Спосіб герметизації переділок відсіків в місцях проходу високошвидкісних валів і багатофункціональний пристрій для його реалізації

1 Спосіб герметизації переділок ВІДСІКІВ В МІСЦЯХ проходження високошвидкісних валів, який полягає в розподілі газових середовищ ВІДСІКІВ у МІСЦІ проходження вала через переділку мастильним матеріалом, який цілком заповнює робочий зазор між валом і втулкою багатофункціонального підшипника, установленого на переділці, який від різняється тим, що як мастильний матеріал використовують воду, тиск живлення якої вибирають за умови забезпечення торцевого витікання мастила на усіх режимах роботи багатофункціонального підшипника 2 Багатофункціональний пристрій для реалізації Винахід відноситься до галузі живучості корабля Він може бути використаний як спосіб локалізації пожеж у відсіках та боротьби з поширенням води на кораблях і суднах Конструктивно живучість енергетичної установки забезпечується розміщенням її у водонепроникних відсіках в одному з найбільш захищених місць корабля, ешелонним розташуванням основного обладнання, поділом ешелонів проміжними відсіками, автономністю окремих комплексів груп руху та іншими заходами У корабельній енергетиці знайшли застосування різні схеми енергетичних установок, які забезпечують передачу потужності від теплових двигунів через редуктор на гребний вал Зокрема передбачається спільна робота двигунів, які розташовані у різних машинних відділеннях, на єдину зубчасту передачу Для забезпечення живучості енергетичних ВІДСІКІВ корабля і підтримки водо - газонепроникності його переділок у місцях проходу проміжних валів встановлюються сальникові ущільнення Існуючі схеми енергетичних установок передбачають установку редукторів, які знижують частоту обертання проміжних валів до значень, якими забезпечується працездатність переділкових сальників загальноприйнятої конс трукції [1] ([1] - Татаренков В И Устройство дизельных энергетических установок - Севастополь СВВМИУ, 1983 - С 27-30) Суттєвими недоліками такого способу герметизації переділок ВІДСІКІВ В способу герметизації переділок ВІДСІКІВ В МІСЦЯХ проходження високошвидкісних валів, що складається з багатофункціонального втулкового пдростатодинамічного підшипника та системи його змащення й охолодження, який відрізняється тим, що живильні камери підшипника виконані двотавровими, як кінцеві ущільнення використані графітові кільця, а насос системи змащення й охолодження виконаний з можливістю зміни продуктивності в залежності від режиму роботи багатофункціонального підшипника МІСЦЯХ проходу валів є - низька ЗНОСОСТІЙКІСТЬ сальникових набивок при підвищених швидкостях обертання валів, які ущільнюються, що викликає необхідність встановлення додаткового редуктора, який знижує частоту обертання проміжного валу перед переділковим сальником при СПІЛЬНІЙ роботі двигунів, які розташовані у різних машинних відділеннях, на єдину зубчасту передачу і, як наслідок, зростання поздовжніх габаритів енергетичної установки та збільшення об'ємів ВІДСІКІВ, - відсутність в даний час сальникових набивних матеріалів, які задовольняють вимогам з довгочасної вогнестійкості, - низька несуча спроможність сальникових ущільнень набивного типу, - значні витрати потужності на роботу по подоланню сил тертя Відомий спосіб герметизації високошвидкісного валу ротативного компресора високого тиску [2] ([2] - Саримов Н Н , Фосс С Л , Карчевский М М , (О ю (О (О 61656 Палладий А В Определение характеристик гидрой температури) і забортної води з аварійного відсістатического подшипника-уплотнения // Исследоку Змащувальна вода не тільки забезпечує рідинвание гидростатических опор и уплотнений двиганий режим тертя, а також інтенсифікує тепловідвід телей летательных аппаратов Сб научн тр від гарячих деталей багатофункціонального підХарьков ХАИ, 1986- С 13 8-145), який полягає в шипника у вісім-десять разів у порівнянні з мінеравикористанні гідростатичних ПІДШИПНИКІВ ЯК ДЛЯ льними маслами Злив води проводиться через прийняття радіального навантаження, так й для торці втулки в спеціальні камери зливу, що дозвокінцевого ущільнення валу компресора Відоме ляє охолоджувати кінцеві ущільнення підшипника технічне рішення - пристрій для реалізації способу та