УЗЕЛ С ТОРЦЕВОЙ КРЫШКОЙ

Изобретение относится к узлу с торцевой крышкой корпуса, в частности для турбомашины горшкообразной конструкции.

Турбомашины горшкообразной конструкции закрыты, как правило, по меньшей мере, одной крышкой, которая в осевом направлении размещается с торца на горшке или оболочке корпуса для его герметичного закрывания. Нередко горшок корпуса выполнен в значительной степени модульным, так что, например, крышка закреплена на корпусе с обеих торцевых сторон. Такие горшкообразные корпуса подходят для восприятия особенно больших разностей давлений, поскольку, как правило, в основном, цилиндрическая оболочковая часть не ослаблена разделением вдоль проходящего по продольной оси цилиндра разделительного шва. Опыт показывает, что проходящие по продольной оси цилиндра разделительные швы нередко являются причиной вызванных термически или разностями давлений деформаций корпуса, которые могут вызывать также негерметичность и прочие нарушения функционирования соответствующей турбомашины.

Турбомашины с признаками узла, описанного выше рода, уже известны из документов DE 19745606 С2 и WO 2009/053155 А1.

Из документа US 5741116 уже известна турбомашина с торцевой крышкой, на которой предусмотрен дополнительный корпус, содержащий съемную крышку.

Из документов ЕР 0530518 А1 и WO 94/04827 уже известны родовые узлы.

При этом крышка, закрывающая торцевую сторону горшкообразного корпуса описанным выше образом, целесообразно является нередко также держателем других функциональных элементов. Крышка несет и включает в себя, например, нередко радиальные подшипники для опирания ротора и уплотнение вала, в случае если такое требуется. Помимо этого крышка может выполнять также функцию держателя передаточного механизма для передачи частоты вращения ротора на размещенный также на крышке масляный насос для питания радиальных подшипников и/или упорных подшипников ротора. Такой передаточный механизм с муфтой и сама подшипниковая опора, а также другие размещенные на крышке функциональные детали или находящиеся в зоне крышки функциональные детали требуют, как правило, обслуживания и осмотра, чтобы машина обладала высокой готовностью к эксплуатации и соответствующей эксплуатационной надежностью. Для этого крышка имеет, как правило, первое отверстие, которое обеспечивает эту доступность и может быть закрыто. Как правило, через указанное отверстие внутрь корпуса передаются газообразные и/или жидкие рабочие среды. Помимо этого нередко техническая работа посредством механических узлов преобразуется через это отверстие, например, посредством вала механическая работа передается на приводимый ротором турбомашины масляный насос, который питает смазочным маслом выполненные в качестве масляных подшипников радиальные и/или упорные подшипники.

Помимо этого предпочтительным вариантом является возврат масла также через это первое отверстие. Кроме того, это первое отверстие может предпочтительно служить для связи устройств измерительной техники с блоками обработки и управления.

Вследствие технической сложности в зоне первого отверстия крышки перед специалистом встает задача усовершенствования описанного выше узла с торцевой крышкой таким образом, чтобы можно было удовлетворить всем описанным выше техническим требованиям и в то же время выполнять работы по обслуживанию и осмотру с экономией времени и эффективно.

Поставленная задача согласно изобретению решена посредством узла с торцевой крышкой описанного выше рода, охарактеризованного признаками п. 1 формулы. Зависимые пункты раскрывают предпочтительные варианты осуществления изобретения.

Закрываемый предложенным узлом с торцевой крышкой корпус выполнен, как правило, горшкообразной конструкции, так что, как правило, вдоль продольной оси проходит цилиндрическая оболочка, а предложенная крышка размещена с торца на цилиндрической оболочке корпуса, так что открытая торцевая сторона цилиндрической оболочки корпуса закрыта крышкой.

Предпочтительно на крышке размещен дополнительный корпус таким образом, что за счет этого первое отверстие герметично закрыто, за исключением возможных запланированных подводов и возвратов рабочих текучих сред.

Ротор турбомашины, корпус которого закрыт предложенным узлом или крышкой, может целесообразно проходить до осевой зоны дополнительного корпуса через первое отверстие. При этом особенно предпочтительно выполнение первого отверстия, через которое обеспечивает, по меньшей мере, визуальный доступ к радиальному подшипнику для опирания ротора. Дополнительно предпочтительно, если для радиального подшипника предусмотрены инспекционные точки и/или эндоскопические отверстия, доступные через первое отверстие со стороны дополнительного корпуса.

