(19)PL (11) (13) B1 (12) OPIS PATENTOWY PL B1 FIG. 1 F16C 23/00 F16C 27/08 RZECZPO SPOLITA POLSKA. (21) N um er zgłoszenia:

Transkrypt

1 RZECZPO SPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (21) N um er zgłoszenia: (22) D ata zgłoszenia: (19)PL (11) (13) B1 (51) IntCl5: F16C 23/00 F16C 27/08 (54) Łożysko poosiowe z kompensacją położenia asymetrycznego (43) Zgłoszenie ogłoszono: (73) Uprawniony z patentu: BUP 21/90 Asea Brown Boveri AG, Baden, CH (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: (74) Pełnomocnik: WUP 12/92 PHZ "Polservice", Warszawa, PL PL B1 1. Łożysko poosiowe z kompensacją położenia (5 7 ) asymetrycznego, zawierające korpus z promieniowym łożyskiem ślizgowym i segmentami łożyska poosiowego jak również z kołnierzem mocującym do mocowania korpusu obudowy w korpusie wału maszyny wirnikowej, znamienne tym, że korpus (2) łożyska jest podzielony przez dwie szczeliny (4, 7, 1 1, 12) umieszczone na obwodzie w dwóch płaszczyznach normalnych względem osi łożyska na sąsiadującą z kołnierzem (1), wewnętrzną część (9) korpusu i zewnętrzną część (10) korpusu, zaś końce szczelin (4, 7, 11, 12) są rozszerzone w kierunku równoległym do osi, w ten sposób, że ograniczają co najmniej po jednej parze mostków (5, 8, 1 3, 14) położonych po wzajemnie przeciwnej stronie średnicy, przy czym mostki ( 5, 13) są przesunięte względem pozostałych mostków ( 8, 14) drugiej płaszczyzny o połowę kąta 90, 45 pomiędzy drugimi mostkami (5, 13) znajdującymi się w tej samej płaszczyźnie i wzajemnie sąsiednimi. FIG. 1

