CN1064737C - 透平机械滚动轴承的自动润滑方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明利用透平机械内存在的压差来抽吸润滑油(23)。此外利用离心器(4)内建立起的压力将润滑油(23)直接注入滚动轴承(2、3)。为此,具有负压的环形元件(6)不动,与轴11相连,并设计成负压腔。负压腔(6)通过吸油管(11)与油槽(12)相连并通过第一风管(14)与透平机械的负压区(15)相连。油槽(12)通过第二风管(18)与透平机械的过压区(20)相连。在吸油管(11)和负压区(15)之间布置一个隔离点(22),最好布置在第一风管(14)里。
Description
本发明涉及透平机械,特别是内装式透平增压器的滚动轴承自动润滑方法和装置。
透平机械滚动轴承的供油往往采用自动润滑***,它不需要外部油泵。
由CH-A-451714已知有一种自吸式离心润滑油泵。装在透平机一轴端的装置主要包括一个离心器,它有一个滞流边缘及与其相邻的用于排出多余的润滑油的辅助槽,此外有一个带径向孔的循环回转泵转子。由于离心力对孔内旋转气柱的作用而产生负压,借助于负压把油经过吸油管从油槽吸入离心器内。滞流边缘和辅助槽阻止了油经圆盘上的孔流出。因而其作用就是在将被抽吸入的润滑油和带负压的气柱之间形成分离点。在离心器内旋转的油就产生了注油所需的油压。油就从离心器出来,通过轴向孔直接注入滚动轴承并且可以紧接着又流回油槽内。
采用这样的自动润滑***相对于使用外润滑油泵而言可以大大改善透平增压器的透用性。此外自吸泵不需要单独的驱动装置,因而大大节省了空间。
当离心器位于轴端并且既可轴向又可向心吸油时,这种***结构比较简单。对于内装式透平机械,也就是其轴承位于涡轮和压缩机叶轮之间,那么实现起来就比较费事。由EP-B1-0123991已知这样一种用于内装式透平增压器的方案。
然而对于这种泵来说,在离心器内建立起来的润滑油压力不能直接用于向滚动轴承里注油,而在按CH-A-451714的方案中则是可以的。其原因主要在于内装式透平增压器的润滑油不能轴向和向心地供给。而且在需要抽吸的润滑油和负压气柱之间的分离点也不能布置在轴的轴线附近。为此目的所设计的截油孔虽然尽可能靠近轴,但同时却减少了现有的结构空间。因此在离心器内旋转的润滑油环的内径大于放置注油喷嘴处的半径。然而有效注油的条件是二个半径成反比。
尽管有上述的问题,但为了实现向滚动轴承供向润滑油,就利用了离心器里传递到油上的涡流。为此要有其它的导管和管路,这不仅使泵的结构复杂,成本更高,而且也需要增加空间。
EP-B1-0123989则公布了一种类似的方案。其负压是由泵转子里的离心力作用而产生的。润滑油经过滚动轴承而吸入二个离心器内。由此可达到的用于润滑轴承的压力差相对较小。高转速时则能使润滑油不再穿过围绕轴承周围的空气涡流。同时由离心器建立起的润滑油压力也并不用来向轴承位置注润滑油。因此离心器主要用于油污分离。
所有上述方案的共同缺点是必须首先在离心器内产生抽吸润滑油所需的负压。然而为此而安置在透平增压器轴上的泵转子却减小了透平增压器的功率。
本发明的一个目的是提供一种新的能避免所有这些缺点的方法和装置。其基本目的是要提出一种结构简单、成本合理的用于透平机械滚动轴承的自动润滑方法,特别是指内装式的透平增压器,同时还提出一种用于实现这种方法而结构又尽可能紧凑的装置。
本发明是这样实现的,一种具有透平侧和压缩机轴承侧的透平机械的滚动轴承的自动润滑方法,其中:a)在每一轴承侧借助于液力离心器在润滑油中建立起压力并将其注入滚动轴承,b)基于离心器和油槽之间的压力差实现润滑油的抽吸,并使得离心器处的压力比油槽处的要低,c)阻止润滑油流出到较低压力处,其特正在于:d)透平机械内存在的压力差被用于将润滑油吸入离心器里,以及e)在离心器内建立的压力直接用于将润滑油注入滚动轴承里。
