Узел крепления нижнего кольца направляющего аппарата гидромашины

 

Сущность изобретения: узел крепления нижнего кольца направляющего аппарата гидромашины содержит нижнее кольцо направляющего аппарата с верхним и нижним фланцами и стаканами. Верхний фланец связан болтовым соединением с нижним поясом статора гидромашины. Нижний единый фланец под все стаканы или отдельный фланец на каждый стакан имеют отверстия. В отверстиях установлены по посадке трубчатые элементы, которые упираются своими торцами в фундаментное кольцо и привариваются к нему. Нижнее кольцо направляющего аппарата надежно фиксируется от любых перемещений в горизонтальной плоскости и тем самым исключается перекос лопаток направляющего аппарата и износ втулок в нижнем кольце. 1 ил. 1

Изобретение относится к области гидромашиностроения и, в частности, к направляющим аппаратам гидромашин (НА).

Известен узел крепления нижнего кольца направляющего аппарата (НКНА), содержащий фундаментное кольцо, жестко скрепленное с нижним поясом статора (НПС) гидромашины и болты, посредством которых НКНА связано с указанным фундаментным кольцом (см. например, "Гидроэнергетическое и вспомогательное оборудование гидроэлектростанций". Справочное пособие. М. Энергоатомиздат, 1988. Т.1. с. 75, рис. 8.1; Справочник по гидротурбинам. Под общ. редакцией Н.Н.Ковалева. Л. Машиностроение, Ленинград. отделение, 1984, с. 121).

Недостатком этой конструкции является невысокая надежность работы узла крепления НКНА, обусловленная разрушением жесткой связи между НКНА и фундаментным кольцом, которое вызвано высокими, переменными по величине и направлению, гидравлическими и механическими нагрузками, действующими на НКНА. Разрушение жесткой связи между НКНА и фундаментным кольцом приводит к смещению НКНА, вызывающему повышение напряжений в деталях направляющего аппарата, например, во втулках направляющих лопаток, и к увеличению протечек воды между НКНА и фундаментным кольцом. Все это приводит к увеличению числа отказов в работе гидромашин и снижению КПД гидромашин.

Проблемой работы узла крепления НКНА с помощью болтов является повышение надежности фиксации НКНА от перемещений.

Известен также статорный узел направляющего аппарата гидромашины, содержащий НПС, фундаментное кольцо, жестко связанное с НПС, болты, посредством которых НКНА жестко связано с фундаментным кольцом и шпоночное соединение НПС и НКНА для фиксации последнего в окружном направлении, при этом паз под шпонку выполнен в НКНА и НПС, шпонка выполнена цилиндрической и вставляется в шпоночный паз с натягом (см. например, Справочник конструктора гидротурбины, Л. Машиностроение, 1971. с.117, рис. IV.2).

Эта конструкция имеет более высокую надежность работы по сравнению с аналогом за счет удлинения службы деталей направляющего аппарата, что обусловлено снижением напряжения в деталях НА, например, во втулках направляющих лопаток, которое вызвано фиксацией НКНА в окружном направлении.

Недостатком конструкции узла крепления НКНА при помощи болтов и цилиндрических шпонок является его недостаточная надежность, обусловленная разрушением жесткой связи НКНА с фундаментным кольцом, которое вызвано упругими деформациями НКНА в радиальном направлении, т.е. сжатием НКНА, вызванными высокими, переменными по величине и направлению нагрузками на НКНА, а также невысокой жесткостью последнего.

Разрушение жесткой связи между НКНА и фундаментным кольцом приводит к некоторому увеличению напряжений в деталях направляющего аппарата, например, во втулках направляющих лопаток и к увеличению протечек между НКНА и фундаментным кольцом. Все это приводит к увеличению числа отказов в работе гидромашин и снижению КПД гидромашины.

Кроме того, недостатком этой конструкции является усложнение монтажных работ в сравнении с аналогом, вызванное необходимостью совместной механической обработки отверстий под шпонки в НПС и НКНА при установке последнего.

Проблемой работы узла крепления НКНА с помощью болтов и шпоночного соединения, фиксирующего НКНА в окружном направлении, остается обеспечение надежности фиксации НКНА от перемещений в радиальном направлении, а также упрощение монтажных работ при установке НКНА.

Задачей изобретения является повышение надежности работы гидромашины путем повышения надежности фиксации НКНА в окружном направлении и исключения радиальных перемещений НКНА.

