ВАЛОПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1999 года по МПК F01D25/34 

Изобретение касается паровых турбин, а его объектом является валоповоротное устройство, предназначенное для прокручивания валопровода турбины при ее остановке после прекращения подачи пара и перед пуском турбины.

Известны валоповоротные устройства, содержащие электропривод, редукционную механическую передачу и обгонную муфту, ведущим элементом которой - ободом является конечное зубчатое колесо механической передачи, выполненное с вырезами по внутренней поверхности, которые формируют упорные площадки для поворотных подпружиненных защелок, установленных на ведомом кольце, закрепляемом на валопроводе турбины [1].

Во всех известных валоповоротных устройствах указанного типа зубчатое колесо, являющееся ободом обгонной муфты, установлено на опоре, центрирующей это колесо относительно оси обгонной муфты, совпадающей с осью ведомого кольца. Во время работы валоповоротного устройства указанное колесо обкатывается по центрирующей его опоре, что приводит к необходимости применения опор с уменьшенными потерями на трение и исключающими перекос зубчатого колеса. В качестве таких опор используют роликовые опоры, шариковые подшипники и даже гидростатический подшипник скольжения [2]. Использование таких опор и их точное выставление усложняют узел элементов, входящих в состав обгонной муфты, а также изготовление и сборку такого узла.

Ближайшим аналогом настоящего изобретения следует считать валоповоротное устройство, содержащее электропривод, редукционную механическую передачу, обгонную муфту, ободом которой является конечное зубчатое колесо механической передачи, выполненное с вырезами по внутренней поверхности, которые формируют упорные площадки для поворотных подпружиненных защелок, установленных на ведомом кольце, и опорные элементы для зубчатого колеса, являющегося ободом обгонной муфты, которые расположены под нижней половиной обгонной муфты [3].

В таком известном аналоге опорные элементы выполнены в виде роликов, попарно установленных на каретках и формирующих опорную цилиндрическую поверхность, коаксиальную ведомому кольцу для центрирования зубчатого колеса относительно этого кольца и оси обгонной муфты. Такое центрирование зубчатого колеса, являющегося ободом обгонной муфты, как и в других описанных выше аналогах, требует осуществления мер, позволяющих уменьшить трение качения опорных роликов, обеспечить высокую износостойкость контактирующих поверхностей и предотвращение перекоса указанного зубчатого колеса.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания такого валоповоротного устройства, в котором опорные элементы зубчатого колеса механической передачи, являющегося ободом обгонной муфты, оказывали бы минимальное воздействие этого колеса как в качестве элемента звена механической передачи, так и в качестве элемента обгонной муфты.

Эта задача решается в валоповоротном устройстве, которое содержит электропривод, редукционную механическую передачу, обгонную муфту, ободом которой является конечное зубчатое колесо передачи, и опорные элементы для этого колеса, расположенные под нижней половиной обгонной муфты, и в котором, в соответствии с сущностью изобретения, опорные элементы установлены так, что ось формируемой ими опорной цилиндрической поверхности расположена ниже оси ведомого кольца обгонной муфты на величину, находящуюся в пределах расчетного зазора между поверхностью указанного зубчатого колеса с упорными площадками и защелками на ведомом кольце при его вращении. При этом упорные площадки зубчатого колеса расположены под таким острым углом к его радиальным сечениям, который приводит к возникновению радиальной составляющей усилия в месте контакта защелок ведомого кольца с упорными площадками, величина которой достаточна для смещения зубчатого колеса в радиальном направлении. Благодаря такому исполнению, с учетом равномерного распределения по окружности защелок ведомого кольца и упорных площадок ведущего зубчатого колеса, будет происходить его равностороннее радиальное смещение, и тем самым самоцентрирование относительно ведомого кольца и оси обгонной муфты. При выключении валоповоротного устройства ведущее зубчатое колесо обгонной муфты выйдет из зацепления с ведомым кольцом и опустится на опорные элементы. Так как последние служат только для поддержания ведущего зубчатого колеса обгонной муфты в отключенном положении валоповоротного устройства, указанные опоры могут быть выполнены наиболее простыми в конструкционном и технологическом исполнениях.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием примера его осуществления, изображенного на прилагаемых чертежах, на которых:
фиг. 1 изображает валоповоротное устройство в продольном разрезе;
фиг. 2 - валоповоротное устройство в поперечном разрезе А-А на фиг. 1.

Изображенное на чертежах валоповоротное устройство содержит электродвигатель 1, соединенный через гидромуфту предельного момента 2 с редукционной механической передачей, состоящей из червячной пары с ведомым червячным колесом 3 и шестеренной пары с конечным зубчатым колесом 4. Последнее одновременно является ведущим элементом обгонной муфты в качестве ее обода, а ведомым элементом этой муфты является кольцо 5, закрепляемое на валу паровой турбины.

По внутренней поверхности зубчатого колеса 4 с равномерном шагом по окружности выполнены вырезы, с помощью которых образованы упорные площадки 6, служащие для контактного взаимодействия с подпружиненными поворотными защелками 7, установленными на ведомом кольце 5 обгонной муфты. Каждая из упорных площадок 6 расположена под острым углом α к радиальному сечению зубчатого колеса 4. При этом величина угла α должна быть такой, чтобы с учетом сил трения между упорной площадкой 6 и взаимодействующего с ней конца поворотной защелки 7, веса зубчатого колеса 6 и тангенциального усилия, развиваемого этим колесом, радиальная составляющая этого усилия была достаточна для смещения колеса 6 в радиальном направлении.

