RU2675024C1 - Узел соединения трубопроводов турбомашины - Google Patents
Узел соединения трубопроводов турбомашины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2675024C1 RU2675024C1 RU2017139954A RU2017139954A RU2675024C1 RU 2675024 C1 RU2675024 C1 RU 2675024C1 RU 2017139954 A RU2017139954 A RU 2017139954A RU 2017139954 A RU2017139954 A RU 2017139954A RU 2675024 C1 RU2675024 C1 RU 2675024C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipelines
- blocks
- turbomachine
- hinge
- turbomachine according
- Prior art date
Links
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000003733 fiber-reinforced composite Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000003831 antifriction material Substances 0.000 claims description 3
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 abstract description 8
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L3/00—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets
- F16L3/22—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets specially adapted for supporting a number of parallel pipes at intervals
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/20—Mounting or supporting of plant; Accommodating heat expansion or creep
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к конструированию узлов соединительной арматуры трубопроводов в машиностроении, преимущественно турбомашиностроении. Узел соединения трубопроводов турбомашины содержит хомут, закрепленный на по меньшей мере двух трубопроводах и выполненный в виде пары колодок с выемками под трубопроводы, прокладки, расположенные в выемках между колодками и трубопроводом. В колодках выполнены сквозные отверстия под средство соединения их между собой. Каждая колодка снабжена по меньшей мере одним плоским ребром жесткости, выполненным на внешней поверхности и сориентированным в поперечном направлении относительно трубопроводов. Ребро жесткости не превышает по высоте габариты соответствующей колодки. Хомут и ребра жесткости выполнены из армированного волокном композитного материала. В качестве армирующего волокна выбраны полиимидные или арамидные волокна. Изобретение обеспечивает снижение массы при сохранении требуемой жесткости и прочности и, как следствие, обеспечение ресурса и надежности узла соединения трубопроводов в целом, в том числе и в условиях работы при высоких температурах. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к конструированию узлов соединительной арматуры трубопроводов в машиностроении, преимущественно турбомашиностроении.
В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбран узел соединения трубопроводов турбомашины, содержащий хомут, выполненный в виде пары металлических (сталь, титан, алюминий и т.д.) колодок с выемками под трубопроводы, средство соединения их между собой, прокладки, расположенные в выемках между колодками и каждым трубопроводом (А.А. Иноземцев, М.А. Нихамкин, В.Л. Сандрацкий, «Газотурбинные двигатели», ОАО «Авиадвигатель», г. Пермь, 2007 г., стр. 888-889, рис. 13.2.1.6_1 в).
Основными недостатками такого технического решения является значительная масса.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение массы устройства с сохранение высокой надежности по аналогии с прототипом в условиях работы при высоких температурах.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного устройства, является снижение массы при сохранении требуемой жесткости и прочности и, как следствие, обеспечение ресурса и надежности узла соединения трубопроводов в целом, в том числе и в условиях работы при высоких температурах, то есть при температурах, близких к верхним границам температур допустимой работоспособности применяемых материалов.
Ожидаемый технический результат достигается тем, что узел соединения трубопроводов турбомашины содержит хомут закрепленный на по меньшей мере двух трубопроводах и выполненный в виде пары колодок с выемками под трубопроводы, при этом в колодках выполнены сквозные отверстия под средство соединения их между собой, прокладки, расположенные в выемках между колодками и трубопроводом, при этом каждая колодка снабжена по меньшей мере одним плоским ребром жесткости, выполненным на внешней поверхности и сориентированным в поперечном направлении относительно трубопроводов, а также не превышающим по высоте габариты соответствующей колодки, при этом хомут и ребра жесткости выполнены из армированного волокном композитного материала.
При этом узел соединения трубопроводов турбомашины снабжен шарнирами с полой осью охватывающими соответствующий трубопровод, при этом каждый шарнир установлен внутри выемок, а прокладка установлена соответственно в выемках между колодками и шарниром или между шарниром и трубопроводом.
В узле соединения трубопроводов турбомашины шарнир с полой осью выполнен из антифрикционного материала.
При этом в узле соединения трубопроводов турбомашины шарнир с полой осью выполнен из фторопласта.
При этом узел соединения трубопроводов турбомашины снабжен по меньшей мере двумя крепежными элементами для средства соединения, соосными соответствующему сквозному отверстию.