Далее согласно одному предпочтительному варианту целесообразно, если на дополнительном корпусе или в нем расположен масляный насос, подающий смазочное масло для подшипниковой опоры ротора. Особенно целесообразна кинематическая связь между масляным насосом и ротором турбомашины, для корпуса которого выполнена предложенная крышка. При этом целесообразно, если крышке придан передаточный механизм в дополнительном корпусе, подходящий для кинематической связи с этим ротором и привода масляного насоса. В целях такой связи крышка может содержать в дополнительном корпусе предпочтительно муфту, которая обеспечивает передачу крутящего момента от ротора турбомашины на передаточный механизм или масляный насос и может компенсировать предпочтительно смещения.

Дополнительно дополнительный корпус может быть снабжен присоединениями для трубопроводов, которые обеспечивают обратное течение смазочного масла или питание другими рабочими жидкостями или их утилизацию.

Особенно простым для монтажа является выполнение торцевой стороны дополнительного корпуса, когда она по своей поверхностной протяженности ограничена параллельно плоскости поверхности крышки закрывающей частью так, что часть внешнего контура этой протяженности торцевой стороны прилегает к внутреннему контуру закрывающей части. Таким образом, можно снять закрывающую часть с дополнительного корпуса перпендикулярно плоскости протяженности крышки или торцевой стороны, при необходимости, также со скольжением в плоскости разделительного шва. При обычном выполнении турбомашины этот проходящий перпендикулярно плоскости протяженности крышки демонтаж соответствует осевому направлению монтажа и демонтажа по отношению к оси вращения ротора турбомашины. Это выполнение покрытия обеспечивает его монтаж с промежуточным расположением уплотнения между покрытием и остальной частью дополнительного корпуса в зоне разделительного шва и контакта между торцевой стороной дополнительного корпуса и покрытием, а также в зоне контакта между покрытием и уплотнительной поверхностью крышки щадящим неподвижные уплотнительные элементы в этих контактных зонах во время процессов монтажа образом. Кроме того, нет необходимости снимать покрытие с дополнительного корпуса при демонтаже точно перпендикулярно или параллельно уплотнительной поверхности. Это позволяет щадить неподвижное уплотнение, и создаются дополнительные степени свободы для демонтажа закрывающей части с дополнительного корпуса или ее монтажа на нем, так что окружающие компоненты, такие, например, как так называемые вспомогательные трубопроводы к дополнительным системам (auxiliary connections), не приходится удалять из-за возможного столкновения.

Изобретение более подробно поясняется ниже на специальном примере его осуществления со ссылкой на чертежи, на которых представлено следующее:

фиг. 1 - схематичный продольный разрез узла с крышкой согласно изобретению;

фиг. 2 - схематичный перспективный вид предложенного узла согласно изобретению.

На фиг. 1 изображен схематичный продольный разрез предложенного узла турбомашины ТМ с крышкой COV. На фиг. 2 узел изображен в перспективе, причем закрывающая часть CWC дополнительного корпуса CAS2 изображена прозрачной. При этом узел не обозначен, поскольку он включает в себя все изображение. В то время как изобретение отображено на обеих фигурах лишь схематично, турбомашина ТМ, включающая в себя корпус CAS и ротор R вдоль оси Х, лишь обозначена, т.к. точное выполнение этих компонентов не играет никакой роли для изобретения.

С торца на корпусе CAS плотно размещена предложенная крышка COV. Корпус CAS выполнен горшкообразной конструкции (не показано). Под горшкообразной конструкцией специалист понимает, что есть, по меньшей мере, одна проходящая вдоль продольной оси или оси Х цилиндрическая оболочка корпуса CAS, которая предпочтительно без разделительного шва выполнена в плоскости, параллельной оси Х, причем, по меньшей мере, одна торцевая сторона образующегося горшка закрыта крышкой. Как правило, турбомашина ТМ ориентирована в рабочем положении таким образом, что ось вращения ротора или ось Х проходит по отношению к направлению силы тяжести g горизонтально, а закрывающая крышка COV, в основном, в горизонтальном движении подводится в горшкообразно закрывающее оболочку корпуса положение с торца к оболочке корпуса.