2 ŁOŻYSKO POOSIOWE Z KOMPENSACJĄ POŁOŻENIA ASYMETRYCZNEGO Z a s t r z e ż e n i a p a t e n t o w e 1. Łożysko poosiowe z kompensacją położenia asymetrycznego, zawierające korpus z promieniowym łożyskiem ślizgowym i segmentami łożyska poosiowego jak również z kołnierzem mocującym do mocowania korpusu obudowy w korpusie wału maszyny wirnikowej, z n a m i e n n e t y m, że korpus /2/ łożyska jest podzielony przez dwie szczeliny / 4, 7, 11, 12/ umieszczone na obwodzie w dwóch płaszczyznach normalnych względem osi łożys ka na sąsiadujące z kołnierzem / 1/, wewnętrzną część /9/ korpusu i zewnętrzną część /10/ korpusu, zaś końce szczelin / 4, 7, 11, 12/ są rozszerzone w kierunku równoległym do osi w ten sposób, że ograniczają co najmniej po jednej parze mostków /5, 8, 13, 14/ położonych po wzajemnie przeciwnej stronie średnicy, przy czym mostki /5, 13/ są przesunięte względem pozostałych mostków /8, 14/ drugiej płaszczyzny o połowę kąta 90, 45 pomiędzy drugimi mostkami /5, 13/ znajdującymi się w tej samej płaszczyźnie i wzajemnie sąsiednimi. 2. Łożysko według zastrz. 1, z n a m i e n n e tym, że w dwóch płaszczyznach szczelin / 4, 7/ usytuowane są odpowiednio pary mostków /53/, które są przesunięte względem siebie o 90 w kierunku poobwodowym. 3. Łożysko według zastrz. 1, z n a m i e n n e tym, że w dwóch płaszczyznach szczelin / 11, 12/ usytuowane są odpowiednie pary mostków /13, 14/, które są przesunięte względem mostków w drugiej płaszczyźnie o 45 w kierunku poobwodowym. * * * Przedmiotem wynalazku jest łożysko poosiowe z kompensację położenia asymetrycznego z korpusem łożyska służącym do prowadzenia promieniowych łożysk ślizgowych i osiowych segmentów łożyska jak również z kołnierzem mocującym do mocowania korpusu łożyska w korpusie wału maszyny wirującej. W szybkoobrotowych maszynach turbinowych występujące tam osiowe obciążenia są przejmowane przez łożysko poosiowe, które jest zwykle umieszczone z jednym z łożysk promieniowych we wspólnym korpusie. Skutkiem obciążenia roboczego, to znaczy ruchów związanych z niewyważeniem wirnika i/lub ukośnych ruchów giroskopowych związanych ze zmianami kierunku ruchu w pojazdach albo też niedokładnościami wynikającymi z wykonania, może dochodzić do ukośnych przesunięć wału i w wyniku tego także grzebienia łożyska poosiowego. Jako przykład można tu przytoczyć turboładowarki okrętowych silników dieslowskich, w których wielkie momenty bezwładności wirników turboładowarki w przypadku zmiany kierunku ruchu wytwarzają znaczne momenty giroskopowe, co prowadzi do przeciążenia i zużycia łożyska poosiowego i skutkiem nacisku krawędziowego także łożyska radialnego umieszczonego w tym samym korpusie, o ile jest ono elementem ślizgowym. W przypadku znanych łożysk z kompensację położenia asymetrycznego dla silników z turbodoładowaniem dane jest łożysko ślizgowe i korpus łożyska z kołnierzem zawierającym zamocowany na stałe pierścień mocujący, którego obwód jest wykonany jako sztywny pierścień, połączony z częścią piastową z elementami łożyskowymi za pośrednictwem cienkościennej w porównaniu z wymienionym pierścieniem tarczy, która przy dużym obciążeniu w wyniku swej elastycznej podatności tłumi udary na łożyska osiowe i ślizgowe i eliminuje jednostronne zużycie ich powierzchni ślizgowej. Wymieniona płytka jest jednak cienkościenna", jak powiedziano, tylko w porównaniu do obwodu kołnierza, który jest wykonany jako sztywny grubo-

