КОРПУС ТУРБОМАШИНЫ С УСИЛЕННЫМ УПЛОТНЕНИЕМ Российский патент 2014 года по МПК F04D29/42 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к корпусу турбомашины, внутри которого действуют высокие давления текучей среды, например, к корпусу центробежного насоса или турбины. Изобретение позволяет одновременно снизить деформацию и механические нагрузки на корпус, упростить его изготовление и монтаж и улучшить уплотнение при эксплуатации.

Уровень техники

Задачей изобретения является усовершенствование известного корпуса, представляющего собой полученное литьем тело, в котором образована полость для размещения центробежной ступени ротора и которое выполнено по форме с образованием выходной улитки, в частности наклонной улитки. Тело корпуса содержит две кольцевые части разных диаметров. В части большего диаметра размещено центробежное колесо и она снабжена кольцевым соединительным фланцем, предназначенным для болтового крепления к другому дополняющему корпусу. Для увеличения жесткости корпуса при его литье предусмотрено выполнение наружных осевых ребер (то есть элементов жесткости, проходящих параллельно оси), которые равномерно разнесены по окружности и проходят между фланцем и частью меньшего диаметра. Эти литые осевые ребра могут иметь определенную высоту в радиальном направлении, что придает корпусу желаемую жесткость.

Фланец позволяет производить центрирование двух корпусов и установку между ними уплотнения, обеспечивающего герметичность. Осевые ребра позволяют ограничить деформацию корпуса без увеличения толщины его стенок. Осевые ребра позволяют также ограничить деформацию перегородки, то есть внутреннего соединения между частями малого и большого диаметра улитки. Эта зона перегородки подвержена высоким нагрузкам, так как она поглощает деформацию выходной улитки под действием давления. Таким образом, осевые ребра снижают уровень напряжения в перегородке.

Благодаря осевым ребрам деформация корпуса относительно ограничена, и эти ребра сдерживают напряжения в перегородке, отделяющей выход диффузора от улитки. Однако при этом ребра, которые начинаются от фланца, ограничивают число болтов и делают изготовление фланца более сложным. Это может создавать проблему уплотнения корпуса насоса из-за недостаточного числа болтов. Корпус имеет тенденцию раздаваться под действием давления и нагружает фланец, стремясь повернуть его на опоре, что может способствовать утечкам, потере центрирования и даже разрыву болтов.

Раскрытие изобретения

Изобретение позволяет сохранить преимущества относительно высоких осевых ребер, обеспечивающих хорошую общую жесткость корпуса и в то же время обеспечить силовую развязку фланца.

Более конкретно, изобретение относится к корпусу, содержащему тело, усиленное снаружи осевыми ребрами, равномерно разнесенными по окружности и проходящими в виде полуарок между двумя кольцевыми частями разных диаметров, причем часть большего диаметра снабжена кольцевым соединительным фланцем, отличающемуся тем, что осевые ребра соединены своими концами, расположенными на стороне кольцевой части большего диаметра, с кольцевым ребром, причем указанное кольцевое ребро соединено с соединительным фланцем частью кольцевой стенки, выполненной более тонкой, чем кольцевое ребро и соединительный фланец.

Конфигурация и соединение осевых ребер обеспечиваются изготовлением корпуса литьем.

Согласно изобретению вблизи фланца создается кольцевая относительно тонкая зона. Эта зона обладает большей гибкостью при прочих равных условиях и деформируется под действием давления для поглощения движений между фланцем и остальной частью корпуса, более жесткого благодаря наличию осевых ребер.

Согласно другой выгодной особенности кольцевое ребро выполнено на наружном радиальном продолжении внутренней перегородки улитки. Кроме того, но не обязательно, более тонкая часть кольцевой стенки расположена радиально снаружи от выхода диффузора.

Согласно примеру осуществления осевые ребра проходят с охватом по наружной стенке наклонной улитки. Они непрерывно соединены с наружной стенкой корпуса, включая улитку.

Как уже было упомянуто, изобретение может использоваться как для корпуса центробежного насоса, так и для корпуса турбины.

Краткий перечень чертежей

Другие особенности и преимущества изобретения будут ясны из последующего описания, не являющегося ограничительным примера осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи.

На чертежах:

фиг.1 изображает в перспективе корпус снаружи,

фиг.2 изображает половину корпуса на виде в разрезе в плоскости, проходящей через ось Х вращения.

Осуществление изобретения

На чертежах показан корпус центробежного насоса, содержащий литое металлическое тело 12, на наружной стороне которого имеются отлитые заодно с ним осевые ребра 14, которые равномерно разнесены по окружной периферии и проходят в виде полуарок между двумя кольцевыми частями 16, 20 разных диаметров. Часть 16 большего диаметра содержит наклонную улитку 17, заканчивающуюся тангенциальным выпуском 18, через который выходит текучая среда под давлением, и кольцевой монтажный фланец 19.

