Корпус для вращающейся машины и вращающаяся машина, содержащая такой корпус
Предложен корпус (1) для вращающейся машины (10), имеющий внутреннюю поверхность (S), ограничивающую внутренний объем (V) для размещения ротора указанной машины (10), первую и вторую полые части (11, 12), соединенные друг с другом с возможностью разъединения и имеющие соответственно первый и второй разъемные фланцы (13, 14) соответственно с первой и второй разъемными поверхностями (13а, 14а), контактирующими друг с другом, когда полые части (11, 12) соединены, отверстия (17), выполненные в первом и втором разъемных фланцах (13, 14), проходящие через первую и вторую разъемные поверхности (13а, 14а) и предназначенные для размещения болтов, первую канавку (21), соединяющую указанные отверстия, вторую канавку (22) между первой канавкой (21) и внутренней поверхностью (S) корпуса (1), первый канал (23) и второй канал (24), предназначенные для циркуляции текучей среды соответственно в первую и вторую канавки (21, 22) и из них. Изобретение направлено на повышение безопасности работы вращающейся машины. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение относится к корпусу для вращающейся машины, например турбомашины, такой как паровая турбина или газовый компрессор, содержащему уплотнительные устройства для контроля герметичности корпуса. Изобретение также относится к вращающейся машине, содержащей такой корпус.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В вышеуказанной области техники известно выполнение корпусов, содержащих две полые половины, которые соединены друг с другом вдоль соответствующих разъемных фланцев, причем уплотнение обеспечивается усилием натяжения, действующим на фланцы со стороны болтов. В некоторых вариантах применения область вокруг болтовых отверстий механически обработана для уменьшения площади контакта с улучшением, таким образом, уплотнения.
Как правило, внутри машины не имеется средств для обнаружения протечки газа из разъемного фланца. Существующие решения для предотвращения наружных протечек газа, например решение, описанное в патенте США №8118551, предусматривают дополнительные компоненты или операции во время изготовления и не обеспечивают возможности защиты болтов разъемного фланца от воздействия технологического газа. Недостатки существующих решений, в частности решения, описанного в патенте США №8118551, заключаются в следующем:
- отсутствует возможность упреждающего действия по исключению риска для людей или машин, в случае протечки могут быть предприняты только экстренные ответные действия, особенно при обработке опасных или агрессивных газов,
- в случае протечки технологического газа отсутствует возможность контроля источника протечки, и обычно требуется останов машины для проведения осмотра и определения возможных корректирующих действий,
- известные решения либо не подпадают под стандарт API617, либо содержат дополнительные компоненты или предусматривают дополнительные операции во время производства и технического обслуживания, что увеличивает затраты и сложность,
- для пассивного или активного контроля герметичности и возможной протечки не может быть применена встроенная контролирующая система.
Следовательно, существует необходимость в создании усовершенствованного корпуса, который может устранить вышеописанные недостатки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с первым вариантом выполнения данное изобретение обеспечивает достижение указанной цели путем создания корпуса для вращающейся машины, имеющего:
- внутреннюю поверхность, ограничивающую внутренний объем для размещения ротора указанной машины,
- первую и вторую полые части, соединенные друг с другом с возможностью разъединения и с образованием указанного внутреннего объема и имеющие соответственно первый и второй разъемные фланцы соответственно с первой и второй разъемными поверхностями, контактирующими друг с другом, когда указанные полые части соединены,
- отверстия, выполненные в первом и втором разъемных фланцах и проходящие через первую и вторую разъемные поверхности, причем размеры указанных отверстий обеспечивают возможность размещения болтов для соединения первой и второй полых частей,
- первую канавку, выполненную в одной из первой и второй разъемных поверхностей и соединяющую указанные отверстия,
- вторую канавку, выполненную в одной из первой и второй разъемных поверхностей между первой канавкой и внутренней поверхностью корпуса,
- первый канал, выполненный в одном из первого и второго фланцев и предназначенный для циркуляции текучей среды в первую канавку и из нее,
- второй канал, выполненный в одном из первого и второго фланцев и предназначенный для циркуляции текучей среды во вторую канавку и из нее,
причем первая канавка соединена с источником инертного газа с помощью указанного первого канала.
