Подпятник электрической машины

Союз Советских Социалистических Республик)М09,80 (21) 2)Заявле 18/2 чН 02 К 5/ исоедииеикевеааявкк,яо Гсоударотюиый кокСССР 3)Приоритет лам изобретенийи открытий УДК 621. 313. 713(088.8)2, Бюллетень М 16 публиковаио 30 Дата опубликования описания 30. 01 т. 82-ги 8,8. Влоч гауэр2) Авторы изобретени Зимин, Ю.ф. Хозиков, А зный научно-исследовательский ийститутэлектромашиностроеният Вс 71) Заявитель 5 Й) ПОДПЯТНИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ к тяжело ергомашио для при генераторахдшипники ров предосевых уси идроагрегай на фундаИзвестна конструкция подпятника гидрогенератора, содержащая заключенные в ванну упорный диск, закрепленный на валу гидрогенератора, и сегменты, закрепленные в ванне, внутри которой по периметру установлены секции маслоохладителей 1Существенный недостаток такого подпятника - высокая температура несущего масляного слоя сегментов, являющаяся, в частности, следствием повышенной температуры смазки, попадающей на вход в несущие слои сегментов вследствие переноса с ехнической является лее близким и к предлагаем идрогенера енный на в к лежащий раются нащно ора, содержа лу генераторна сегментахферические подпятник г щий закрепл упорный дис которые опи ИзоЬретенке относится лектромашиностроению, э ностроению и предназначе менения, например в гидрПодпятники (упорные и скольжения) гидрогенерат назначены для восприятия лий с вращающихся валов тов и передачи этих усил мент. упорным диском пленки горячего масла с выходных кромок предшествующих сегментов. Кроме того, конвективные потоки масла, вызываемыевращением диска и циркулирующие вванне подпятника, недостаточно интенсивны для прокачки масла черезактивную зону маслоохладителей,что резко снижает эффективностьтеплообмена в ванне подпятника, Этоособенно актуально для тихоходных(низкооборотных) и тяжелонагруженных подпятников гидрогенераторов,где температура смазки, попадающей в несущий масляный слой сегментов на 10-20 С выше среднейтемпературы масла в ванне подпятника,Наибо о т924794 3головки опорных болтов, закрепленных на дне ванны, помимо перечисленных элементов заключающей в себе секции маслоохладителей и стол подпятника. Для снижения температуры смазки, попадающей на вход несущего масляного слоя каждого сегмента, в межсегментных каналах, образованных боковыми гранями соседних сегментов и столом подпятни- о ка, размещены узлы подачи охлажденФ- ного масла, представляющие собой радиально расположенные трубки, закрытые с одного конца, а другим соединенные с общим коллектором. Стенки трубок на стороне, обращенной к диску, имеют отверстия маслоподачи. Коппектор расположен в ванне и соединен с маслонасосом. Снижение температуры масла на входе в несущие слои сегментов достигается подачей охлажденного масла под давлением через отверстия в трубках 2,Однако в межсегментных каналах конструкции в результате движения упорного диска возникает поперечное вихревое вращательное движе- ние масла, причем в наружные слои этого вихря постоянно поступает горя,.чее масло из выходного сечения несуще 1 зо го слоя предыдушего сегмента. Но именно эти слои вихревого течения омывают боковые грани сегментов, образующие межсегментный канал, и масло именно этих слоев попадает в входэ ное сечение несущего слоя последующего (по направлению движения диска) сегмента. Повышенная.температура внешних слоев этого вихря с одной стороны не позволяет эффективно понизить температуру масла на входе 4" в несущий слой сегментов, а с другой стороны препятствует охлаждению сегментов за счет теплоотдачи от их бо- . ковых граней, Кроме того, недостатками данной конструкции является ма- ф 5 лая эффективность работы маслоохладителей, увеличение габаритовванны из"за размещения в ней коллектора и трубопроводов, загромождение ванны этими элементами, потребление электро-а энергии двигателя маслонасоса.