RU2529070C1 - Thrust bearing unit - Google Patents
Thrust bearing unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2529070C1 RU2529070C1 RU2013110899/11A RU2013110899A RU2529070C1 RU 2529070 C1 RU2529070 C1 RU 2529070C1 RU 2013110899/11 A RU2013110899/11 A RU 2013110899/11A RU 2013110899 A RU2013110899 A RU 2013110899A RU 2529070 C1 RU2529070 C1 RU 2529070C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bearing
- thrust
- sectors
- thrust bearing
- gas
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Support Of The Bearing (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано при проектировании, например, газотурбинных установок.The invention relates to the field of turbine engineering and can be used in the design, for example, of gas turbine plants.
Известен упорный подшипниковый узел, содержащий ротор с пятой, радиальный сегментный подшипник, корпус, многослойный вкладыш, состоящий из пористого упругого вибродемпфирующего материала и антифрикционного материала (см. RU №2301361, МПК H02K 5/16, 20.06.2007).Known thrust bearing assembly containing a rotor with a fifth, a radial segment bearing, a housing, a multilayer liner consisting of a porous elastic vibration damping material and antifriction material (see RU No. 2301361, IPC
Известен также упорный подшипниковый узел, включающий кольцеобразную пяту, подпятник, размещенные с зазором, выполненным с возможностью подвода в него сжатого воздуха (см. RU №110565, МПК H02K 5/16, 20.11.2011 г.).Also known is a thrust bearing assembly, including an annular heel, a thrust bearing, placed with a gap made with the possibility of supplying compressed air into it (see RU No. 110565, IPC
Использование упорного подшипникового узла в мощных турбомашинах требует увеличения диаметра пяты упорного подшипникового узла для получения его необходимой несущей способности, это приводит к высоким окружным скоростям пяты и к значительным потерям на трение в нем ввиду малости осевого зазора (мощность трения в упорном газостатическом подшипнике обратно пропорциональна осевому зазору между пятой и подпятником).The use of a thrust bearing assembly in powerful turbomachines requires an increase in the diameter of the heel of the thrust bearing assembly to obtain its required bearing capacity, this leads to high peripheral speeds of the heel and significant friction losses in it due to the small axial clearance (the friction power in a thrust gasostatic bearing is inversely proportional to the axial the gap between the fifth and the thrust).
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение несущей способности упорного подшипникового узла в рабочем режиме, снижение деформации зазора в упорном подшипниковом узле от высокого давления наддува газа, а также надежный запуск и останов турбомашины.The task to which the proposed technical solution is directed is to increase the bearing capacity of the thrust bearing assembly in operating mode, reduce the deformation of the clearance in the thrust bearing assembly from high gas boost pressure, as well as reliable start and stop of the turbomachine.
В результате предлагаемого технического решения обеспечивается высокая несущая способность упорного подшипникового узла в рабочем режиме (с уменьшением в нем потерь на трение), надежный запуск турбомашины, снижение деформации зазора в упорном подшипниковом узле от высокого давления наддува газа, демпфирование колебаний ротора турбомашины, обусловленных осевыми газодинамическими силами турбины или компрессора.As a result of the proposed technical solution, the high bearing capacity of the thrust bearing assembly in operating mode (with a reduction in friction losses in it), reliable start of the turbomachine, reduction of the clearance deformation in the thrust bearing assembly from high gas boost pressure, damping of the turbomachine rotor vibrations caused by axial gas-dynamic by a turbine or compressor.
