Соединительное устройство для присоединения муфты включения к турбоагрегату
Изобретение относится к соединительному устройству для присоединения муфты (10) включения к турбоагрегату, турбоагрегату с муфтой включения и способу присоединения муфты включения к генератору и турбине. Соединительное устройство для присоединения муфты (10) включения содержит первый соединительный фланец (20) и второй соединительный фланец (30). Первый соединительный фланец (20) и второй соединительный фланец (30) имеют, по меньшей мере, по одному отверстию (21, 31) для приема соединительного стержня (12). Первый соединительный фланец (20) и второй соединительный фланец (30) центрированы по отношению друг к другу посредством, по меньшей мере, одного соединительного элемента (12), вставленного в отверстия (21, 31) в первом и втором соединительных фланцах (20, 30). Достигается заменяемость муфты. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к соединительному устройству для присоединения муфты включения к турбоагрегату, турбоагрегату с муфтой включения, а также к способу присоединения муфты включения к генератору и турбине.
Для присоединения паровой турбины к генератору с газовой турбиной в одновальной установке используется муфта включения, с помощью которой паровая турбина непосредственно или косвенно посредством промежуточного вала может быть присоединена при работе к генератору с соединенной газовой турбиной. Такая муфта включения известна из уровня техники. В муфтах включения этого рода соединительные фланцы генератора и турбины обрабатываются отдельно от фланцев муфты включения, поскольку муфты включения должны быть заменяемыми, иначе в процессе обработки, например при совместном хонинговании, в муфту включения попадает стружка. По этой причине в известных муфтах включения встраиваются с относительно большим люфтом массивные пальцы, чтобы обеспечить возможность монтажа при любых допусках положения и величины соединительных отверстий. Центрирование этих муфт включения осуществляется посредством так называемого рецесса, который с переходной посадкой вставляется в соединение, тогда как соединительные пальцы не оказывают никакого влияния на центрирование. Из-за этого соединение с муфтой включения имеет определенный люфт, а концентричное вращение является невоспроизводимым и подвержено негативному влиянию.
Поскольку внутренняя сторона соединительного фланца муфты включения, как правило, недоступна, сегодня нельзя использовать сплошной соединительный палец, который обеспечивал бы осевую затяжку с двухсторонней фиксацией.
Задачей изобретения является создание соединительного устройства для присоединения к муфте включения, в которой, несмотря на одностороннюю доступность ее фланцев, они надежно и воспроизводимым образом фиксируются по отношению друг к другу, причем присоединенная муфта включения остается заменяемой, и не требуется никакой сложной совместной обработки.
Предложенное соединительное устройство для присоединения муфты включения с признаками пункта 1 формулы изобретения дает по сравнению с известными из уровня техники соединительными элементами то преимущество, что центрирование соединительных фланцев осуществляется посредством, по меньшей мере, одного соединительного элемента, который вставлен в отверстие в соединительном фланце муфты включения. За счет этого могут достигаться воспроизводимая фиксация и, тем самым, более высокая точность концентричного вращения и более высокое качество балансировки.
Благодаря приведенным в зависимых пунктах мерам возможны предпочтительные усовершенствования и улучшения заявленного в независимом пункте соединительного устройства.
Одно предпочтительное усовершенствование заключается в том, что на соединительном фланце турбины или генератора выполнен осевой упор для позиционирования соединительного элемента. Это позволяет простым и воспроизводимым образом гарантировать положение пальца, в частности при монтаже, относительно обоих соединительных фланцев без необходимости осевого свинчивания. При этом особенно предпочтительно, если осевой упор интегрирован в отверстие в соединительном фланце, например в виде ступенчатого отверстия, так что нет необходимости в дополнительной обработке одного из обоих соединительных фланцев.
