Турбокомпрессор с капиллярной системой смазки
Полезная модель относится к области турбомашиностроения, в частности к турбокомпрессорам, работающим с высокими частотами вращения валов при непрерывной автономной смазке его подшипников качения, и может быть использована в различных отраслях промышленности. Турбокомпрессор содержит вал, вращающийся в подшипниках качения, размещенных в корпусе, и капиллярную систему смазки, содержащую маслопроводящие фитили, один конец которых находится в смазочной емкости, а другой укладывается на валу в области входа в полость, образованную корпусом подшипников и валом, маслоотражательные втулки-вентиляторы, служащие для прокачки через подшипник масляно-воздушной смеси, создаваемой в упомянутой полости вращающимся валом, срывающим масло с фитиля и распыляющим его в потоке воздуха, а также частично для повышения подъемной способности фитиля. Отличительная особенность турбокомпрессора в соответствии с предлагаемой полезной моделью заключается в том, что в полостях с масляно-воздушной смесью установлены кольцевые втулки с внутренним конусным отверстием, стенки которого наклонены в сторону соответствующего ей подшипника и образуют с ответным им скосом вала канал, направляющий поток масляно-воздушной смеси на внутреннее кольцо подшипника В результате повышается рабочий ресурс турбокомпрессоров благодаря интенсификации масляного охлаждения подшипников качения за счет организации направленного движения потока масляно-воздушной смеси изначально непосредственно на наиболее подверженное перегреву внутреннее кольцо подшипника.
Полезная модель относится к области турбомашиностроения, в частности к турбокомпрессорам, работающим с высокими частотами вращения валов при непрерывной автономной смазке его подшипников качения, и может быть использована в различных отраслях промышленности.
Из уровня техники широко известны разнообразные турбомашины с системами смазки подшипников качения их вала, принцип работы которых основан на явлении капиллярности, например турбохолодильник (SU 780616 А1, 2006 г.); или турбокомпрессор (US 3094271, 1963 г.), которые отличаются достаточно усложненным конструктивным решением и в них не обеспечивается в достаточной мере эффективная смазка подшипников качения, в которых установлен основной вал машины.
Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемой полезной модели является устройство по патенту RU 85219 U1, 2009 г. - турбохолодильник с капиллярной системой смазки подшипников качения, в которых установлен его вал, содержащий корпус подшипников, размещенные на валу со стороны каждого из подшипников маслоотражательные втулки-вентиляторы и контактирующие с валом маслопроводящие фитили, свободные концы которых помещены в масляную емкость, а также сообщающиеся с внутренним межкольцевым пространством подшипников полости с образующейся в них масляно-воздушной смесью, расположенные по месту размещения фитилей между корпусом подшипников и участками вала, имеющими скосы.
Существенный недостаток прототипа - сниженный ресурс работы из-за быстрого износа подшипников качения - обусловлен тем, что в нем масляно-воздушная смесь из соответствующей полости поступает в подшипник общим, не ориентированным потоком, который, попадая внутрь подшипника и оказываясь в поле центробежных сил, большей частью отбрасывается к периферии подшипника и лишь незначительная его часть попадает на более нагруженное внутреннее кольцо. Этим ухудшается масляное охлаждение внутреннего кольца и подшипника в целом, что приводит к его перегреву и вероятному разупрочнению вследствие отпуска материала, что в свою очередь приводит к его более быстрому разрушению и уменьшению безотказного ресурса работы турбокомпрессора.
Задача, решаемая полезной моделью, состоит в расширении арсенала эффективных турбомашин различного назначения, имеющих систему смазки и охлаждения подшипников качения, в которых установлен вал машины, позволяющую повысить ресурс работы: подшипников, в частности, и машины в целом.
Технический результат, получаемый от реализации полезной модели, заключается в интенсификации масляного охлаждения подшипников качения путем организации направленного движения потока масляно-воздушной смеси на внутреннее, наиболее подверженное перегреву, его кольцо.
Для достижения технического результата в турбокомпрессоре с капиллярной системой смазки подшипников качения, в которых установлен его вал, содержащем корпус подшипников, размещенные на валу со стороны каждого из подшипников маслоотражательные втулки-вентиляторы и контактирующие с валом маслопроводящие фитили, свободные концы которых помещены в масляную емкость, а также сообщающиеся с внутренним межкольцевым пространством подшипников полости с образующейся в них масляно-воздушной смесью, расположенные по месту размещения фитилей между корпусом подшипников и участками вала, имеющими скосы, в отличие от прототипа система смазки снабжена установленными в упомянутых полостях кольцевыми втулками с внутренним конусным отверстием, стенки которого наклонены в сторону соответствующего ей подшипника и образуют с ответным им скосом вала канал, направляющий поток масляно-воздушной смеси на внутреннее кольцо подшипника.
Это позволяет сформировать оптимальную геометрию полости с масляно-воздушной смесью и дополнить ее направляющим каналом, доставляющим эту смесь изначально непосредственно на внутреннее, наиболее подверженное перегреву, кольцо подшипника, что способствует интенсификации его масляного охлаждения и повышению ресурса подшипникового узла, следовательно ресурса турбокомпрессора.
На представленном чертеже дан общий вид в разрезе предлагаемого турбокомпрессора с капиллярной системой смазки подшипников качения.
Вал 1 устройства с маслоотражательными втулками-вентиляторами 2, установлен в подшипниках качения 3, расположенных в корпусе 4. Капиллярная система смазки подшипников 3 включает в себя масляную емкость 5; размещенные на валу по одному со стороны каждого из подшипников 3 маслопроводящие фитили 6, полости 7 с образующейся в них при вращении вала 1 масляно-воздушной смесью, размещенные между корпусом 4 и валом 1; и сливные камеры 8. В каждой полости 7 установлена кольцевая втулка 9 с конусным внутренним отверстием, стенки которого наклонены в сторону соответствующего ей подшипника 3 и совместно с ответным скосом 10 на валу 1 образуют канал 11, служащий для направления из полости 7 потока масляно-воздушной смеси, ориентированного на внутреннее кольцо подшипника.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Жидкое масло из масляной емкости 5, пропитывая волокна помещенных в него фитилей 6, поднимается в область укладки фитилей на валу 1. Вращающимся валом 1 масло снимается с фитилей 6 и отбрасывается по касательной к периферии полости 7, образованной валом 1 и корпусом 4, образуя масляный туман. Масляно-воздушная смесь из полости 7 по каналу 11 изначально подается на внутреннее кольцо подшипника 3, охлаждая его, и далее центробежными силами отбрасывается к периферии подшипника, охлаждая подшипник в целом. За счет разряжения, создаваемого маслоотражательной втулкой-вентилятором 2, смесь выходит из подшипников 3 и отбрасывается на стенки сливных камер 8, откуда масло попадает в повторную циркуляцию.
Турбокомпрессор с капиллярной системой смазки подшипников качения, в которых установлен его вал, содержащий корпус подшипников, размещенные на валу со стороны каждого из подшипников маслоотражательные втулки-вентиляторы и контактирующие с валом маслопроводящие фитили, свободные концы которых помещены в масляную емкость, а также сообщающиеся с внутренним межкольцевым пространством подшипников полости с образующейся в них масляно-воздушной смесью, расположенные по месту размещения фитилей между корпусом подшипников и участками вала, имеющими скосы, отличающийся тем, что в нем система смазки снабжена установленными в упомянутых полостях кольцевыми втулками с внутренним конусным отверстием, стенки которого наклонены в сторону соответствующего ей подшипника и образуют с ответным им скосом вала канал, направляющий поток масляно-воздушной смеси на внутреннее кольцо подшипника.