Указанный технический результат достигается тем, что упорный подшипниковый узел, включающий кольцеобразную пяту, подпятник, размещенные с зазором, выполненным с возможностью подвода в него сжатого воздуха, отличается тем, что подпятник образован корпусом, снабженным цилиндрической выемкой с плоским дном, образованной кольцевым выступом по периметру корпуса, при этом на дне цилиндрической выемки размещена упругая прокладка с опертым на нее газостатическим подшипником, выполненным в форме кольца, разделенного на секторы радиально ориентированными накладками, скрепленными с корпусом подпятника, при этом со стороны, обращенной к пяте, периметр сектора подшипника снабжен буртиком, образующим выемку, причем в выемке каждого сектора зафиксированы вкладыши газостатического подшипника, выполненные из антифрикционного материала, при этом поперечному сечению накладок придана Т-образная форма, причем полки накладок выполнены с возможностью зацепления радиальных буртиков секторов подшипника, при этом внешняя поверхность вкладышей газостатического подшипника обращена к пяте с образованием с нею рабочего зазора, кроме того, в объеме секторов выполнена система сообщающихся каналов с возможностью подачи в нее сжатого воздуха от внешнего источника, выходные отверстия которой сообщены, с питающими отверстиями во вкладышах газостатического подшипника, сквозными отверстиями, сообщающимися с рабочим зазором. Кроме того, пята выполнена полой и снабжена внутренним силовым каркасом. При этом упругая прокладка выполнена из стали в виде пластины с кольцевыми гофрами, заполненными привулканизированным с обеих сторон слоем резины или полиуретана.The specified technical result is achieved in that the thrust bearing assembly including an annular heel, a thrust bearing placed with a gap configured to supply compressed air to it, characterized in that the thrust bearing is formed by a housing provided with a cylindrical recess with a flat bottom formed by an annular protrusion around the perimeter housing, while at the bottom of the cylindrical recess there is an elastic gasket with a gas-static bearing supported on it, made in the form of a ring divided into sectors radially oriented tinted pads fastened to the thrust bearing housing, while on the side facing the heel, the perimeter of the bearing sector is provided with a shoulder forming a recess, and in the recess of each sector, gas-static bearing shells made of antifriction material are fixed, while the cross-section of the pads is given a T-shaped the form, and the shelf shelves are made with the possibility of engagement of the radial flanges of the bearing sectors, while the outer surface of the liners of the gas-static bearing faces f to form with it the working air gap, in addition, the scope of sectors made system communicating channels to supply to it the compressed air from an external source, the outlets of which communicated with the feed holes in the bushings gas-static bearings, through holes communicating with the working gap. In addition, the heel is hollow and equipped with an internal power frame. In this case, the elastic gasket is made of steel in the form of a plate with annular corrugations filled with a layer of rubber or polyurethane vulcanized on both sides.
Сопоставительный анализ предложенного технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».A comparative analysis of the proposed technical solution with the essential features of analogues and prototype indicates its compliance with the criterion of "novelty."
При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.In this case, the distinguishing features of the claims solve the following functional tasks.
Признак, указывающий, что «подпятник образован корпусом, снабженным цилиндрической выемкой с плоским дном, образованной кольцевым выступом по периметру корпуса»Ю обеспечивает фиксацию в корпусе всех элементов, работоспособность подшипника (упругой прокладки и частей газостатического подшипника).The sign indicating that "the thrust bearing is formed by a housing provided with a cylindrical recess with a flat bottom formed by an annular protrusion along the perimeter of the housing" Yu provides fixation in the housing of all elements, the performance of the bearing (elastic gasket and parts of the gas-static bearing).
Признак, указывающий, что «на дне цилиндрической выемки размещена упругая прокладка с опертым на нее газостатическим подшипником», обеспечивает возможность упругого автоматического регулирования величины рабочего зазора и несущей способности газостатического подшипника.A sign indicating that "at the bottom of the cylindrical recess there is an elastic gasket with a gas-static bearing supported on it", it allows elastic automatic control of the size of the working gap and the bearing capacity of the gas-static bearing.
Признаки, указывающие, что газостатический подшипник выполнен «в форме кольца, разделенного на секторы радиально ориентированными накладками, скрепленными с корпусом подпятника», обеспечивают независимость упругих перемещений каждого сектора газостатического подшипника, в зависимости от распределения нагрузки по площади подшипника, что гарантирует необходимый осевой зазор в упорном подшипниковом узле при монтаже и в рабочем состоянии.Signs indicating that the gas-static bearing is made "in the form of a ring, divided into sectors by radially oriented plates fastened to the thrust bearing housing", ensure the independence of the elastic movements of each sector of the gas-static bearing, depending on the load distribution over the bearing area, which ensures the necessary axial clearance in persistent bearing unit during installation and in working condition.
Признаки, указывающие, что «со стороны, обращенной к пяте, периметр сектора подшипника снабжен буртиком, образующим выемку», обеспечивают возможность надежной фиксации вкладышей газостатического подшипника в этих выемках.Signs indicating that “from the side facing the heel, the perimeter of the bearing sector is provided with a shoulder forming a recess”, provide the possibility of reliable fixation of the liners of the gas-static bearing in these recesses.
Признаки, указывающие, что «поперечному сечению накладок придана Т-образная форма, причем полки накладок выполнены с возможностью зацепления радиальных буртиков секторов подшипника», обеспечивают удержание секторов подшипника от перемещения вдоль оси вращения в пределах деформации упругой прокладки.Signs indicating that "the cross-section of the pads is given a T-shape, and the shelves of the pads are adapted to engage the radial flanges of the bearing sectors", ensure that the bearing sectors are kept from moving along the axis of rotation within the deformation of the elastic gasket.
