УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО И НАРУЖНОГО КОРПУСОВ ТУРБОМАШИНЫ

Полезная модель относится к области турбомашиностроения, а именно, к конструкции компенсаторов относительных перемещений внутреннего и наружного корпусов турбомашин.
В качестве наиболее близкого аналога выбран компенсатор относительных перемещений внутреннего и наружного корпусов турбомашины, выполненный в виде патрубка, соединенного с упомянутыми корпусами посредством двух шаровых шарнирных соединений и телескопического соединения (заявка на ПМ №2014145745, решение о выдаче патента от 20.05.2015).
Недостатками известного компенсатора является значительная масса за счет наличия двух фланцевых соединений с крепежными элементами и повышенный износ шаровых шарнирных соединений из-за наличия зазора между контактирующими сферическими поверхностями.
Задачей заявленной полезной модели является создание устройства для соединения внутреннего и наружного корпусов турбомашины, в котором устранены описанные выше недостатки.
Техническим результатом, достигаемом при использовании заявленной полезной модели, является снижение массы и увеличение ресурса более нагруженного температурной нагрузкой шарового шарнирного соединения и, как следствие, всего компенсатора.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для соединения внутреннего и наружного корпусов турбомашины, содержащем патрубок, соединенный с упомянутыми корпусами посредством двух шаровых шарнирных соединений и телескопического соединения, согласно настоящей полезной модели, шаровое шарнирное соединение патрубка с одним из корпусов выполнено в виде кольцевого элемента, зафиксированного на наружной поверхности патрубка и двух разъемных ответных фланцев жестко закрепленных на корпусе и контактирующих соответствующими сферическими поверхностями с первым, а соединение патрубка со вторым из корпусов реализовано посредством втулки, на части внутренней поверхности которой, вдоль ее продольной оси выполнена кольцевая проточка, в которой установлен запирающий кольцевой элемент, подпружиненный и зафиксированный относительно втулки вдоль ее продольной оси, при этом, зацело со вторым корпусом и соосно с патрубком выполнен кольцевой стакан, образующий с втулкой упомянутое телескопическое соединение вдоль продольной оси последней, а контактирующие поверхности втулки и запирающего кольцевого элемента с патрубком выполнены сферическими, реализующими второе шаровое шарнирное соединение.
Такое конструктивное исполнение позволяет снизить массу компенсатора за счет выполнения зацело с корпусом кольцевого стакана (исключение одного из фланцевых соединений известного компенсатора вместе с крепежом), а телескопическая связь кольцевого стакана с патрубком через втулку и подпружинивание запирающего кольцевого элемента позволяет выбрать зазор между сферическими поверхностями более нагруженного температурой шарового соединения, что исключает их вибрационный износ и увеличивает общий ресурс.
На фигуре чертежа представлен продольный разрез заявленного устройства для соединения внутреннего и наружного корпусов турбомашины.
Устройство для соединения внутреннего и наружного корпусов турбомашины, содержащее патрубок 1, соединенный с упомянутыми корпусами 2, 3 посредством двух шаровых шарнирных соединений и телескопического соединения, при этом шаровое шарнирное соединение патрубка 1 с одним из корпусов 2 выполнено в виде кольцевого элемента 4, зафиксированного на наружной поверхности патрубка 1, например, посредством двух разрезных стопорных колец 5, 6, двух разъемных ответных фланцев 7, 8, жестко закрепленных на корпусе 2 и контактирующих соответствующими сферическими поверхностями с кольцевым элементом 4, а соединение патрубка 1 со вторым из корпусов 3 реализовано посредством втулки 9, на части внутренней поверхности которой, вдоль ее продольной оси выполнена кольцевая проточка, в которой установлен запирающий кольцевой элемент 10, зафиксированный относительно втулки 9 вдоль ее продольной оси посредством опорного кольца 11, установленного на внутреннем диаметре втулки 9 и разрезного стопорного кольца 12, установленного в осевой кольцевой канавке, выполненной на внутреннем диаметре втулки 9. При этом между опорным кольцом 11 и запирающим кольцевым элементом 10 установлен упругий элемент 13, в частном случае реализации выполненный в виде конической шайбы. Кроме того, зацело со вторым корпусом 3 и соосно с патрубком 1 выполнен кольцевой стакан 14, образующий с втулкой 9 упомянутое телескопическое соединение вдоль продольной оси последней, а контактирующие поверхности втулки 9 и запирающего кольцевого элемента 10 с патрубком 1 выполнены сферическими, реализующими второе шаровое шарнирное соединение.
Сборка заявленного изобретения осуществляется в следующей последовательности. Кольцевой элемент 4 помещают между фланцами 7, 8 и фиксируют последние на корпусе 2. На патрубок 1 одевают втулку 9 и запирающий кольцевой элемент 10, во внутреннюю поверхность втулки 9 заводят упругий элемент 13 и опорное кольцо И, которые поджимают и фиксируют разрезным стопорным кольцом 12. На патрубок 1 устанавливают разрезное стопорное кольцо 5. Собранную на патрубке 1 конструкцию заводят через кольцевой стакан 14 и кольцевой элемент 4 таким образом, чтобы разрезное стопорное кольцо 5 уперлось в кольцевой элемент 4. После чего фиксируют патрубок 1 на кольцевом элементе 4 посредством разрезного стопорного кольца 6.
При работе турбомашины в результате действия эксплуатационных нагрузок и неравномерного нагрева происходит относительное смещение корпусов, в частности, внутренний корпус 3 смещается относительно внешнего корпуса 2. Подобное поведение внутреннего и наружного корпусов 2, 3 турбомашины в процессе работы требует компенсации относительных перемещений для сохранения работоспособности коммуникаций, подводимых во внутренний корпус 3, или без потерь отбирать воздух из внутреннего корпуса 3. Наиболее значимым является осевое относительное смещение корпусов 2, 3, в результате которого внутренний корпус 3 с выполненным с ним заедино стаканом 14 смещается относительно внешнего корпуса 2, на котором жестко закреплены разъемные фланцы 7, 8, соединенные с патрубком 1 через шаровой шарнир (кольцевой элемент 4). При этом патрубок 1 соединен шаровым шарниром с втулкой 9 и запирающим кольцевым элементом 12, а втулка 9 соединена телескопически с кольцевым стаканом 14. Любое относительное перемещение корпусов 2, 3 компенсируется возможностью патрубка 1 свободно проворачиваться в шаровых шарнирах и смещаться вдоль своей оси относительно внутреннего корпуса 3 за счет телескопического соединения втулки 9 с кольцевым стаканом 14.