CS211641B1

CS211641B1 - Segment axial sliding bearing

Info

Publication number: CS211641B1
Application number: CS3480A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Michele; Adolf Hrncir
Original assignee: Frantisek Michele; Adolf Hrncir
Priority date: 1980-01-02
Filing date: 1980-01-02
Publication date: 1982-02-26

Abstract

Vynález·' se týká segmentového axiálního kluzného ložiska k zachycování axiálních sil rotujících částí strojů, zejména turbinových rotorů. Řeší vnitřní uspořádání segmentového axiálního kluzného ložiska, do jehož dutých pevných segmentů, upevněných v ložiskovém stojanu statorově části stroje, je přiváděno mazací a chladicí médium. V segmentových čelních stěnách jsou vytvořeny tryskací otvory pro přívod mazacího média do radiálních mezer. Tyto tryskací otvory ve vzájemně přivrácených čelních· stěnách dvou sousedících segmentů jsou vzájemně přesazeny a kolmé vzdálenost mezi ústím každého tryskacího otvoru na čelní stěně pevného segmentu a tlačnou plochou tlačného kotouče, upraveného na'rotorové části stroje, je menší, než kolmá vzdálenost mezi druhým koncem tryskacího otvoru a tlačnou plochou tohoto tlačného kotouče. Vynález je dobře charakterizován na obr. 3The invention relates to a segmented axial sliding bearing for absorbing axial forces of rotating machine parts, in particular turbine rotors. It solves the internal arrangement of a segmented axial sliding bearing, into whose hollow fixed segments, mounted in the bearing stand of the stator part of the machine, a lubricating and cooling medium is supplied. Jet holes are formed in the segment end walls for supplying the lubricating medium to the radial gaps. These jet holes in the mutually facing end walls of two adjacent segments are mutually offset and the perpendicular distance between the mouth of each jet hole on the end wall of the fixed segment and the pressure surface of the pressure disc arranged on the rotor part of the machine is smaller than the perpendicular distance between the other end of the jet hole and the pressure surface of this pressure disc. The invention is well characterized in Fig. 3

Description

Předmětem vynálezu je segmentové axiální kluzné ložisko k zachycování axiálních sil rotujících částí strojů, zejména turbinových rotorů,'sestávající z rotujícího tlačného kotouče a statorového prstence s pevnými segmenty.The object of the invention is a segmented thrust bearing for absorbing the axial forces of rotating machine parts, in particular turbine rotors, consisting of a rotating thrust disk and a stator ring with fixed segments.

