ITUB20153896A1

ITUB20153896A1 - Metodo per uniformare la temperatura in un albero supportato da un cuscinetto a fluido, sistema a cuscinetto e turbomacchina

Info

Publication number: ITUB20153896A1
Application number: ITUB2015A003896A
Authority: IT
Inventors: Daniele Panara; Leonardo Baldassarre; Antonio Pelagotti; Mirko Libraschi
Original assignee: Nuovo Pignone Tecnologie Srl; Nuovo Pignone Srl
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2017-03-25
Also published as: CN108350948B; JP6921060B2; CN108350948A; JP2018534493A; US20180252267A1; EP3353437B1; EP3353437A1; US10830281B2; WO2017050965A1

Description

METODO PER UNIFORMARE LA TEMPERATURA IN UN ALBERO SUPPORTATO DA UN CUSCINETTO A FLUIDO, SISTEMA DI SUPPORTO A CUSCINETTO E TURBOMACCHINA

DESCRIZIONE

CAMPO TECNICO

Le forme di realizzazione dell’oggetto illustrato nella presente corrispondono a metodi per uniformare la temperatura in un albero supportato da un cuscinetto a fluido, sistemi di supporto a cuscinetto e turbomacchine.

STATO DELLA TECNICA

Il rotore di una macchina rotante è supportato in modo girevole da dispositivi specifici; in particolare, l’albero della macchina è supportato da uno o più cuscinetti.

La figura 1 illustra schematicamente una turbomacchina 100 comprendente uno statore 1 10 e un rotore 120. Per esempio, il rotore 120 presenta un albero rotante con una prima porzione terminale dell’albero 121 sporgente da un primo lato e una seconda porzione terminale dell’albero 122 sporgente da un secondo lato, e lo statore HO presenta un primo cuscinetto a fluido III che supporta in modo girevole la prima porzione terminale dell’albero 121 e un secondo cuscinetto a fluido 112 che supporta in modo girevole la seconda porzione terminale dell’albero 122.

Vi sono svariati tipi di “cuscinetti a fluido” (altresì noti come “fluid-film bearings” che possono essere generalmente classificati in due tipi: “cuscinetti fluidodinamici” e “cuscinetti idrostatici”): “plain bearings” o “cuscinetti piani”, “lemon bearings”, “tilting-pads bearings”, eccetera.

La figura 2 illustra schematicamente un sistema di supporto a cuscinetto piano a fluido 200 secondo la tecnica anteriore. Esso comprende un albero rotante 210 (parzialmente mostrato nella figura 2) con un perno 211 (corrispondente a una porzione assiale dell’albero che è delimitata da due linee tratteggiate nella figura 2) e un cuscinetto piano a fluido 220; il perno 211 è posizionato all’interno del cuscinetto 220. Il cuscinetto 220 presenta un pattino di cuscinetto cilindrico 221 (in questo caso, il “pattino” è sovente chiamato “boccola” per via della sua forma cilindrica) intorno al perno 211, e vi è una piccola distanza tra il pattino 221 ed il perno 211 intorno al perno 211. Durante la rotazione dell’albero 210, un fluido lubrificante LF viene iniettato tra il pattino 221 ed il perno 211 in modo da evitare il contatto e ridurre l’attrito; il fluido lubrificante LF fluisce tipicamente dalla parte centrale (a volte il centro come nella figura 2) del pattino 221 verso i due lati del cuscinetto 220.

La figura 2 illustra una situazione teorica (che può essere considerata ideale) in cui l’asse dell’albero 210 e l’asse 230 della sede di appoggio del cuscinetto 220 coincidono; in questo caso, la distanza tra il pattino 221 ed il perno 211 è uniforme tutto intorno al perno 21 L

Comunque, in una macchina rotante, durante la rotazione dell’albero 210 i due assi non coincidono: essi possono essere distanti e/o inclinati tra loro.

