技术。

图2中所示的轴承装置构成一个端头轴承16，这种端头轴承被安置在一个蒸汽涡轮机设备的一个蒸汽室15内。该端头轴承16由支架17支承在蒸汽室15内。图中所示的支架17是空心的，排出管7就是穿过其中设置的。为了将蒸汽从轴承装置隔断开，端头轴承16由一个轴承箱19包围住。

图3以示意的方式示出一种将润滑剂收集在一个收集腔5内的装置的第一实施型式。收集腔5包围着一根旋转的轴2;旋转轴2的旋转方向如弯曲的箭头所示。收集腔5的壁9具有一个基本上是圆形的横截面。在收集腔5内设置有一个漏斗8，它紧靠近轴2并截取从轴2离心作用甩出来的润滑剂，通过注射管6导入排出管7内。除了直接从轴2离心作用甩出来的润滑剂外，漏斗8也截取至少一部分沿着壁9流动并为从轴2离心作用甩出而撞在壁9上的润滑剂所推动的润滑剂。为了也将没有被漏斗8截获的润滑剂排出去，收集腔5与一个排出腔22连通，来自收集腔5的润滑剂通过壁9上的未示出的开孔或缝隙进入排出腔22内。润滑剂通过由注射管6和排出管7构成的喷射泵所产生的抽吸作用直接从排出腔22流入排出管7内，在其中，由漏斗8截获的润滑剂构成推动介质。

收集腔的另一种结构示出在图4中。基本上平行于轴2所围绕着的旋转轴线（从制图平面外引）的收集腔5的壁是由一个螺旋形节段10和一个将螺旋形节段10封闭住的中间节段11所组成，中间节段基本上是径向设置的。收集腔5的壁在中间节段11的部位有一个出口12，注射管6就是连接在这出口上。在收集腔5的下方又设置有一个排出腔22，排出腔通过一根连接于排出管7上的第二抽吸管14抽空。排出管7与注射管6同样也形成一个喷射泵。

按照本发明，利用从在轴承装置中旋转的轴传递给正在排出的润滑剂的动量将润滑剂从一个轴承装置中排出是完全可能的。一个设备费用小但极为有效的润滑剂排出装置因而得到保证。

Claims (15)

1、一种从一个用于围绕着一根轴线(1)旋转的轴(2)的轴承装置中排出液体润滑剂的方法，该轴承装置具有一个有润滑剂供给与支承着轴(2)的轴承(3)和至少一个与轴承(3)邻接的密封结构，该密封结构具有一个包围着轴(2)的密封装置(4)和一个位于密封装置(4)和轴承(3)之间、包围着轴(2)的收集腔(5)，来自轴承(3)的润滑剂沿着轴(2)进入该收集腔(5)并从该腔排出，其特征在于在收集腔(5)内由轴(2)带动围绕着轴线(1)转动的润滑剂被收集在收集室(5)内，并且没有明显的速度损失地从收集腔(5)中排出。

2、按权利要求1所述的方法，其特征在于润滑剂大致垂直朝下地从收集腔（5）排出。

3、按权利要求1或2所述的方法，其特征在于从收集腔（5）排出的润滑剂作为驱动介质流过一个喷射泵（6、7）。

4、按权利要求3所述的方法，其特征在于借助喷射泵（6、7）可以在密封装置（4）内产生一个抽吸作用，以便将一种流体、特别是润滑剂、蒸汽、水或空气抽出。

5、实施权利要求1中的方法的装置，其特征在于通过配属于收集腔（5）的装置（8、9）来收集润滑剂并由一根排出管（7）将其排出。

6、按权利要求5所述的装置，其特征在于排出管（7）是大致垂直地取向的。

7、按权利要求5或6所述的装置，其特征在于装置（8、9）包括一个伸入收集腔（5）内用以截取润滑剂的漏斗（8）。

8、按权利要求7所述的装置，其特征在于漏斗（8）紧靠近轴（2）配置。

9、按权利要求5至8中之一项所述的装置，其特征在于装置（8、9）包括一个相对于轴线（1）大致是笔直的收集腔（5）的壁（9），该壁（9）具有一个垂直于轴线（1）的横截面，该横截面由一个基本上围绕轴线（1）一圈的螺旋形节段（10）和一个将该螺旋形节段（10）封闭住的中间节段（11）所构成，该壁（9）在中间节段（11）的区域内具有一个用于排出润滑剂的开口（12）。

10、按权利要求5至9中之一项所述的装置，其特征在于在收集腔（5）上连接有一根用以排出润滑剂的注射管（6），该注射管（6）与排出管（7）构成一个喷射泵（6、7），注射管（6）作为驱动介质导管。

11、按权利要求10所述的装置，其特征在于在排出管（7）上连接有一根第一抽吸管（13），该抽吸管与密封装置（4）连通，以便吸出流体、特别是润滑剂、蒸汽、水或空气。

12、按权利要求10或11所述的装置，其特征在于在排出管（7）上连接有一根第二抽吸管（14），该抽吸管与收集腔（5）连通，以便吸出流体、特别是润滑剂、蒸汽、水或空气。

13、按权利要求5至12中之一项所述的装置，其特征在于该装置配属于一个设在涡轮机设备、特别是蒸汽涡轮机设备中的一个轴承装置。

14、按权利要求13所述的装置，其特征在于所述轴承装置是一个设置在涡轮机设备中的一个蒸汽室（15）内的端头轴承（16）。

15、按前述权利要求中之一项所述的装置，其特征在于所述轴承（3）是一个滑动轴承（3）。

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