CN100400801C

CN100400801C - 涡轮机壳结构

Info

Publication number: CN100400801C
Application number: CNB2006100060898A
Authority: CN
Inventors: 森本仁志; 尾崎太一
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2005-05-16
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2026-01-26
Also published as: JP2006316749A; JP4801373B2; US7581922B1; CN1865667A; US20090226313A1; DE102006007088A1

Abstract

本发明公开了一种涡轮机壳结构，其具有外壳以及设置在该外壳中的内壳，其包括：设置于形成在内壳中的凹入部中的衬套；偏心轴，其插入到形成在外壳中的连通孔中，并具有设置成与衬套相接触的前端；以及固定元件，其设置成与偏心轴相接合，并固定到外壳。

Description

涡轮机壳结构

技术领域

本发明涉及涡轮机(例如，燃气轮机或蒸汽轮机)的涡轮机壳结构。

背景技术

对于诸如大尺寸的工业燃气轮机或蒸汽轮机的涡轮机，其内部处于高温。因此，其内部与其外部之间的温差产生了较大影响。从而，静止部分发生热变形，引起卵形变形等，从而必须使静止侧(装配到内壳的静叶片，以后描述)与旋转侧(装配到转子的动叶片)之间的间隙较大。为了减少热影响，采用一种涡轮机壳的结构，在其内部还提供有一壳体(内壳)(即，双壳体结构)。该结构具有设置在气体通道部分与涡轮机壳外部的空气之间的单一空气层，高温气体流过该气体通道部分。

内壳具有支承静止侧的叶片的结构，内壳由外壳支承，并固定到外壳。

具有这种结构的涡轮机的示例是具有如图10所示的涡轮机壳结构30的涡轮机。对于涡轮机壳结构30，当从涡轮机的上游侧观察时，内壳(叶片环)32相对于外壳31的支承和定位(对准调节)分别由转矩销33在左右方向(侧向)和水平楔(key)34在上下方向(垂直方向)执行。如图11所示，水平楔34由螺栓35固定到下半内壳32a的分型面32b，并具有安装在外壳31的分型面31a附近的上衬套36与下衬套37之间的前端部34a。

具有上述双壳体结构的涡轮机的另一示例是具有用于涡轮机壳的定位机构的涡轮机，如在日本专利申请公开No.2004-162536(下面称为专利文献1)中所描述的。对于该涡轮机壳定位机构，偏心销插入到形成在机壳(外壳)中的调节孔中。偏心销的本体部分置于调节孔中，而偏心销偏离本体部分的前端部在轴向延伸的同时置于形成在涡轮机壳(内壳)中的调节凹槽中。安装平行销，以相对于调节孔对偏心销进行回转阻挡，偏心销由与偏心销的头部相接触布置的盖体固定到机壳。

日本专利申请公开No.2001-107922(下面称为专利文献2)公开了一种用于紧固上壳体和下壳体的无凸缘的壳体紧固结构。该无凸缘的壳体紧固结构中，螺栓孔形成在上壳体和下壳体中，通过将形成在外围的外部螺栓拧入设置在上壳体的螺栓孔的连结表面附近的螺纹孔中，来安装圆柱套筒。当螺栓紧固到下壳体的螺栓孔中时，待连结到套筒的上端表面的大直径部分形成在螺栓中，将螺栓插入到螺栓孔中，以固定上壳体和下壳体。

日本专利申请公开No.1997-112204(专利文献3)公开了一种用于联接型180°分裂(coupling type 180°-divided)的静叶片的上下螺栓紧固结构，该结构将静叶片环固定到涡轮机壳。对于该用于联接型180°分裂的静叶片的上下螺栓紧固结构，上静叶片和下静叶片通过带有孔的螺栓而成为整体，固定在螺栓孔中的带有孔的楔设置在涡轮机壳中的上衬套和下衬套之间，以将静叶片环固定到涡轮机壳。