A titolo esemplificativo, la figura 3 illustra quattro successive posizioni del perno 211 all’interno del pattino 221 man mano che l’albero 210 ruota intorno al suo asse; il perno 211 effettua un movimento di rotazione intorno al proprio asse e un movimento orbitale intorno all’asse 230 del cuscinetto; a partire dalla posizione nella figura 3A, il perno effettua un movimento di rotazione di 90° in senso orario e un movimento orbitale di 90° in senso orario e raggiunge la posizione della figura 3B, in seguito il perno effettua un movimento di rotazione di 90° in senso orario e un movimento orbitale di 90° in senso orario e raggiunge la posizione della figura 3C, in seguito il perno effettua un movimento di rotazione di 90° in senso orario e un movimento orbitale di 90° in senso orario e raggiunge la posizione della figura 3D.

In questo caso, la distanza tra il pattino 221 ed il perno 211 risulta non uniforme; in particolare, se si considera un punto A su un diametro D del perno 211, la distanza tra il punto A e il pattino 221 rimane la stessa (o non cambia di molto) in ogni momento; ciò significa che la temperatura del perno nella regione del punto A sarà superiore alla temperatura, per esempio, in una regione opposta del perno.

La figura 4 illustra un grafico della temperatura semplificato ed esemplificativo lungo il diametro D del perno 211: in corrispondenza di una prima estremità E1 (in prossimità del punto A) del diametro D vi è una temperatura alta Tl, in corrispondenza di una seconda estremità E2 (distante dal punto A) del diametro D vi è una temperatura bassa T2; questo grafico della temperatura è un segmento perfettamente dritto; più verosimilmente, il grafico della temperatura è un segmento leggermente curvo. Tale distribuzione di temperatura non-uniforme all’interno del perno induce la piegatura dell’albero in corrispondenza del perno e vibrazioni sincrone del rotore, vale a dire il cosiddetto “Effetto Morton”; in determinate condizioni, in particolare in turbomacchine a velocità elevata, ciò può portare a instabilità sincrona del rotore.

Al fine di superare tale problema, il documento WO2015002924 Al insegna come disporre un corpo tubolare intorno all’albero in corrispondenza del perno; il corpo tubolare comprende una barriera termica che assorbe almeno una porzione del calore generato dalla rotazione dell’albero. In questo modo, la riduzione di non-uniformità dipende dalla larghezza e dal materiale della barriera termica.

SOMMARIO

Pertanto, vi è l’esigenza generale di evitare una distribuzione di temperatura nonuniforme all’interno di un perno dell’albero supportato da un cuscinetto a fluido, o almeno di ridurre considerevolmente la non-uniformità.

Questa esigenza è particolarmente elevata in turbomacchine come quelle usate nel settore “Oil & Gas”, vale a dire in macchinari usati negli impianti di esplorazione, produzione, stoccaggio, raffinazione e distribuzione di petrolio e/o gas.

Occorre notare che una distribuzione di temperatura non-uniforme come quella illustrata nella figura 5 non causa la piegatura dell’albero in corrispondenza del perno né vibrazioni sincrone del rotore; questo grafico della temperatura lungo il diametro D è simmetrico rispetto all’asse del perno (per esempio, le temperature in corrispondenza della prima estremità E1 e in corrispondenza della seconda estremità E2 sono uguali a T4 e la temperatura T5 in corrispondenza dell’asse è leggermente inferiore rispetto alla temperatura T4); questo grafico della temperatura è esagerato in quanto, più verosimilmente, dovrebbe essere un segmento leggermente curvo.

Un’idea importante alla base della presente invenzione è di avere una temperatura piuttosto uniforme almeno in una regione periferica in senso radiale del perno dell’ albero. Ciò può essere ottenuto trasferendo il calore da parti di questa regione soggette ad elevato livello di riscaldamento verso altre parti di questa regione soggette a riscaldamento inferiore.

Prime forme di realizzazione dell’oggetto illustrato nella presente si riferiscono a un metodo per uniformare la temperatura in un albero supportato da un cuscinetto a fluido durante la rotazione dell’albero, una porzione di perno dell’albero essendo posizionata all’interno del cuscinetto a fluido, in particolare di fronte a un pattino o dei pattini del cuscinetto a fluido.

