Компенсатор относительных перемещений внутреннего и внешнего корпусов турбомашины



Компенсатор относительных перемещений внутреннего и внешнего корпусов турбомашины
Компенсатор относительных перемещений внутреннего и внешнего корпусов турбомашины

 


Владельцы патента RU 2548235:

Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" (RU)

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции компенсаторов относительных перемещений внутреннего и внешнего корпусов турбомашин. Компенсатор содержит полый элемент, проходящий сквозь внутренний и внешний корпуса. Полый элемент выполнен жестким и закреплен на внутреннем корпусе. На наружной поверхности полого элемента, со стороны внешнего корпуса, жестко закреплена упругая пластина со сквозным отверстием под него в центральной части. Упругая пластина является образующей проточной части турбомашины и заключена по периметру в обод, расположенный в полости, нижняя и боковые стенки которой образованы поверхностями внешнего корпуса. Сверху указанная полость ограничена крышкой, закрепленной на внешнем корпусе. Обод установлен с возможностью смещения в плоскости упругой пластины. Изобретение позволяет снизить массу и габариты компенсатора, а также увеличить диапазон сдвиговых перемещений корпусов относительно друг друга при сохранении достаточной герметичности в месте подвижного соединения. 2 ил.

 

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции компенсаторов относительных перемещений внутреннего и внешнего корпусов турбомашин.

В качестве наиболее близкого аналога выбран сильфонный компенсатор, который может быть использован в качестве компенсатора относительных перемещений внутреннего и внешнего корпусов турбомашины, содержащий полый корпус, проходящий сквозь внутренний и внешний корпуса и жестко закрепленный на внутреннем корпусе (Основы конструирования, производства и эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей и энергетических установок в системе CALS технологий: в 3 кн. / Н.Н. Сиротин, А.С. Новиков, А.Г. Пайкин, А.Н. Сиротин. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука, 2011. Кн. 1: Конструкция и прочность ГТД и ЭУ. - 2011. - 1087 с, см. стр. 837, рис. 19.5).

Недостатками известного компенсатора являются значительные масса и габариты, последнее особенно важно в случае установки компенсатора в потоке (воздуха, продуктов сгорания и др.), вследствие чего создается дополнительное сопротивление потоку между корпусами. Известный компенсатор вследствие его конструктивных особенностей в большей степени предназначен для компенсирования относительного смещения корпусов, вызывающее его растяжение, сжатие, изгиб и в меньшей степени предназначен для компенсирования сдвиговых перемещений. Для расширения диапазона относительных сдвиговых перемещений корпусов необходимо увеличивать габариты и массу известного компенсатора. Следует отметить, что подобные перемещения являются основными при компенсации относительных смещений внутреннего и внешнего корпусов турбомашины.

Задачей заявленного изобретения является создание компенсатора относительных перемещений внутреннего и внешнего корпусов турбомашины, лишенного вышеприведенных недостатков.

Техническим результатом, достигаемом при использовании заявленного изобретения, является снижение массы компенсатора, снижение габаритов и увеличение диапазона сдвиговых перемещений корпусов относительно друг друга при сохранении достаточной герметичности в месте подвижного соединения во всем процессе жизненного цикла турбомашины.

Указанные технические эффекты достигаются тем, что компенсатор относительных перемещений внутреннего и внешнего корпусов турбомашины, содержащий полый элемент, проходящий сквозь внутренний и внешний корпуса, жестко закрепленный на внутреннем корпусе, согласно настоящему изобретению полый элемент выполнен жестким, а на его наружной поверхности, со стороны внешнего корпуса, жестко закреплена упругая пластина со сквозным отверстием под него в центральной части, при этом упругая пластина является образующей проточной части турбомашины и заключена по периметру в обод, расположенный в полости, нижняя и боковые стенки которой образованы поверхностями внешнего корпуса, а сверху полость ограничена крышкой, закрепленной на внешнем корпусе, кроме того, обод установлен с возможностью смещения в плоскости упругой пластины.

