专利名称：用于从一轴承装置排出液态润滑剂的装置与方法
技术领域：
本发明涉及一种用于从一轴承装置排出液态润滑剂，尤其是轴承润滑油的装置。该轴承装置用于一根绕一轴线旋转的轴且具有一供入润滑剂的、支承轴的轴承，至少一个与该轴承相邻且环绕该轴的油封，和一用来接收和导出所泄出的润滑剂的收集室。此外，本发明还涉及一种用于从一轴承装置，尤其是用于蒸汽轮机的一根轴的轴承装置排出液态润滑剂的方法。
本发明主要涉及在透平设备、特别是蒸汽轮机设备中的滑动轴承装置。该可应用于透平设备的滑动轴承装置，以及用于从这类滑动轴承装置中排出液态润滑剂、尤其是润滑油的方法和装置，例如可由EP0306634A2以及WO94/01713A1获知。
在EP0306634A2中，记载了一种带有废油排出通道、无接触的轴封，它在用于透平机、尤其是蒸汽透平的滑动轴承中，在一个很宽的转速范围内(从静止状态起，经起动转速直至工作转速(例如3000转/分))，可确保由滑动轴承面内流出的轴承润滑油被顺利地输送走。为此，设有一带有集油环槽的装置，该集油环槽是在一拱形件上留出的一缝状拱形开口，因而使得，拱形开口覆盖过轴的圆周角度区域，该圆周角度区域自环槽外轮廓的最低点开始，沿着轴转动方向看，最高延伸至集油环槽的轴瓦接缝处。为了排出渗入到滑动轴承油封内的泄油，在油封的沿重力作用方向的下部，焊有一个泄油收集室，它通过一轴向定向的抽吸孔，与产生抽吸的工作喷嘴相连通，该喷嘴以抽吸帽的形式位于集油环槽的排油道中。由此，在一定程度上可从与滑动轴承相配置的油封内将泄油排出。
在WO 94/01713A1中，提供了一种用于从一轴承装置、特别是蒸汽透平的端面轴承中排出润滑剂、尤其是轴承润滑油的方法与装置，在此，该端面轴承具有一环绕一透平轴的油封，在它们之间，设有一环绕轴的收集室，由轴承内沿轴流出的润滑剂流入收集室，并由此被排出，润滑剂从收集腔被排出时，没有明显的速度损失。利用喷射导管，轴承润滑油被输送给一排出管。由喷射导管和排出管组成的装置构成一产生抽吸作用的喷射泵。
本发明的目的在于，提供一种用于从一支承绕一轴线旋转的轴的轴承装置中排出液态润滑剂的装置，其中，该轴承装置具有一被供予润滑剂、支承轴的轴承，并且以很小的设备支出将由轴承泄出的润滑剂加速排出。本发明的另一目的在于，提供一种加速排出液态润滑剂的相应的方法。
本发明的目的是这样来实现的，即在轴承装置中，至少具有一个与轴承相邻的、环绕轴的油封，和一个布置在轴承首端的、环绕轴的收集室，利用该收集室，可接受和输出在首端流出的润滑剂，在轴承的沿重力作用方向的下部，设有一润滑剂积聚室，它与润滑剂排出管相连通，在此，所述收集室具有一穿过润滑剂积聚室的导流管路，用于将润滑剂加速导入润滑剂排出管。
在此，要充分利用所流出的润滑剂，特别是轴承润滑油的动量。润滑剂在流出轴承时，获得一个动量，这是因为它被旋转的轴切向离心分离出。因此，所流出的润滑剂在切向上具有高速。这个速度通过导流拱得以继续维持，因而润滑剂自收集室加速流出。收集室和与之相连的导向拱如同一个喷射器，共同作用于润滑剂的输出，并且在与轴承首端相对的次端流出的润滑剂被加速。润滑剂直接流入主要由轴承壳体构成的润滑剂积聚室。当轴正常工作时，在向轴承结构输送润滑剂正常的情况下，润滑剂积聚在润滑剂积聚室内。利用润滑剂的加速排出，在轴旋转时可以保证，润滑剂积聚的液面位于油封之下。因此，可以有效地防止润滑剂由润滑剂积聚室进入油封。在一蒸汽透平中，在油封之外，连有一与冷凝器相连的空间，可有效地防止所不期望的润滑油进入冷凝器。