Признак, указывающий, что вкладыши газостатического подшипника выполнены из антифрикционного материала, обеспечивает предотвращение разрушения пяты и вкладыша в случае их контакта при аварии.A sign indicating that the liners of the gas-static bearing are made of antifriction material, provides prevention of destruction of the heel and the liner in case of contact in the event of an accident.
Признаки, указывающие, что в упорном подшипниковом узле «в объеме секторов подшипника выполнена система сообщающихся каналов с возможностью подачи в нее сжатого воздуха от внешнего источника, выходные отверстия которой сообщены с выполненными во вкладышах газостатического подшипника сквозными отверстиями, сообщающимися с рабочим зазором», позволяют организовать подачу сжатого воздуха в рабочий зазор газостатического упорного подшипника.Signs indicating that in the thrust bearing unit “in the volume of the bearing sectors a communicating channel system is made with the possibility of supplying compressed air to it from an external source, the outlet openings of which are communicated with through holes made in the liners of the gas-static bearing, communicating with the working clearance”, allow compressed air supply to the working gap of the gas-static thrust bearing.
Признак, указывающий, что в упорном подшипниковом узле «пята выполнена полой и снабжена внутренним силовым каркасом», способствует снижению массы и массовых моментов инерции ротора турбомашины, что ведет к уменьшению динамических нагрузок от гироскопического момента при вибрации корпуса турбомашины, а также улучшает динамические характеристики ротора при пуске и остановке турбомашины.A sign indicating that in the thrust bearing assembly "the heel is hollow and provided with an internal power cage", helps to reduce the mass and mass moments of inertia of the rotor of the turbomachine, which reduces dynamic loads from the gyroscopic moment during vibration of the turbomachine housing, and also improves the dynamic characteristics of the rotor when starting and stopping the turbomachine.
Признак, указывающий, что «упругая прокладка выполнена из стали в виде пластины с кольцевыми гофрами, заполненными привулканизированным с обеих сторон слоем резины или полиуретана», обеспечивает необходимую жесткость и демпфирование упругой подложки узла в рабочем состоянии, а также гашение колебаний ротора, обусловленных осевыми газодинамическими силами турбины или компрессора за счет рассеивания энергии колебаний резиной или полиуретаном.A sign indicating that “the elastic gasket is made of steel in the form of a plate with annular corrugations filled with a rubber or polyurethane layer vulcanized on both sides”, provides the necessary rigidity and damping of the elastic substrate of the assembly in working condition, as well as damping of rotor vibrations caused by axial gas-dynamic by the forces of a turbine or compressor due to the dissipation of vibrational energy by rubber or polyurethane.
На фиг.1 показан продольный разрез, а на фиг.2, - поперечные разрезы упорного подшипникового узла по секторам подшипника. На фиг.3 показан поперечный разрез сектора.Figure 1 shows a longitudinal section, and figure 2, is a transverse section of the thrust bearing assembly by sectors of the bearing. Figure 3 shows a cross section of a sector.
На чертежах показаны корпус 1, кольцевой выступ 2, упругая прокладка 3, кольцевые гофры 4, секторы 5 подшипника, секторные вкладыши 6, накладки 7, пята 8, буртик 9, рабочий зазор 10, внутренний силовой каркас 11, радиальные отверстия 12, тангенциальные каналы 13, штуцеры 14, уплотнительные кольца 15, 16, отверстия 17 в корпусе 1, осевые отверстия 18 в секторах 5 подшипника, осевые отверстия 19 во вкладышах газостатического подшипника 6, крышки 20, заглушки 21.The drawings show the