Secondo tali prime forme di realizzazione, viene previsto almeno un passaggio all’interno dell’albero almeno lungo la porzione di perno in modo da attraversarlo, e viene stabilito almeno un flusso di fluido per scambio di calore nell’almeno un passaggio.

Seconde forme di realizzazione dell’oggetto illustrato nella presente si riferiscono a un sistema di supporto a cuscinetto.

Secondo tali seconde forme di realizzazione, il sistema di supporto a cuscinetto comprende un cuscinetto a fluido e un albero con una porzione di perno posizionata all’interno del cuscinetto a fluido, in particolare di fronte ad un pattino o dei pattini del cuscinetto a fluido; la porzione di perno comprende almeno un passaggio estendentesi almeno da un primo lato del cuscinetto a fluido a un secondo lato del cuscinetto a fluido; il o ciascun passaggio è predisposto per un flusso di fluido per scambio di calore durante la rotazione dell’albero attraverso il perno.

Terze forme di realizzazione dell’oggetto illustrato nella presente si riferiscono a una turbomacchina.

Secondo tali terze forme di realizzazione, la turbomacchina comprende almeno un tipo specifico di sistema di supporto a cuscinetto; tale sistema di supporto a cuscinetto comprende un cuscinetto a fluido e un albero con una porzione di perno posizionata all’interno del cuscinetto a fluido, in particolare di fronte ad un pattino o dei pattini del cuscinetto a fluido; la porzione di perno comprende almeno un passaggio estendentesi almeno da un primo lato del cuscinetto a fluido a un secondo lato del cuscinetto a fluido; il o ciascun passaggio è predisposto per un flusso di fluido per scambio di calore durante la rotazione dell’albero attraverso il perno.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

I disegni allegati, che sono incorporati nella presente e costituiscono parte integrante della presente specifica, illustrano forme di realizzazione esemplificative della presente invenzione e, unitamente alla descrizione dettagliata, spiegano queste forme di realizzazione. Nei disegni:

la figura 1 illustra in modo schematico una turbomacchina con sistemi di supporto a cuscinetto,

la figura 2 illustra in modo schematico un sistema di supporto a cuscinetto secondo la tecnica anteriore,

la figura 3 illustra quattro posizioni del perno dell’albero all’interno del pattino di cuscinetto nel sistema di supporto a cuscinetto della figura 2,

la figura 4 illustra un grafico esemplificativo (semplificato) della temperatura all’interno del perno dell’albero nel sistema di supporto a cuscinetto della figura 2,

la figura 5 illustra un grafico esemplificativo (esagerato) della temperatura all’interno del perno dell’albero secondo la presente invenzione,

la figura 6 illustra, in un modo molto schematico, una forma di realizzazione di un sistema di supporto a cuscinetto secondo la presente invenzione (in questa figura, non è mostrato un manicotto sottile intorno all’albero in corrispondenza del perno, anche se presente),

la figura 7 illustra, in un modo più dettagliato, la forma di realizzazione della figura 6,

la figura 8 illustra una sezione trasversale longitudinale parziale della forma di realizzazione della figura 6, e

la figura 9 illustra una sezione trasversale parziale della forma di realizzazione della figura 6.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

La seguente descrizione delle forme di realizzazione esemplificative fa riferimento ai disegni allegati.

La seguente descrizione non limita l’invenzione. Piuttosto, l’ambito dell’invenzione è definito dalle rivendicazioni allegate.

In tutta la specifica, il riferimento a “una sola forma di realizzazione” o ad “una forma di realizzazione” indica che un tratto distintivo, una struttura o una caratteristica specifico/a descritto/a in relazione a una forma di realizzazione è incluso/a in almeno una forma di realizzazione dell’oggetto illustrato. Pertanto, la forma della frase “in una sola forma di realizzazione” o “in una forma di realizzazione” in varie posizioni in tutta la specifica non si riferisce necessariamente alla stessa forma di realizzazione. Inoltre, i tratti distintivi specifici, le strutture o le caratteristiche specifiche possono essere combinati/e in qualsiasi modo idoneo in una o più forme di realizzazione.