Под нижней половиной обгонной муфты на полуобойме-скобе 8 закреплены опорные элементы 9 для зубчатого колеса 4. Эти опорные элементы 9 могут быть выполнены в виде пластин, наплавленных слоев и пр. При этом опорные элементы 9 расположены на таком радиальном расстоянии от оси обгонной муфты, что образуемая или цилиндрическая опорная поверхность смещена своей осью вниз от оси обгонной муфты. Это смещение составляет величину, при которой во время вращения вала турбины и ведомого кольца 5 при отключенном валоповоротном устройстве и опустившемся на опорные элементы зубчатом колесе 4 между его поверхностью с упорными площадками 6 и защелками 7 остается заданный расчетный зазор, достаточный для свободного вращения ведомого кольца 5.

Работа описанного валоповоротного устройства происходит следующим образом.

На рабочем режиме ведомое кольцо 5 обгонной муфты вращается с частотой, при которой под действием центробежных сил, действующих на свободные концы поворотных защелок 7, они находятся в положении, при котором их пружины сжаты и защелки выведены из взаимодействия с зубчатым колесом 4. При этом это колесо лежит на опорных элементах 9. При остановке турбины после прекращения подачи в нее пара частота вращения резко снижается и пружины защелок 7 освобождаются от воздействующих на них сжимающих усилий, в результате чего защелки 7 поворачиваются, выступая над поверхностью ведомого кольца 5. При этой частоте включается электродвигатель 1 валоповоротного устройства и начинается вращение с малой частотой зубчатого колеса 4, являющегося ведущим элементом обгонной муфты. Во время вступления в контактное взаимодействие упорных площадок 6 с защелками 7 между ними создается усилие с радиальной составляющей, воздействующей на зубчатое колесо. Это приводит к радиальному смещению зубчатого колеса 4 и к его подъему над опорными элементами 9. Так как указанные радиальные усилия, действующие на зубчатое колесо 4 равномерно распределяются по окружности, происходит самоцентрирование зубчатого колеса 4 относительно осей ведомого кольца 5 и обгонной муфты. Дальнейшая работа валоповоротного устройства осуществляется при отсутствии контакта зубчатого колеса 4 с опорными элементами 9.

При включении валоповоротного устройства перед пуском турбины происходят те же самые процессы, как и описано выше, т.е. подъем зубчатого колеса 4 с опорных элементов 9 и самоцентрирование этого колеса относительно оси обгонной муфты. После подачи в турбину пара и набора расчетной частоты вращения валоповоротное устройство отключается, и при этом происходит расцепление зубчатого колеса 4 с ведомым кольцом 5 и посадка этого колеса 4 на опорные элементы 9.

Источники информации
1. Авторское свидетельство. СССР N 989109, F 01 D 25/34, 1983.

2. Авторское свидетельство. СССР N 1204751, F 01 D 25/34, 1986.

3. Авторское свидетельство. СССР N 274123, F 01 D 25/34, 1969.

Устройство предназначено для прокручивания валопровода паровой турбины при ее остановке после прекращения подачи пара и перед пуском турбины. Валоповоротное устройство содержит электропривод, редукционную механическую передачу, конечное зубчатое колесо которой является ободом обгонной муфты с упорными площадками для поворотных подпружиненных защелок на ведомом кольце валопровода, и опорные элементы. При этом последние расположены так, что ось образуемой ими опорной цилиндрической поверхности расположена ниже оси ведомого кольца валопровода, а упорные площадки под таким углом к радиальным сечениям зубчатого колеса, чтобы при контакте с подпружиненными защелками ведомого кольца возникала радиальная составляющая, способная сместить зубчатое колесо в радиальном направлении и поднять его над опорными элементами. Благодаря этому последние оказываются разгруженными и могут быть выполнены в наиболее простом конструкционном и технологическом исполнении. 2 ил.

Валоповоротное устройство, содержащее электропривод, редукционную механическую передачу, обгонную муфту, ободом которой в качестве ведущего элемента является конечное зубчатое колесо механической передачи, выполненное с вырезами по внутренней поверхности, которые формируют упорные площадки для поворотных подпружиненных защелок, установленных на ведомом кольце, и опорные элементы для зубчатого колеса, являющегося ободом обгонной муфты, которые расположены под нижней половиной обгонной муфты, отличающееся тем, что опорные элементы расположены так, что ось формируемой ими опорной цилиндрической поверхности расположены ниже оси ведомого кольца обгонной муфты на величину, находящуюся в пределах расчетного зазора между поверхностью указанного зубчатого колеса с упорными площадками и защелками на ведомом кольце при его вращении, при этом упорные площадки зубчатого колеса расположены под таким острым углом к его радиальным сечениям, который приводит к возникновению радиальной составляющей усилия в месте контакта защелок ведомого кольца с упорными площадками зубчатого колеса, величина которой достаточна для смещения зубчатого колеса в радиальном направлении.