Компенсатор относительных перемещений внутреннего и внешнего корпусов турбомашины

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.

Турбина, в частности газовая турбина, содержит внутренний корпус, предназначенный для установки по меньшей мере одной статорной лопатки турбинной ступени, и наружный корпус, расположенный вокруг внутреннего корпуса таким образом, что образуется наружный охлаждающий канал между внутренним корпусом и наружным корпусом. Наружный охлаждающий канал содержит вход для текучей среды, который предназначен для введения охлаждающей текучей среды из наружного объема турбин в наружный охлаждающий канал. Охлаждающий канал содержит выход для текучей среды, так что охлаждающая текучая среда выпускается во внутренний объем турбины. Вход для текучей среды расположен относительно выхода для текучей среды так, что текучая среда внутри наружного охлаждающего канала имеет направление потока, которое имеет составляющую, которая ориентирована в противоположном направлении относительно основного направления потока рабочей текучей среды турбины. Первый ряд статорных лопаток содержит по меньшей мере одну первую статорную лопатку статорных лопаток и установлен в первой части внутреннего корпуса. По меньшей мере одна первая статорная лопатка содержит канал и установлена на внутреннем корпусе так, что охлаждающая текучая среда проходит из выхода текучей среды в канал. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения и уменьшение расхода охлаждающей среды. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Турбоустановка содержит центральную секцию, детандер, компрессор, блок и электрический разъем. Центральная секция имеет внешний кожух с первым и вторым концами, причем детандер присоединен к ее первому концу, а компрессор - ко второму. Блок расположен во внутренней части внешнего кожуха с возможностью извлечения и содержит магнитные подшипники, электрическое устройство, распределительную коробку и провода. Электрический разъем имеет первую часть, присоединенную к внешнему кожуху с возможностью перемещения, и вторую часть, неподвижно присоединенную к блоку, причем одна из его частей является охватываемой частью, а другая является охватывающей частью. Электрический разъем выполнен с возможностью подключения при присоединении первой части ко второй части и отключения при отсоединении первой части от второй части, так что после отключения электрического разъема обеспечивается возможность извлечения блока в осевом направлении из внешнего кожуха без необходимости отсоединения вручную электрических соединений внутри турбоустановки. При сборке указанной выше турбоустановки вводят блок в центральную секцию и присоединяют к последней детандер и компрессор. Затем присоединяют первую часть электрического разъема ко второй части электрического разъема. Группа изобретений позволяет упростить проведение технического обслуживания турбоустановки. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 11 ил.

Предложена паровая турбина (100), которая может содержать турбинную секцию (101), содержащую ротор (102). Вокруг турбины (100) расположен внутренний корпус (122), имеющий верхний по потоку конец (130), нижний по потоку конец (132) и выпускное отверстие (134), расположенное у нижнего по потоку конца (132) и обеспечивающее возможность выпуска отработанного пара из внутреннего корпуса (122). Вокруг внутреннего корпуса (122) расположен наружный корпус (120), имеющий верхний по потоку конец (130), нижний по потоку конец (132) и выпускное отверстие (140), расположенное рядом с нижним по потоку концом (130) наружного корпуса (120). Между внутренним корпусом (122) и наружным корпусом (120) проходит проточный канал (144), через который отработанный пар проходит в направлении вверх по потоку от выпускного отверстия (134) внутреннего корпуса к выпускному отверстию (140) наружного корпуса. В проточном канале (144) между внутренним корпусом (122) и наружным корпусом (120) может быть расположен перегораживающий элемент (160, 260). Перегораживающий элемент (160, 260), расположенный в проточном канале (144) между внутренним корпусом (122) и наружным корпусом (120) непосредственно за выпускным отверстием (140) наружного корпуса, содержит перегородку, проходящую в окружном направлении по дуге от приблизительно 160° до приблизительно 220°, и обеспечивает направление отработанного пара к нижней части (164) проточного канала (144). Путем подбора угловой протяженности в окружном направлении обеспечивается эффективное управление температурным расширением корпусов. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано в отраслях техники, где применяются газовые турбины, в частности в турбонасосных агрегатах жидкостных ракетных двигателей. Входной патрубок газовой турбины содержит кольцевой газовый коллектор, корпус турбины и центральную перегородку, размещенную на противоположной к входу в коллектор стороне. Центральная перегородка выполнена из двух частей с зазором, при этом одна ее часть соединена с кольцевым газовым коллектором, другая соединена с корпусом турбины. Зазор между частями выполнен в виде щелевого лабиринтного уплотнения. Изобретение позволяет повысить надежность входного патрубка газовой турбины на форсированных режимах с сохранением высоких энергетических показателей - к.п.д. и пропускной способности за счет обеспечения возможности «дышать» кольцевому газовому коллектору и исключить появление «паразитных» вихрей газа внутри коллектора, снижающих к.п.д. и пропускную способность турбины. 3 ил.

Изобретение относится к энергетике. Способ эксплуатации газотурбинного двигателя, при котором во время работы газотурбинного двигателя при полной нагрузке клапанную систему поддерживают в закрытом положении для того, чтобы по существу предотвратить проход воздуха через систему трубопроводов системы рециркуляции воздуха оболочки. При инициировании операции перехода к работе при неполной нагрузке, которую выполняют для перевода двигателя в состояние проворачивания или выключенное состояние, клапанную систему открывают для обеспечения возможности прохода воздуха через систему трубопроводов. Изобретение позволяет создать более равномерное распределение температуры воздуха в оболочке камеры сгорания. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к энергетике. Газовая турбина, содержащая ротор в сборе и корпус компрессора. При этом корпус компрессора содержит внутреннюю камеру корпуса компрессора для размещения ротора в сборе и внешнюю камеру для охлаждения корпуса компрессора. Внутренняя камера корпуса компрессора и внешняя камера корпуса компрессора отделены друг от друга с помощью разделительной стенки корпуса, а внешняя камера корпуса компрессора содержит граничную стенку корпуса. Граничная стенка корпуса содержит впускное отверстие для подачи входящего потока охлаждающего газа с охлаждающим газом во внешнюю камеру корпуса компрессора для охлаждения корпуса компрессора таким образом, что градиенты температур материала в тангенциальном направлении в корпусе компрессора уменьшаются по сравнению с неохлаждаемым корпусом компрессора. Также представлен способ эксплуатации газовой турбины. Изобретение позволяет уменьшить вероятность возникновения механического повреждения газовой турбины, связанного с температурным воздействием на ротор в сборе на внутренней поверхности корпуса компрессора. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции компенсаторов относительных перемещений внутреннего и внешнего корпусов турбомашин. Компенсатор относительных перемещений внутреннего и внешнего корпусов турбомашины содержит жестко закрепленный на внутреннем корпусе полый элемент, проходящий через внутренний и внешний корпуса, подвижное соединение, установленное на внешнем корпусе и включающее кольцевой элемент и средство соединения кольцевого элемента с полым элементом. Средство соединения выполнено в виде сферической втулки, охватывающей полый элемент и образующей с кольцевым элементом сферический шарнир, а с полым элементом - телескопическое соединение, при этом средство соединения снабжено средством для совместного перемещения полого элемента, кольцевого элемента и сферической втулки. Изобретение позволяет обеспечить достаточную герметичность в месте подвижного соединения и увеличить ресурс компенсатора. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

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.

Наверх