本发明还涉及一种具有透平侧和压缩机轴承侧的透平机械的滚动轴承自动润滑用的装置,包括:a)在每一轴承侧上,在透平机械的轴上安装有离心器,离心器具有轴向润滑孔,b)吸油管,其下端浸入油槽内,其上端则与离心器相连,c)环绕轴布置的元件,其中央范围与离心器相连,而且赋予它们一个相对于油槽的负压。其特征在于:d)提供负压的元件固定地配置并作为负压腔,e)负压腔通过吸油管与油槽相连,并通过第一风管与透平机械的负压区相连,f)分离点布置在位于离心器里的润滑油和负压区之间,g)油槽通过第二风管与透平机械的一个过压区相连。
这种方法的优点是不需要特别产生用于抽吸润滑油所需的负压。尤其是这种方式不再需要泵转子了,因此泵范围内所需的结构空间很小。直接将润滑油由离心器注入滚动轴承同样也节省了部件和所需结构空间。
本发明第一实施例的油槽内为正常压力,而润滑油则以本身知道的方式借助于负压而到达离心器。该负压是由透平机械里一直产生负压的区域,更好的是由压缩机入口处提供。为此目的这种赋予负压的环形元件围绕轴固定设置,并设计作为负压腔。负压腔通过吸油管与油槽相连,并通过第一风管与相对油槽具有负压的透平机械的区域相连接。这除了压缩机入口之外也可以是透平出口。在离心器内的润滑油和负压区之间设一个分离点,最好设在第一风管里。通过第二风管使油槽与透平机械的过压区相连接。例如环境空气用作为过压区。
用这种泵时,在离心器内旋转的润滑油环内半径小于注油喷嘴所处位置的半径。只有这样,即使内装式透平增压器也可能直接利用在离心器里建立的润滑油压力向滚动轴承注油。
第一风管通入负压区的壁钻孔里,若在壁钻孔里装一个伸入压缩机入口或透平出口并带横向孔的中空体,再使中空体与风管相连接,那么这样就尤其合理了。因此在透平机械的这个区域内可以利用的负压提高了,这也保证了低转速时在油槽和离心器之间具有抽吸润滑油所需的压力差。
另外的方案是在负压区至少配置一个喷嘴并在喷嘴颈部处与第一风管相连接。由于在这样喷嘴内的液流收缩,因而更进一步加大了抽吸油液的有效负压。
另外,在油槽配置一个冷却装置是有好处的。尤其对透平增压器来说这种冷却装置很有利,否则的话透平机发热会造成润滑油温度急剧升高。
在本发明的另外一实施例中,离心器处于正常压力,而油槽内为过压,前者是由环境空气提供,而后者则由透平机械上始终产生过压的区域提供。
为此油槽至少基本上应作成气密的。负压腔通过第一风管与环境空气相连,而油槽则通过第二风管与压缩机出口相连。
用这样的方法和相应的装置,即使负载很低时在油槽和离心器之间也形成很大的压力差。从而保证了在各种工作条件下都能向滚动轴承供油。
参考结合附图所作的以下详细描述将能更好地理解本发明,更完整了解许多伴随的优点,附图表示有关带润滑油泵的内装式透平增压器的本发明的多种结构型式的实例。
图1表示第一实施例的透平增压器简图。
图2表示润滑油泵区域内透平增压器的局部纵断面,它对应图1。
图3表示透平增压器负压区的放大断面图。
图4表示对应于图3,但在压缩机入口处安有喷嘴。
图5表示另一实施例的透平增压器简图。
图例仅表示出了对理解本发明所需的主要元件。润滑油的流动方向用箭头表示。
现在参考附图,其中,所有附图中的相同标号代表同一或相应的部分,图1中,透平增压器的轴1各用滚动轴承2、3支承在透平侧和压缩机轴承侧。在轴承箱5内,轴1上的二个轴承2、3之间安设二个离心器4。在两离心器之间有一个作为负压腔的环形元件6(图1、2)