Другое предпочтительное усовершенствование заключается в том, что соединительный элемент выполнен в виде распорного пальца с внутренним распорным механизмом. За счет выполнения в виде распорного пальца соединительный элемент может использоваться как для центрирования обоих соединительных фланцев по отношению друг к другу, так и для соединения без люфта и с геометрическим замыканием с целью передачи крутящего момента. Чтобы реализовать оптимальное геометрическое замыкание между распорным пальцем и соединительным фланцем, предпочтительно, что распорный палец содержит втулку с конической внутренней поверхностью и стержень с конической наружной поверхностью. Конические наружная и внутренняя поверхности являются простым и недорогим решением для реализации распорного пальца.
При этом особенно предпочтительно, если распорный палец имеет осевые прорези, благодаря чему распорная функция может быть легко реализована за счет затягивания находящегося во взаимодействии с распорным пальцем резьбового соединения.
Другое предпочтительное усовершенствование заключается в том, что соединительные фланцы имеют несколько равномерно распределенных по периферии отверстий, причем каждое отверстие размещает в себе один распорный палец. За счет нескольких, предпочтительно равномерно распределенных по периферии распорных пальцев могут передаваться бóльшие усилия и крутящие моменты. Дополнительно за счет распорных пальцев могут немного дальше компенсироваться обусловленные изготовлением отклонения между отдельными отверстиями, когда распорные пальцы затягиваются с разной силой или в разной последовательности, т.е. не по часовой стрелке или против часовой стрелки, а попеременно. Это исключает дорогую совместную обработку, например совместное хонингование отверстий. Кроме того, муфта включения остается, тем самым, легко заменяемой, что сокращает расходы на осмотр и содержание в исправности.
Предпочтительное применение предложенного соединительного устройства для присоединения муфты включения заключается в описанной муфте включения паровой турбины с генератором и газовой турбиной на электростанции.
Ниже с помощью прилагаемых чертежей поясняется пример выполнения предложенного соединительного устройства для присоединения муфты включения. При этом одинаковые детали или детали с одинаковой функцией обозначены одинаковыми ссылочными позициями.
На чертежах изображают:
фиг. 1 - турбоагрегат с муфтой включения;
фиг. 2 - схематично муфту включения, которая посредством предложенного соединительного устройства соединена с расположенными с обеих сторон соединительными фланцами валов паровой турбины и генератора;
фиг. 3 - пример выполнения предложенного соединительного устройства для присоединения муфты включения к турбоагрегату.
На фиг. 1 изображен турбоагрегат. Он включает в себя паровую турбину 1, газовую турбину 5 и генератор 2, причем генератор 2 присоединен к паровой турбине 1 посредством муфты 10 включения. Для присоединения включаемой турбины на валу 7 генератора, соединяющем муфту 10 включения с генератором 2, и на валу 8 турбины, соединяющем муфту 10 включения с турбиной 1, 5, в частности паровой турбиной 5, выполнены соединительные фланцы 20, 50.
На фиг. 2 изображено предложенное соединительное устройство для присоединения генератора 2 или его вала 7. Соединительное устройство содержит первый соединительный фланец 20, выполненный на валу 7 генератора, и второй соединительный фланец 50, выполненный на валу 8 турбины. Оба соединительных фланца 20, 50 имеют сквозное отверстие 21, 51 соответственно. Муфта 10 включения имеет на обоих концах по одному внутреннему соединительному фланцу 30, 40. Внутренние соединительные фланцы 30, 40 муфты 10 включения имеют глухое отверстие 31, 41 соответственно. Муфта 10 включения выполнена с возможностью соединения с валами 7, 8 за счет того, что на одной стороне соединительный фланец 20 вала 7 генератора соединяется посредством соединительных элементов 12, в частности с распорными пальцами 13, с первым внутренним соединительным фланцем 30 муфты 10 включения, а вал 8 турбины через соединительный фланец 50 с соединительными элементами 12, в частности распорными пальцами 13, соединяется со вторым внутренним соединительным фланцем 40 муфты 10 включения.
