ITMI961279A1 - Supporto a sostentamento idrostatico in particolare per macchine idrauliche di gruppi idroelettrici - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione ha per oggetto un supporto a sostentamento idrostatico in particolare per macchine idrauliche di gruppi idroelettrici

Per meglio comprendere l'invenzione è importante chiarire la differenza esistente tra supporto (a sostentamento) idrodinamico e supporto (a sostentamento) idrostatico.

Entrambi i tipi di supporti operano correttamente quando il meato di fluido lubrificante interposto tra le parti in moto relativo raggiunge la pressione di sostentamento e dunque una pressione sufficiente a separare le summenzionati parti in moto relativo evitando dunque che grippino in seguito allo strisciamento diretto. Nei supporti idrodinamici il meato di fluido lubrificante raggiunge la pressione di sostentamento per effetto del moto relativo esistente tra le parti del cuscinetto. Nei supporti idrostatici il meato di fluido lubrificante^raggiunge la pressione di sostentamento per iniezione di fluido lubrificante in pressione tra le parti in movimento del supporto.

Chiaramente in caso di interruzione od anomala erogazione dell'iniezione del fluido lubrificante i supporti idrostatici si danneggiano gravemente. Inoltre considerando che essi sono utilizzati su macchine idrauliche di gruppi idroelettrici l'avaria di un cuscinetto comporta l'arresto di tutto il gruppo idroelettrico con tutte le conseguenze del caso. Lo scopo della presente invenzione è quello di ovviare all'inconveniente di cui sopra, ovvero di provvedere un supporto idrostatico in grado di operare anche in condizioni di emergenza riducendo al minimo gli eventuali danni.

Tali' scopi sonò raggiunti da un supporto a sostentamento idrostatico secondo le rivendicazioni 1, e 4 a cui si rimanda per brevità. In sintesi il supporto secondo il trovato raggiunge lo scopo prefisso in quanto in caso di guasto di uno degli impianti di depurazione e/o filtrazione i rimanenti impianti di depurazione e/o filtrazione possono continuare a fornire il lubrificante in pressione (acqua) per almeno il tempo necessario all'arresto del gruppo idroelettrico essendo inoltre ciascuna serie di camere di sostentamento idrostatico dimensionate in modo da poter supportare da sola i carichi di funzionamento del gruppo.

In altre parole ogni supporto è come se fosse formato da almeno due supporti gemelli ridondanti ognuno dei quali è capace di assicurare il funzionamento del supporto, col margine minimo necessario per garantirne l'integrità durante il transitorio di arresto del gruppo.

Nelle preferite forme di realizzazione il supporto è divisibile in due porzioni ciascuna contenente una serie di tasche di sostentamento. Dette porzioni sono funzionalmente identiche e possono operare sempre simultaneamente. Dato che ognuno delle due porzioni è atta ad assicurare il funzionamento con un margine sufficiente di sicurezza, è evidente che durante il funzionamento normale con entrambi i sistemi operativi il funzionamento del supporto avviene in condizioni più favorevoli e quindi con più rilevante margine di sicurezza nei confronti di tutti i problemi connessi con le eventuali brusche variazioni accidentali del carico dovuto alla pulsazione della spinta idraulica nonché nei confronti degli eventuali problemi di origine meccanica come dilatazioni ecc. Ogni porzione di supporto alloggiante una delle serie di tasche di sostentamento è ridondante e non è un elemento passivo durante l'esercizio normale. Inoltre il funzionamento d'emergenza con un solo sistema per effetto di mancanza accidentale di uno dei due non comporta alcun deterioramento del supporto e quindi non richiede lavori di manutenzione successivi ad una situazione di emergenza.

Le due porzioni di supporto alloggienti le serie di tasche di sostentamento sono totalmente indipendenti e quindi sono ridondanti sia per quanto riguarda l'alimentazione di fluido, sia per la parte attiva di sostentamento .

L'invenzione è illustrata a solo titolo esemplificativo, ma non limitativo, nelle figure delle allegate tavole di disegno.

La figura 1 è una vista in sezione in alzata di un supporto a sostentamento idrostatico, secondo l'inven-zione in una prima forma di realizzazione, installato in un gruppo idroelettrico solo parzialmente visibile.