Такое конструктивное исполнение позволяет за счет возможности обода смещаться в плоскости упругой пластины и тем самым компенсировать основное сдвиговое перемещение внутреннего корпуса относительно внешнего корпуса. Смещения корпусов в направлении, перпендикулярном плоскости пластины, и перекосы полого элемента компенсатора относительно плоскости упругой пластины компенсируются ее упругими свойствами. При этом обод выполняет функцию уплотнения, способного удерживать с незначительными утечками перепад давления по внешнему корпусу. Также за счет исключения внешнего корпуса компенсатора, коим в известной конструкции являлся гофр сильфона, являющийся упругим элементом, компенсирующим относительные перемещения корпусов, из проточной части турбомашины удалось снизить в заявленном изобретении габариты, создающие сопротивление потоку, проходящему между корпусами, и его массу. В заявленном изобретении компенсирующий элемент, а именно упругая пластина, является образующей проточной части турбомашины, а в потоке располагается только полый элемент компенсатора, который является неотъемлемой частью коммуникаций, проходящих во внутренний корпус.

При этом жесткое соединение элементов позволяет сохранить герметичность в местах соединений этих элементов в течение всего жизненного цикла турбомашины (в процессе выработки ресурса), при смещениях корпусов друг относительно друга, а наличие боковых стенок полости, образованных поверхностями внешнего корпуса, позволяет оптимизировать массу и габариты заявленного устройства за счет отсутствия необходимости включения в конструкцию дополнительных элементов (в частности, боковых стенок полости).

На фиг. 1 представлен продольный разрез заявленного компенсатора перемещений внутреннего корпуса относительно внешнего корпуса турбомашины.

На фиг. 2 представлен вид A.

Компенсатор относительных перемещений внутреннего и внешнего корпусов турбомашины, содержащий полый элемент 1, проходящий сквозь внутренний и внешний корпуса 2, 3, жестко закрепленный на внутреннем корпусе 2, например, болтовым соединением, при этом полый элемент 1 выполнен жестким, а на его наружной поверхности, со стороны внешнего корпуса 3, жестко закреплена упругая пластина 4 со сквозным отверстием под него в центральной части, при этом упругая пластина 4 является образующей проточной части турбомашины и заключена по периметру в обод 5, расположенный в полости 6, нижняя и боковые стенки которой образованы поверхностями внешнего корпуса 3, а сверху полость 6 ограничена крышкой 7, закрепленной на внешнем корпусе 3, кроме того, обод 5 установлен с возможностью смещения в плоскости упругой пластины 4.

Сборка заявленного изобретения осуществляется в следующей последовательности:

На внутренний корпус 2 устанавливается полый элемент 1 и жестко фиксируется болтовым соединением. Со стороны наружного корпуса на него надевается упругая пластина 4 с ободом 5, при этом обод 5 помещается в полость 6 внешнего корпуса 3. После чего упругая пластина 4 жестко закрепляется на полом элементе 1 при помощи болтового соединения. Далее на внешний корпус 3 болтами жестко крепится крышка 7, ограничивая с внешней стороны полость 6.

При работе турбомашины в результате действия эксплуатационных нагрузок и неравномерного нагрева происходит относительное смещение корпусов, в частности внутреннего корпуса 2 относительно внешнего корпуса 3. Подобное поведение корпусов 2, 3 турбомашины в процессе работы требует компенсации относительных перемещений для сохранения работоспособности коммуникаций, подводимых во внутренний корпус 2. Наиболее значимым является осевое смещение корпусов 2, 3, в результате которого внутренний корпус 2 с жестко закрепленным на нем полым элементом 1 компенсатора, с упругой пластиной 4, заключенной в обод 5, смещается относительно внешнего корпуса 3. Данное перемещение, а также любое другое относительное перемещение в плоскости упругой пластины 4 компенсируются возможностью смещения в плоскости упругой пластины 4 обода 5 в полости 6, образованной поверхностями внешнего корпуса 3 и крышки 7. Меньшие относительные перемещения внутреннего корпуса 2 относительно внешнего корпуса 3 в направлении, перпендикулярном плоскости пластины 4, а также перекосы полого корпуса относительно плоскости упругой пластины 4 компенсируются ее упругими свойствами. При этом под действием перепада давления упругая пластина 4 прижимает обод 5 к крышке 7, обеспечивая герметичность подвижного соединения, т.е. обод 5 дополнительно выполняет функцию уплотнения.