відводити великодисперсні суміші, які поступагерметизації високошвидкісного валу [3] ([3] - А С ють з аварійного відсіку Витрати і тиск мастильно981730 (СССР) Гидростатическая опора / Паллаго матеріалу регулюються ВІДПОВІДНО режимам дий А В , Фосс С Л ), яким є багатофункціональний роботи багатофункціонального підшипника та мовтулковий гідростатичний підшипник і система жуть бути збільшені в аварійних умовах його змащування та охолодження Несуча спроУ випадку значних термічних навантажень теможність підшипника досягається як гідростатичПЛОВІДВІД збільшується також за рахунок тепла, що ним підйомом валу під час подачі мастильного витрачається на випар води, яка дроселюється з матеріалу під тиском через спеціальні живильні робочої зони в камери зливу Поступання пари в камери в його робочу зону, так і виникненням гідВІДСІК через кінцеві ущільнення та клапани венродинамічної складової вантажопідйомності на тиляції системи змазки підшипника і одночасне поверхнях тертя внаслідок клинової форми зазору попередження надходження повітря до вогнища при підвищеній швидкості обертання валу (тому пожежі через переділкове ущільнення високошвипідшипник також називають пдростатодинамічдкісного валу прискорить формування в аварійноним) Прямокутні живильні камери підшипника му приміщенні умов, які не сприяють підтримці зміщені в осьовому напрямку до торця низького горіння і, як наслідок, гасінню пожежі тиску, в якості мастильного матеріалу застосовуБагатофункціональний пристрій для реалізації ється індустріальне масло ІС-45 способу герметизації переділок ВІДСІКІВ В МІСЦЯХ проходу високошвидкісних валів складається з Недоліками відомого способу [2] і пристрою багатофункціонального втулкового пдростатоди[3], обраних у якості прототипу є намічного підшипника та системи його змазки й 1) використання пожежо- та екологічно небезохолодження Підшипник (див фіг 1) складається з печних мастильних матеріалів, корпусу 1, втулки 2 і сорочки 3, яка насаджується 2) низькі теплотехнічні властивості і темперана вал Для герметизації корпусу служать кришки турна СТІЙКІСТЬ масла, висока вартість технологіч4, які мають посадкові місця для установки ущільного процесу його виробництва нень 5, що охоплюють вал 6 Ущільнення являють 3) значний вплив протитиску на зливі з робочої собою графітові кільця, що набрані з трьох сегмезони підшипника з прямокутними живильними кантів та стягнуті пружиною Корпус підшипника 1 мерами на характер течи мастильного матеріалу, рознімним ексцентричним фланцем 7 кріпиться до що приводить до зниження несучої спроможності переділки 8 Кільцеві пази втулки і корпуса ствота зростання витрат потужності на прокачування рюють живильний колектор, у який через вхідний масла штуцер 9 подається вода під тиском Корпус 1 і В основу винаходу поставлена задача удоскокришки 4 формують об'ємні зливальні камери 10, налити спосіб герметизації переділок ВІДСІКІВ В куди через торці підшипника надходить відМІСЦЯХ проходу високошвидкісних валів і пристрій працьована вода 3 нижньої частини корпуса вода для його реалізації шляхом установки на переділсамопливом зливається у водяну цистерну 11 Для ку багатофункціонального втулкового пдростатозахисту від агресивного впливу води поверхні всіх динамічного підшипника на водяному мащенні, деталей підшипника підвергаються кадмієвому забезпечити підвищення ефективності і безпеки електролітичному покриттю заходів щодо прийняття радіального навантаження, в тому числі і в аварійних випадках зниження тиску робочої рідини за рахунок гібридного способу організації несучої спроможності підшипника, та ущільнення високошвидкісного проміжного валу, який з'єднує двигун і редуктор, які розташовані в суміжних відсіках, через заповнення усього кільцевого зазору між валом і втулкою пожежо- і екологічно безпечним мастильним матеріалом - водою, тиск живлення якої обирається за умови забезпечення торцевого витікання змазки на всіх режимах роботи багатофункціонального підшипника Сутність способу герметизації переділок ВІДСІКІВ в місцях проходу високошвидкісних валів зводиться до того, що мастильний матеріал під необхідним тиском подають в робочу зону підшипника, радіальний зазор якого порядку у сім разів менше ніж зазор