La figura 2 è una vista in sezione secondo la linea II-II di figura 1.

La figura 3 è una vista in sezione in alzata di un supporto a sostentamento idrostatico, secondo l'invenzione in una seconda forma di realizzazione, installato in un gruppo idroelettrico solo parzialmente visibile.

La figura 4 è una vista in sezione secondo la linea IV-IV di figura 3.

La figura 5 è una vista in sezione in alzata di un supporto a sostentamento idrostatico, secondo l'inven-zione in una terza forma di realizzazione, installato in un gruppo idroelettrico solo parzialmente visibile.

La figura 6 è una vista in sezione secondo la linea VI-VI di figura 5.

Con riferimento alle summenzionate figure ed in particolare alla figura 1, il supporto a sostentamento idrostatico, genericamente indicato con 1, è applica-bile in particolare a macchine idrauliche di gruppi idroelettrici. Esso comprende un primo 2 ed un secondo 3 elemento di supporto relativamente mobili tra i quali è interponibile un meato ' (non visibile nelle figure) di fluido lubrificante che nel caso esemplificato è l'acqua prelevata da una condotta forzata ad una pressione sufficiente a distanziare il primo 2 ed il secondo 3 elemento. Uno di detti elementi di supporto (preferibilmente il secondo 3 che è inferiore) reca sulla superficie affacciata all'altro 2 una pluralità di avvallamenti o camere 4 di sostentamento idrostatico. Secondo una caratteristica importante dell'invenzione le camere di sostentamento 4 sono raggruppate a formare almeno una prima 5 ed almeno una seconda 6 serie di camere di sostentamento idrostatico concentriche. Ciascuna di dette serie 5 e 6 di camere di sostentamento idrostatico 4 è dimensionata in modo da essere in grado di supportare da sola i carichi di funzionamento che normalmente sono ripartiti tra tutte dette serie 5 e 6 di camere di sostentamento 4. Inoltre ciascuna di dette serie 5 e 6 di camere di sostentamento idrostatico comprende almeno tre camere 4 di sostentamento idrostatico fisicamente separate e ricavate tra i due diametri della una stessa corona circolare. Infine ciascuna di dette serie 5 e 6 di camere di sostentamento idrostatico 4 è alimentata con il fluido lubrificante in pressione fornito da un impianto di depurazione e/o filtrazione idraulicamente separato da quello o da quelli che alimentano la rimanente o le rimanenti serie di camere di sostentamento. Come visibile in figura 2 infatti la prima serie 5 di camere 4 poste più esternamente è alimentata da un primo impianto indicato con 7, mentre la seconda serie 6 di camere 4 poste più internamente è alimentata da un secondo impianto indicato con 8.

Nel caso esemplificato nelle figure 1 e 2 il supporto a sostentamento idrostatico 1 comprendere due sole serie 5 e 6 di camere di sostentamento idrostatico ciascuna comprendente solo tre camere 4 di sostentamento idrostatico in cui le camere 4 di sostentamento idrostatico di entrambe le serie 5 e 6 sono disposte tra la stessa ed unica terna di tre assi 9 convergenti nel centro in modo da formare angoli di 120°.

L'adozione di una pluralità di serie di camere disposte su corone circolari concentriche e ciascuna alimentata da un proprio impianto idraulicamente indipendente rispetto ai rimanenti, offre il vantaggio di evitare che eventuali danneggiamenti delle superfici affacciate del supporto, dovuti alla presenza nel fluido di lubrificazione di residui solidi in sospensione (ad esempio sfuggiti ai filtri di uno'degli impianti) non comprometta totalmente la funzionalità del supporto in quanto, sebbene detti residui siano trascinati in rotazione la loro azione abrasiva-distruttiva resta localizzata alla sola serie di camere poste sulla stessa corona circolare e dunque la rimanente, che è ridondante, può permettere il regolare funzionamento del supporto almeno per il tempo necessario ad arrestare la macchina.