На фиг. 3 изображено присоединение генератора 2 через его вал 7. На валу 7 выполнен соединительный фланец 20. Он соединен с внутренним соединительным фланцем 30 муфты 10 включения, причем первый соединительный фланец 20 имеет отверстие 21, а второй соединительный фланец 30 – отверстие 31. Отверстие 21 первого соединительного фланца 20 имеет уступ 22, который служит осевым упором 26 для вставленного в отверстия 21, 31 соединительного элемента 12. Соединительный элемент 12 имеет на своем обращенном к первому соединительному фланцу 20 буртик 17, опирающийся на уступ 22. Соединительный элемент 12 выполнен в виде распорного пальца 13. При этом распорный палец 13 имеет такие размеры, что он в разгруженном состоянии вставляется с посадкой с зазором в отверстия 21, 31 в соединительных фланцах 20, 30. За счет упора 26 и буртика 17 на распорном пальце 13 определяется осевое положение последнего, так что достигается надежное позиционирование распорного пальца 13 относительно обоих соединительных фланцев 20, 30. Распорный палец 13 содержит прорезную втулку 18, причем прорезь 14 выполнена в осевом направлении втулки 18. В результате стягивания втулки 18 с внутренним конусом 19 распорного пальца 13 увеличивается наружный диаметр последнего, так что распорный палец 13 центрирует оба соединительных фланца 20, 30 по отношению друг к другу. При этом возникает соединение с геометрическим замыканием и без зазора между распорным пальцем 13 и обоими соединительными фланцами 20, 30, так что через муфту 10 включения может передаваться крутящий момент, а позиционирование соединительных фланцев 20, 30 по отношению друг к другу может гарантироваться с возможностью воспроизведения.
Чтобы обеспечить простую замену распорных пальцев 13, наружный диаметр при выходе конуса 19 из втулки 18 снова уменьшается до первоначального размера, и распорный палец 13 может быть, тем самым, легко извлечен из отверстий 21, 31 в соединительных фланцах 20, 30.
Чтобы передавать бóльшие крутящие моменты, по периферии соединительных фланцев 20, 30 равномерно распределены несколько, преимущественно от 4 до 20 отверстий 21, 31. При этом разные положения допусков отверстий 21, 31 и распорных пальцев 13 могут компенсироваться за счет распорных пальцев 13, затянутых с разной силой и в чередующейся последовательности. В этой связи под чередующейся последовательностью следует понимать то, что распорные пальцы затягиваются не по порядку по часовой стрелке или против часовой стрелки, а сначала первый распорный палец 13, за ним смещенный примерно на 180° второй распорный палец 13, а затем другой распорный палец 13, не расположенный в непосредственной близости первого или второго распорного пальца 13. При этом предпочтительно, если распорные пальцы 13 вставляются сначала свободно, а затем затягиваются соответственно противоположные распорные пальцы для достижения максимально хорошего и воспроизводимого центрирования соединительных фланцев 20, 30 по отношению друг к другу.
Как видно на фиг. 3, соединительное устройство содержит перемещающее устройство для осевого перемещения стержня 19. Для этого перемещающее устройство содержит расположенный на торцевой стороне резьбовой элемент 41 с наружной резьбой 42. Эта наружная резьба 42 входит во внутреннюю резьбу 34 втулки 18 и выполнена при этом так, что вращение резьбового элемента 41 приводит к осевому перемещению стержня 19. Стержень 19 имеет центральную ось 44, входящую в отверстие 45 в резьбовом элементе 41.
Хотя изобретение подробно описано на предпочтительных примерах его осуществления, оно не ограничено раскрытыми примерами, а специалист может вывести из них другие варианты, не выходя за объем охраны изобретения.
1. Соединительное устройство для присоединения муфты (10) включения к турбоагрегату, содержащее первый соединительный фланец (20) и второй соединительный фланец (30), причем первый соединительный фланец (20) и второй соединительный фланец (30) имеют, по меньшей мере, по одному отверстию (21, 31) для приема соединительного элемента (12), причем отверстие (31) во втором соединительном фланце (30) выполнено в виде глухого отверстия, отличающееся тем, что первый соединительный фланец (20) и второй соединительный фланец (30) центрированы по отношению друг к другу посредством, по меньшей мере, одного соединительного элемента (12), вставленного в отверстия (21, 31) в первом и втором соединительных фланцах (20, 30).