Компенсатор относительных перемещений внутреннего и внешнего корпусов турбомашины, содержащий полый элемент, проходящий сквозь внутренний и внешний корпуса, жестко закрепленный на внутреннем корпусе, отличающийся тем, что полый элемент выполнен жестким, а на его наружной поверхности, со стороны внешнего корпуса жестко закреплена упругая пластина со сквозным отверстием под него в центральной части, при этом упругая пластина является образующей проточной части турбомашины и заключена по периметру в обод, расположенный в полости, нижняя и боковые стенки которой образованы поверхностями внешнего корпуса, а сверху полость ограничена крышкой, закрепленной на внешнем корпусе, кроме того, обод установлен с возможностью смещения в плоскости упругой пластины.



 

Похожие патенты:

При монтаже внутренних вставок корпуса турбины газоперекачивающего агрегата в корпус турбины через горизонтальный разъем и камеру сгорания устанавливают верхнюю и нижнюю внутренние вставки.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в выхлопном тракте газоперекачивающего агрегата или газотурбинной электростанции. Диффузор выхлопного тракта газотурбинной установки содержит обечайку с фланцами, кожух, охватывающий обечайку и звукоизоляцию, размещенную между обечайкой и кожухом.

При монтаже внутренней вставки корпуса турбины газотурбинного агрегата устанавливают верхнюю часть внутренней вставки в крышку турбины, а нижнюю часть внутренней вставки в корпус турбины.

Изобретение относится к турбомашине, включающей в себя ротор, размещенный вокруг ротора внутренний корпус, а также размещенный вокруг внутреннего корпуса внешний корпус, причем вокруг области внутреннего корпуса размещена герметизирующая замкнутая оболочка.

Газовый канал для газовой турбины образован концентрическими внутренним и охватывающим его на расстоянии наружным корпусами. Внутренний корпус и наружный корпус взаимосвязаны посредством множества радиальных поддерживающих стоек. Внутренний корпус, наружный корпус и радиальные поддерживающие стойки снабжены термостойкой облицовкой для защиты от отработанных газов. Облицовки поддерживающих стоек, наружного корпуса и внутреннего корпуса разделены на множество отдельных сегментов, закрепленных на опорной конструкции с обеспечением свободного индивидуального термического расширения отдельных сегментов. Опорная конструкция содержит множество монтажных узлов в области наружного корпуса и внутреннего корпуса. Монтажные узлы закреплены на концентрической оболочке посредством радиальных стоек, причем монтажные узлы соответствующих сегментов закреплены винтами. Другое изобретение группы относится к газовой турбине включающей указанный выше газовый канал, по которому выходят отработанные газы. Группа изобретений позволяет упростить обслуживание газового канала турбины и снизить в нем термические напряжения. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

Устройство для соединения корпусов двухконтурного газотурбинного двигателя содержит тяги, концы которых шарнирно прикреплены к корпусам, размещенные под углом к продольной оси двигателя. Тангенс угла наклона тяги относительно поперечной оси, проходящей через ось шарнира, равен отношению радиального перемещения оси шарнира тяги со стороны корпуса внутреннего контура относительно корпуса наружного контура, вызванного различным нагревом корпусов, и перемещения указанной оси шарнира вдоль продольной оси двигателя относительно корпуса наружного контура, вызванного различным нагревом корпусов. Изобретение позволяет повысить надежность двухконтурного газотурбинного двигателя. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при разработке или модернизации паровых турбин. Цилиндр паровой турбины с регулирующим отсеком, состоящим из наружного и внутреннего корпусов, патрубков паровпуска, кольцевой пароподводящей камеры подачи пара в проточную часть с однонаправленным движением парового потока, состоящую из нерегулируемых ступеней давления, обойм, устанавливаемых в наружном корпусе цилиндра. Во внутреннем корпусе цилиндра размещены несколько ступеней давления, образующих регулирующий отсек. Остальные нерегулируемые ступени расположены в обоймах наружного корпуса цилиндра. Кольцевая камера подачи пара разделена радиальными перегородками, выполненными из двух частей с гарантированным зазором между ними, на пароподводящие секции, совпадающие с секциями направляющего аппарата первой ступени, образованными направляющими лопатками с удлиненной в сторону паровпуска хордой и геометрией профильной части, совпадающей с аналогичными очертаниями прочих лопаток направляющего аппарата. Достигается повышение внутреннего КПД проточной части и КПД в регулирующем отсеке, исключение разогрева корпусов цилиндра при высоких напряжениях от внутреннего давления пара, обеспечение температурной симметрии корпусов цилиндра относительно продольной оси, отсутствие сопловых коробок. 6 ил.
Наверх