Come già spiegato con l’aiuto della figura 4, una porzione di perno di un albero rotante posizionato all’interno di un cuscinetto a fluido è soggetta a riscaldamento nonuniforme; la porzione di perno è una porzione deH’albero rivolta verso il cuscinetto a fluido del pattino o dei pattini; in altri termini, alcune parti, vale a dire prime parti, del perno si riscaldano più delle altre parti (differenti), vale a dire seconde parti, del perno; pertanto, durante la rotazione, le prime parti raggiungono determinate temperature e le seconde parti raggiungono temperature inferiori. Tale calore si sviluppa nel fluido del cuscinetto (un fluido lubrificante LF) nel meato tra la porzione di perno (211 nella figura 2 e 611 nella figura 6) dell’albero e, solitamente, i pattini (221 nella figura 2 e 621 nella figura 6) del cuscinetto.

Un modo per ridurre la non-uniformità è quello di rimuovere il calore dalle prime parti del perno e fornire il calore rimosso altrove. In particolare, un modo per ridurre la nonuniformità è quello di rimuovere il calore dalle prime parti del perno e fornire il calore rimosso alle seconde parti (differenti) del perno. Di conseguenza, il calore viene trasferito dalle prime parti del perno.

Facendo riferimento alla figura 6, un metodo per uniformare la temperatura in un albero 610 supportato in modo girevole da un cuscinetto a fluido 620 durante la rotazione dell’albero 610, una porzione di perno 611 dell’albero 610 essendo posizionata all’interno del cuscinetto a fluido 620, in particolare di fronte ad un pattino o pattini del cuscinetto a fluido, prevede che;

sia previsto almeno un passaggio 614 all’interno dell’albero 610 almeno lungo la porzione di perno 611 in modo da attraversarlo,

sia stabilito almeno un flusso di fluido per scambio di calore HEF nell’almeno un passaggio 614.

Il fluido per scambio di calore e il passaggio vengono usati per trasferire il calore; durante il suo flusso, il fluido per scambio di calore riceve calore da e/o trasmette calore alle pareti del passaggio e, di conseguenza, da e/o al materiale della porzione di perno che circonda le pareti del passaggio.

Occorre notare che parte del calore ricevuto dal fluido per scambio di calore può rimanere nel fluido e produrre una maggiore temperatura del fluido in corrispondenza deiruscita del passaggio.

Nella forma di realizzazione delle figure 6, 7, 8 e 9, il passaggio 614 si sviluppa lungo la porzione di perno 611 e leggermente oltre, nella figura 8 la linea indicata con 61 1 corrisponde alla lunghezza assiale della porzione di perno e la linea indicata con 612 corrisponde alla lunghezza assiale del passaggio 614; in questo modo, essa è in comunicazione fluidica sia con un primo spazio 622 (si vedano la figura 6 e la figura 8) su un primo lato del cuscinetto 620, sia con un secondo spazio 623 (si vedano la figura 6 e la figura 8) su un secondo lato del cuscinetto 620.

Diversamente dalla forma di realizzazione delle figure 6, 7, 8 e 9, una pluralità di passaggi può essere utile per un trasferimento più efficace del calore, anche se ciò può risultare più complicato e/o costoso dal punto di vista della produzione; per esempio la pluralità di passaggi può essere costituita da due o tre o quattro o cinque o sei o sette o otto, o più passaggi. Preferibilmente, i passaggi sono separati e i flussi di fluido per scambio di calore al loro interno sono ugualmente separati; in ogni caso, i flussi di fluido per scambio di calore possono partire da uno stesso contenitore (per esempio, il primo spazio 622 nella figura 6 e nella figura 8 sul primo lato del cuscinetto 620) e terminare in uno stesso contenitore (per esempio, il secondo spazio 623 nella figura 6 e nella figura 8 su un secondo lato del cuscinetto 620).