При этом в узле соединения трубопроводов турбомашины крепежный элемент выполнен зацело с колодкой.
При этом в узле соединения трубопроводов турбомашины колодки выполнены симметричными относительно плоскости их разъема.
При этом в узле соединения трубопроводов турбомашины между колодками реализован зазор.
При этом в узле соединения трубопроводов турбомашины в качестве армирующего волокна выбраны полиимидные или арамидные волокна.
Снабжение каждой колодки, по меньшей мере, одним плоским ребром жесткости обеспечивает требуемую жесткость и прочность каждой колодки, которые воспринимают нагрузки с трубопроводов в работе, что обеспечивает ресурс и надежность узла соединения трубопроводов в целом.
Выполнение ребра жесткости на внешней поверхности увеличивает момент сопротивления изгибу и обеспечивает требуемую жесткость и прочность каждой колодки, которые воспринимают нагрузки (по большей части изгибающие) с трубопроводов в работе, что обеспечивает ресурс и надежность узла соединения трубопроводов в целом.
Выполнение ребра жесткости в поперечном направлении относительно трубопроводов обеспечивает максимальную эффективность работы колодок на изгиб и обеспечивает требуемую жесткость и прочность, что обеспечивает ресурс и надежность узла соединения трубопроводов в целом.
Выполнение хомута с ребрами жесткости из композитного материала снижает массу узла в целом.
Армирование композитного материала волокном обеспечивает требуемую жесткость и прочность при снижении массы, что обеспечивает ресурс и надежность узла соединения трубопроводов в целом.
Выполнение ребра жесткости, не превышающим по высоте габариты соответствующей колодки, обеспечивает требуемую жесткость и прочность колодки, которая воспринимает нагрузки с трубопроводов в работе, что обеспечивает ресурс и надежность узла соединения трубопроводов в целом.
Снабжение узла соединения трубопроводов шарнирами с полой осью, охватывающими соответствующий трубопровод, установкой шарнира в выемках, а прокладок соответственно между колодками и шарниром или между шарниром и трубопроводом, снижает нагрузку на колодки с трубопроводов, а именно, исключает ее моментную составляющую, что обеспечивает ресурс и надежность узла соединения трубопроводов в целом.
Выполнение шарнира из антифрикционного материала снижает износ шарнира, что обеспечивает ресурс и надежность узла соединения трубопроводов в целом.
Выполнение шарнира из фторопласта снижает массу узла соединения трубопроводов в целом.
Снабжение, по меньшей мере, двумя крепежными элементами для средства соединения, соосными соответствующему сквозному отверстию, обеспечивает требуемую жесткость, ресурс и надежность узла соединения трубопроводов в целом.
Выполнение крепежного элемента зацело с колодкой замещает объем материала колодки материалом крепежного элемента, что снижает массу узла соединения трубопроводов в целом.
Выполнение колодок симметричными относительно плоскости их разъема позволяет равномерно (пополам) распределить нагрузку с трубопроводов между ними. Свойство равнопрочности колодок обеспечивает требуемые ресурс и надежность узла соединения трубопроводов в целом.
Реализация зазора между колодками обеспечивает гарантированное стягивание колодок крепежными элементами в случае неточности их изготовления, то есть исключает возможность упереться одной колодки в другую до обеспечения требуемого усилия обжатия трубопровода с прокладкой, что обеспечивает требуемую жесткость, ресурс и надежность узла соединения трубопроводов в целом.
Выбор в качестве армирующего волокна полиимидных или арамидных волокон обеспечивает требуемую жесткость и прочность в условиях работы при высоких температурах.
Сущность настоящего изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 - представлен узел соединения трубопроводов из композитного материала для соединения трех трубопроводов турбомашины. В частном случае реализации композитный материал армирован полиимидными или арамидными волокнами.
На фиг. 2 - представлен увеличенный разрез данного устройства по крепежным элементам.
В частном случае реализации узел соединения трубопроводов 1, 2, 3 турбомашины содержит хомут 4 (фиг. 1), состоящий из колодок 5, 6, выполненных из композитного материала, армированного полиимидными или арамидными волокнами, что позволяет сохранять работоспособность при высоких температурах, средства крепления 7, в виде болтового соединения, и прокладок 8, выполняющих функцию демпферов (фиг. 2). Каждая колодка 5, 6 снабжена по крайней мере одним плоским ребром жесткости 9, 10, расположенных поперек трубопроводов 1, 2, 3 и не превышающих своей высотой габаритов хомута 4.
