Патент на изобретение №2173781

(54) СПОСОБ СМАЗКИ ТУРБОАГРЕГАТА

(57) Реферат:

Способ предназначен для смазки узлов трения и может быть использован в нефтехимической промышленности, а также в судовой технике, где используются турбокомпрессорные агрегаты. Способ смазки турбоагрегата осуществляют путем подачи маловязкой жидкости из емкости, расположенной непосредственно под турбоагрегатом, через фильтр к насосному колесу, дополнительно установленному на одном валу с рабочими колесами турбоагрегата, затем на смазку подшипников скольжения, после чего маловязкая жидкость сливается в емкость. Подшипники скольжения снабжают уплотнительными элементами, изготовленными из антифрикционного материала, которые обеспечивают герметизацию подшипника скольжения в период пуска и останова агрегата. Технический результат – повышение надежности турбоагрегата. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам смазки узлов трения, и может быть использовано в нефтехимической промышленности, а также в судовой технике, где используются турбокомпрессорные агрегаты.

Известны способы смазки, вязкими минеральными маслами, где смазочная жидкость содержащаяся в маслобаке, движется через насосы, трубопроводы, фильтры, охладители (Гулин Е.Н. Справочник по горюче-смазочным материалам, Л., Судостроение, 1987, стр. 13-14). Данный способ смазки сложен и недостаточно надежен.

Наиболее близким способом смазки по назначению к заявленному изобретению является автономно-гравитационная система смазки подшипников турбокомпрессора (А. Д. Межерецкий. Турбокомпрессоры систем наддува дизелей, Л., Судостроение, 1986, стр. 26-27). Масло из сборной цистерны насосом нагнетается через фильтр и охладитель в напорную цистерну, установленную на значительной высоте выше уровня подшипников турбоагрегата. Из напорной цистерны масло по трубопроводу самотеком через фильтры подается к подшипникам, а затем стекает в сборную цистерну. Емкость напорной цистерны обеспечивает подачу достаточного количества масла в течение 25-30 мин после выхода из строя насоса.

Температура масла на входе в подшипник должна находиться в пределах 40-50^oC, на выходе – в пределах 45-55^oC. Максимальная температура масла на выходе не должна превышать 75^oC. Плотность масла для подшипников скольжения при 15^oC должна составлять 0,875 – 0,915 кг/м³, а вязкость при 50^oC – 25-41,5 мм²/с.

Данный способ смазки имеет ряд существенных недостатков
– использование в качестве смазывающей жидкости минерального масла, обладающего высокой вязкостью, приводит к большим потерям мощности на трение и требует установки охладителей для поддержания температурного режима в системе смазки;
– сложность способа за счет использования большого количества разнообразного оборудования и его значительные габариты, достигающие 5 – 9 м в высоту;
– сложность обслуживания;
– высокая металлоемкость оборудования, используемого в системе смазки.

Данный способ смазки имеет возможность модернизации с целью повышения надежности.

При создании изобретения ставилась задача повышения надежности, уменьшения потерь мощности на трение и упрощения способа смазки за счет перевода режима смазывания на маловязкие жидкости (МВЖ).

Поставленная задача решается тем, что способ смазки турбоагрегата осуществляют путем подачи маловязкой жидкости, находящейся в малогабаритной емкости, расположенной непосредственно под турбоагрегатом, через фильтр к насосному колесу, дополнительно установленному на одном валу с рабочими колесами турбоагрегата. Насосное колесо подает маловязкую жидкость на смазку подшипников скольжения, откуда МВЖ сливается в емкость.

Во избежание утечек МВЖ во время пуска и останова турбоагрегата подшипники скольжения снабжают уплотнительными элементами, что способствует рациональной организации движения МВЖ по системе с высоким уровнем экологичности.

Уплотнительные элементы изготавливают из антифрикционного материала, например фторопласта или его производных, что обеспечивает надежность способа смазки и повышает долговечность подшипников скольжения.

Использование для смазки МВЖ позволяет упростить схему движения смазочной жидкости в турбоагрегате и существенно снизить потери на трение. Заявленный способ позволяет перевести работу турбоагрегата на смазку маловязкими жидкостями с вязкостью, приближающейся к 1 мм²/с (вода, топливо, охлаждающие жидкости и др.), что приводит к снижению потерь мощности на трение в подшипниках скольжения в 10-15 раз, так как они пропорциональны вязкости смазочной жидкости.

Размещение емкости непосредственно под агрегатом обеспечивает нормальный слив МВЖ из подшипников скольжения, а также отбор МВЖ насосным колесом и подачу ее к подшипникам скольжения. Работа способа осуществляется при значительно меньшем количестве смазывающей жидкости, благодаря упрощению способа смазки и незначительным потерям на трение, и в результате отпадает необходимость использования больших габаритов цистерн и охладителей. В результате, способ может работать с малогабаритной емкостью, система становится компактной, уменьшается длина трубопровода, исключаются маслонасосы и т.д.