В узле крепления НКНА, включающем фундаментное кольцо, жестко соединенное с нижним поясом статора и нижним кольцом НА, содержащим верхний фланец и снабженный отверстиями нижний фланец, для достижения технического результата нижний пояс статора выполнен с силовым опорным фланцем, верхний фланец нижнего кольца Н.А. жестко скреплен с указанным опорным фланцем, а в отверстиях нижнего кольца Н.А. установлены с образованием шпоночного соединения трубчатые элементы, жестко связанные с фундаментным кольцом.

В описываемом устройстве трубчатый элемент, жестко скрепленный с фундаментным кольцом и установленный в отверстии нижнего фланца НКНА с посадкой, обеспечивает помимо болтового соединения НКНА с нижним поясом статора, жесткую фиксацию НКНА относительно фундаментного кольца. При этом исключены радиальные смещения НКНА в горизонтальной плоскости и повышена надежность его фиксации в окружном направлении.

Кроме того, в предлагаемом устройстве механическая обработка отверстий под болт в верхнем фланце НКНА и нижнем поясе статора производится раздельно до монтажа НКНА.

В результате снижается трудоемкость монтажных работ, при этом сварочные работы по скреплению трубчатого элемента с фундаментным кольцом не требует сложной технологии процесса сварки.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен поперечный разрез узла крепления НКНА.

Узел крепления НКНА содержит НКНА 1 с верхним фланцем 2, нижним фланцем 3 и стаканами 4, фундаментное кольцо 5 и нижний пояс статора 6. Трубчатые элементы 7 размещены в отверстиях 8 фланца 3 с посадкой, при этом элементы 7 упираются своими торцами в фундаментное кольцо 5 и жестко соединены с ним сваркой по внутреннему диаметру элементов 7.

Фланец 3 может быть выполнен как единый под все стаканы 4 или отдельно под каждый стакан 4.

Нижний пояс статора 6 выполнен с силовым опорным фланцем 9, который жестко скреплен, например, посредством, болтового соединения 10 с верхним фланцем 2 НКНА.

Фундаментное кольцо 5 и нижний пояс статора 6 жестко соединены, например, посредством приваренного к ним кольцевого листа 11.

Устройство работает следующим образом. Во время эксплуатации гидромашины НКНА 1 испытывает высокие, переменные по величине и направлению, гидравлические и механические нагрузки. Для надежности работы гидромашины необходимо надежно фиксировать НКНА 1 от перемещений как горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. В данном устройстве функцию фиксации НКНА 1 от перемещений в радиальном и окружном направлениях выполняет соединение НКНА 1 с фундаментным кольцом 5 посредством трубчатых элементов 7. Поскольку элементы 7 установлены в отверстиях нижнего фланца 3 по посадке и жестко соединены с фундаментным кольцом 5, элементы 7 препятствуют деформации НКНА 1 в радиальном направлении к оси гидромашины, т.е. не допускают сжатия НКНА 1. При этом повышается надежность фиксации нижнего фланца 3 НКНА 1 в окружном направлении, поскольку возникающие деформации НКНА 1 воспринимаются и удерживаются контактными поверхностями отверстий 8 нижнего фланца 3 и НКНА 1 с трубчатыми элементами 7 шпоночного соединения, жестко связанными сваркой с опорным кольцом 5.

Монтаж узла крепления НКНА ведется следующим образом. На жестко соединенные между собой посредством приваренного к ним кольцевого листа 11 НПС 6 и фундаментное кольцо 5 опускается НКНА 1 и крепится его верхним фланцем 2 к силовому опорному фланцу 9 НПС 6 посредством болтового соединения 10. После крепления НКНА и НПС в посадочные отверстия 8 нижнего фланца 3 НКНА устанавливаются трубчатые элементы 7 с образованием шпоночного соединения до соприкосновения торцами с фундаментным кольцом 5. Трубчатые элементы 7 по его внутреннему диаметру привариваются к фундаментному кольцу 5.

Формула изобретения

Узел крепления нижнего кольца направляющего аппарата гидромашины, включающий фундаментное кольцо, жестко соединенное с нижним поясом статора и нижним кольцом направляющего аппарата, содержащим верхний фланец, и снабженный отверстиями нижний фланец, отличающийся тем, что нижний пояс статора выполнен с силовым опорным фланцем, верхний фланец нижнего кольца направляющего аппарата жестко скреплен с указанным опорным фланцем, а в отверстиях нижнего фланца нижнего кольца направляющего аппарата установлены с образованием шпоночного соединения трубчатые элементы, жестко связанные с фундаментным кольцом.

РИСУНКИ

Рисунок 1