Цель изобретения - уменьшение габаритов, увеличение нагруэочной способности подпятника и повышение его надежности за счет снижения темпера туры несущего масляного слоя сегментов и интенсификации процессов теплообмена в ванне подпятника. фУказанная цель достигается тем,что в известном подпятнике узлы подачи охлажденного масла размещеныв межсегментных каналах, и представляют собой камеры, открытые со стороны, обращенной к упорному диску ипосредством трубопроводов сообщающиеся с активной зоной маслоохладителей, причем одна из стенок каждойкамеры снабжена козырьком, образующимс рабочей поверхностью упорного диска зазор, заданной геометрии, а остальные стенки каждой камеры уплотнены относительно рабочей поверхностидиска.В предлагаемом подпятнике электрической машины с целью упрощенияконструкции передние стенки камер могут примыкать к выходным граням соответствующих сегментов,Каждая камера открыта с торцовойстороны, обращенной к оси вращениядиска.На фиг. 1 схематично изображен подпятник электрической машины, вариант;на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; нафиг. 4 - камера с поверхностью сопряженной с поверхностью сегмента, аксонометрия, вариант; на фиг. 5 - схемаработы устройства по первому варианту; на фиг. 6 - то же, второйвариант.На валу 1 посредством втулки 2закреплен упорный диск 3, лежащийна сегментах 4, которые через опорные болты 5 опираются на дно ванны 6 подпятника, в которой закреплены стол 7 и секции 8 маслоохладителей. Каждый маслоподающий узел состоит из камеры 9 и трубопровода 10.Передняя стенка 11 каждой камерыуплотнена относительно поверхностиупорного диска, а задняя 12 снабженакозырьком 13, На фиг, 2 изображенакамера, примыкающая передней стенкой 14 к выходной грани 15 сегмента16. Камера снабжена козырьком 17,Торцевая стенка 18 камеры можетотсутствовать.Устройство работает следующим образом.При вращении упорного диска взазоре между рабочей поверхностьюдиска 19 и козырьком 20 возникает движение масла, обусловленное вязкими касательными напряжениями на поверхности диска (течениеКуэтта между параллельными плоскостями). Так как все остальные стенкикамеры уплотнены по поверхностиупорного диска, объем масла, уносимого иэ камеры этим течением можетвосполняться лишь за счет притокапо трубопроводу 21, соединяющемуобъем камеры с зоной маслоохладителей. Таким образом упорный дискработает как вязкостный насос, эжектируя холодное масло по трубопроводу в камеру, а из нее к рабочейповерхности упорного диска. При работе подпятника часть пленки горячего масла 22, увлекаемого поверхностью упорного диска с выхода предшествующего сегмента, удаляется супорного диска передней стенкойкамеры, выполняющей роль масляногоскребка, а оставшийся на диске тонкий слой горячего масла на участкедвижения от передней стенки камерыдо входа в несущий слой следующегосегмента находится в непосредственном контакте с холодным маслом,поступающим в камеру из маслоохладителей. На этом участке он интенсивно охлаждается теплопроводностьюснижает свою температуру и температуру рабочей поверхности упорногодиска. Так как толщина зазора навходе в сегмент в 2-4 раза больше,чем на выходе из него, все дополнительное количество масла, попадающее во входной зазор следующегосегмента - холодное, увлекаемоеупорным диском из камеры, Основнаячасть потока холодного масла, встречая на своем пути переднюю граньпоследующего сегмента 23, направляется вдоль нее вниз, улучшая конвективную теплоотдачу от этой поверхности сегмента. Так как входное сечение трубопровода, заканчивающеГосяв камере, выведено в нижнюю цветьмаслоохладителя, которая обычно работает менее эффективно, чем верхняя его половина, забор масла изэтой области создает в ней движениесмазки, а следовательно интенсифицирует теплообмен в маслоохладите"ле, который сильно зависит от скорости движения смазки между трубкамимаслоохладителей,Так при зазоре между диском и козырьком 6=2 мм, радиальной ширинесегментов в=50 см, среднеи скоростискольжения диска Ч=15 м/сек и числе сегментов п=12 (типичный подпятник гидрогенератора) получаем: р др нфЫ 42 15052,50 д 62 си).у(аф гЭто значит, цто за минуту черезэту зону маслоохладителей прокачи 15 вается практически весь объем маслав ванне, что сделает работу масло"охладителей более .эффективной иинтенсифицирует теплообмен в ваннеподпятника.