На фиг.2 корпус показан заштрихованным, а дополняющая часть 22 корпуса показана тонкими линиями и прикреплена к фланцу 19 болтами 23.

Согласно важной особенности изобретения со стороны кольцевой части 16 большего диаметра концы осевых ребер отлиты заодно с выступающим наружу кольцевым ребром 25, которое выполнено заодно с корпусом и соединено с соединительным фланцем 19 частью 27 кольцевой стенки по существу цилиндрической формы. Эта часть кольцевой стенки тоньше ребра 25 и тоньше фланца 19, как это видно на фиг.2. Кроме того, во фланце 19 имеется определенное число отверстий 29, равномерно разнесенных по окружности. Корпус предназначен для крепления болтами к дополняющей части 22 корпуса с помощью фланца 19, причем через каждое отверстие проходит болт 23. Уплотнительную прокладку вставляют между фланцем корпуса и фланцем дополняющей части.

Согласно другой выгодной особенности ребро 25 образовано на наружном радиальном продолжении внутренней перегородки 26, отделяющей улитку 17 от выхода диффузора 29. Перегородка поглощает деформацию улитки под действием давления. Таким образом, эта часть подвержена высоким нагрузкам. Наличие ребра 25 усиливает эту зону.

Согласно другой выгодной особенности более тонкая часть 27 кольцевой стенки расположена радиально снаружи от выхода диффузора 29.

Следует отметить, что осевые ребра 14, которые проходят с охватом по наружной стенке наклонной улитки 17, отлиты заодно с корпусом между цилиндрической стенкой 21 части меньшего диаметра и кольцевым ребром 25. Таким образом, усиленная осевыми ребрами часть корпуса обладает большой жесткостью, и согласно изобретению эта часть соединена с фланцем 19 кольцевой частью 27 стенки с силовой развязкой. В результате деформации этой части, которая имеет тенденцию изгибаться под действием внутреннего давления, не воздействуют на сам фланец. Благодаря этому он уже не имеет тенденции к развороту относительно фланца дополняющего корпуса и не подвергается напряжению, которое могло бы вызывать открытие плоскости уплотнения и связанные с этим утечки.

Кроме того, упрощается выполнение фланца 19, а число осевых ребер не ограничивает числа отверстий 29, которое возможно и желательно выполнить во фланце для обеспечения желаемой стяжки уплотнения.

Как уже было упомянуто, изобретательская идея может быть распространена на корпус турбины.

Корпус турбомашины включает тело, усиленное снаружи осевыми ребрами, равномерно разнесенными по окружности и проходящими в виде полуарок между двумя кольцевыми частями разных диаметров. Кольцевая часть большего диаметра снабжена кольцевым соединительным фланцем. Осевые ребра соединены своими концами, расположенными на стороне кольцевой части большего диаметра, с кольцевым ребром. Кольцевое ребро соединено с соединительным фланцем частью кольцевой стенки, выполненной более тонкой, чем кольцевое ребро и соединительный фланец. Другие изобретения группы относятся к центробежному насосу и турбине, включающим указанный выше корпус. Группа изобретений позволяет повысить надежность соединительного фланца и упростить его изготовление. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Корпус турбомашины, содержащий тело (12), усиленное снаружи осевыми ребрами (14), равномерно разнесенными по окружности и проходящими в виде полуарок между двумя кольцевыми частями разных диаметров, причем кольцевая часть большего диаметра снабжена кольцевым соединительным фланцем (19), отличающийся тем, что осевые ребра соединены своими концами, расположенными на стороне кольцевой части большего диаметра, с кольцевым ребром (25), причем указанное кольцевое ребро соединено с соединительным фланцем (19) частью (27) кольцевой стенки, выполненной более тонкой, чем кольцевое ребро (25) и соединительный фланец (19).

2. Корпус по п.1, отличающийся тем, что кольцевое ребро (25) выполнено на наружном радиальном продолжении внутренней перегородки (26).

3. Корпус по п.1, отличающийся тем, что указанная более тонкая часть (27) кольцевой стенки расположена радиально снаружи от выхода диффузора (29).

4. Корпус по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что осевые ребра (14) проходят с охватом по наружной стенке наклонной улитки (17).

5. Центробежный насос, отличающийся тем, что он содержит корпус, охарактеризованный в п.1.

6. Турбина, отличающаяся тем, что она содержит корпус, охарактеризованный в п.1.