Упорный подшипниковый узел состоит из подпятника и пяты. Подпятник образован корпусом 1, снабженным цилиндрической выемкой с плоским дном, образованной кольцевым выступом 2 по периметру корпуса 1. На дне цилиндрической выемки закреплена упругая прокладка 3, выполненная в виде пластины, которая деформирована с образованием кольцевых гофров 4 из стали с заданными упругими свойствами, например, 36НХТЮ5М, которые заполнены с обеих сторон пластины привулканизированным (или приклеенным) слоем эластичного материала, например резины или полиуретана. На упругую прокладку 3 оперт газостатический подшипник, выполненный в форме кольца. Газостатический подшипник равномерно разделен на секторы 5 радиально ориентированными накладками 7 такой же толщины, закрепленными на корпусе 1 подпятника. Со стороны, обращенной к пяте 8, периметр сектора 5 снабжен буртиком 9, образующим выемку. В выемке каждого сектора 5 равномерно распределены по окружности и зафиксированы (например, клеем) вкладыши газостатического подшипника 6. Поперечному сечению металлических немагнитных накладок 7 придана Т-образная форма, причем полки накладок 7 выполнены с возможностью зацепления радиальных буртиков 9 секторов 5. Пята 8 выполнена полой и снабжена внутренним силовым каркасом 11.The thrust bearing assembly consists of a thrust bearing and a heel. The thrust bearing is formed by a
В объеме каждого сектора 5 подшипника выполнена система сообщающихся радиальных отверстий 12 и тангенциальных каналов 13 с возможностью подачи в них сжатого воздуха от внешнего источника (на чертеже не показан) через штуцеры 14 с надетыми на них уплотнительными кольцами 15, 16. Штуцеры 14 могут свободно перемещаться в отверстиях 19 корпуса 1 в пределах деформации гофры 4. В радиальных отверстиях 12 секторов 5 подшипника выполнены осевые отверстия 18, сообщающиеся с осевыми отверстиями 19 во вкладышах 6, выходящих в рабочий зазор 10 газостатического подшипника. Диаметр радиальных отверстий 12 сектора 5 должен быть как можно меньше, но суммарная площадь их проходного сечения должна превышать суммарную площадь осевых отверстий 19 сектора 5 и вкладыша 6 в три - пять раз, а площадь проходного сечения тангенциального канала 13 сектора 5 должна быть больше или равна суммарной площади проходного сечения радиальных отверстий 12 сектора 5, что позволит уменьшить деформации осевого рабочего зазора 10 от действия высокого давления газа в этих отверстиях.In the volume of each bearing
Тангенциальные каналы 13 закрыты крышками 20, радиальные отверстия 12 снабжены заглушками 21. Газостатический подшипник образован обращенными друг к другу торцевыми поверхностями секторных вкладышей 6, пяты 8 и зазором 10 между ними.The
Упорный подшипниковый узел собирается в следующем порядке. Предварительно изготавливают корпус 1 подпятника и секторы 5 с радиальными отверстиями 12 и тангенциальными каналами 13. Тангенциальный канал 13 закрывают крышкой 20 и обваривают ее по периметру, а затем зачищают сварные швы. В корпусе 1 подпятника закрепляют (на клей) упругую прокладку 3 необходимой жесткости, которую предварительно штампуют для образования кольцевых гофров 4 и термически обрабатывают, а к гофрам 4, в свою очередь, привулканизируют с двух сторон резину или полиуретан. Секторы вкладышей 6 вклеивают в секторы 5 подшипника. Сверлят осевые питающие отверстия 19 в секторах вкладышей 6 и осевые питающие отверстия 18 в секторах 5, прочищают их и устанавливают с торцов радиальных отверстий 12 заглушки 21. На упругую прокладку 3 равномерно по окружности устанавливают (на клей) секторы 5 подшипника и между ними устанавливают радиально ориентированные металлические немагнитные накладки 7, которые фиксируют, например, винтами. Собранный подпятник устанавливают в корпусе турбомашины, монтируют ротор и на него устанавливают пяту 8.The thrust bearing assembly is assembled in the following order.