Lo scopo del fluido per scambio di calore e del passaggio (o passaggi) è quello di avere una temperatura piuttosto uniforme almeno in una regione periferica in senso radiale della porzione di perno dell’albero (la sezione trasversale di tale regione è un anello, si veda 613 nella figura 8 e nella figura 9).

Come già spiegato con l’aiuto della figura 5, che è un grafico della temperatura esemplificativo esagerato, al fine di evitare la piegatura dell’albero, la perfetta uniformità della temperatura non è necessaria; ciò che è importante è ottenere uniformità circonferenziali (vale a dire che ciascun punto di una qualsiasi circonferenza si trova alla stessa temperatura) come nella figura 5 (o almeno un buon grado di uniformità circonferenziale), mentre la non-uniformità radiale può essere accettata (vale a dire, punti con qualsiasi raggio si trovano a temperature differenti) come nella figura 5.

Il o ciascun passaggio è preferibilmente sagomato a elica (vale a dire non dritto e parallelo all’asse dell’albero), come illustrato nella figura 7 e nella figura 8; in questo modo, il calore può essere distribuito tutto intorno alla porzione di perno; in particolare, il calore proveniente dalle parti della porzione di perno che tendono a essere più calde (per esempio, in corrispondenza di una determinata posizione angolare della porzione di perno) può essere trasferito a parti della porzione di perno che tendono a essere più fredde (per esempio, in corrispondenza di una posizione angolare distante di, per esempio, 90° o 180° dalla determinata posizione angolare).

Il o ciascun passaggio sagomato a elica è vantaggiosamente sagomato e dimensionato in modo da fornire un’azione di pompaggio sul fluido per scambio di calore come nella forma di realizzazione delle figure 6, 7, 8 e 9; in questo caso, nessun altro dispositivo sarà necessario per avviare e mantenere il flusso o i flussi di fluido per scambio di calore all’interno del passaggio o dei passaggi.

Il o ciascun passaggio si sviluppa preferibilmente in una regione periferica in senso radiale della porzione di perno come nella forma di realizzazione delle figure 6, 7, 8 e 9; in queste figure, la regione periferica è indicata con 613.

Un modo semplice ed efficace per formare il o ciascun passaggio è tramite lo scavo di scanalature sulla e nella superficie laterale dell’albero in corrispondenza della porzione di perno, e la loro ricopertura e con, per esempio, un manicotto; in questo modo (o attraverso fasi di produzione equivalenti), il o ciascun passaggio è definito da una corrispondente scanalatura e da un manicotto come nella forma di realizzazione delle figure 6, 7, 8 e 9, in cui la scanalatura è indicata con 614 e il manicotto è indicato con 616.

11 manicotto (si veda l’indicazione 616, per esempio, nella figura 8) può anche essere usato per fornire isolamento termico tra un fluido lubrificante (si veda l’indicazione LF nella figura 8) del cuscinetto a fluido e la porzione di perno dell’albero (si veda l’indicazione 611, per esempio, nella figura 8); in questo modo, poiché vengono ostacolati il flusso del calore nella direzione radiale e la penetrazione del calore nella porzione di perno, il grado di una qualsiasi non-uniformità di temperatura è estremamente ridotto. Secondo tali forme di realizzazione, l’uniformità di temperatura deriva dalla combinazione sinergica tra convezione termica (elevata) e conduzione termica (bassa).

11 manicotto (si veda l’indicazione 616, per esempio, nella figura 8) può anche essere usato per guidare un fluido lubrificante (si veda l’etichetta LF nella figura 8) del cuscinetto a fluido.

Sebbene il fluido per scambio di calore e il fluido lubrificante del cuscinetto a fluido possano essere due fluidi differenti, è molto vantaggioso che almeno una parte del fluido lubrificante (si veda l’etichetta LF nella figura 8) del cuscinetto a fluido sia usata come fluido per scambio di calore (si veda l’etichetta HEF nella figura 6 e nella figura 8), poiché ciò semplifica la struttura del sistema di supporto a cuscinetto.

