ЗАЩИТНЫЙ КОЖУХ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ МУФТЫ
COUPLING GUARD

Техническое решение относится к защитным кожухам соединительных муфт высокооборотных роторов динамического оборудования и может быть использовано в различных агрегатах с бессмазочными упругими муфтами.
При вращении соединительной муфты в замкнутом пространстве защитного кожуха происходит разогрев из-за дисковых потерь трения. С точки зрения безопасности, температура разогрева защитного кожуха не должна превышать 60…75° (Область ожогового порога при контакте в течение 1 сек кожи с гладкой горячей поверхностью металла составляет 60…75°С). В случае дополнительного ограждения ограничение температуры определяется конструктивными особенностями соединяемых механизмов. Для турбокомпрессоров это ограничение может определяться максимальной температурой нормальной эксплуатации смазочного масла, которое может попадать в защитный кожух. В этом случае, в зависимости от типа и состава масла, температура защитного кожуха не должна превышать 90…110°С.
Известна конструкция защитного кожуха соединительной муфты высокооборотных роторов динамического оборудования, выполненного в виде металлического цилиндра с патрубками подвода и отвода охлаждающего воздуха и зоной охлаждения муфты. Кожух имеет горизонтальный разъем, разделяющий его на верхнюю и нижнюю части, герметично соединенные по стыку крепежными элементами «Proceedings of the Fourteenth Turbomachinery Symposium» Houston, Texas, October 1985 (in English), Section «Design of Coupling Enclosures», Page 55. (Материалы четырнадцатого симпозиума по турбомашинному оборудованию. Хьюстон, Техас, октябрь 1985 г. (на английском языке), раздел «Проектирование кожухов соединительных муфт», стр. 55).
Недостатками указанной конструкции являются:
- малоэффективный теплоотвод от вращающейся высокооборотной муфты;
- отсутствие организованной циркуляции воздуха внутри кожуха;
- отсутствие эффективной направленной подачи охлаждающего воздуха в термонагруженную зону;
- малопроизводительная схема самовсасывания охлаждающего воздуха.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, состоит в создании защитного кожуха, обладающего высокой эффективностью за счет использования внутренних ресурсов вентиляционного эффекта от вращающихся элементов муфты.
Поставленная техническая задача решается конструкцией защитного кожуха, которая, как и конструкция, известная из уровня техники, представляет собой наружный разъемный металлический цилиндр с патрубками подвода и отвода охлаждающего воздуха и зоной охлаждения муфты, но в котором, в соответствии с заявляемым техническим решением, внутри наружного металлического цилиндра соосно с последним с гарантированным зазором установлен открытый с обоих концов дополнительный разъемный внутренний цилиндр, снабженный фланцами, удаленными от фланцев муфты, при этом внутренний цилиндр охватывает центральную часть муфты и соединен с наружным цилиндром, по крайней мере, одной перегородкой с окнами, причем, патрубки подвода охлаждающего воздуха проходят через наружный цилиндр и внутренний цилиндр, соединяя атмосферу охлаждающего воздуха с пространством между муфтой и внутренней поверхностью внутреннего цилиндра, образуя коллектор подвода охлаждающего воздуха, сообщающийся с зоной охлаждения муфты через зазоры между фланцами внутреннего цилиндра и фланцами муфты и далее через окна, по крайней мере, в одной перегородке - с коллектором отвода воздуха, образованным наружной поверхностью внутреннего цилиндра, по крайней мере, одной перегородкой, снабженной окнами, и внутренней поверхностью наружного цилиндра, связанным с атмосферой воздуха посредством патрубка отвода воздуха. При этом горизонтальный разъем внутреннего цилиндра соосен разъему наружного цилиндра.
Внутренний цилиндр может быть соединен с наружным цилиндром, например, двумя перегородками, снабженными окнами.
Заявляемый кожух с одной перегородкой целесообразно использовать в конструкциях, где соотношение длинны наружной поверхности внутреннего цилиндра, куда устанавливаются перегородки, к диаметру внутренней поверхности наружного цилиндра составляет меньше 1:1.
Перечисленные выше конструктивные признаки являются необходимыми и достаточными для решения поставленной технической задачи и достижения качественно нового более эффективного теплоотвода от вращающейся высокооборотной муфты.
В наружном металлическом цилиндре кожуха установлен внутренний цилиндр, который реализует эффективную схему самовсасывания охлаждающего воздуха за счет вентиляционного эффекта от дисковых потерь вращающихся элементов муфты.