Známé provedení segmentových axiálních kluzných ložisek s pevnými segmenty jsou provedena obvykle tak, že mazací a chladicí kapalina - obvykle olej - je přiváděna k činným plochám pevných segmentů radiálními mezerami mezí pevnými segmenty a proudí obvykle od vnitřního k vnějšímu průměru ložiska. Radiální mezera je zcela .zaplavena kapalinou, jejíž tlak a průtočné, množství lze měnit úpravou štěrbiny mezi tlačným kotoučem a ložiskovým, stojanem. Obvodovým pohybem čelní tlačné plochy rotujícího kotouče je mazací a chladicí kapalina přiváděna do náběžného prostoru segmentů a vtahována do klínovité nosné vrstvy mezi segmentem a rotujícím kotoučem a vytváří mezi těmito plochami nosný kapalinový film·. Část filmu po výstupu ze segmentu na- jeho odtokovém bloku ulpívá na čelní tlačné ploše rotujícího kotouče a po ochlazení v radiální mezeře mezi segmenty vstupuje opět do klínovité nosné vrstvy následujícího segmentu. Zbývající část filmu se mísí s kapalinou v radiální mezeře a je odplavována spolu s čerstvou kapalinou, radiálně protékající mezerou směrem k vnějšímu obvodu ložiska. Převážná část z celkového množství kapaliny protékající radiální mezerou se nezúčastňuje funkce v nosném filmu mezi segmentem a čelní tlačnou plochou kotouče. Rotací plochy tlačného kotouče a válcové plochy rotoru v mazací a chladicí kapalině vznikají ventilační ztráty, jejichž velikost exponenciálně roste se zvyšujícími se otáčkami rotoru. Část kapalinového filmu, ulpívající na tlačném kotouči není v radiální mezeře mezi segmenty dostatečně chlazena a obnovována, což má nepříznivý vliv na nosnou funkci následujícího segmentu. Další nevýhodou dosavadních ložisek je nedostatečné chlazení kovu pevných segmentů chladicí a mazací kapalinou, která pouze obtéká jejich boční a válcové stěny a neohladí vnitřek segmentů. Nedostatky dosavadních axiálních ložisek s pevnými segmenty se / celkově projevují nízkou nosností ložisek, zvýšenými ztrátami třením, velkým oteplením mazací a chladicí kapaliny, jejim rychlým opotřebením a stárnutím a řadou dalších nevýhod.Known embodiments of segmented fixed-face thrust bearings are typically designed such that lubricating and cooling fluid - usually oil - is supplied to the active surfaces of the fixed segments through radial gaps between the fixed segments and flows usually from the inner to the outer diameter of the bearing. The radial gap is completely flooded with liquid whose pressure and flow rate can be varied by adjusting the gap between the thrust plate and the bearing stand. By circumferential movement of the front pressure surface of the rotating disk, the lubricating and cooling liquid is fed into the leading space of the segments and drawn into the wedge-shaped carrier layer between the segment and the rotating disk and forms a carrier liquid film between these surfaces. A portion of the film adheres to the end face of the rotating disc upon exit from the segment of its runoff block and, after cooling in the radial gap between the segments, enters the wedge-bearing backing layer of the next segment. The remainder of the film mixes with the fluid in the radial gap and is flushed away with fresh liquid radially flowing through the gap toward the outer periphery of the bearing. The bulk of the total amount of liquid flowing through the radial gap does not participate in the function in the carrier film between the segment and the face of the disc. Rotation of the pressure plate surface and the cylindrical surface of the rotor in the lubricating and cooling fluid results in ventilation losses, the size of which exponentially increases with increasing rotor speed. The portion of the liquid film adhering to the pressure plate is not sufficiently cooled and renewed in the radial gap between the segments, which adversely affects the support function of the next segment. Another disadvantage of the prior art bearings is the insufficient cooling of the metal of the fixed segments with a cooling and lubricating fluid which only bypasses their side and cylindrical walls and does not smooth the interior of the segments. The shortcomings of the prior art fixed segment thrust bearings are / are manifested in general by low bearing capacity, increased friction losses, great warming of the lubricating and cooling fluid, its rapid wear and aging and a number of other disadvantages.

V provozu dochází proto k častým haváriím ložisek.Therefore, frequent bearing accidents occur in operation.

Uvedené nevýhody odstraňuj^ segmentové'axiální kluzné ložisko k zachycování axiální síly rotujících částí strojů, zejména turbinových rotorů, tvořené otočným tlačným kotoučem a statorovým prstencem s pevnými segmenty podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že pevné segmenty, společným statorovým prstencem upevněné v ložiskovém stojanu statorové čésti stroje, jsou duté a jsou na svých čelních stěnách opatřeny tryskacími otvory pro přívod mazacího média ze segmentových dutin do radiálních mezer mezi pevnými segmenty, přičemž tryskací otvory proti sobě uspořádaných čelních stěn dvou sousedních pevných segmentů jsou vzájemně přesazeny a kolmá vzdálenost mezi ústím každého tryskacího otvoru na čelní stěně pevného segmentu a tlačnou plochou otočného tlačného kotouče je menší, než kolmá vzdálenost mezi druhým koncem tryskacího otvoru a tlačnou plochou otočného tlačného kotouče.These disadvantages are obviated by a segmented axial sliding bearing for absorbing the axial force of rotating machine parts, in particular turbine rotors, formed by a rotary thrust disk and a fixed-segment stator ring according to the invention, characterized in that the fixed segments are connected by a common stator ring the stator part of the machine are hollow and are provided with blast holes on their front walls for supplying lubricant from the segment cavities to radial gaps between the fixed segments, the blast holes of the opposing front walls of two adjacent fixed segments being offset and the perpendicular distance between the mouth each blast hole on the face of the fixed segment and the pressure surface of the rotary pressure plate is less than the perpendicular distance between the other end of the blast hole and the pressure surface of the rotary pressure plate .