负压腔6不可旋转,也就是说静止固定在轴承箱5上。负压腔6在其中央范围7内向着离心器4方向是敞开的。在负压腔6和旋转的离心器4之间安有作为涨圈的密封件8(图2),它用于使离心器4与油槽12之间保封密封。离心器4通过各带一个注油喷嘴10的轴向润滑孔9与滚动轴承2、3相连。负压腔6经过吸油管11与油槽12相连。而吸油管11的进口孔13正好布置在轴1下面。负压腔6通过第一风管14与透平增压器的一个负压区15相连,此处是与压缩机入口16相连(图1)。它当然也可以与透平出口17或透平增压器的另外一个负压区15相连。
油槽12通过第二风管18与环境空气19相连,这样相对于压缩机入口16或者负压腔6它形成了一个过压区。此外还在油槽12内布置了一个冷却装置21并采用了水冷的形式。
用在供给离心器4的润滑油23和压缩机入口16之间作为分离点22的浮子阀配置在第一风管14内。当然也可以应用其它装置,例如液力虹吸来实现同样的功能。
第一风管14进入压缩机入口16的壁钻孔24里(图1)。在本发明的另外一种实施例里则不是用简单的壁钻孔24,而是安设了***压缩机入口16内并在侧面有孔25且做成圆柱形小管的空心体26,它与风管14相连(图3)。
在另一实施例中,在压缩机入口16处不是用小管26而配置了一个喷嘴27,并在其喷嘴颈28处,也即其最小静压的位置与风管14相连(图4)。
当装置工作时,由压缩机入口16经第一风管14使负压腔6形成负压,而这是相对油槽12内的环境空气19的正常压力而言的。利用此压力差使润滑油23流入离心器4。负压腔6里面的油量与此压力差相对应,压差大约10mbar就可实现抽吸。同时浮子阀22阻止了润滑油23进入风管14或者压缩机入口16内。
由于吸油管11的进口13正好位于轴1下面,因此润滑油23在透平增压器停运时不能完全从负压腔6流回到油槽12内。用这种方式有效地保证了在透平增压器重新启动之后立即实现轴承2、3的润滑。
由于伸入压缩机入口16内的小管26的配置及特殊结构可以增高可利用的负压,也就是最终增加了压力差。这样即使在低转速时也保证了油槽12和负压腔6之间具有抽吸润滑油所需的压差。
润滑油23通过负压腔6到达与其相连的离心器4。由于离心力的作用在那里就形成一个旋转的润滑油环29。在离心器4内旋转的润滑油环29的内半径小于注油喷嘴所处位置的半径。即使对于内装式透平增压器也可以利用离心器4里面建立起来的润滑油23的压力而直接将润滑油注入轴承2、3。该压力比抽吸润滑油23所需要的压力高2~3个数量级。
最后润滑油23又流回油槽12。同时也证实了水冷却装置21是有利的,因为否则的话透平机发热会引起润滑油23温度的急剧升高。
在另一种实施例中,与油槽12相连的负压腔6通过第一风管14与环境空气19相连。在此风管14中安装浮子阀22。油槽12作成气密的,并通过第二风管18与相对于负压腔6形成了过压区20的压缩机出口30相连(图5),同时风管18进入压缩机出口30的壁钻孔31里面。
当该装置运行时由压缩机出30通过第二风管18将过压施加到油槽12上。由于负压腔6受环境空气19正常压力的作用,因而又产生了压力差,它用来将润滑油供给离心器4。所有其它的过程基本上类似于第一实施例。
显而易见,按照上述的说明可以对本发明的结构型式作出各种改进和变化。因此可以理解在随后的权利要求范围之内本发明是可以实现的,除非有特殊的说明。
附图标记表
1 轴
2 滚动轴承,透平侧
3 滚动轴承,压缩机侧
4 离心器
5 轴承箱
6 环形元件,负压腔
7 中央范围
8 密封件,涨圈
9 润滑孔,轴向的
10 注油喷嘴
11 吸油管
12 油槽
13 进口孔
14 第一风管
15 负压区
16 压缩机入口
17 透平出口
18 第二风管
19 环境空气
20 过压区
21 冷却装置,水冷
22 分离点,浮子阀
23 润滑油
24 壁钻孔
25 孔
26 空心体,小管