3 ścienny pierścień do zamocowania korpusu łożyska w korpusie wału turboładowarki. Płytka musi być bezwzględnie tak sztywna, aby jej odkształcenie nie przekraczało określonego dopuszczalnego stopnia. Tego rodzaju wymiarowanie, bez środków ograniczających dopuszczalną deformację nie gwarantuje samo w sobie jej dotrzymania. Z tego powodu w dalszych tego rodzaju roz wiązaniach łożysk dla turboładowarki wspomniana tarcza łącząca sztywny pierścień kołnierza z częścią piastową korpusu łożyska. Jest wykonana jako praktycznie sztywna membrana, która dzięki temu jest łatwiejsza do odkształcenia przez obciążenia, które działają na wał, jej odkształcenie jednak może być ograniczone do określonej dopuszczalnej wartości, przez bardzo sztywny, praktycznie zasadniczo nieodkształcalny kołnierz pośredni. Ten kołnierz pośredni jest przymocowany pomiędzy korpusem wału i kołnierzem membranowym korpusu łożyska i jego wewnętrzna część obwodowa daje luz dla partii pierścieniowej na wewnętrznym obwodzie pierścienia membrany, przy czym w stanie nieobciążonym pomiędzy pierścieniową powierzchnię czołową tej partii pierścieniowej a kołnierzem pośrednim istnieje osiowy luz, na przykład 1 mm, który określa maksymalną odkształcalność kołnierza membranowego, w przybliżeniu przez odchylenie powierzchni ślizgowych łożyska osiowego i łożyska ślizgowego. Przy występującym maksymalnym odkształceniu część czołowa wspomnianej partii pierścieniowej na wewnętrznym obwodzie kołnierza membranowego na sąsiedniej partii obwodowej kołnierza pośredniego dochodzi do oporu, co przy obciążeniu wędrującym po obwodzie łożyska, na przykład przy niewyważeniu prowadzi do punktowego tarcia ślizgowego wędrującego na całym obwodzie ślizgających się po sobie pierścieniowych powierzchni i po pewnym czasie do zwiększenia luzów między nimi. Prowadzi to następnie prędzej lub później przy dużych obciążeniach do większego odkształcenia wału niż dopuszczalne i skutkiem tego do zwiększonego zużycia elementów łożyska, Z francuskiego opisu patentowego nr znany jest korpus łożyska w postaci sprzęgła, którego podatność na kompensację położenia asymetrycznego jest regulowana poprzez wykonanie korpusu z półtwardego elastomeru. Jeśll taki korpus łożyska ma być bardzo elastyczny celem dobrej absorpcji udarów, wtedy należy przew idzieć duże osiowe podatności, co jest także udokumentowane przez szczeliny o przebiegu radialnym na płaszczyźnie. Następnie należy powiedzieć, że podatny korpus jest w pełni obciążony na skręcenie, co prowadzi szybko do zjawisk zmęczeniowych. Celem niniejszego wynalazku jest eliminacja wspomnianych wad powstających przy łożyskowaniu osiowym dla wspomnianych na wstępie zastosowań. Oznacza to, że łożyskowanie musi być zarówno elastyczne, aby było możliwe dopuszczalne odkształcenia, celem zmniejsze nia zbyt dużej deformacji, jak i nie zużywa j ąca się calem zmniejszenia zbyt dużego odkształcenia. Łożysko poosiowe według wynalazku charakteryzuje się tym, że korpus łożyska jest podzielony przez szczeliny umieszczone na obwodzie w dwóch płaszczyznach prostopadłych do osi łożyska na środkową część korpusu sąsiadującą ze wspomnianym kołnierzem i zewnętrzną część korpusu, że końce szczelin są rozszerzone w kierunku osiowo równoległym w ten sposób, że ograniczają po co najmniej jednej parze mostków leżących naprzeciw siebie na średnicy i że te mostki jednej płaszczyzny są przesunięte względem mostków drugiej płaszczyzny o połowę kąta pomiędzy drugimi mostkami znajdującymi się na tej samej płaszczyźnie i wzajemnie sąsiednimi. Korzystnie w dwóch płaszczyznach szczelin usytuowane są odpowiednio pary mostków, które są przesunięte względem siebie o 90 w kierunku poobwodowym. Korzystnie w dwóch płaszczyznach szczelin usytuowane są odpowiednio pary mostków, które są przesunięte względem mostków w drugiej płaszczyźnie o 45 w kierunku poobwodowym. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w rzucie aksonometrycznym pierwszym przykład wykonania łożyska, zaś fig. 2 do 3 - dwa widoki pierwszego przykładu wykonania łożyska według wynalazku w dwóch wzajemnie prostopadłych rzutach, fig. 4 - przekrój osiowy wzdłuż płaszczyzny przekroju IV - IV zaznaczonej na górnej połowie fig. 2, fig, przekrój osiowy względnie widok boczny drugiego przykładu wykonania łożysko-według wynalazku i fig. 7 i 8-dwa przekroje poprzeczne