Výhody segmentového axiálního kluzného ložiska podle vynálezu spočívají v tom, že pevné segmenty jsou mazací a chladicí kapalinou·z vnitřku chlazeny, mazací film vycházející z odtokové části segmentu je omýván a chlazen a do náběžného prostoru a klínovité 'nosné vrstvy je pod dynamickým tlakem tryskacích otvorů přiváděna čerstvá chlazená mazací kapalina. Radiální mezery mezi pevnými segmenty, tlačná plocha tlačného kotouče a válcová plocha rotoru nejsou zaplaveny mazací a chladicí kapalinou. Oteplený olej včetně případných nečistot se nemísí s čerstvým olejem a odchází snadno vnějším obvodem ložiska do odpadu. Další výhodou je možnost nastavení optimálního množství mazací a chladicí kapaliny na vstupu do každého segmentu a tím i do axiálního ložiska jako celku a rovněž i do ložiska radiálního, v případě jejich kombinace. Uvedenými konstrukčními prvky dociluje axiální ložisko podle vynálezu oproti dosud známým ložiskům vyšší nosnosti, vyšší účinnosti, snížení ztrát třením a ventilací, lepšího využití mazací a chladicí kapaliny a souhrnně vyšší provozní spolehlivosti a životnosti. Ložisko podle vynálezu má také výhody technologické a montážní, spočívající ve snadné výrobě a montáži, umožňující potřebnou kvalitu a přesnost a je snadno vyměnitelné·.The advantages of a segmented thrust bearing according to the invention are that the fixed segments are cooled from the inside by the lubricant and coolant, the lubricating film coming out of the segment outlet is washed and cooled and under the dynamic pressure of the blast holes into the leading space and wedge carrier. fresh, cooled lubricating fluid is supplied. The radial gaps between the fixed segments, the thrust surface of the thrust disk and the cylindrical surface of the rotor are not flooded with lubricating and cooling fluid. Warm oil, including any impurities, does not mix with fresh oil and is easily discharged through the outer perimeter of the bearing. Another advantage is the possibility of adjusting the optimum amount of lubricant and coolant at the inlet of each segment and thus into the thrust bearing as a whole and also into the radial bearing, if combined. By means of these components, the thrust bearing according to the invention achieves higher load capacity, higher efficiency, reduced friction and ventilation losses, better utilization of lubricating and cooling fluid and overall operational reliability and service life compared to the prior art bearings. The bearing according to the invention also has technological and assembly advantages, in that it is easy to manufacture and assemble, allowing the required quality and precision and is easily replaceable.

Příklad provedení segmentového axiálního kluzného ložiska podle vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, kde na obr. 1 jě znázorněn částečný příčný řez ložiskem podle vynálezu, na obr. 2 řez rovinou B-B z obr. 1, na obr.. 3 řez rovinou C-C z obr. 1 a na obr. 4 řez rovinou D-D z obr. 3.An exemplary embodiment of a segmented thrust bearing according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a partial cross section of the bearing according to the invention; Fig. 2 shows a section along line BB of Fig. 1; 1 and FIG. 4 is a sectional view taken along the plane DD of FIG. 3.