Сборка узла осуществляется следующим образом: на соединяемые участки трубопроводов 1, 2, 3 устанавливают прокладки 8. Охватывают их с двух сторон колодками 5, 6. После чего стягивают последние средствами крепления 7, в представленном случае исполнения конструкции узла - это болтовое соединение.
В работе конструкция при помощи хомута 4 образует между трубопроводами 1, 2, 3 более жесткую систему, чем каждый из трубопроводов 1, 2, 3 по отдельности. Из-за высокой динамической нагруженности турбомашины все элементы ее конструкции подвергаются динамическому воздействию, что приводит к их вынужденным колебаниям. Представленное соединение снижает амплитуды колебаний каждого трубопровода 1, 2, 3 в отдельности и привносит в систему дополнительное демпфирование за счет свойств прокладок 8, тем самым снижая динамические напряжения в трубопроводах 1, 2, 3. При этом каждый из трубопроводов 1, 2, 3 нагружает хомут 4 своей силой. Поэтому хомут 4, а именно колодки 5, 6 и их средство крепления (соединения) 7, удерживают трубопроводы 1, 2, 3 вместе, обеспечивая их совместные колебания за счет своих жесткостных и прочностных свойств.
Исполнение заявленной конструкции из композитного материала, армированного полиимидными или арамидными волокнами, позволяет значительно снизить массу и обеспечить требуемые ресурс и надежность, в том числе и при работе в условиях высоких температур всего узла в целом.
Claims (9)
1. Узел соединения трубопроводов турбомашины, содержащий хомут, закрепленный на по меньшей мере двух трубопроводах и выполненный в виде пары колодок с выемками под трубопроводы, при этом в колодках выполнены сквозные отверстия под средство соединения их между собой, прокладки, расположенные в выемках между колодками и трубопроводом, отличающийся тем, что каждая колодка снабжена по меньшей мере одним плоским ребром жесткости, выполненным на внешней поверхности и сориентированным в поперечном направлении относительно трубопроводов, а также не превышающим по высоте габариты соответствующей колодки, при этом хомут и ребра жесткости выполнены из армированного волокном композитного материала.
2. Узел соединения трубопроводов турбомашины по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен шарнирами с полой осью, охватывающими соответствующий трубопровод, при этом каждый шарнир установлен внутри выемок, а прокладка установлена соответственно в выемках между колодками и шарниром или между шарниром и трубопроводом.
3. Узел соединения трубопроводов турбомашины по п. 2, отличающийся тем, что шарнир с полой осью выполнен из антифрикционного материала.
4. Узел соединения трубопроводов турбомашины по п. 3, отличающийся тем, что шарнир с полой осью выполнен из фторопласта.
5. Узел соединения трубопроводов турбомашины по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен по меньшей мере двумя крепежными элементами для средства соединения, соосными соответствующему сквозному отверстию.
6. Узел соединения трубопроводов турбомашины по п. 4, отличающийся тем, что крепежный элемент выполнен зацело с колодкой.
7. Узел соединения трубопроводов турбомашины по п. 1, отличающийся тем, что колодки выполнены симметричными относительно плоскости их разъема.
8. Узел соединения трубопроводов турбомашины по п. 1, отличающийся тем, что между колодками реализован зазор.
