Патент на изобретение №2272189

(54) МУФТА СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ РОТОРОВ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для соединения валов, в частности роторов паровых турбин средней и большой мощности. Муфта соединительная роторов паровой турбины включает фланцы, шпильки, установленные внутри центрирующих втулок, расположенных в соосных отверстиях фланцев, и гайки на концах шпилек с шайбами между ними и опорными поверхностями фланцев. Между центрирующими втулками обоих роторов в месте стыка фланцев установлены промежуточные втулки. Промежуточные втулки и шайбы выполнены из материала, изменяющего структуру при изменении температурного состояния, например никелида титана, с образованием натягов в соединениях промежуточных втулок со шпильками и с отверстиями фланцев, а также в соединениях шайб с гайками и с опорными поверхностями фланцев. Техническим результатом является упрощение сборки фланцевого соединения, обеспечение более точной центровки и повышение надежности работы. 3 ил.

Изобретение относится к области энергетики, к турбостроению, и может быть использовано для соединения роторов паровых турбин средней и большой мощности.

Известны подвижные или зубчатые муфты, состоящие из полумуфт, на периферии которых выполнены зубья, на которые надет кожух с внутренними зубьями (Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины. – М.: Энергоиздат, 1990. С.87. Рис.3.29).

Недостатком подвижных муфт является сложность конструкции зубчатых соединений, необходимость смазки и невозможность передачи через них осевого усилия.

Известны полужесткие муфты, включающие два фланцевых соединения с расположенным между ними линзовым компенсатором (Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины. – М.: Энергоиздат, 1990. С.86. Рис.3.28).

Недостатками полужестких муфт являются большие осевые размеры из-за наличия компенсирующего элемента, а также двойное фланцевое соединение.

Известны жесткие муфты, включающие полумуфты с фланцами, соединенными призонными болтами (Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины. – М.: Энергоиздат, 1990. С.84-86. Рис.3.26, 3.27).

Недостатком жестких муфт является то, что они требуют точного выполнения соосных отверстий во фланцах для плотной посадки призонных болтов или шпилек, а также трудоемкость обеспечения или сохранения надежного сопряжения соединяемых роторов при периодической разборке и сборке.

Известно крепежное соединение для стягивания и фиксации фланцев, содержащее центрирующие конические втулки, размещенные между шпилькой и отверстием во фланцах и позволяющие регулировать радиальный натяг, что позволяет повысить качество и надежность сборки (SU 1833485, МПК F 16 В 5/02, опубликован 07.08.93).

По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является сложность при сборке и разборке и применение для этих целей специального приспособления, а также зависимость качества сборки от квалификации ремонтного персонала, так как в случае необеспечения нужного осевого натяга возможны расцентровка крепежного соединения и смещение конической втулки.

Заявляемое решение позволяет упростить сборку фланцевого соединения, обеспечивая при этом однозначную центровку соединяемых полумуфт турбинных роторов, не изменяющуюся в процессе длительной эксплуатации между капитальными ремонтами, что приводит к повышению надежности работы турбины.

Предложена муфта соединительная роторов паровой турбины, включающая фланцы, шпильки, установленные внутри центрирующих втулок, расположенных в соосных отверстиях фланцев, гайки на концах шпилек с шайбами между ними и опорными поверхностями фланцев, при этом между центрирующими втулками обоих роторов в месте стыка фланцев установлены промежуточные втулки, причем промежуточные втулки и шайбы выполнены из материала, изменяющего структуру при изменении температурного состояния, например никелида титана, с образованием натягов в соединениях промежуточных втулок со шпильками и с отверстиями фланцев, а также в соединениях шайб с гайками и с опорными поверхностями фланцев.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 изображен продольный разрез муфты, на фиг.2 – сечение А-А, на фиг.3 – сечение Б-Б.

Муфта включает фланцы 1 и 2 полумуфт соединяемых роторов, шпильки 3, установленные внутри центрирующих втулок 4 и 5, расположенных в соосных отверстиях 6 и 7 фланцев 1 и 2, гайки 8 на резьбовых концах шпилек 3, шайбы 9 между гайками 8 и опорными поверхностями 10 фланцев 1 и 2. Между втулками 4 и 5 в месте стыка 11 фланцев 1 и 2 установлены промежуточные втулки 12. Промежуточные втулки 12 и шайбы 9 выполнены из материала, изменяющего структуру при изменении температурного состояния, например никелида титана, с образованием натягов в соединениях промежуточных втулок 12 со шпильками 3 и с отверстиями 6, 7 фланцев 1, 2, а также, в соединениях шайб 9 с гайками 8 и с опорными поверхностями 10 фланцев 1 и 2. В шпильках 3 выполнены осевые отверстия 13, соединенные с радиальными отверстиями 14, сообщенными с кольцевыми канавками 15, осевыми канавками 16 и кольцевыми канавками 17 во втулках 4 и 5. В промежуточных втулках 12 выполнены продольные отверстия 18, сообщенные с кольцевыми канавками 17. Отверстия 13 в шпильках 3 с наружных сторон заглушены пробками 19.

При сборке предлагаемого фланцевого соединения сначала устанавливают по посадке без натягов втулки 4, 5, 12 в отверстия 6 и 7 фланцев 1 и 2 полумуфт, затем шпильки 3, шайбы 9 и гайки 8, затягивая их. После этого в отверстия 13 шпилек 3 подают нагревающую среду, например горячий воздух с температурой около 100°С, который, проходя через отверстия 14, кольцевые канавки 15, осевые канавки 16, кольцевые канавки 17, попадает в отверстия 18 промежуточных втулок 12, нагревая при этом все крепежные элементы фланцевого соединения, включая шайбы 9, втулки 4, 5 и промежуточные втулки 12. При этом материал промежуточных втулок 12 и шайб 9 изменяет свое структурное состояние, втулки 12 и шайбы 9 увеличиваются в объеме по всем направлениям – радиально и аксиально, создавая значительные натяги в соединениях втулок 12 с наружной поверхностью отверстий 6, 7 фланцев 1 и 2, а также в соединениях шайб 9 с торцами гаек 8 и с опорными поверхностями 10 фланцев 1 и 2. В конце сборки заглушают отверстия 13 в шпильках 3 пробками 19.

Формула изобретения

Муфта соединительная роторов паровой турбины, включающая фланцы, шпильки, установленные внутри центрирующих втулок, расположенных в соосных отверстиях фланцев, гайки на концах шпилек с шайбами между ними и опорными поверхностями фланцев, отличающаяся тем, что между центрирующими втулками обоих роторов в месте стыка фланцев установлены промежуточные втулки, при этом промежуточные втулки и шайбы выполнены из материала, изменяющего структуру при изменении температурного состояния, например, никелида титана, с образованием натягов в соединениях промежуточных втулок со шпильками и с отверстиями фланцев, а также в соединениях шайб с гайками и с опорными поверхностями фланцев.

РИСУНКИ