CS258299B1 - Thrust high-speed pivoted-pad bearing - Google Patents

Description

Vynález se týká axiálního rychloběžného segmentového ložiska, které je vhodné zejména pro vodní nebo parní turbiny nebo strojní zařízení, ve kterých-musí ložiska rotorů pracovat při velmi vysokých kluzných rychlostech a značných měrných zatíženích. Současně při rozbíhání anebo zastavování těchto zařízení dochází ke ztrátám hydrodynamického mazacího filmu, a tím i k meznímu tření, které způsobuje opotřebování kluzných ploch.

V současné době se pro výrobu kluzných ložisek rotorů turbin používá kluzné plochy různých kovových kompozic. Kluzné uložení je obvykle tvořeno ocelolitinovým běhounem a podpěrnými segmenty, uloženými v nosné hvězdě. Pro správnou funkci· uložení je nutné mezi kluzné plochy dopravit tlakovými čerpadly mazací olej, který vytvoří i při najíždění a odstavování strojů potřebný mazací film.

Při poruše čerpadla není mazáni dostatečné, kluzné plochy se dotýkají a dochází k poškozování ložisek. Pravděpodobnost zadírání se zvyšuje se stoupajícím měrným tlakem v kluzném uloženi. Každá porucha tlakového čerpadla znamená snížení pohotového výkonu stroje, a tím i značné ztráty pro energetickou sít. V případě vážnějšího poškození ložiska je nutná několikadenní demontáž a oprava rozměrných zařízení. Další nevýhodou stávajících kompozicových ložisek používaných pro menší kluzné rychlosti a zatížení z konstrukčních důvodů bez tlakových čerpadel je skutečnost, že při delších odstávkách dochází k úplnému vytlačení oleje z kluzného uložení.

Proto je nutné z těchto důvodů ložiskový běhoun nadzvednout, aby před rozběhem došlo k zalití kluzné spáry olejem. Tato manipulace vyžaduje zabudování zvláštního zvedacího zařízení na brzdách rotoru, nebo zvedání pomocí jeřábu. Pro tyto manipulace je'třeba kvalifikovaných pracovníků. Při vlastním běhu ložiska se vytváří hydrodynamická kluzná vrstva oleje ve spáře sama a není nutné použití tlakového čerpadla nebo jiného zařízeni.

Ί provozních důvodů použili někteří výrobci k výrobě kluzného uložení samomazné materiály na bázi polytetrafluoretylenu.

Praktické zkoušky prokázaly, že v důsledku nesmáčivosti polytetrafluoretylenového povrchu olejem nejsou kluzné vlastnosti ani v tomto případě dostatečné a dochází k neúnosnému opotřebení povrchové vrstvy polytetrafluoretylenového ložiska při rozbězích a dobězích uložení. Toto opotřebení i při použití polytetrafluoretylenových kompozic je tak veliké, že může být příčinu axiálního posunu rotoru, a tím i poruchy některých součástí turbin.

Uvedené nevýhody odstraňuje axiální rychloběžné segmentové ložisko, zejména vodních nebo parních turbin podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že ložisko sestává z leštěného běhounu a nejméně dvou segmentů, jejichž nosné kovové tělo je na povrchu opatřeno kluznou výstelkou zhotovenou ze supervysokomolekulárního polyetylénu o molekulární hmotnosti nejméně 2 000 000. Kluzná výstelka je pevně spojena s kovovým tělem segmentu.

S výhodou je mezi kovovým tělem segmentu a kluznou výstelkou uložena nejméně jedna pružná deformační mezivrstva, přičemž celková tlouštka kluzné výstelky a pružné deformační mezivrstvy činí v závislosti na velikosti a zatížení ložiska od 1 do 15 mm.

Axiální rychloběžné segmentové ložisko podle vynálezu se při praktických zkouškách plně osvědčilo. Kluzná výstelka ze supervysokomolekulárního polyetylénu má pro aplikaci optimální předpoklady po stránce mechanických vlastností a pro svou dobrou deformační charakteristiku, která umožňuje rovnoměrné rozložení zatížení na celou plochu segmentu, a tím zamezuje tvoření tlakových špiček, které jsou velmi nepříznivé u kompozicových segmentů. Materiál odolává dlouhodobě pracovním teplotám, které mohou dosáhnout 80 až 90 °C, a účinku mazacích olejů.

Oproti polytetrafluoretylenu má rozhodující výhodu v tom, že má podstatně větší kohezi olejového filmu, protože má v zásadě parafinickou strukturu. V důsledku toho se na jeho povrchu vytváří velmi stabilní olejový film, který se neporušuje ani při vysokých měrných

I zatíženích, nízkých kluzných rychlostech, ani při dlouhých odstávkách. Tlm je mazání kluzných ploch i v kritických situacích rozbíhání nebo zastavování stále hydrodynamické a opotřebení povrchu segmentů je minimální. Supervysokomolekulárnl polyetylén je i bez maziva samomazný a má velmi nízké hodnoty tření vůči kovovým povrchům. Jeho odolnost vůči rázům a opotřebení je nejvyšší ze vSech plastů. Jeho elektroizolační vlastnosti současné zabrání přeskokům elektrických výbojů mezi statorem a rotorem - segmentem a běhounem.