9. Узел соединения трубопроводов турбомашины по п. 1, отличающийся тем, что в качестве армирующего волокна выбраны полиимидные или арамидные волокна.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017139954A RU2675024C1 (ru) | 2017-11-17 | 2017-11-17 | Узел соединения трубопроводов турбомашины |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017139954A RU2675024C1 (ru) | 2017-11-17 | 2017-11-17 | Узел соединения трубопроводов турбомашины |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2675024C1 true RU2675024C1 (ru) | 2018-12-14 |
Family
ID=64753444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017139954A RU2675024C1 (ru) | 2017-11-17 | 2017-11-17 | Узел соединения трубопроводов турбомашины |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2675024C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0579352A1 (en) * | 1992-07-17 | 1994-01-19 | General Electric Company | Tube clamp |
| US20060060726A1 (en) * | 2000-07-10 | 2006-03-23 | Mesing Thomas C | Polyimide resin and carbon fiber molded tube clamp |
| US20080245932A1 (en) * | 2006-12-28 | 2008-10-09 | Prellwitz Martin W | Composite tube clamp and method for making same |
| WO2011163535A2 (en) * | 2010-06-24 | 2011-12-29 | Wanaka Holdings, LLC | Cable retention device |
| US20130187013A1 (en) * | 2010-10-26 | 2013-07-25 | Keisuke Minami | Tube support structure for aircraft |
| US20140224942A1 (en) * | 2009-02-04 | 2014-08-14 | The Gates Corporation | Conduit Bracketry, Systems and Methods |
-
2017
- 2017-11-17 RU RU2017139954A patent/RU2675024C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0579352A1 (en) * | 1992-07-17 | 1994-01-19 | General Electric Company | Tube clamp |
| US20060060726A1 (en) * | 2000-07-10 | 2006-03-23 | Mesing Thomas C | Polyimide resin and carbon fiber molded tube clamp |
| US20080245932A1 (en) * | 2006-12-28 | 2008-10-09 | Prellwitz Martin W | Composite tube clamp and method for making same |
| US20140224942A1 (en) * | 2009-02-04 | 2014-08-14 | The Gates Corporation | Conduit Bracketry, Systems and Methods |
| WO2011163535A2 (en) * | 2010-06-24 | 2011-12-29 | Wanaka Holdings, LLC | Cable retention device |
| US20130187013A1 (en) * | 2010-10-26 | 2013-07-25 | Keisuke Minami | Tube support structure for aircraft |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| He et al. | Comparison of glulam post-to-beam connections reinforced by two different dowel-type fasteners | |
| RU2399826C2 (ru) | Устройство для шарнирного соединения трубопроводов | |
| Qin et al. | Dynamic characteristics of launch vehicle and spacecraft connected by clamp band | |
| RU2675024C1 (ru) | Узел соединения трубопроводов турбомашины | |
| KR101342725B1 (ko) | 배관 진동 저감 장치 | |
| US9702494B2 (en) | Duct assemblies with internally bolted expansion joint | |
| RU2682232C1 (ru) | Узел крепления трубопровода на корпусе турбомашины | |
| Shoghi et al. | Stress in V-section band clamps | |
| US9617873B2 (en) | Turbine exhaust cylinder / turbine exhaust manifold bolted stiffening ribs | |
| US9695713B2 (en) | Damping design to reduce vibratory response in the turbine exhaust manifold centerbody | |
| CN114484084B (zh) | 一种带有抗震斜撑的管道支吊架及建筑结构 | |
| RU2597182C2 (ru) | Валопровод турбоагрегата с соединительными муфтами, совмещенными с подшипниковыми опорами скольжения, и опорный или опорно-упорный подшипник такого валопровода | |
| RU176343U1 (ru) | Опора бандажная бескорпусная | |
| FR3090462B1 (fr) | Pièce en composite à renfort fibreux avec une résistance aux vibrations augmentée | |
| Berne et al. | Investigation of bending stiffness for flange joint of GTE rotor | |
| RU199953U1 (ru) | Устройство для передачи нагрузок | |
| RU2733309C1 (ru) | Узел усиления шпангоута силовой сетчатой конструкции корпуса из полимерных композиционных материалов (варианты) | |
| NO322675B1 (no) | Viskoelastiske dempere i rorsystem | |
| CN213018296U (zh) | 减震高温膨胀节 | |
| Ju et al. | Nonlinear finite element analysis of the ultimate strength of tube-angle combo tower K-joints | |
| US11959567B2 (en) | Methods for decreasing stress in flange bolting | |
| US9840937B2 (en) | Turbine exhaust cylinder/ turbine exhaust manifold bolted stiffening ribs | |
| US10415430B2 (en) | Coupling assembly for components of ceramic matrix composites for a turbine center frame | |
| Ayu et al. | Pengaruh Konfigurasi Support Terhadap Tegangan dan Vibrasi Line Product Shortening & CBS Plant | |
| RU2729909C1 (ru) | Узел стыковки силовой конструкции корпуса космического аппарата (варианты) |