Обеспечена прямая подача охлаждающего воздуха в термонагруженную зону благодаря тому, что патрубки подвода охлаждающего воздуха проходят через наружный цилиндр и внутренний цилиндр, соединяя атмосферу охлаждающего воздуха с пространством между муфтой и внутренней поверхностью внутреннего цилиндра, образуя коллектор подвода охлаждающего воздуха, сообщающийся с зоной охлаждения муфты через зазоры между фланцами внутреннего цилиндра и фланцами муфты.
Предложенные конструктивные признаки обеспечивают организацию эффективной циркуляции воздуха между камерами внутри кожуха: коллектор подвода охлаждающего воздуха сообщается с зоной охлаждения муфты через зазоры между фланцами внутреннего цилиндра и фланцами муфты и далее через окна, по крайней мере, в одной перегородке - с коллектором отвода воздуха, образованным наружной поверхностью внутреннего цилиндра, по крайней мере, одной перегородкой, снабженной окнами, и внутренней поверхностью наружного цилиндра, связанным с атмосферой воздуха посредством патрубка отвода воздуха.
Далее описаны примеры осуществления заявляемого технического решения со ссылками на иллюстрации, где:
На фиг. 1 показан продольный разрез кожуха с одной перегородкой.
На фиг. 2 показан поперечный разрез кожуха с одной перегородкой.
На фиг. 3 показан продольный разрез кожуха с двумя перегородками.
На фиг. 4 показан поперечный разрез кожуха с двумя перегородками.
Цифровое обозначение деталей заявляемого устройства на чертежах:
1. - наружный металлический цилиндр,
2. - патрубок подвода охлаждающего воздуха,
3. - патрубок отвода охлаждающего воздуха,
4. - зона охлаждения муфты,
5. - муфта,
6. - внутренний цилиндр,
7. - фланец внутреннего цилиндра,
8. - фланец муфты,
9. - перегородка,
10. - окно в перегородке,
11. - внутренняя поверхность внутреннего цилиндра,
12. - коллектор подвода охлаждающего воздуха,
13. - зазор между фланцами внутреннего цилиндра и фланцами муфты,
14. - коллектор отвода воздуха,
15. - наружная поверхность внутреннего цилиндра,
16. - внутренняя поверхность перегородки,
17. - внутренняя поверхность наружного цилиндра,
18. - разъем.
На фиг. 1, 2 показан разрез кожуха, который представляет собой наружный металлический цилиндр 1 с патрубками 2, 3, соответственно, подвода и отвода охлаждающего воздуха и зоной 4 охлаждения муфты 5. Внутри наружного металлического цилиндра 1 соосно с последним с гарантированным зазором установлен открытый с обоих концов дополнительный внутренний цилиндр 6, снабженный фланцами 7, удаленными от фланцев 8 муфты 5, при этом внутренний цилиндр 6 охватывает центральную часть муфты 5 и соединен с наружным цилиндром одной перегородкой 9, а на фиг. 3, 4 двумя перегородками 9, снабженными окнами 10, причем, патрубки 2 подвода охлаждающего воздуха проходят через наружный цилиндр 1 и внутренний цилиндр 6, соединяя атмосферу охлаждающего воздуха с пространством между муфтой 5 и внутренней поверхностью 11 внутреннего цилиндра 6, образуя коллектор 12 подвода охлаждающего воздуха, сообщающийся с зоной 4 охлаждения муфты 5 через зазоры 13 между фланцами 7 внутреннего цилиндра 6 и фланцами 8 муфты 5 и далее через окна 10 в одной перегородке 9, а на фиг. 3, 4 двух перегородках 9 - с коллектором 14 отвода воздуха, образованным наружной поверхностью 15 внутреннего цилиндра 6, внутренними поверхностями 16 перегородок 9 и внутренней поверхностью 17 наружного цилиндра 1, связанным с атмосферой воздуха посредством патрубка 3 отвода воздуха. При этом внутренний цилиндр 6 выполнен с горизонтальным разъемом 18.
Кожух функционирует следующим образом. При работе муфты 5 в составе агрегата, за счет вентиляционного эффекта, создаваемого вращающимися фланцами 8 муфты 5 с крепежом вблизи фланцев 7 внутреннего цилиндра 6, охлаждающий воздух через патрубки 2 всасывается в коллектор 12 подвода охлаждающего воздуха, а оттуда подается в термонагруженную зону 4 охлаждения муфты, после чего отводится через окна 10 в коллекторы отвода воздуха и через патрубок 3 отвода воздуха, который выполнен тангенциально, направляется в атмосферу. Перегородки 9 позволяют отделить зону 4 охлаждения муфты от коллектора 14 отвода воздуха.
Таким образом, данная конструкция кожуха, за счет самовсасывания и организованной циркуляции воздуха с использованием вентиляционного эффекта вращающихся элементов муфты, обеспечивает эффективное охлаждение муфты. Все это повышается надежность работы агрегата в целом.