La forma di realizzazione delle figure 6, 7, 8 e 9 consente di ottenere un grado elevato di uniformità di temperatura nella porzione di perno.

Il sistema di supporto a cuscinetto 600 comprende un cuscinetto a fluido 620 con un pattino (cilindrico) 621 e un albero 610 con una porzione di perno 611 posizionato all’interno del cuscinetto 620, in particolare all’interno del pattino 621 ; un asse del cuscinetto è indicato con 630 (si veda, per esempio, la figura 7) e nelle figure l’albero 610 (come pure la porzione di appoggio 611) è illustrato nella relativa posizione teorica in cui il suo asse coincide con l’asse del cuscinetto.

Occorre notare che, quando un “pattino” ha una forma cilindrica, è sovente chiamato “boccola”.

La porzione di perno 611 comprende soltanto un passaggio interno 614 estendentesi almeno da un primo lato 622 del cuscinetto 620 a un secondo lato 623 del cuscinetto 620; forme di realizzazione alternative possono comprendere più di un passaggio. Il passaggio 614 è predisposto per un flusso di un fluido per scambio di calore HEF durante la rotazione dell’albero 610 attraverso la porzione di perno 611, in particolare dal lato 622 al lato 623.

Il passaggio 614 è sagomato a elica e si sviluppa in una regione periferica in senso radiale 613 della porzione di perno 611. Il passaggio 614 comprende un certo numero di spire intorno all’asse 630 dell’albero 610; questo numero può essere nell’intervallo da 0,1 a 10,0, preferibilmente da 0,25 a 4,0, più preferibilmente da 0,5 a 2,0; nella forma di realizzazione delle figure, il passaggio 614 è costituito da due spire. Il passo del o di ciascun passaggio 614 è uguale a un certo numero di volte la lunghezza assiale del cuscinetto a fluido 620 (corrispondente alla lunghezza assiale della porzione di perno 611); questo numero può essere nell’intervallo da 10,0 a 0,1, preferibilmente da 4,0 a 0,25, più preferibilmente da 2,0 a 0,5; nella forma di realizzazione delle figure, questo numero è un po’ minore di 2, circa uguale a 1,8. Un passo ridotto dell’elica, vale a dire molte spire nel passaggio, porta a un’elevata uniformità ma causa un’elevata perdita del carico fluido, vale a dire una caduta di pressione elevata, lungo il passaggio. Come è possibile osservare nelle figure, una superficie incassata del passaggio 614 è separata da una superficie 615 della porzione di perno 611 in corrispondenza dello stesso livello della superficie dell’albero 610 su entrambi i lati della porzione di perno 611 (si vedano, per esempio, la figura 7 e la figura 8). La profondità del passaggio è preferibilmente nell’intervallo da 0,1 mm a 10,0 mm, più preferibilmente nell’intervallo da 2,0 mm a 5,0 mm.

Il sistema di supporto a cuscinetto 600 della forma di realizzazione delle figure 6, 7, 8 e 9 comprende inoltre un manicotto 616 in corrispondenza della porzione di perno 611 e almeno una scanalatura sulla superficie della porzione di perno 611 coperta dal manicotto 616; in questo modo, il passaggio 614 è delimitato lateralmente dalla scanalatura e dal manicotto 616.

Il manicotto 616 è interamente coperto da uno strato 617 di materiale termicamente isolante. In alternativa, il manicotto può essere formato da materiale termicamente isolante. In questo modo, si ostacolano il flusso del calore nella direzione radiale e la penetrazione del calore nella porzione di perno.

11 manicotto 616 è interamente coperto da uno strato 617 avente una superficie esterna con sporgenze e/o recessi 618 (preferibilmente aventi un’altezza/profondità neirintervallo da 0,01 mm a 0,1 mm). In alternativa, il manicotto può avere una superficie esterna con sporgenze e/o recessi (preferibilmente aventi un’altezza/profondità neirintervallo da 0,01 mm a 0,1 mm). In questo modo, il manicotto può anche essere usato per guidare un fluido lubrificante del cuscinetto a fluido. Per esempio, e in modo vantaggioso, tali sporgenze e/o recessi possono essere sagomati a spina di pesce. Occorre notare che le sporgenze e/o i recessi possono trovarsi sulla superficie esterna del manicotto 616 o sul suo strato di copertura 617 e/o sulla superficie interna del pattino di cuscinetto 621.