Упорный подшипниковый узел работает следующим образом. Перед началом вращения пяты 8 через отверстия 17 в корпусе 1 штуцеры 14 в секторах 5 подшипника подают под высоким давлением смазывающий (очищенный и охлажденный) газ от внешнего компрессора или из ресивера. Этот газ поступает в тангенциальные каналы 13 и затем распределяется по радиальным отверстиям 12 секторов 5, а затем через осевые питающие отверстия 18 в секторах 5 и осевые отверстия 19 в секторных вкладышах 6 поступает в рабочий зазор 10 подшипникового узла. В результате этого пята 8 всплывает на газовом смазочном слое. Под действием давления газа в газовом смазочном слое увеличивается рабочий зазор 10 в осевом подшипниковом узле (за счет деформации гофры 4 и упругой прокладки 3), при этом снижается трение в осевом подшипниковом узле ввиду увеличения осевого рабочего зазора 10. Гофра 4 и демпфирующая упругая прокладка 3 также позволяют компенсировать температурную деформацию пяты 8.The thrust bearing assembly operates as follows. Before starting the rotation of the heel 8 through the holes 17 in the
При двусторонней симметричной конструкции осевого подшипникового узла газостатическая составляющая силы реакции предлагаемого подшипникового узла, действуя симметрично и противоположно направленно, автоматически реализует отрицательную обратную связь по отклонению пяты 8 от равновесного положения.With a bilateral symmetrical design of the axial bearing unit, the gas-static component of the reaction force of the proposed bearing unit, acting symmetrically and in the opposite direction, automatically implements negative feedback on the deviation of the heel 8 from the equilibrium position.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013110899/11A RU2529070C1 (en) | 2013-03-12 | 2013-03-12 | Thrust bearing unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013110899/11A RU2529070C1 (en) | 2013-03-12 | 2013-03-12 | Thrust bearing unit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013110899A RU2013110899A (en) | 2014-09-20 |
RU2529070C1 true RU2529070C1 (en) | 2014-09-27 |
Family
ID=51583388
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013110899/11A RU2529070C1 (en) | 2013-03-12 | 2013-03-12 | Thrust bearing unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2529070C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4227753A (en) * | 1978-12-29 | 1980-10-14 | Mechanical Technology Incorporated | Compliant gas thrust bearing with profiled and apertured thrust runner |
SU802673A1 (en) * | 1978-10-24 | 1981-02-07 | Предприятие П/Я А-1665 | Gasodynamic thrust bearing |
US4871267A (en) * | 1988-06-07 | 1989-10-03 | Allied-Signal Inc. | Foil thrust bearing |
RU2118714C1 (en) * | 1992-09-10 | 1998-09-10 | Уэлш Инновейшнз Лимитед | Compressor |
RU2204064C2 (en) * | 2000-12-13 | 2003-05-10 | Дальневосточный государственный технический университет | Gas-dynamic thrust bearing |
RU110565U1 (en) * | 2011-05-20 | 2011-11-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | ELECTRIC MACHINE |
-
2013
- 2013-03-12 RU RU2013110899/11A patent/RU2529070C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU802673A1 (en) * | 1978-10-24 | 1981-02-07 | Предприятие П/Я А-1665 | Gasodynamic thrust bearing |
US4227753A (en) * | 1978-12-29 | 1980-10-14 | Mechanical Technology Incorporated | Compliant gas thrust bearing with profiled and apertured thrust runner |
US4871267A (en) * | 1988-06-07 | 1989-10-03 | Allied-Signal Inc. | Foil thrust bearing |
RU2118714C1 (en) * | 1992-09-10 | 1998-09-10 | Уэлш Инновейшнз Лимитед | Compressor |
RU2204064C2 (en) * | 2000-12-13 | 2003-05-10 | Дальневосточный государственный технический университет | Gas-dynamic thrust bearing |
RU110565U1 (en) * | 2011-05-20 | 2011-11-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | ELECTRIC MACHINE |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013110899A (en) | 2014-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3506464B1 (en) | Shaft sealing device and electric rotary machine | |
US9599149B2 (en) | Fluid film hydrodynamic tilting pad semi-floating ring journal bearing with compliant dampers | |
EP2224103B1 (en) | Bearing support apparatus with squeeze film damper | |
US10234036B2 (en) | Wide differential pressure range air riding carbon seal | |
US20070069597A1 (en) | Fuel-cell compressed-air supplying device | |
EP2486292A2 (en) | Auxiliary bearing system for magnetically supported rotor system | |
US20120156008A1 (en) | Air cycle machine seal plate and seal land | |
CN111577765B (en) | Static pressure type radial gas bearing structure | |
RU2529070C1 (en) | Thrust bearing unit | |
CN102434225A (en) | Sealing structure of booster impeller shaft | |
CN202851681U (en) | Bearing supporting device | |
RU2542806C1 (en) | Thrust bearing assembly | |
WO2015032425A1 (en) | Combination gas bearing | |
RU2440519C1 (en) | Radial gasostatic bearing | |
CN210195825U (en) | End-column-surface combined double-acting flexible supporting dry gas sealing device | |
RU2605228C1 (en) | Combined bearing | |
RU142979U1 (en) | Thrust BEARING ASSEMBLY | |
CN105041646A (en) | Oil-free scroll air compressor | |
CN109404059B (en) | End-column-combined double-acting flexible supporting dry gas sealing device | |
RU2533948C2 (en) | Thrust bearing assembly | |
RU2541616C1 (en) | Radial bearing assembly | |
RU131829U1 (en) | Thrust BEARING ASSEMBLY | |
CN204941932U (en) | A kind of oil-free vortex air compressor | |
RU2525497C1 (en) | Combined support | |
JP2012013219A (en) | Ring foil bearing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180313 |