Deformační mezivrstva umožňuje upravit tuhost kluzné výstelky tak, aby tato trvale zajlitovala optimální geometrické poměry pro běh uložení, zejména vytváření hydrodynamického mazacího f*ilmu při vfiech režimech běhu. Při praktických zkouékách jako segmentové ložisko rotorů se tato kombinace osvědčila při kluzných rychlostech až 30 ms¹ a specifickém tlaku 5 MPa.

Příkladné provedení axiálního rychloběžného segmentového ložiska podle vynálezu je zobrazeno na připojených vyobrazeních, kde na obr. 1 je segment axiálního ložiska v pohledu a na obr. 2 příčný řez tělem segmentu opatřený kluznou výstelkou a deformační mezivrstvou.

Axiální rychloběžné segmentové ložisko pro parní turbiny (obr. 1 a 2) sestává ze tří segmentů. Funkční strana nosného kovového těla .1 každého segmentu je na povrchu opatřena kluznou výstelkou 3, upevněnou prostřednictvím pružné deformační mezivrstvy 2 na kovové tělo 1. segmentu. Kluzná výstelka 3. je zhotovena ze supervysokomolekulárního polyetylénu a molekulární hmotnosti 5 000 000.

Jednotlivé segmenty axiálního ložiska byla zhotoveny tak, že z práškového supervysokomolekulárnlho polyetylénu o molekulární hmotnosti 5 miliónů byla lisováním v uzavřeném nástroji při tlaku 20 MPa a teplotě 220 °C vyrobena deska 300 x 300 mm o tlouštce 3 mm - kluzná výstelka. Na tuto desku byla při 200 °C nalisována jedna vrstva skleněné tkaniny, tj. průměrná deformační mezivrstva 2, která byla při tlaku 10 MPa zatavena do rubové strany desky. Takto vyrobený polotovar byl mezi deskami lisu spojen pomocí epoxidové pryskyřice a kovovým tělem 1. segmentu a po přilepení opracován pouze na potřebný půdorys. Kluzný povrch nebyl nijak upravován.

Ze tří takto vyrobených segmentů bylo sestaveno zkušební ložisko turbiny, které bylo odzkoušeno při kluzné rychlost 30 m/s a měrném tlaku 5 MPa. Uložení bylo sledováno bez přídavného tlakového mazání ponořením do olejové lázně. Běželo přerušovaně s rozběhem a doběhem 200 provozních hodin. Chod ložiska byl klidný, potřebný příkon byl oproti za stejných podmínek zkoušeným kompozicovým segmentům o cca 10 t menší, oproti segmentům s polytetyrafluorefylenovou výstelkou o 5 » nižší. Protože ložisko nevykazovalo měřitelné opotřebení, mohla být zkouška ukončena, protože je předpoklad, že toto ložisko může pracovat bez závad i podstatně delší dobu.

Příklad 2

Jednotlivé segmenty axiálního ložiska jsou na funkční ploěe opatřeny kluznou výstelkou 3 zhotovenou ze supervysokomolekulárního polytetrafluoretylenu o molekulové hmotnosti 8 000 000. Deska kluzné výstelky 3 ze supervysokomolekulárního polyetylénu o rozměrech 300 x 300 mm a tlouštce 4 mm je na nulové straně upravena doutnavým výbojem tak, aby byla smáčivá pro lepidlo.

Ocelový segment ložiska měl ve stykové ploše vytvořeno zahloubení pro kluznou výstelku

3. ve tvaru kluzné plochy hluboké 2 mm, do kterého byla kluzná výstelka 2 přilepena chlorkaučukovým lepidlem. Segmenty byly ustaveny a odzkoušeny stejným způsobem jako v příkladě 1, a vyhovujícím výsledkem.

Claims (3)

1. Ρ ί I D Μ I T VYNALBSU

   1. Axiální rychloběžná segmentová ložisko sejmána vodních nebo parních turbin, vysnačená tla, ia sestává s leltěnáho běhounu · nejmáná dvou eegzwntd, jejichž nosná kovová tálo (1) js na povrchu opatřeno klusnou výstelkou (3) shotovsnou ss supervysokomolskulárnlho polyetylénu o molekulární hmotnosti nejmáná 2 000 000, která js pevná spojena s kovovým tálsm (1) segmentu.
2. 2. Axiální rychloběžná segmentová ložisko podle hodu 1, vyznačená tim, ža mezi kovovým tálem (1) segmentu a kluznou výstelkou (3) je uložena nejmáně jedna pružná deformační maziyretva (2).
3. 3. Axiální rychloběžná segmentová ložisko podlá bodů 1 a 2, vyznačená tim, ža celková tlouěžka kluzná výstelky (3) a pružná deformační mezivrstvy (2) činí v závislosti na velikosti a zatíženi ložiska od 1 do 15 mm.