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на первом соединительном фланце (20) или втором соединительном фланце (30), в частности в отверстиях (21, 31), выполнен осевой упор (26) для позиционирования соединительного элемента (12).
3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что соединительный элемент (12) выполнен в виде распорного пальца (13).
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что распорный палец (13) содержит втулку (18) с конической внутренней поверхностью и стержень (19) с конической наружной поверхностью.
5. Устройство по п. 4, содержащее перемещающее устройство для осевого перемещения стержня (19).
6. Устройство по п. 5, причем перемещающее устройство содержит расположенный на торцевой стороне резьбовой элемент (41) с наружной резьбой (42), которая входит во внутреннюю резьбу (43) во втулке (18) и выполнена таким образом, что вращение резьбового элемента (41) приводит к осевому перемещению стержня (19).
7. Устройство по п. 6, причем стержень (19) имеет центральную ось (44), входящую в отверстие (45) в резьбовом элементе (41).
8. Устройство по любому из пп. 4-7, отличающееся тем, что втулка (18) распорного пальца (13) имеет одну или несколько прорезей (14).
9. Устройство по любому из пп. 4-8, отличающееся тем, что прорези (14) выполнены в осевом направлении втулки (18).
10. Устройство по любому из пп. 1-9, отличающееся тем, что соединительные фланцы (20, 30) имеют несколько, предпочтительно от 4 до 20, отверстий (21, 31), равномерно распределенных по периферии соединительных фланцев (20, 30).
11. Устройство по любому из пп. 1-10, отличающееся тем, что отверстия (21, 31) обработаны отдельно друг от друга.
12. Турбоагрегат с турбиной (1) и генератором (2), причем генератор (2) установлен с возможностью присоединения, по меньшей мере, посредством вспомогательных деталей к турбине (1) через муфту (10) включения, отличающийся тем, что присоединение осуществляется через муфту (10) включения, причем муфта (10) включения выполнена с соединительным устройством согласно любому из пп. 1-11.
13. Способ присоединения генератора (2) к турбине (1), причем генератор соединяют с турбиной (1) через муфту (10) включения за счет того, что первый со стороны генератора соединительный фланец (20) и второй со стороны турбины соединительный фланец (50) соединяют соответственно с внутренним соединительным фланцем (30, 40) муфты (10) включения и при этом имеют, по меньшей мере, по одному отверстию (21, 31) для приема соединительного элемента (12), отличающийся тем, что первый со стороны генератора соединительный фланец (20) и второй со стороны турбины соединительный фланец (50) посредством соответственно, по меньшей мере, одного соединительного элемента (12) центрируют относительно внутренних соединительных фланцев (30, 40) муфты (10) включения, которые позиционируют в отверстиях (21, 31, 41, 51) соединительных фланцев (20, 30, 40, 50), причем отверстие (31) выполняют в виде глухого отверстия.
14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что передачу момента между первым со стороны генератора соединительным фланцем (20) и первым соединительным фланцем (30) муфты (10) включения, а также между вторым со стороны турбины соединительным фланцем (50) и вторым соединительным фланцем (40) муфты (10) включения осуществляют за счет геометрического замыкания без зазора за счет того, что, по меньшей мере, один соединительный элемент (12) выполнен в виде распорного пальца (13), причем распорный палец (13) натягивают в отверстиях (21, 31, 41, 51) соединительных фланцев (20, 30, 40, 50) таким образом, что между распорным пальцем (13) и каждыми двумя соединительными фланцами (20, 30, 40, 50) реализуют геометрическое замыкание без зазора, причем с помощью перемещающего устройства осуществляют осевое перемещение стержня (19).