щ При закреплении передней стенкикамеры на выходной грани сегментавихри межсегментных каналов по-преж"нему оказываются отделенными от поверхности диска потоком холодного25 масла из камеры, при этом планкагорячего масла совершенно не попадает в межсегментное пространство,а контактируя с холодным маслом изкамеры на всем пути движения междусегментами максимально охлаждается1причем холодное масло омывает нетолько входную грань последующегосегмента 24, но и выходную предшествующего сегмента 25, интенсифицируя их охлаждение.8 конструкции с удаленнои торцовой стенкой камеры ее объем можетдополнительно заполняться за счетцентробежного напора смазки у внутреннего диаметра диска, В эту областьподпятника обычно попадает прошедшее церез маслоотделители достаточно холодное масло,По сравнению с прототипом положи"тельный эффект, создаваемый даннойконструкцией, заключается в следующем,Снижается температура несущего масляного слоя и самих сегментов за счет исключения воэможности попадания на вход в несущий слой сегментов масла из внешних нагретых слоев вихревого потока, вращающегося в межсегментных каналах и удаления с диска части пленки горячего масла передней стенкой камеры. Повышается эффективность работы маслоохладителей за счет интенсификации движения смазки в их активной зоне, Снижается тем 50 55 924794 6скорость (среднюю) движения смазкив зазоре между козырьком и диском(линейный профиль скоростей, течениеКуэтта) Чд5 У - дОбъемный расход из камеры равен0=Ч 8 Е , в полный расход смазкииз всех камер равен924794 пература сегментов за счет интенсификации теплоотдачи с их входных и выходных граней путем снижения температуры масла, омывающего эти грани сегментов. Повышается надежность и упрощается конструкция системы маслоподачи к сегментам, так как отпадает необходимость использования электронасоса подачи масла, потребляющего дополнительную электроэнергию.Технико-экономическая эффектив . ность предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности подф пятника вследствие снижения температуры несущего масляного слоя и поверхностей трения и уменьшении размеров подпятника путем увеличения удельной нагрузки на его сегментах и уменьшении габаритов маслоохладителей.Повышается КНД гидроагрегата путем снижения потерь трения в подпятнике за счет увеличения удельной нагрузки на сегменты и соответствующего этому уменьшения площади трения. Отпадает необходимость использования маслонасоса подачи смазки, двигатель которого потребляет электроэнергию,30 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Александров А; Е. Подпятники гидрогенераторов, И , "Энергия",зю 1975 с. 32-50 2. Авторское свидетельство СССР И 585576, кл, Н 02 К 5/16, 1975формула изобретения 1. Подпятник электрической машины, содержащий расположенные в,масляной ванне упорный диск, сегменты,маслоохладители и установленные вканалах между сегментами узлы пода"чи холодного масла в зазор междуупорным диском и сегментами, о т5 л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения нагрузочной способности подпятника и повышения надежности путем интенсификации процессатеплообмена, узлы подачи холодногомасла выполнены в виде камер, открытых со стороны, обращенной к упорному диску, и соединенных через трубопроводы с маслоохладителями, причемодна из стенок каждой камеры снабжена козырьком, образующим зазор с рабочей поверхностью диска, а остальные стенки уплотнены относительноуказанной поверхности диска,2. Подпятник по и. 1, о т л и20 ч а ю щ и й с я тем, что наружнаяповерхность стенки каждой камеры, противоположной стенке с козырьком,закреплена на обращенной к ней боковой поверхности сегмента,25 3. Подпятник по пп, 1 и 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что каждая камера открыта с торцовой стороны, обращенной к оси вращения диска.924794 Составитель Л. КарцеваРедактор Е Лушникова Техред М.Гергель Корректор В. Синицк 7 иал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектна Заказ 2 33/71 Тираж ВНИИПИ Государственн по делам изобрете 113035; Москва, Ж19 Подписноео комитета СССРй и открытийРаущская наб . 4/5