Il manicotto 616 può essere realizzato in acciaio, può avere una larghezza di 10-50 mm (il suo diametro esterno può essere del 10-15% maggiore rispetto al suo diametro interno), può avere una lunghezza uguale a 0,4- 1,0 volte il diametro del pattino di cuscinetto o della porzione di perno dell’albero. Può essere calettato a caldo sull’albero in corrispondenza della porzione di perno.

Lo strato 617 è realizzato in materiale termicamente isolante, in particolare PEEK (= poli etere etere chetone) o PTFE (= poli tetra fluoro etilene), può avere una larghezza di 0,1 -1,0 mm, può avere una lunghezza uguale a 0,4- 1,0 volte il diametro del pattino di cuscinetto o della porzione di perno. Può essere applicato (per esempio depositato) sul manicotto prima del montaggio del manicotto sull’albero.

Nella forma di realizzazione delle figure 6, 7, 8 e 9, un fluido lubrificante LF viene iniettato tra il pattino di cuscinetto 621 e lo strato di copertura 617 del manicotto 616 (si veda la figura 8), in modo da evitare il contatto e ridurre l’attrito; l’iniezione avviene in corrispondenza di una posizione o più posizioni idonea/idonee del pattino 621, non necessariamente al centro del pattino 621. Il fluido lubrificante LF fluisce tra il pattino 612 e lo strato 617 (vale a dire che viene guidato dallo strato 617) verso entrambi i lati del cuscinetto 620, in particolare in un primo spazio 622 (si veda la figura 8) su un primo lato del cuscinetto 620, e in un secondo spazio 623 (si veda la figura 8) su un secondo lato del cuscinetto 620. Il primo spazio 622 è assialmente delimitato da una prima parete 642 avente un primo foro con un primo piccolo meato Gl che separa l’albero 610; la dimensione del primo foro, vale a dire la larghezza del primo meato Gl, è sufficiente a consentire la rotazione dell’albero 610 in una qualsiasi condizione di funzionamento; un ridotto scolo del fluido lubrificante LF avviene attraverso la prima distanza Gl. Il secondo spazio 623 è delimitato assialmente da una seconda parete 643 avente un secondo foro con un secondo grande meato G2 che separa l’albero 610; la dimensione del secondo foro, vale a dire la larghezza del secondo meato G2, viene progettata per consentire la rotazione dell’albero 610 in una qualsiasi condizione di funzionamento e per lo scolo del fluido lubrificante LF attraverso il secondo meato G2 (si veda la freccia nella figura 8). Pressoché la totalità del fluido lubrificante LF che entra nello spazio 622 dal pattino 621 esce dallo spazio 622 attraverso il passaggio 614, diventando pertanto il fluido per scambio di calore HEF; il passaggio 614 pompa il fluido per scambio di calore HEF e lo fa fluire dallo spazio 622 allo spazio 623 (si verifica un aumento di pressione) lungo le sue due spire; il fluido per scambio di calore HEF che entra nello spazio 623 dal passaggio 614 e il fluido lubrificante LF che entra nello spazio 623 dal pattino 621 esce dallo spazio 623 attraverso il secondo meato G2. Tipicamente, il fluido si trova a una pressione elevata HP a monte del pattino 621, si trova a una bassa pressione LP nello spazio 622 e si trova a una pressione media MP nello spazio 623. I flussi dei fluidi nei vari punti del sistema di supporto a cuscinetto 600 dipendono da un certo numero di parametri geometrici e fisici del sistema di supporto a cuscinetto.

