Сварной корпус турбомашины

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для корпусов цилиндров высокого и среднего давления паровых или газовых турбин. Сварной корпус турбомашины включает цилиндрические обечайки с внутренними кольцами, фланцами горизонтального разъема и крепежными элементами, а также расположенные по торцам обечаек эллиптические днища и цилиндрические втулки. Середина радиальной ширины фланца горизонтального разъема расположена в пределах толщины цилиндрической обечайки. Крепежные элементы установлены в вертикальных втулках, расположенных на фланцах, а между кольцами установлены продольные ребра. Изобретение позволяет до минимума сократить время прогрева корпуса и соответственно пуска паровой турбины, что приводит к повышению надежности и маневренности паровой турбины. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области энергетики, к турбостроению и может быть использовано для корпусов, цилиндров высокого и среднего давления паровых турбин.

Известны различные конструкции сварных корпусов паровых турбин. Общее преимущество их по сравнению с литыми корпусами - это меньшая металлоемкость, повышенное качество изготовления, поскольку элементы корпуса могут быть изготовлены из металлического проката, повышенная технологичность и уменьшенная стоимость изготовления из-за отсутствия необходимости изготовления отливок и моделей для них, что тем более усложняет возможность изменения габаритов, профиля цилиндра, мест присоединения трубопроводов подвода и отводов, отборов рабочей среды (пара).

Известна конструкция сварного корпуса турбомашины с горизонтальным разъемом, содержащего цилиндрические обечайки с расположенными по их торцам эллиптическими днищами и цилиндрические втулки. (FR 2215833, МПК F01D 9/00, 30 ноября 1973, публикация 27 сентября 1974, №39.)

Недостатком известной конструкции является то, что она не обеспечивает жесткость, достаточную для обеспечения осевых и радиальных перемещений и затрудняет уплотнение торцевых частей корпуса, что снижает его надежность.

Известна конструкция сварного корпуса турбомашины, включающего цилиндрические обечайки с расположенными по их торцам эллиптическими днищами и с цилиндрическими втулками и кольцами, с фланцами горизонтального разъема и с крепежными элементами. (SU 1116188, МПК F01D 9/00, F01D 25/24, опубликовано 30.09.84.)

Это известное устройство является наиболее близким устройством аналогичного назначения к предлагаемому по совокупности признаков и принято за прототип.

Недостатком устройства, принятого за прототип, а также причиной, препятствующей достижению предполагаемого технического результата при использовании известного устройства по прототипу является то, что корпус имеет толстые фланцы горизонтального разъема, расположенные снаружи цилиндрической обечайки, что приводит к недостаточно быстрой прогреваемости корпуса на пусковых режимах, а также то, что для изготовления таких фланцев требуются поковки.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками тождественными или эквивалентными предлагаемым.

Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков, позволило выявить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, изложенную в нижеприведенной формуле изобретения.

Заявляемое техническое решение позволяет до минимума сократить время прогрева корпуса и соответственно пуска паровой турбины, что приводит к повышению надежности и маневренности паровой турбины.

Предложен сварной корпус турбомашины, включающий цилиндрические обечайки с внутренними кольцами, расположенные по их торцам эллиптические днища и цилиндрические втулки с фланцами горизонтального разъема и с крепежными элементами, при этом середина радиальной ширины фланца горизонтального разъема расположена в пределах толщины цилиндрической обечайки, крепежные элементы установлены в вертикальных втулках, расположенных на фланцах, а между кольцами установлены продольные ребра. Внутри корпуса у внутренних концов цилиндрических втулок у их разъема выполнены фланцы, напротив них, по крайней мере, в верхней половине корпуса установлены вертикальные втулки, скрепленные с внешней цилиндрической обечайкой или с днищем, внутри вертикальных втулок установлены распорные стержни, нижним торцом упирающиеся во фланец цилиндрической втулки, а верхним концом закрепленные в вертикальной втулке, при этом распорные стержни изготовлены из металла с коэффициентом линейного расширения, превышающим при рабочей температуре коэффициент линейного расширения цилиндрической обечайки, цилиндрических и вертикальных втулок.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен корпус в продольном разрезе непосредственно над фланцами горизонтального разъема, на фиг.2 - сечение А-А по фиг.1, на фиг.3 - сечение Б-Б по фиг.2.

Сварной корпус турбомашины включает цилиндрическую обечайку 1 с расположенными по ее торцам эллиптическими днищами 2, цилиндрические втулки 3, фланцы горизонтального разъема 4, выполненные из листового проката. Середина радиальной ширины фланца горизонтального разъема 4 расположена в пределах толщины цилиндрической обечайки 1. На фланцах 4 расположены вертикальные втулки 5, в которых установлены крепежные элементы - шпильки 6 и гайки 7. Между кольцами 8 установлены продольные ребра 9. Внутри корпуса у внутренних концов цилиндрических втулок 3 у их разъема выполнены фланцы 10, напротив них, по крайней мере, в верхней половине корпуса установлены вертикальные втулки - трубы 11, скрепленные с фланцами 10 и с внешней цилиндрической обечайкой 1 или с днищем 2, внутри вертикальных втулок 11 установлены распорные стержни 12, нижним концом упирающиеся во фланец 10 цилиндрической втулки 3 через жесткую прокладку 13, а верхним резьбовым концом 14 закрепленные в вертикальной втулке 11. Стержни 12 изготовлены из металла с коэффициентом линейного расширения, превышающим при рабочей температуре коэффициент линейного расширения цилиндрической обечайки 1, днищ 2, цилиндрических 3 и вертикальных 11 втулок. Отверстия втулок 11 закрыты заглушками 15.

Во время пуска турбины при прогреве корпуса поступающий внутрь корпуса пар быстро прогревает тонкостенную обечайку 1, днища 2, цилиндрические втулки 3, фланцы горизонтального разъема 4, вертикальные втулки 5 и установленные в них шпильки 6 и гайки 7. Таким образом, сокращается до минимума время прогрева корпуса турбомашины. Во время прогрева и в дальнейшем во время работы турбины стержни 12 из-за более высокого коэффициента линейного расширения, чем элементы корпуса, создают усилия, прижимающие фланцы 10 верхней и нижней половины цилиндрической втулки 3, герметизируя, таким образом, их стык.

1. Сварной корпус турбомашины, включающий цилиндрические обечайки с внутренними кольцами, расположенные по их торцам эллиптические днища и цилиндрические втулки с фланцами горизонтального разъема и с крепежными элементами, отличающийся тем, что середина радиальной ширины фланца горизонтального разъема расположена в пределах толщины цилиндрической обечайки, при этом крепежные элементы установлены в вертикальных втулках, расположенных на фланцах, а между кольцами установлены продольные ребра.

2. Сварной корпус турбомашины по п.1, отличающийся тем, что внутри корпуса у внутренних концов цилиндрических втулок у их разъема выполнены фланцы, напротив них, по крайней мере, в верхней половине корпуса установлены вертикальные втулки, скрепленные с внешней цилиндрической обечайкой или с днищем, внутри вертикальных втулок установлены распорные стержни, нижним торцом упирающиеся во фланец цилиндрической втулки, а верхним концом закрепленные в вертикальной втулке, при этом распорные стержни изготовлены из металла с коэффициентом линейного расширения, превышающим при рабочей температуре коэффициент линейного расширения цилиндрической обечайки, цилиндрических и вертикальных втулок.