аналогічного масляного підшипника, що мінімізує імовірність розповсюдження небезпечних факторів пожежі (димових газів підвищеного тиску Втулка 1 (див фіг 2) виготовляється з легованої сталі, на внутрішній її поверхні за технологією Київського інституту металів і сплавів формується антифрикційне покриття 4, яке представляє собою бронзофторопластову композицію До втулки припікаються луджені гранули олов'янистої бронзи 6, які створюють пористу структуру Матрицею цієї структури є фторопласт, який рівномірно заповнює простір між гранулами На поверхні втулки формується тонка фторопластова плівка 7 На робочій поверхні втулки фрезеруються спеціальні живильні камери 3 двотаврового профілю Підведення води до живильних камер проводиться через дроселі 5 Для запобігання скупчування продуктів корозії та ерозії на внутрішній поверхні втулки фрезеруються дренажні канавки 2, які мають однобічний вільний вихід до торця підшипника Робота багатофункціонального пристрою здійснюється таким чином Циркуляційний насос 12 61656 шому підвищенні температури з гранул бронзи виплавляється олов'яниста складова, яка підтримує рідинний режим тертя Завдяки такому механізму бронзофторопластова композиція не схоплюється зі сталлю навіть при температурах до 400°С Ефективність запропонованого способу герметизації високошвидкісного валу в місце проходу через водонепроникну переділку та пристрою для його реалізації полягає втому, що 1 Забезпечується не тільки надійна робота запропонованого пристрою у всьому діапазоні швидкостей обертання, характерному для валів відбору потужності теплових двигунів, які застосовуються у корабельній енергетиці, а і повний розподіл газових середовищ ВІДСІКІВ В аварійних ситуаціях 2 Сприймається радіальне навантаження проміжного вала, зменшується амплітуда його коливань і забезпечується СПІВВІСНІСТЬ елементів енергетичної установки 3 Значно зменшуються витрати потужності на подолання сил тертя 4 Інтенсифікується тепловідвід від поверхонь тертя через високі теплотехнічні властивості змащувальної води 5 Використання б ронзофторо пластового антифрикційного шару запобігає заклинюванню ротора при падінні тиску живлення чи впливові підВ аварійних умовах напівсухого тертя підшипвищених температур никовий матеріал здатний гасити локальні температурні спалахи через те, що на його поверхні 6 Передбачається застосування в аварійних знаходиться тонкий шар фторопласта Коефіцієнт умовах в якості робочої рідини як прісної, так і заЛІНІЙНОГО розширення фторопласта значно вище, бортної води (в тому числі з системи водяного ніж у бронзи, тому у випадку локального контакту пожежогасіння) трибоповерхонь і підвищення температури в зоні 7 Термін використання багатофункціональнотертя відбувається надходження фторопласта з го пдростатодинамічного підшипника відповідає пористої структури в зону контакту При подальсучасним вимогам до корабельного обладнання (див фіг1) через фільтр 13 і клапан 14, що регулює тиск у напірній магістралі, забезпечує подачу прісної води з цистерни 11 у кільцевий живильний колектор 3 кільцевого колектора вода під тиском подається в живильні камери, забезпечуючи гідростатичний підйом вала на мінімальну, за вимогами безаварійної роботи підшипника, товщину мастильного шару Між ЖИВИЛЬНИМИ камерами знаходяться розвинені поверхні тертя, які збільшують несучу спроможність підшипника під час високих швидкостей обертання валу за рахунок гідродинамічного ефекту, який виникає внаслідок наявності клинового зазору на між-камерних перемичках Витікання води відбувається через торцеві паски втулки Тиск у живильних камерах регулюється відкриттям клапану 14 та вибирається за умовою збереження торцевого витікання мастила, тобто тиск в торцевих ділянках живильних камер двотаврового профілю у всьому кільцевому зазорі підшипника повинен бути вище протитиску на зливі з робочої зони Це викликано тим, що прорив середовища, яке ущільнюється, у робочу зону підшипника викликає порушення режиму течи мастильного матеріалу і втрату динамічної СТІЙКОСТІ руху вала Відпрацьована вода надходить до зливальних камер, а потім самотечією зливається у водяну цистерну 11 61656 Комп'ютерна верстка М Клюкш Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119