Un sistema di supporto a cuscinetto secondo la presente invenzione, per esempio identico o simile a quello delle figure 6, 7, 8 e 9, può vantaggiosamente essere usato in una turbomacchina, per esempio una turbomacchina identica o simile a quella della figura 1, al fine di ridurre le vibrazioni della macchina, in particolare per evitare il rischio di instabilità del rotore.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo per uniformare la temperatura in un albero (610) supportato da un cuscinetto a fluido (620) durante la rotazione dell’albero (610), una porzione di perno (61 1) dell’albero (610) essendo posizionata di fronte ad un pattino o dei pattini (621) del cuscinetto a fluido (620), in cui: viene previsto almeno un passaggio (614) all’interno dell’albero (610) in modo da attraversare la porzione di perno (611), viene stabilito almeno un flusso di fluido di scambio di calore (HEF) nell’almeno un passaggio (614).
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui: viene prevista una pluralità di passaggi all’interno dell’albero in modo da attraversare la porzione di perno, viene corrispondentemente stabilita una pluralità di flussi di fluido per scambio di calore nella pluralità di passaggi.
3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il o ciascun passaggio (614) è sagomato a elica.
4. Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui un’azione di pompaggio sul fluido per scambio di calore (HEF) viene fornita da il o ciascun passaggio sagomato a elica (614).
5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il o ciascun passaggio (614) si sviluppa in una regione periferica in senso radiale (613) della porzione di perno (611).
6. Metodo secondo la rivendicazione 5, in cui il o ciascun passaggio (614) è definito da una corrispondente scanalatura ricoperta da un manicotto (616).
7. Metodo secondo la rivendicazione 6, in cui il manicotto (616) viene usato per fornire isolamento termico tra un fluido lubrificante (LF) del cuscinetto a fluido (620) e la porzione di perno (611).
8. Metodo secondo la rivendicazione 6 o 7, in cui il manicotto (616) viene usato per guidare un fluido lubrificante (LF) del cuscinetto a fluido (620).
9. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui una porzione di un fluido lubrificante (LF) del cuscinetto a fluido (620) viene usata come fluido per scambio di calore (HEF).
10. Sistema di supporto a cuscinetto (600) comprendente un cuscinetto a fluido (620) e un albero (610) con una porzione di perno (611) posizionata di fronte ad un pattino o dei pattini (621) del cuscinetto a fluido (620), in cui la porzione di perno (611) comprende almeno un passaggio (614) estendentesi almeno da un primo lato (622) del cuscinetto a fluido (620) a un secondo lato (623) del cuscinetto a fluido (620), il o ciascun passaggio (614) essendo predisposto per un flusso di fluido per scambio di calore (HEF) durante la rotazione dell’albero (610) attraverso la porzione di perno (611).
11. Sistema di supporto a cuscinetto secondo la rivendicazione 10, in cui il o ciascun passaggio (614) è sagomato a elica e si sviluppa in una regione periferica in senso radiale (613) della porzione di perno (611),
12. Sistema di supporto a cuscinetto secondo la rivendicazione 11, in cui il o ciascun passaggio (614) comprende un numero di spire intorno all’asse (630) dell’albero (610), il numero di spire essendo nell’intervallo da 0,1 a 10,0, preferibilmente da 0,25 a 4,0, più preferibilmente da 0,5 a 2,0.
13. Sistema di supporto a cuscinetto secondo la rivendicazione Il o 12, in cui un passo del o di ciascun passaggio (614) è uguale a un numero di volte la lunghezza assiale del cuscinetto a fluido (620), il numero di volte essendo nell’intervallo da 10,0 a 0,1, preferibilmente da 4,0 a 0,25, più preferibilmente da 2,0 a 0,5.
14. Sistema di supporto a cuscinetto secondo la rivendicazione 11 o 12 o 13, comprendente inoltre un manicotto (616) disposto in corrispondenza di detta porzione di perno (611) e almeno una scanalatura disposta in detta porzione di perno (611) e coperta da detto manicotto (616), in cui detto almeno un passaggio (614) è delimitato lateralmente da detta almeno una scanalatura e da detto manicotto (616).
15. Turbomacchina (100) comprendente almeno un sistema di supporto a cuscinetto (111, 112) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 10 a 14.