Segmentové axiální kluzné ložisko sestává z rotujícího tlačného kotouče g a statorového prstence 2 s pevnými segmenty g, který přenáší axiální sílu tlačného kotouče i na ložiskový stojan J. Tlačný kotouč g se otáčí a doléhá na pevné segmenty g čelní tlačnou plochou 10 a statorový prstenec 2 dosedá na ložiskový stojan g opěrnou plochou 13. V pevných segmentech g jsou uspořádány segmentové dutiny g, do nichž je přiváděna axiálními vstupními otvory 11 mazací a chladicí kapalina z radiální kruhové drážky 15 v ložiskovém stojanu g. Mezi pevnými segmenty g jsou uspořádány radiální mezery 18. jimiž se odvádí z ložiska mazací a chladicí kapalina ve směru 20. část mazací a chladicí kapaliny vystřikuje ze segmentových dutin g tryskacími otvory g do radiálních mezer 18 a dopadá do náběžného prostoru 16 klínovité nosné vrstvy 17 příslušného pevného segmentu g. Zbývající část mazací a chladicí kapaliny vystřikuje tryskacími otvory g ze segmentové dutiny g a dopadá na tlačnou plochu 10 rotujícího tlačného kotouče g u odtokového čela 2 příslušného pevného segmentu g. Ostřikové roviny procházející osami tryskacích otvorů g v odtokových čelech 2 kolmo k tlačné ploše 1 0 jsou vzhledem k ostřikovým rovinám proloženým tryskacími otvory g v náběhových čelech 6 sousedících pevných segmentů g přesazeny o polovinu rozteče a jsou s nimi,v podstatě rovnoběžné.The segmental thrust bearing consists of a rotating thrust disk g of a stator ring 2 with fixed segments g which transmits the axial force of the thrust disk i to the bearing stand J. The thrust disk g rotates and abuts the fixed segments g by the front thrust surface 10 and the stator ring 2 abuts In the fixed segments g there are segmented cavities g into which the lubricating and cooling fluid from the radial annular groove 15 is supplied through the axial inlets 11 in the bearing rack g. Radial gaps 18 are arranged between the fixed segments g. a portion of the lubricating and cooling liquid is sprayed from the segment cavities g through the blast holes g into the radial gaps 18 and impinges on the leading space 16 of the wedge-bearing support layer 17 of the respective fixed segment g. The liquid spraying jet b from the segment cavity g impinges on the pressure surface 10 of the rotating pressure plate g of the drain face 2 of the fixed segment g. The spray planes passing through the blast axis axes g in the drain faces 2 perpendicular to the pressure surface 10 are interspersed with the blast holes g in the leading faces 6 of the adjacent fixed segments g are offset by half a pitch and are substantially parallel to them.

V popisovaném případě, kdy segmentové axiální kluzné ložisko podle vynálezu je použito v kombinaci s radiálním ložiskem 22 (obr. 2 a obr. 4), přivádí se do radiálního ložiska 22 mazací a chladicí kapalina radiálními vstupními otvory 23 z radiální kruhové drážky.gg. Odpad 24 mazací a chladicí kapaliny z radiálního ložiska 22 je veden radiálními mezerami 18 mezi pevnými segmenty g axiálního ložiska a společně s mazací a chladící kapalinou ze segmentového axiálního kluzného ložiska odchází ve směru 20.In the present case, when a segmented thrust bearing according to the invention is used in combination with a radial bearing 22 (Figs. 2 and 4), lubricant and coolant is supplied to the radial bearing 22 through radial inlet openings 23 from a radial circular groove.gg. The lubricant and coolant waste 24 from the radial bearing 22 is guided by radial gaps 18 between the fixed axial bearing segments g and, together with the lubricant and coolant, leaves the segmental thrust bearing in the direction 20.

Claims

BACKGROUND OF THE INVENTION ^u Segmental thrust bearing for absorbing the axial forces of rotating machine parts, in particular turbine rotors, consisting of a rotary thrust disk and a fixed-segment stator ring, characterized in that the fixed segments (3), a common stator ring (2) the stator parts of the machine are hollow and are provided with blast holes (9) on their front walls for supplying lubricant from the segment cavities (5) to radial gaps (18) between the fixed segments (3), the blast holes (9). the opposing faces of two adjacent fixed segments (3) are offset from one another and the perpendicular distance between the mouth of each blasting hole (9) on the front wall of the fixed segment (3) and the pressing surface (10) of the rotary pressure plate (1) is smaller; than the perpendicular distance between the other end of the blast hole (9) and the pressing surface (10) t of the pressure plate (1).