27 喷嘴
28 喷嘴颈
29 润滑油环
30 压缩机出口
31 壁钻孔
Claims (15)
1.一种具有透平侧和压缩机轴承侧的透平机械的滚动轴承的自动润滑方法,其中:
a)在每一轴承侧借助于液力离心器(4)在润滑油(23)中建立起压力并将其注入滚动轴承(2、3),
b)基于离心器(4)和油槽(12)之间的压力差实现润滑油(23)的抽吸,并使得离心器(4)处的压力比油槽(12)处的要低,
c)阻止润滑油(23)流出到较低压力处,其特征在于:
d)透平机械内存在的压力差被用于将润滑油(23)吸入离心器(4)里,以及
e)在离心器(4)内建立的压力直接用于将润滑油(23)注入滚动轴承(2、3)里。
2.按权利要求1所述的方法,其特征在于,按本身所知的方式使油槽(12)处于正常压力,而使离心器(4)内处于负压,然而后者是由透平机械里一直存在的负压区,最好是压缩机入口(16)所施加的。
3.按权利要求1所述的方法,其特征在于,使离心器(4)处于正常压力,而使油槽(12)内处于过压,前者由环境空气(19)供给,而后者则由透平机械里始终存在的过压区(20),最好是由压缩机出口(30)提供的。
4.一种具有透平侧和压缩机轴承侧的透平机械的滚动轴承自动润滑用的装置,包括:
a)在每一轴承侧上,在透平机械的轴(1)上安装有离心器(4),离心器(4)具有轴向润滑孔(9),
b)吸油管(11),其下端浸入油槽(12)内,其上端则与离心器(4)相连,
c)环绕轴(1)布置的元件(6),其中央范围(7)与离心器(4)相连,而且赋予它们一个相对于油槽(12)的负压,其特征在于:
d)提供负压的元件(6)固定地配置并作为负压腔,
e)负压腔(6)通过吸油管(11)与油槽(12)相连,并通过第一风管(14)与透平机械的负压区(15)相连,
f)分离点(22)布置在位于离心器(4)里的润滑油(23)和负压区(15)之间,
g)油槽(12)通过第二风管(18)与透平机械的一个过压区(20)相连。
5.按权利要求4所述的装置,其特征在于,负压腔(6)通过第一风管(14)与压缩机入口(16)或者透平出口(17)相连,而油槽(12)通过第二风管(18)与环境空气(19)相连。
6.按权利要求5所述的装置,其特征在于风管(14)***负压区(15)的一个壁钻孔(24)里。
7.按权利要求6所述的装置,其特征在于在壁钻孔(24)里至少布置一个伸入负压区(15)并至少有一个横向孔(25)的空心体(26),空心体(26)与风管(14)相连。
8.按权利要求6所述的装置,其特征在于在负压区(15)至少布置一个喷嘴(27)并以喷嘴颈(28)部处与风管(14)相连。
9.按权利要求4所述的装置,其特征在于:
a)油槽(12)至少基本上是设计成气密的,
b)负压腔(6)通过第一风管(14)与环境空气(19)相连,并且
c)油槽(12)通过第二风管(18)与压缩机出口(30)相连。
10.按权利要求9所述的装置,其特征在于:第二风管(18)通过一个壁钻孔(31)与压缩机出口(30)相连。
11.按权利要求4至10中的一项或多项权利要求所述的装置,其特征在于,在油槽(12)内配置冷却装置(21)。
12.按权利要求4至10中的一项或多项权利要求所述的装置,其特征在于,将分离点(22)做成浮子阀。
13.按权利要求11所述的装置,其特征在于,将分离点(22)做成浮子阀。
14.按权利要求4所述的装置,其特征在于,所述轴承为内装式,并设置在透平和压缩机之间。
15.按权利要求4或14所述的装置,其特征在于,分离点(22)设置在第一风管(14)内。
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