Крышка COV снабжена первым отверстием ОР1, причем осевой конец проходящего вдоль оси Х вала SH проходит через первое отверстие ОР1. Оно закрыто наружу размещенным на крышке COV дополнительным корпусом CAS2, причем между крышкой COV и дополнительным корпусом CAS2 предусмотрены уплотнения (не показаны), которые обеспечивают герметизацию первого отверстия ОР1 от окружающего пространства.

Конец вала SH связан посредством муфты CUP с передаточным механизмом GEA, который посредством двух зубчатых колес ТН1, ТН2 передает механическую мощность на размещенный на дополнительном корпусе CAS2 масляный насос OLP. Вал SH турбомашины приводит, тем самым, также масляный насос OLP, который питает смазочным маслом радиальные и/или упорные подшипники (не показаны). Фиг. 1 отображает направление силы тяжести g, так что по отношению к силе тяжести g в самой низкой точке дополнительного корпуса CAS2 размещен трубопровод Р1, обеспечивающий обратное течение подаваемого смазочного масла (не показано). Крышка COV проходит своей поверхностью вдоль плоскости СОР. Эта плоскость СОР соответствует поверхностной протяженности крышки в отношении функции крышки, заключающейся в закрывании торцевой стороны корпуса турбомашины ТМ. Плоскость СОР перпендикулярна оси Х.

Дополнительный корпус CAS2 образован стенками W, причем они образуют оболочковую часть CW и торцевую сторону FFW дополнительного корпуса CAS2. Торцевая сторона FFW, которую следует воспринимать, в основном, как аксиально закрывающую дополнительный корпус крышку, проходит, в основном, параллельно плоскости СОР крышки COV. Аксиально расположена в этой связи к оси Х ротора R. В основном, перпендикулярно плоскости СОР проходят образующие оболочковую часть CW стенки W. На торцевой стороне FFW размещен масляный насос OLP, а третье отверстие ОР3 обеспечивает механическую передачу приводной мощности от передаточного механизма GEA на масляный насос OLP.

Оболочковая часть CW выполнена разделенной вдоль проходящего перпендикулярно плоскости СОР разделительного шва TF. В рабочем положении крышки COV или турбомашины ТМ по отношению к силе тяжести g закрывающая часть CWC оболочковой части CW находится над разделительным швом TF. Закрывающую часть CWC можно отделить от остальной части оболочковой части CW и удалить с дополнительного корпуса CAS2. Закрывающая часть CWC размещена герметично относительно крышки COV, в разделительным шве TF и относительно контактной поверхности торцевой стороны FFW дополнительного корпуса CAS2. Закрывающую часть CWC можно монтировать и демонтировать предпочтительно аксиально.

Торцевая сторона FFW по своей поверхностной протяженности ограничена параллельно плоскости СОР закрывающей частью CWC так, что часть внешнего контура ОС этой протяженности прилегает к внутреннему контуру закрывающей части. Таким образом, закрывающую часть CWC можно демонтировать с дополнительного корпуса CAS2 не только следуя вектору движения, параллельному плоскости СОР, но и следуя вектору движения, расположенному перпендикулярно плоскости СОР или наклоненному к ней. Эта высокая степень свободы движения демонтажа закрывающей части обеспечивает свободное конструктивное выполнение окружающих деталей, благодаря чему удаление закрывающей части в целях обслуживания или осмотра не требует демонтажа других окружающих компонентов. В остальном торцевая сторона FFW размещена на оболочковой части CW проходящей параллельно плоскости СОР контактной поверхностью CS3.

Снимаемая закрывающая часть CWC обеспечивает осмотр внутреннего пространства дополнительного корпуса CAS2, где находятся, например, подшипники, без необходимости демонтажа нижней части оболочки дополнительного корпуса CAS2. Помимо этого торцевая сторона FFW с размещенным там масляным насосом может оставаться в рабочем положении. Измерительные зонды, например для измерения колебаний, благодаря большей гибкости узла могут быть фиксированы на крышке, т.к. во время процессов монтажа крышка может гибко перемещаться с учетом длин кабелей.