对于上述的涡轮机壳结构30，近年来在改进性能和可靠性方面期望在设定旋转侧和静止侧之间的空隙的准确性上有所提高。因此，在内壳32安装到外壳31中之后，测量内壳32和外壳31之间的空隙。如果测量值不在设计值的公差内，则将内壳32从外壳31中取出，并对水平楔34进行加工以优化该空隙。使用加工后的水平楔34，将内壳32再次装配到外壳31中。因此，以传统的涡轮机壳结构30，内壳32相对于外壳31在上下方向(垂直方向)的位置不能从外部进行调节。这带来的问题是降低了调节操作的效率，从而增加了操作的成本。

对于专利文献1中描述的涡轮机壳定位机构，定位机构设置在机壳和涡轮机壳的上部和下部，这样涡轮机壳相对于机壳在左右方向上的位置受到其上部和下部的限制。因此，即使涡轮机壳热膨胀，其中心位置在左右方向上也不会相对于机壳发生位移，从而可以保持机壳与涡轮机壳之间的同心关系。即使使用该定位机构，也不能调节涡轮机壳相对于机壳在上下方向上的位置。即使该定位机构设置在机壳和涡轮机壳的分型面附近，也不能调节涡轮机壳相对于机壳在上下方向上的位置。因此这样的涡轮机壳定位机构，与涡轮机壳结构30相似，优化调节机壳与涡轮机壳之间的空隙需要将涡轮机壳从机壳中取出，然后加工定位机构以及定位机构的垂直位置，从而进行调节。这样做带来的问题是不能从外部调节涡轮机壳相对于机壳在上下方向上的位置。

对于专利文献2中描述的无凸缘的壳体紧固结构，分成上部和下部的向壳或外壳可以联接起来。然而，问题是不能从外部调节内壳相对于外壳在上下方向上的位置。

对于专利文献3中描述的用于联接型180°分裂的静叶片的上下螺栓紧固结构，固定到用于联接上半静叶片和下半静叶片的形成有孔的螺栓的楔设置在涡轮机壳中的上衬套和下衬套之间。通过这样做，可以将内壳锁定在相对于外壳的预定位置。然而，调节内壳相对于外壳在上下方向上的位置需要对楔进行加工。这出现的问题是不能从外部调节内壳相对于外壳在上下方向上的位置。