Подача МВЖ через фильтр к рабочему колесу, дополнительно установленному на одном валу с рабочими колесами турбоагрегата, позволяет рационально организовать движение смазочной жидкости и отказаться от использования отдельного насоса, нуждающегося в дополнительном приводе.

Поступление МВЖ на смазку подшипников скольжения, работающих на маловязких жидкостях, например, “Подшипниковое устройство”, патент РФ N 2132980, 1999 г. , повышает надежность опор скольжения и существенно снижает коэффициент трения в подшипнике, что ведет к упрощению способа смазки турбоагрегата в целом.

Во время работы МВЖ поступает к уплотнительным элементам подшипников скольжения и разгерметизирует их, обеспечивая слив жидкости в емкость, в результате способ смазки турбоагрегата становится замкнутым.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана схема движения смазочной жидкости в системе смазки.

Способ смазки турбоагрегата осуществляется следующим образом. Из малогабаритной емкости 1 МВЖ поступает в фильтр 2. Емкость 1 расположена непосредственно под турбоагрегатом (на чертеже не обозначен) и подключена через всасывающий патрубок 3, по которому МВЖ поступает к насосному колесу 4, зафиксированному на одном валу с рабочими колесами турбоагрегата – компрессорным 5 и турбинным 6. Далее нагнетаемая МВЖ подается к подшипникам скольжения 7 и 8, снабженным уплотнительными элементами, изготовленными из фторопласта, после чего по патрубкам 9 и 10 сливается в малогабаритную емкость 1. Затем цикл смазки повторяется заново.

При подключении насосного колеса 4 к малогабаритной емкости 1 соединительные патрубки должны иметь как можно меньше поворотов, вентилей и другой вспомогательной арматуры, чтобы избежать увеличения сопротивлений всасывающих магистралей.

Во время стоянки турбоагрегата уплотнительные элементы (на чертеже не обозначены) подшипников скольжения 7 и 8 за счет воздействия специальных пружин (на чертеже не обозначены) прижимаются рабочими поверхностями к валу и герметизируют подшипники скольжения, и воспринимают действующую радиальную нагрузку от вала турбоагрегата.

При запуске наблюдается кратковременный процесс сухого трения в зоне контакта антифрикционного материала с валом и восприятие незначительной по величине осевой нагрузки. Одновременно с этим насосное колесо 4 забирает из малогабаритной емкости 1 через фильтр 2 и всасывающий патрубок 3 МВЖ и подает под избыточным давлением к подшипникам скольжения 7 и 8. При этом гидравлические силы воздействуют на торцовую поверхность уплотнительного элемента, который перемещается в осевом направлении, деформируется, освобождает вал от силового контакта и обеспечивает слив жидкости через сливные патрубки 9 и 10. Подшипники скольжения 7 и 8 начинают работать в режиме гидродинамической смазки на маловязкой жидкости, воспринимая рабочие осевую и радиальные нагрузки.

При остановке, по мере уменьшения частоты вращения вала, давление, развиваемое насосным колесом 4, падает и специальные пружины, действующие на уплотнительный элемент подшипников скольжения 7 и 8, преодолевают гидравлические силы. Уплотнительный элемент подшипников скольжения 7 и 8 перемещается в осевом направлении, деформируется и герметизирует подшипники скольжения 7 и 8.

Заявленный способ смазки турбоагрегата обладает следующими достоинствами:
– полностью отсутствует вероятность срыва несущего смазочного слоя в следствие загрязнения частицами износа деталей и нагара, топливом и продуктами его неполного сгорания;
– упрощается способ смазки, что уменьшает количество используемого оборудования и снижает металлоемкость и массогабаритные характеристики агрегата;
– при переходе на смазку МВЖ, в подшипниковых узлах понижается коэффициент трения, что повышает мощность турбокомпрессора по сравнению с агрегатами, имеющими обычные узлы трения.

Формула изобретения

1. Способ смазки турбоагрегата путем подачи маловязкой жидкости из емкости, расположенной непосредственно под турбоагрегатом, через фильтр к насосному колесу, дополнительно установленному на одном валу с рабочими колесами турбоагрегата, затем на смазку подшипников скольжения, после чего маловязкая жидкость сливается в емкость.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подшипники скольжения снабжают уплотнительными элементами.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что уплотнительные элементы изготавливают из антифрикционного материала.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 23.03.2005

Извещение опубликовано: 20.02.2006 БИ: 05/2006