Наличие разделительной канавки вокруг болтовых отверстий и другой канавки, то есть контрольной канавки, расположенной между разделительной канавкой и внутренним диаметром корпуса, обеспечивает возможность эффективного отслеживания и контроля протечек технологического газа из внутреннего объема машины.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Другие характерные особенности и преимущества данного изобретения станут очевидны из нижеследующего описания вариантов выполнения изобретения при его рассмотрении совместно с нижеприведенными чертежами, на которых:
фиг. 1 изображает вид вращающейся машины, содержащей корпус согласно данному изобретению,
фиг. 2 изображает разрез части корпуса, показанного на фиг. 1,
фиг. 3 изображает продольный вид части корпуса, показанного на фиг. 1,
фиг. 4 изображает увеличенный вид части IV, показанной на фиг. 3,
фиг. 5 изображает частичную упрощенную схему машины, содержащей корпус согласно данному изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с прилагаемыми чертежами корпус 1 для вращающейся машины 10, например паровой турбины (не показана) или газового компрессора (фиг. 1), имеет внутреннюю поверхность S, ограничивающую внутренний объем V для размещения ротора машины 10. Корпус 1 содержит первую, верхнюю полую часть 11 и вторую, нижнюю полую часть 12, соединенные друг с другом с возможностью разъединения и с образованием указанного объема V. Первая и вторая части 11, 12 соответственно имеют первый и второй разъемные фланцы 13, 14, соответственно имеющие первую и вторую разъемные поверхности 13а, 14а. Первая и вторая поверхности 13а, 14а контактируют друг с другом по разделительной плоскости А, когда части 11, 12 соединены друг с другом для образования корпуса 1, с образованием, таким образом, внутреннего объема V для размещения ротора машины 10.
Корпус 1 имеет глухие отверстия 17, выполненные в первом и втором фланцах 13, 14 для соединения первой и второй полых частей 11, 12 друг с другом. Глухие отверстия проходят через первую и вторую поверхности 13а, 14а, и их размеры обеспечивают возможность размещения болтов (не показаны). Каждое отверстие 17 образовано первой сквозной частью 17а и второй глухой донной частью 17b. Первая часть 17а проходит через первый фланец 13 от первой разъемной поверхности 13а до противоположной поверхности 13b. Вторая часть 17b имеет резьбу и проходит во второй фланец 14 от второй разъемной поверхности 14а. Когда полые части 11, 12 соединены друг с другом с образованием корпуса 1 каждое отверстие 17 образовано соответствующей парой частей 17а, 17b, совмещенных друг с другом. После соединения полых частей 11, 12 друг с другом они скрепляются болтами (не показаны), соответственно расположенными в отверстиях 17. На одном конце каждый болт ввинчен в соответствующую донную часть 17b, а на противоположном конце - в соответствующую гайку (не показана), действующую на противоположную поверхность 13b.
Корпус 1 также имеет первую разделительную канавку 21, выполненную во второй поверхности 14а и соединяющую все отверстия 17 между собой. Во втором фланце 14 открытый конец каждой глухой части 17b каждого отверстия 17 сообщается с первой разделительной канавкой 21. Канавка 21 имеет плоскую донную поверхность 25, параллельную разделительной плоскости А. Следовательно, на виде в разрезе, взятом перпендикулярно плоскости А (фиг. 2), канавка 21 имеет прямоугольную форму. Ширина канавки 21, то есть ее размер вдоль направления, параллельного плоскости А и перпендикулярного оси отверстий 17, превышает диаметр отверстий 17, при этом канавка 21 расположена так, что она полностью охватывает каждое отверстие 17.
В соответствии с другим вариантом выполнения изобретения (не показанном на чертежах) разделительная канавка выполнена на первой разъемной поверхности 13а.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения изобретения (не показанном на чертежах) разделительная канавка выполнена на первой и второй разъемных поверхностях 13а, 14а.
Корпус 1 также имеет узкую вторую, контрольную канавку 22, выполненную на второй поверхности 14а между канавкой 21 и внутренней поверхностью S корпуса 1.
В соответствии с другим вариантом выполнения изобретения (не показанном на чертежах) вторая, контрольная канавка выполнена на первой разъемной поверхности 13а.
В соответствии с еще одним вариантом изобретения (не показанном на чертежах) вторая, контрольная канавка выполнена на первой и второй разъемных поверхностях 13а, 14а.