4 wzdłuż linii VII - VII i VIII - VIII z fig. 5. W przedstawionym na fig. 1 pierwszym przykładzie wykonania łożysko ma mocujący kołnierz 1, który tworzy z korpusem 2 łożyska jedną część. Kołnierz 1 służy do mocowania korpusu 2 łożyska, na przykład wewnątrz korpusu wału turbosprężarki napędzanej gazami spalinowymi, mianowicie po stronie uszczelnienia, w którą skierowany jest przesuw poosiowy turbiny. W otwór 3 wchodzi nie pokazana tuleja łożyska, która jest mocowana za pomocą pasowania skurczowego w otworze 3 i ma za zadanie współpracę z łożyskiem ślizgowym i na jego stronie osiowej z łożyskiem osiowym o znanej konstrukcji. Wymaganą podatność łożyskowania na wpływ obciążeń roboczych, a więc możliwych we wszystkie strony określonego bicia kątowego korpusu 2, uzyskuje się przez szczeliny w korpusie 2, które przebiegają w dwóch równoległych płaszczyznach i zapewniają quasikar- danową ruchomość korpusu 2 względem kołnierza i połączonego trwale z korpusem wału. Bezpośrednio w sąsiedztwie kołnierza 1 dane są dwie leżące promieniowo naprzeciw siebie szczeliny 4, których oba końce kończą się na obwodzie korpusu 2, każda na jednym mostku 5. Końce szczelin 6 posiadają kształt obłych rozszerzeń, przez co mostki 5 otrzymują osiowe rozciągnięcie o tej długości, która przy oczekiwanym obciążeniu roboczym umożliwia wygięcie korpusu 2 wokół osi przebiegającej przez oba mostki leżące naprzeciw siebie. Mostki 5 są obliczane na wytrzymałość odpowiednio do momentu oporów i obciążenia osiowego. Dwie szczeliny 7 przesunięte o 90 względem szczelin 4 o tych samych wymiarach i tym samym kształcie ograniczają dwa mostki 8 leżące naprzeciw siebie po średnicy. Szczeliny 7 dzielą korpus 2 na wewnętrzną część 9 i zewnętrzną część 10, która ma za zadanie współpracę z nieprzedstawioną tuleją łożyska, która posiada tuleje ślizgowe i segmenty pierścienia ruchomego o znanej konstrukcji. Ta tuleja łożyskowa jest mocowana na wcisk w otworze 3, przy czym gniazdo pasowania skurczowego znajduje się teraz w obszarze zewnętrznej części 10 z otworem w wewnętrznej części 9, ograniczającym przestrzenią pierścieniową dla doprowadzenia smaru do powierzchni ślizgowych łożyska. Mostki 5 i 8 tworzą przeguby, które współtworzą pełne położenie asymetryczne łożyska poosiowego, bez powstającego przy tym znamionowego odkształcenia części 9 i 10. Figury 2 i 3 przedstawiają dwa widoki jednego przykładu wykonania według fig. 1, widziane w dwóch rzutach przesuniętych o 90. Zewnętrzna część korpusu posiada w tym wykonaniu rowek pierścieniowy o przekroju prostokątnym dla pierścienia uszczelniającego. Na fig.4 pokazano na przekroju osiowym IV - IV /patrz fig. 2/, górną połowę tego łożyska. W przypadku dużych i ciężkich wirników i stąd bardziej obciążonych łożysk, gdzie nie wystarcza podparcie segmentów łożyska poosiowego leżących pomiędzy mostkami 5 lub 8, celem zmniejszenia ich odkształcenia, można zastosować warianty przedstawione na fig. 5 do 8. Ich konstrukcja różni się od przykładu wykonania z dwoma mostkami 5 i 8 w obu szczelinach 4 i 7 tym, że w ich płaszczyznach szczelin, każda z czterema szczelinami 11 i 12, dane są po cztery mostki 13 lub 14. Fig. 7 i 8, które odpowiadają przekrojom VII - VII i VIII - VIII przedstawionym na fig. 5 pokazują, że mostki 13 pomiędzy szczelinami 11 są przesunięte względem mostków 14 pomiędzy szczelinami 12 o 45 w kierunku poobwodowym. Na fig. 8 zaznaczono linię punktowo-kreskową, zarys mostka 13 z fig. 7, która pokazuje położenie kątowe względem mostka 14.

5 FIG. 5 FIG. 6 FIG.7 FIG. 8

6 FIG. 1 FIG.4 FIG. 2 FIG. 3 Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 5000 zł.