Con particolare riferimento alle figure 3 e 4 il supporto idrostatico illustrato in dette figure è una seconda forma di realizzazione genericamente indicata con 1A che differisce dalla prima, indicata con 1, per il fatto che le camere 4 di sostentamento idrostatico di entrambe le serie 5 e 6 sono disposte secondo due terne 10 ed 11 di tre assi ciascuna. Ogni asse di dette terne 10 ed 11 è convergente nel centro in modo che con i rimanenti assi della stessa terna forma angoli di 120°. Le due terne 10 ed 11 di assi sono reciprocamente orientate di 60°. Questo secondo tipo di supporto, oltre ad offrire i vantaggi del primo tipo di supporto (illustrato nelle figure 1 e 2) consente anche una migliore ripartizione del carico tra i due sistemi, un uguale comportamento anche in emergenza, nel caso di anomalia di uno dei due.

Nei supporti oggetto della presente invenzione le due serie 5 e 6 di camere 4 sono collegate a due impianti 6 e 7 idraulicamente indipendenti. In queste condizioni ognuno dei due sistemi: serie di camereimpianto svolge una azione raddrizzante compensando eventuali variazioni dello spessore del meato del fluido lubrificante lungo la periferia. Sia nel primo tipo di supporto 1 che nel secondo tipo di supporto 1A ogni camera 4 è alimentata indipendentemente attraverso un diaframma di strozzamento modulabile 12 che permette di modulare la pressione di erogazione al variare dello spessore del meato del lubrificante. Nel caso di oscillazione degli elementi di supporto rispetto all'asse 13 della macchina, la modulazione della pressione nelle tre camere 4 di ogni serie 5 o 6 avviene, in senso opposto in modo da mantenere costante il carico medio. Durante il funzionamento normale il carico richiesto dal supporto viene ripartito in parti pressoché uguali fra le varie serie 5 e 6 di camere 4. Nel caso di riduzione di alimentazione di uno degli impianti 7 o 8 per effetto di avarie o per otturazione dei diaframmi o intasamento dei filtri, l'impianto che rimane in funzione assume progressivamente il carico dell'altro e contemporaneamente si riduce lo spessore del meato del lubrificante. Opportuni sistemi di protezione (eventualmente elettronici e non illustrati) rilevano sia l'abbassamento di pressione dell'impianto in avaria, sia l'aumento di pressione del sistema ancora efficiente, sia la riduzione dello spessore del meato. Quando l'entità di tali variazioni rispetto ai valori nominali assume un valore prefissato di primo stadio è previsto l'allarme. Quando la deviazione raggiunge un ulteriore secondo stadio il gruppo idroelettrico viene arrestato. Data la ridondanza prevista anche negli impianti di alimentazione, questa eventualità è da ritenere eccezzionale e per tale motivo è possibile passare senz'altro al blocco senza che ciò comprometta in modo apprezzabile la disponibilità del gruppo idroelettrico. D'altra parte, date le premesse iniziali per questi tipi di supporti non è ammissibile la continuazione dell'esercizio qual'ora venga a mancare la ridondanza totale sul supporto.