Корпус 1 имеет первый и второй каналы 23, 24, выполненные во втором фланце 14 и предназначенные для циркуляции соответствующей текучей среды соответственно в первую и вторую канавки 21, 22 и из них.
Как вариант, в соответствии с другими вариантами выполнения изобретения (не показанных на чертежах) в первом фланце 13 предусмотрено наличие одного или обоих из первого и второго каналов 23, 24.
Первый и второй каналы 23, 24 соединены с источником инертного газа, например азота (N2), с помощью соответственно первого и второго контуров 31, 32 для текучей среды.
Первый контур 31 содержит первую впускную ветвь 31а для соединения первого источника 41 инертного газа с первым каналом 23 и первую выпускную ветвь 3lb для соединения первой канавки 21 с первым клапаном 51. Ветвь 31b содержит по меньшей мере датчик 53 давления.
Второй контур 32 содержит вторую впускную ветвь 32а для соединения второго источника 42 инертного газа со вторым каналом 24 и вторую выпускную ветвь 32b для соединения второй канавки 22 со вторым клапаном 52. Ветвь 32b содержит по меньшей мере второй датчик 54 давления и газовый детектор 55 для обнаружения протечек газа из второй канавки 22.
Когда технологический газ внутри объема V в конечном счете преодолевает контактное давление, существующее между первым и вторым фланцами 13, 14 корпуса 1, вторая контрольная канавка 22 собирает протечку и выводит протекший газ через клапан.
Кроме того, в разделительной канавке 21 создано повышенное давление для образования дополнительного газового барьера, который активно блокирует протечку и не дает технологическому газу достичь болтов.
Преимуществами вышеописанного решения являются:
- возможность принятия коррекционных действий без останова машины,
- изоляция болтов в разъемных фланцах от возможных протечек газа,
- возможность интеграции в существующие машины при очень ограниченных затратах,
- соответствие стандарту API617 ввиду отсутствия прокладок на разъемных поверхностях,
- улучшение контакта вследствие уменьшения площади контакта.
1. Корпус (1) для вращающейся машины (10), имеющий внутреннюю поверхность (S), ограничивающую внутренний объем (V) для размещения ротора указанной машины (10),
первую и вторую полые части (11, 12), соединенные друг с другом с возможностью разъединения и с образованием указанного внутреннего объема (V) и имеющие соответственно первый и второй разъемные фланцы (13, 14) соответственно с первой и второй разъемными поверхностями (13а, 14а), контактирующими друг с другом, когда указанные полые части (11, 12) соединены,
отверстия (17), выполненные в первом и втором разъемных фланцах (13, 14) и проходящие через первую и вторую разъемные поверхности (13а, 14а), причем размеры указанных отверстий (17) обеспечивают возможность размещения болтов для соединения первой и второй полых частей (11, 12),
первую канавку (21), выполненную на одной из первой и второй разъемных поверхностей и соединяющую указанные отверстия (17),
вторую канавку (22), выполненную на одной из первой и второй разъемных поверхностей (13а, 14а) между первой канавкой и внутренней поверхностью (S) корпуса (1),
первый канал (23), выполненный в одном из первого и второго фланцев (13, 14) и предназначенный для циркуляции текучей среды в первую канавку (21) и из нее,
второй канал (24), выполненный в одном из первого и второго фланцев (13, 14) и предназначенный для циркуляции текучей среды во вторую канавку (22) и из нее,
причем первая канавка соединена с источником инертного газа с помощью указанного первого канала.
2. Корпус по п. 1, в котором вторая канавка соединена с источником инертного газа с помощью указанного второго канала.
3. Вращающаяся машина (10), содержащая корпус по одному из предыдущих пунктов.
4. Вращающаяся машина (10) по п. 3, содержащая первый и второй контуры (31, 32) для текучей среды, каждый из которых содержит впускную ветвь (31а, 32а) для соединения источника текучей среды соответственно с указанными первым и вторым каналами (23, 24) и выпускную ветвь (31b, 32b) для соединения соответственно первой или второй канавки (21, 22) с клапаном, причем выпускная ветвь (31b, 32b) содержит датчик (53, 54) давления для контроля давления внутри первой и второй канавок (21, 22).
5. Вращающаяся машина по п. 4, в которой выпускная ветвь (32b) второго контура (32) содержит детектор (55) текучей среды для обнаружения протечки технологической текучей среды из внутреннего объема во второй контур (32).