轴承的次端最好这样设计，即与润滑剂积聚室直接采用流体技术连接。由此，加快润滑剂顺畅地通过第一端起喷射器作用的收集室，使之排入润滑剂积聚室，这样就进一步避免了在轴承装置内部所不期望的润滑剂的分布，尤其是润滑剂渗入轴承装置的油封内。
由轴承次端泄出的润滑剂的所不期望的分布，最好通过一与次端相邻的用于容纳和排出润滑剂的收集室来确保避免，在此，该收集室保证了润滑剂直接排出到润滑剂积聚室内。
轴承最好布置在油封与作为喷射器的收集室之间，由此可以保证，从轴承内沿密封方向泄出的润滑剂被加速排出，因而，进一步避免了润滑剂渗入到油封内。
尽管如此，还是直接在油封的壳体内设有一用来吸出进入到油封内的润滑剂的抽吸室，它与由两个相邻的、环绕轴的密封带构成的中间腔流体力学连接。流体力学连接最好通过密封壳体内的一些孔来建立。由此排出渗入到中间腔内的轴承润滑油。油封最好具有多个密封带，并因而沿轴的轴线具有多个始终与抽吸室流体力学连接的中间腔。
抽吸室最好具有至少一个安设于油封壳体内的、主要沿轴向延伸的穿孔。根据所预计的进入到油封内的润滑剂量，来确定有待安设的穿孔，在此，还要考虑到油封壳体的热力机械承载能力。
抽吸室最好与一个抽吸管相连，该管穿过润滑剂积聚室，与润滑剂排出管相通，因而，排出管的横截面积因抽吸管而减小。由于横截面优选较轻微的减小，在润滑剂排出管中局部产生一附加的很小的负压。这个负压对渗入到油封内的润滑剂的排出是有利的。当从轴承壳体内抽吸润滑油雾被中断时，本身可利用这个负压自动从油封内抽吸出润滑剂。因而，可另外获得一种保险，以防由轴承、特别是由滑动轴承内流出的润滑剂进入到与油封相连的蒸汽透平装置的废汽室内。由此可以可靠避免润滑剂润湿与废气室相连的冷凝器，导致蒸汽透平效率下降。与润滑剂仅仅由于重力作用而流出轴承的轴承装置相比，通过用作喷射器的带导流拱的收集腔，进入到油封内的润滑剂被加速抽出。
这种装置优选适合于保护透平装置、特别是蒸汽透平装置的轴承装置、尤其是滑动轴承装置。这种装置特别适合应用于发电厂等高负荷透平设备中；特别适合用来保护透平设备端面轴承内的滑动轴承装置，该端面轴承设置在透平设备充满蒸汽的蒸汽室内。一个轴承装置除了至今所述及的组件之外，当然还具有其它组件。在许多蒸汽透平中，轴承装置的油封由几部分构成，和/或具有一种结构。这样，沿转轴看过去，在透平内部和轴承之间，具有多重多段的密封段，在它们之间设有空腔，这些空腔根据其结构和作用，充入蒸汽、抽去气体或通风。在各油封段中，这决定了具有确定性质、尤其是确定大小、确定方向和确定成份的泄流的产生，润滑剂的泄流在确定的位置由油封内导出，并可根据其各自的成份，进行进一步的处理。