Con particolare riferimento alle figure 5 e 6 il supporto a sostentamento idrostatico secondo l'invenzione in una terza forma di realizzazione, genericamente indicato con 1B, è anch'esso applicabile in particolare a macchine idrauliche di gruppi idroelettrici. Esso comprende un primo 2 ed un secondo 3 elemento di supporto relativamente mobili tra i quali è interponibile un meato di fluido lubrificante (non visibile) ad una pressione sufficiente a distanziare il primo 2 ed il secondo 3 elemento. Uno di detti elementi di supporto (preferibilmente quello inferiore 3) reca sulla superficie affacciata all'altro una pluralità di avvallamenti o camere 4 di sostentamento idrostatico fisicamente separate. Ognuna di dette camere 4 di sostentamento idrostatico è alimentata mediante fluido lubrificante (acqua di condotta in pressione) che rispetto al fluido lubrificante che alimenta le camere di sostentamento idrostatico contigue proviene da un impianto depurazione e filtrazione idraulicamente separato. Nel caso esemplificato il primo 7 ed il secondo 8 impianto di depurazione e filtrazione alimentano tre camere ciascuno disposte circonferenzialmente alternate. Anche in questo caso ogni impianto 7 ed 8 preleva il fluido lubrificante in un punto diverso della condotta forzata dell'impianto idroelettrico. Tale tipo di supporto è preferito laddove si desidera realizzare dei supporti di affidabilità paragonabile a quella dei supporti precedentemente descritti, ma a costi sensibilmente inferiori. Per ottenere un buon bilanciamento delle spinte- verticali ovvero assiali che insistono sull'albero, il supporto è dotato di un numero pari di camere 4 di sostentamento idrostatico ed inoltre di un diaframma di strozzamento modulabili 12 per ciascuna camera 4.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Supporto (1) a sostentamento idrostatico applicabile in particolare a macchine idrauliche di gruppi idroelettrici comprendente un primo (2) ed un secondo (3) elemento di supporto relativamente mobili tra i quali è interponibile un meato di fluido lubrificante ad una pressione sufficiente a distanziare il primo (2) ed il secondo (3) elemento, in cui uno di detti elementi di supporto (2, 3) reca sulla superficie affacciata all'altro una pluralità di avvallamenti o camere (4) di sostentamento idrostatico, caratterizzato dal fatto che detto supporto (1) comprende almeno una prima serie (5) ed almeno una seconda serie (6) di camere (4) di sostentamento idrostatico concentriche in cui ciascuna di dette serie (5, 6) di camere (4) di sostentamento idrostatico: • è dimensionata in modo da essere in grado di supportare da sola i carichi di funzionamento che normalmente sono ripartiti tra tutte dette serie (5, 6) di camere (4) di sostentamento; • comprende almeno tre camere (4) di sostentamento idrostatico fisicamente separate e ricavate tra i due diametri della stessa corona circolare; • è alimentata con il fluido lubrificante in pressione fornito da un impianto (7 o 8) di depurazione e/o filtrazione idraulicamente separato da quello o da quelli che alimentano la rimanente o le rimanenti serie (5, 6) di camere (4) di sostentamento .
2. 2. Supporto a sostentamento idrostatico di cui alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di comprendere due serie (5, 6) di camere (4) di sostentamento idrostatico ciascuna comprendente tre camere (4) di sostentamento idrostatico in cui le camere (4) di sostentamento idrostatico di entrambe le serie (5, 6) sono disposte tra la stessa ed unica terna di tre assi (9) convergenti nel centro ih modo da formare angoli di 120°.
3. 3. Supporto a sostentamento idrostatico di cui alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di comprendere due serie (5, 6) di camere (4) di sostentamento idrostatico ciascuna comprendente tre camere (4) di sostentamento idrostatico in cui le camere (4) di sostentamento idrostatico di entrambe le serie (5, 6) sono disposte secondo due terne (10, 11) di tre assi ciascuna, in cui ogni asse è convergente nel centro in modo che con i rimanenti due assi della stessa terna formano angoli di.120°, dette due terne (10, 11) di assi essendo reciprocamente orientate di 60°.
4. 4. Supporto a sostentamento idrostatico applicabile in particolare a macchine idrauliche di gruppi idroelettrici comprendente un primo (2) ed un secondo (3) elemento di supporto relativamente mobili tra i quali è interponibile un meato di fluido lubrificante ad una pressione sufficiente a distanziare il primo (2) ed il secondo (3) elemento, in cui uno di detti elementi di supporto reca sulla superficie affacciata all'altro una pluralità di avvallamenti o camere (4) di sostentamento idrostatico, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di camere (4) di sostentamento idrostatico fisicamente separate in cui ognuna di dette camere (4) di sostentamento idrostatico è alimentata rispetto alle camere (4) di sostentamento idrostatico contigue con il fluido lubrificante in pressione proveniente da un punto di prelievo diverso ed elaborato da un impianto (7, 8) di depurazione e/o filtrazione idraulicamente separato da quello che elabora il fluido lubrificante delle camere (4) di sostentamento idrostatico contigue.
5. 5. Supporto di cui alla rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che le camere (4) di sostentamento idrostatico sono previste in numero pari.
6. 6. Supporto secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il fluido lubrificante è acqua in pressione prelevata da una condotta forzata in punti diversi per ogni impianto (7, 8) di depurazione e/o filtrazione.
7. 7. Supporto secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che ogni camera (4) è alimentata indipendentemente attraverso un diaframma di strozzamento modulabile (12) che permette di modulare la pressione di erogazione al variare dello spessore del meato del lubrificante.
8. 8. Supporto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specifficati.