опора корпуса турбомашины

Формула изобретения

ОПОРА КОРПУСА ТУРБОМАШИНЫ, содержащая нижний опорный элемент, закрепленный на основании, верхний опорный элемент, на котором установлена лапа корпуса, и размещенную между верхним и нижним элементами вставку, сопряженную с верхним элементом по цилиндрической поверхности и имеющую в нижней части цилиндрический выступ, расположенный в соответствующем отверстии нижнего элемента, отличающаяся тем, что в верхнем элементе выполнены ориентированный вдоль оси сквозной продольный паз и расположенные равномерно по длине элемента поперечные каналы, а в цилиндрическом выступе выполнена полость, примыкающая к цилиндрической поверхности верхнего опорного элемента, при этом опора снабжена двумя упругими измерительными элементами, один из которых шарнирно установлен на двух опорах в сквозном продольном канале, а другой в полости выступа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано для сопряжения узлов турбомашины, в частности корпусов цилиндра и подшипника.

Известна опора, содержащая закрепленный на основании нижний опорный элемент, между которым и верхним опорным элементом размещена вставка, сопряженная по цилиндрическим поверхностям с последним, на который опирается корпус, и снабженная цилиндрическим выступом (шипом), установленным вертикально в выполненном в нижнем опорном элементе отверстии.

Известная опора позволяет сохранять взаимное положение корпуса и основания при тепловых перемещениях корпуса турбины и температурных деформациях его лап и самого корпуса. Однако указанная опора, взаимное положение элементов которой определяется воздействием действующих на нее сил в вертикальной и горизонтальной плоскостях, не может быть использована также для непрерывного контроля эксплуатационного состояния турбомашины, что снижает ее функциональные возможности.

В основу изобретения положена задача использования опоры корпуса для непрерывного контроля эксплуатационного состояния турбомашины путем измерения сил взаимодействия в трех взаимно перпендикулярных плоскостях в местах сочленения корпусных элементов.

Поставленная задача решается тем, что в опоре корпуса турбомашины, содержащей закрепленный на основании нижний опорный элемент, между которым и верхним опорным элементом размещена вставка, сопряженная по цилиндрическим поверхностям с последним, на который опирается корпус, и снабженная цилиндрическим выступом, установленным вертикально в выполненном в нижнем опорном элементе отверстии, в верхнем опорном элементе выполнены равномерно расположенные по всей его длине полости и расположенное параллельно его продольной оси сквозное отверстие, в котором шарнирно на двух опорах размещен упругий измерительный элемент, а другой упругий измерительный элемент расположен с натягом в полости, выполненной в цилиндрическом выступе вставки с примыканием к цилиндрической поверхности верхнего опорного элемента.

На фиг.1 изображен вариант исполнения опоры корпуса турбомашины с расположением системы полостей в центральной части верхнего опорного элемента, продольное сечение; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 сечение Б-Б на фиг.1.

Опора корпуса турбомашины содержит закрепленный на основании (фундаменте) 1 нижний опорный элемент 2, между которым и верхним опорным элементом 3 размещена вставка 4, которая сопряжена с верхним опорным элементом 3 и нижним 4 по цилиндрическим поверхностям 5, 6 соответственно. При этом цилиндрическая поверхность 5 вставки 4 имеет общую с верхним опорным элементом горизонтальную ось 7. Верхний опорный элемент 3, на который опирается лапа (корпус) 8, со стороны вставки 4 выполнен в виде полуцилиндра 9. Вставка 4 снабжена цилндрическим выступом (шипом) 10, а в нижнем опорном элементе выполнено отверстие 11, в котором вертикально и соосно по оси 12 установлен выступ 10. В центральной части верхнего опорного элемента 3 выполнены равномерно расположенные по его длине полости 13 и расположенное параллельно его продольной оси сквозное отверстие 14, образующие систему полостей, обеспечивающую заданную жесткость и податливость верхнего опорного элемента. В отверстии 14 размещен упругий измерительный элемент 15, состоящий из двух шарнирно установленных опорных столбиков 16, к которым жестко укреплены концы пластин 17, оснащенной тензорезисторами 18. В цилиндрическом выступе вставки 10 с примыканием к цилиндрической поверхности верхнего опорного элемента 3 выполнена полость 19, в которой установлен с натягом упругий измерительный элемент 20, оснащенный тензорезисторами 18. В процессе эксплуатации опоры измерительный элемент 20 может быть заменен через отверстие 21 в лапе 8 при снятом верхнем опорном элементе 3.

Опора функционирует следующим образом.

При температурных деформациях лап 8, деформации корпуса (не показан) турбомашины верхний опорный элемент 3 вместе с лапой 8 имеет возможность поворачиваться в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно нижнего опорного элемента 2 по цилиндрическим поверхностям 5, 6 вставки 4 и нижнего опорного элемента 2, компенсируя изменение положения лапы 8 в трех взаимно перпендикулярных направлениях. При этом взаимное положение лапы 8 корпуса и основания 1 сохраняется неизменным, обеспечивая, таким образом центровку турбомашин.

Под весом цилиндра турбомашины и под воздействием опорной реакции, передаваемых через лапу 8 на опору, вследствие наличия полостей 13 и отверстия 14 происходит деформация верхнего опорного элемента 3, которая воспринимается измерительным элементом 15. Под воздействием деформации происходит изменение сопротивления тензорезисторов 18, фиксируемое вторичным прибором (не показан). Используя градуировочные характеристики измерительной системы, определяется величина вертикальной силы. Продольная ("толкающая" корпус подшипника) сила деформирует вертикальный шип вставки 4. Эта деформация воспринимается измерительным элементом 20, установленным в полости 19, который по аналогии с измерением вертикальной силы позволяет измерить продольную "толкающую" силу.

В процессе эксплуатации возможно поддерживать систему измерений всегда в рабочем состоянии. При выходе из строя тензорезисторов 18 на измерительном элементе 15 верхний опорный элемент 3 можно демонтировать без останова турбомашины и произвести восстановление тензорезисторов 18 или замену всего верхнего опорного элемента 3. Измерительный элемент 20 может быть заменен через отверстие 21 в лапе 8 при снятом верхнем опорном элементе 3.

Таким образом, предлагаемая опора турбомашины, кроме выполнения функции шпонки, фиксирующей корпус турбомашины, обеспечивая необходимую податливость в месте сочленения с основанием 1, позволяет также организовать непрерывное измерение вертикальных и продольных сил как на стадии монтажа и ремонта турбомашины, так и в процессе эксплуатации в межремонтный период с обеспечением ремонтопригодности системы измерений (без останова турбомашины) и проверки достоверности показаний в процессе эксплуатации, что и расширяет ее функциональные возможности.

Экономический эффект от использования изобретения может быть рассчитан по улучшению маневренных характеристик и повышению надежности при введении диагностического контроля сил взаимодействия корпусов подшипников и цилиндра в процессе эксплуатации.

Существенное повышение экономичности турбины достигается также за счет сохранности в процессе эксплуатации величин pадиальных зазоров в концевых уплотнениях.