一个带有一个被供予润滑剂用于支承轴的轴承的轴承装置，具有至少一个与轴承相邻的环绕所述轴的油封以及一个与轴承的第一端相配置的，环绕轴的收集室，通过收集室接收和引导在首端泄出的润滑剂，本发明方法方面的目的对于上述这样一种装置由此来实现，即，由收集室并通过一穿过沿重力线作用方向位于轴承的下方的润滑剂积聚室的导流通道，把润滑剂加速输送到一根润滑剂排出管。通过这样一个具有转向通道的、利用了所流出润滑剂高的切向速度的收集室，可以实现润滑剂的加速排出。导流拱最好沿垂直方向通入垂直的润滑剂排出管，该排出管与部分充有润滑剂的润滑剂积聚室相连。穿过润滑剂积聚室通入润滑剂排出管中的导流拱，在润滑剂排出管中产生一负压，利用这个负压可使润滑剂自润滑剂积聚室内加速流出。由此，润滑剂积聚室内的润滑剂液面位于油封之下，从而，没有润滑剂自润滑剂积聚室渗入并流过油封。
润滑剂积聚室充有由沿轴线与轴承首端相对的次端流出的润滑剂、尤其是轴承润滑油。所流出润滑剂的输送，通过在(轴承)次端与润滑剂积聚室之间自由的流体力学连接来保证。为此，另外设有一环绕轴的收集室，润滑剂由此收集室流入润滑剂积聚室。
渗入到在油封的两密封带之间所形成的中间腔内的润滑剂，被导入位于油封壳体内的抽吸室，特别是一轴向孔，并由此经一穿过润滑剂积聚室的抽吸管流入润滑剂排出管。利用与润滑剂排出管相通的抽吸管路，产生另外一个负压，渗入到油封内的润滑剂由此被加快排出。
下面借助附图所示实施例对本发明的装置和方法作进一步的详细说明，附图中
图1为蒸汽透平端面轴承装置沿透平轴的轴线的纵截面图，图2为图1所示油封范围内的局部放大图。
在图1中，示出沿一轴线3延伸的蒸汽透平轴4的端部区域。透平轴4利用一个轴承装置2包括一个设计成滑动轴承的、由一轴承壳体20包绕的轴承5，和一个使轴承壳体20在轴4上密封的油封7来支承。轴承装置2具有一将润滑剂8，尤其是轴承润滑油从轴承壳体20内排出的装置1。油封7以及轴承5呈圆柱状包绕透平轴4。轴承5具有一并未示出的润滑剂供给管路，在透平装置正常工作期间，利用它向轴承5提供润滑剂8。润滑剂8在与透平轴4端侧27相匹配的(轴承)首端9a处、以及朝向油封7的次端9b处泄出。紧邻首端9a设有用于容纳以很高的切向速度由轴承5内流出的润滑剂8的收集室10，该收集室在其沿重力作用方向的最低点具有一导向通道25，利用它将润滑剂8导出。导向通道25基本上垂直地穿过沿重力作用方向位于轴承5下方的润滑剂积聚室11，并与基本上垂直延伸的润滑剂排出管12相通。润滑剂排出管12一体铸造在轴承壳体20的一支架28内。润滑剂排出管12紧接着由润滑剂积聚室11沿重力作用方向向下延伸。在次端9b，同样设有一用来容纳和导引由次端9b内流出的润滑剂8的收集室10a。收集室10a保障了润滑剂8基本通畅地排出到润滑剂积聚室11内，在透平装置正常工作时，润滑剂8、尤其是轴承润滑油，由此充填到一相应地沿重力作用方向低于油封7的液面位置，包绕端面轴承5a的轴承壳体20布置在蒸汽透平设备的蒸汽室、尤其是废汽室内。轴承装置2利用支架28、28a固定在蒸汽室内，其中，一个或多个支架28是空心的，尤其包含有润滑剂排出管12。轴承壳体20主要用来使轴承装置2与蒸汽隔开。一空气供给管22穿过轴承壳体20，在轴承壳体20之外与油封7的环境相通。空气供给管22还穿过另外一个支架28a。轴承壳体20连接在一油雾抽吸装置21上，因此，在轴承壳体20内，始终产生一轻微的负压。油封7为在图2中进一步示出的无接触的轴封，它具有密封壳6，用于防止蒸汽的漏出，空气的进入，以及润滑剂8、特别是润滑油或润滑油雾的漏出。在轴承壳体20之外，在油封7和透平机轴4的动叶片24的支承部分之间，设有未进一步示出的、用于汽雾和密封蒸汽的抽吸装置和蒸汽输送装置。
