Компенсатор относительных перемещений внутреннего и внешнего корпусов турбомашины
COMPENSATOR OF RELATIVE DISPLACEMENT OF INTERNAL AND EXTERNAL TURBOMACHINE CASINGS

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции компенсаторов относительных перемещений внутреннего и внешнего корпусов турбомашин.
В качестве наиболее близкого аналога выбран компенсатор относительных перемещений внутреннего и внешнего корпусов турбомашины, содержащий 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.
/RU 2548235, F01D 25/26, 20.04.2015/ - прототип.
Недостатками известного компенсатора являются недостаточная прочность мембраны, в результате разрушения которой теряется герметичность.
Задачей заявленного изобретения является создание компенсатора относительных перемещений внутреннего и внешнего корпусов турбомашины, лишенного вышеприведенных недостатков.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является обеспечение достаточной герметичности в месте подвижного соединения и увеличение ресурса компенсатора.
Ожидаемый технический результат достигается тем, что компенсатор относительных перемещений внутреннего и внешнего корпусов турбомашины содержащит 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, по предложению 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. Кольцевой элемент содержит поясок и проточку. Подвижное соединение образовано фланцем стакана, на который жестко установлена крышка с образованием полости, в которую заключен поясок кольцевого элемента. Средство для совместного перемещения полого элемента, кольцевого элемента и сферической втулки выполнено в виде фиксирующего кольца, установленного между втулкой и кольцевым элементом, упругого разрезного кольца, установленного в проточке кольцевого элемента и контактирующего с винтом, установленным в радиальном отверстии кольцевого элемента. По меньшей мере, одна из торцевых поверхностей упругого разрезного кольца выполнена скошенной.
Такое конструктивное исполнение позволяет за счет возможности кольцевого элемента смещаться в плоскости пояска и тем самым компенсировать основное сдвиговое перемещение внутреннего корпуса относительно внешнего корпуса. Смещения корпусов в направлении вдоль оси компенсатора, и перекосы полого элемента компенсатора относительно плоскости пояска компенсируются телескопическим соединением, реализованным между полым элементом и сферической втулкой и сферическим шарниром, образованным сферической втулкой, кольцевым элементом и фиксирующим кольцом. При этом фиксирующее кольцо выполняет функцию уплотнения за счет поджатия его к двум другим деталям. Поджатие осуществляет упругое запорное кольцо за счет своей формы, а именно, одной скошенной торцевой поверхности. Реализация сферического шарнира и телескопического соединения снижает нагрузки на элементы компенсатора, тем самым снижая износ трущихся поверхностей, обеспечивая герметичность мест соединений и увеличивая ресурс компенсатора.
Сущность настоящего изобретения поясняется фигурами 1-3.
На фиг. 1 представлен продольный разрез заявленного компенсатора перемещений внутреннего корпуса относительно внешнего корпуса турбомашины.
На фиг. 2 - элементы внешнего корпуса.
На фиг. 3 представлен увеличенный вид А.
Компенсатор относительных перемещений внутреннего 1 и внешнего 2 корпусов турбомашины, содержащий полый герметичный элемент 3, проходящий сквозь последние и жестко закрепленный на внутреннем корпусе 1, например, болтовым соединением, при этом полый элемент 3 выполнен жестким, а на его наружной поверхности со стороны внешнего корпуса 2 установлена сферическая втулка 4 со сквозным отверстием под него в центральной части, при этом сферическая втулка 4 заключена в кольцевой элемент 5, содержащий поясок 6 и проточку 7. На внешнем корпусе 2 жестко установлен стакан 8, например, посредством болтового соединения, содержащий фланец 9, на котором закреплена крышка 10. А между кольцевым элементом 5 и сферической втулкой 4 установлено фиксирующее кольцо 11, поджимаемое к последним упругим разрезным кольцом 12, установленным в проточку 7. Для реализации большего поджатия в кольцевой элемент 5 установлен винт 13 в радиальном отверстии 14, выполненном напротив проточки 7. При этом винт 13 контактирует с упругим разрезным кольцом 12. Фланец 9 образует с крышкой 10 полость 15, в которую заключен поясок 6 кольцевого элемента 5.
Сборка заявленного изобретения осуществляется в следующей последовательности.
На внешний корпус 2 устанавливается стакан 8. Сферическую втулку 4 заводят в кольцевой элемент 5, далее устанавливают последовательно винт 13, фиксирующее кольцо 11, упругое разрезное кольцо 12. После чего для большего прижатия фиксирующего кольца 11 вкручивают винт 13, сжимая упругое разрезное кольцо 12. Собранную конструкцию помещают в стакан 8 таким образом, чтобы поясок 6 контактировал с фланцем 9, и на последний устанавливают крышку 10. Далее в сферическую втулку 4 заводят полый элемент 3. Во внешний корпус 2 заводят внутренний корпус 1. Совмещают полый элемент 3 с местом крепления на внутреннем корпусе 1 и жестко крепят посредством болтового соединения.
При работе турбомашины в результате действия эксплуатационных нагрузок и неравномерного нагрева происходит относительное смещение корпусов, в частности внутреннего корпуса 1 относительно внешнего корпуса 2. Подобное поведение корпусов 1, 2 турбомашины в процессе работы требует компенсации относительных перемещений для сохранения работоспособности коммуникаций, подводимых во внутренний корпус 1. Наиболее значимым является осевое смещение корпусов 1, 2, в результате которого внутренний корпус 1 с жестко закрепленным на нем полым элементом 3 компенсатора, с сферической втулкой 4, заключенной в кольцевой элемент 5, фиксирующее кольцо 11, упругое разрезное кольцо 12 смещаются относительно стакана 8, жестко установленного на внешнем корпусе 2. Основная часть данного перемещения, а также любое другое относительное перемещение в плоскости перпендикулярной оси полого элемента 3 компенсируется возможностью смещения кольцевого элемента 5 в полости 15, образованной поверхностями фланца 9 и крышки 10. Относительные перемещения внутреннего корпуса 1 относительно внешнего корпуса 2 в направлении вдоль оси полого элемента 3, а также перекосы полого элемента 3 относительно плоскости пояска 6, компенсируются телескопическим соединением между полым элементом 3 и сферической втулкой 4, также сферическим шарниром, образованным сферической втулкой 4, кольцевым элементом 5 и фиксирующим кольцом 11. При этом за счет скоса одной из сторон упругого разрезного кольца 12 обеспечивается постоянное поджатие фиксирующего кольца 11 к втулке 4 и кольцевому элементу 5 в работе турбомашины. Этим выбирается увеличивающийся зазор между последними, который возникает в процессе износа трущихся деталей и выработки ресурса турбомашины.
Больший ресурс заявленного компенсатора достигается введением в конструкцию большего количества подвижных соединений. Таких как сферический шарнир между сферической втулкой 4, кольцевым элементом 5 и фиксирующим кольцом 11, телескопическое соединение между полым элементом 3 и сферической втулкой 4, скользящая посадка между фланцем 9 с крышкой 10 и пояском 6 кольцевого элемента 5.