为了排出渗入到油封7之内的润滑剂8，在油封7上连有一抽吸管17，它穿过充有润滑剂8的润滑剂积聚室11，并利用弯头26，基本垂直地通入润滑剂排出管12。由此，减小了润滑剂输出管12的横截面18，并由此另外产生一负压。收集室10具有布置于其上的导向通道25，油封7具有与之相连的抽吸管17，它们都是用于加速输出润滑剂8的装置1的部件。
轴承润滑油8在滑动轴承的轴承5的端部9a、9b处泄出，并且，由于透平轴4的旋转，在圆周方向上具有一很高的速度。轴承润滑油8被收集在收集室10内，并利用导流拱25导入润滑剂排出管12内。这种由收集室10、导流拱25和润滑剂排出管12组成的装置，其作用就如同一个喷射器，将在次端9b泄出的轴承润滑油8直接加速导入润滑剂积聚室11，并且那儿适于积聚润滑油。由此，用很小的设备支出实现的这种润滑剂8、轴承润滑油的排出，不依赖于润滑油抽吸装置21起作用，而仅仅是利用透平机轴4的旋转。
在图2中，以放大的比例示出图1所示的油封7。油封7具有一密封壳6，在该密封壳上，沿透平机轴4，环绕密封壳6，设有多个密封带15。油封7为一种无接触的唇式密封。在相邻的密封带15之间，分别形成各自的中间腔14。密封壳6具有一抽吸室13，它通过一通孔23与多个中间腔14相连。抽吸室13具有一个或一些在轴向上与轴线3平行的、设置在密封壳6的孔16。在各孔16上相连的是业已论述过的抽吸管17。当然，在多个孔16的情况下同样也可以使这些孔16与一总管相连，这个总管再与抽吸管17相连。
利用直接安设在密封壳6内与中间腔14流体力学连接的抽吸室13，可以保证润滑剂8、特别是渗入到油封7内的泄油的吸出。由此，可以有效地防止从轴承5沿空气输送方向22，润滑剂8逐渐充满中间腔14并最终从轴承壳20中排出。利用密封壳6内的孔16，将润滑剂8由中间腔14经抽吸管17，导入润滑剂排出管12内。由于抽吸管17在导流拱25区域通入润滑剂排出管12中，使横截面减小，因此在局部产生一附加的负压。利用这个负压，渗入到油封7内的润滑剂8不仅由于重力作用，而且还通过针对性的抽吸作用被排出。带有导流拱25的收集室10起喷射器作用，有利于抽吸。这样的抽吸不依赖于油雾抽吸装置21起作用，因而有助于获得另外的保险，以防润滑油从一个滑动轴承5流出到蒸汽透平的一废汽室中。
权利要求
1．一种用于从一轴承装置(2)排出液态润滑剂(8)的装置(1)，该轴承装置用于一根绕一轴线(3)旋转的轴(4)，它具有一被供予润滑剂(8)、轴(4)支承于其上的轴承(5)，至少一个与轴承(5)相邻的、环绕轴(4)的油封(7)，和一个与轴承(5)的首端(9a)相配置的环绕轴的收集室(10)，在首端(9a)处泄出的润滑剂(8)可利用收集室(10)来接收和导引，其特征在于，在轴承(5)沿重力作用方向的下方，设有一润滑剂积聚室(11)，它与一润滑剂排出管(12)相连，该收集室(10)具有一穿过润滑剂积聚室(11)通向润滑剂排出管(12)的导向通道(25)，以加速导出润滑剂(8)。
2．按照权利要求1所述的装置(1)，其中，轴承(5)的次端(9b)沿轴线(3)与首端(9a)相对，并且为了润滑剂(8)直接流入润滑剂积聚室(11)，该次端与此润滑剂积聚室(11)流体力学连接。
3．按照权利要求2所述的装置(1)，其中，还设有一与次端(9b)相邻的收集室(10a)，以容纳和导引由次端(9b)流出的润滑剂(8)。
4．按照上述任一项权利要求所述的装置(1)，其中，轴承(5)设置在油封(7)和收集室(10)之间。
5．按照上述任一项权利要求所述的装置(1)，其中，油封(7)具有一内设抽吸室(13)的密封壳(6)，和至少两个构成一中间腔(14)、环绕轴(4)的密封带(15)，该中间腔(14)与该抽吸室(13)流体力学连接。
6．按照权利要求5所述的装置(1)，其中，所述抽吸腔(13)具有一安设在密封壳(6)内的孔(16)。
7．按照权利要求5或6所述的装置(1)，其中，所述抽吸室(13)与一抽吸管(17)相连，该管穿过润滑剂积聚室(11)与润滑剂排出管(12)相通，该排出管的横截面因抽吸管(17)而变小。
8．按照上述任一项权利要求所述的装置(1)位于蒸汽透平设备中，其中，所述轴承装置(2)包括一端面轴承(5a)。
9．一种用于从一轴承装置(2)中排出液态润滑剂(8)的方法，该轴承装置用于一根绕一轴线(3)旋转的轴(4)，它具有一被供予润滑剂(8)、轴(4)支承于其上的轴承(5)，至少一个与轴承(5)相邻的、环绕轴的油封(7)，和一个与轴承(5)首端(9a)相配置的、环绕轴的收集室(10)，在首端(9a)处流出的润滑剂(8)由收集室(10)来接收和导引，其特征在于，润滑剂(8)自收集室(10)出来，经一穿过沿重力作用方向位于轴承(5)下方的润滑剂积聚室(11)的导向通道(13)，被加速输入一润滑剂排出管(12)中。
10．按照权利要求9所述的方法，其中，由沿轴线(3)与首端(9a)相对的次端(9b)流出的润滑剂(8)，被直接输送到润滑剂积聚室(11)，因而，所述导向通道(13)通入润滑剂积聚室(11)充有润滑剂(8)的区域(19)。
11．按照权利要求9或10所述的方法，其中，润滑剂(8)从位于油封(7)的两密封带(15)之间所构成的中间腔(14)内被导入一抽吸室(13)，并由那儿经一穿过润滑剂积聚室(11)的抽吸管(17)，被导入润滑剂排出管(12)中。
全文摘要
一种用于从一轴承装置(2)排出液态润滑剂的装置(1),该轴承装置尤其用于蒸汽轮机一根绕一轴线(3)旋转的轴。该轴承装置(2)具有一个被给予润滑剂(8),轴(4)支承其上的轴承(5),至少一个与轴承(5)相邻的、环绕轴(4)的油封(7),和一个与轴承首端(9a)相配置的,环绕轴(4)的收集室(10)。利用收集室(10),可接收和导引在首端(9a)泄出的润滑剂(8)。在轴承(5)沿重力作用方向的下方,设有一润滑剂收集室(11),它与一润滑剂排出管(12)相连。该收集室(10)具有一穿过润滑剂积聚室(11)的、将润滑剂(8)导入润滑剂排出管(12)的导向通道(25)。本发明还涉及一种用于从一轴承装置(2)中排出液态润滑剂(8)的方法。
文档编号F16N7/00GK1215448SQ97193661
公开日1999年4月28日 申请日期1997年2月12日 优先权日1996年2月19日
发明者海因里希·奥因豪森 申请人:西门子公司