本发明是根据上述问题作出的。本发明的目的是提供一种涡轮机壳结构，该结构可以从外部调节内壳相对于外壳在上下方向上的位置。

发明内容

本发明的一方面是一种涡轮机壳结构，其具有外壳以及设置在该外壳中的内壳，其包括：

设置于形成在内壳中的凹入部中的衬套；

偏心轴，其插入到形成在外壳中的连通孔中，并具有设置成与衬套相接触的前端；以及

固定元件，其设置成与偏心轴相接合，并固定到外壳。

偏心轴的一个示例是其前端侧轴心与其头部侧轴心彼此偏离的轴。

附图说明

从下面给出的详细描述和附图中可以更加全面的理解本发明，这些描述和附图仅作为说明，而不是对本发明的限制，附图中：

图1是具有根据本发明第一实施例的涡轮机壳结构的涡轮机的示意性截面图；

图2是图1中的线II所围的部分的放大图；

图3是沿图2的线III-III剖开的视图；

图4是沿图2的线IV剖开的视图；

图5是根据本发明第一实施例的涡轮机壳结构所具有的位置调节机构的说明性视图；

图6是根据本发明第一实施例的涡轮机壳结构所具有的盖元件的底视图；

图7(a)和7(b)是表格形式的图，示出根据本发明第一实施例的涡轮机壳结构所具有的盖元件与偏心轴的配合组合之间的关系，以及内壳在上下方向运动(垂直运动)的量；

图8是示出根据本发明第一实施例的涡轮机壳结构的装配状态的视图；

图9是用于根据本发明第一实施例的涡轮机壳结构所具有的偏心轴的轴调节夹具的侧视图；

图10是具有传统涡轮机壳结构的涡轮机的示意性截面图；

图11是图10中的线XI所围的部分的放大图。

具体实施方式

将根据下面参照附图的实施例详细描述实施根据本发明的涡轮机壳结构的最佳方式。

第一实施例：

图1是具有根据本发明第一实施例的涡轮机壳结构的涡轮机的示意性截面图。图2是图1中的线II所围部分的放大图。图3是沿图2的线III-III剖开的视图。图4是沿图2的线IV剖开的视图。图5是涡轮机壳结构所具有的位置调节机构的说明性视图。图6是涡轮机壳结构所具有的盖元件的底视图。图7(a)和7(b)是表格形式的图，示出涡轮机壳结构所具有的盖元件与偏心轴的配合组合之间的关系，以及内壳的垂直运动量。图7(a)示出偏心轴的偏心位置(前端部轴心相对于头部轴心的位置)位于上游侧的情况，图7(b)示出偏心轴的偏心位置位于下游侧的情况。图8是示出涡轮机壳结构的装配状态的视图。图9是用于涡轮机壳结构所具有的偏心轴的轴调节夹具的侧视图。

如图1所示，涡轮机壳结构10具有分成两个部分(即，上部和下部)的外壳1、以及设置在外壳1内并分成两个部分(即，上部和下部)的内壳2。当从涡轮机的上游侧观察时，转矩销(周向运动限制装置)3安装在外壳1的上部和下部。当从涡轮机的上游侧观察时，位置调节机构4安装在外壳1的下半部中的分型面1a附近，并且在外壳1的右侧和左侧的相对侧部。设置在动叶片(未示出)之间的多个静叶片(未示出)装配到内壳2，其中动叶片可旋转地支承转子(未示出)并以多级的方式装配到转子。

转矩销3调节内壳2相对于外壳1在左右方向的位置，以限制内壳2相对于外壳1在周向方向上的运动。位置调节机构4调节内壳2相对于外壳1在上下(垂直)方向上的位置。测量内壳2相对于外壳1的位置的测量规5安装在转矩销3和位置调节机构4附近。

如图2到4所示，位置调节机构4具有衬套7、偏心轴8和盖元件11，其中衬套7设置在向内壳2的内部凹下的凹入部12中，偏心轴8插入到与内壳2的凹入部12相对形成的连通孔1b中，以建立壳体的内部和外部之间的连通，该偏心轴8具有与衬套7相接触设置的前端8a，盖元件11作为固定元件设置成与偏心轴8的头部8b相接触，并用螺栓9固定到外壳1。如图3所示，衬套7用螺栓6固定到凹入部12中，从而防止其离开凹入部12，并具有与内壳2的凹入部12的上部12a和下部12b相接触、但不与凹入部12的侧部12c、12d相接触的形状。这样，将衬套7构造成防止在凹入部12内在上下方向上运动，但可以在凹入部12内在左右方向上自由运动。

盖元件11具有用于插入螺栓9的螺栓孔11a、以及用于与偏心轴8的被接合部14接合(以后描述)的接合部13，如图2以及4到6所示。螺栓孔11a沿着盖元件11的外围以预定间隔形成，这里形成了七个螺栓孔11a。盖元件11的接合部13是管状的，并形成在盖元件11的内部。接合部13由向外凸出的凸面13a和位于相邻凸面13a之间的凹面13b组成。在接合部13中，形成了12个凸面13a和12个凹面13b。确认孔11b形成在盖元件11中，该孔11b使得可以确认偏心轴8的头部8b上标记的字母与偏心轴8的被接合部14的轴凸面14a相一致。

如图5所示，要与盖元件11的接合部13相接合的被接合部14形成在偏心轴8的头部8b中。偏心轴8的被接合部14是由向外凸出的轴凸面14a和位于相邻的轴凸面14a之间的轴凹面14b组成的齿轮形状。在被接合部14中，形成了12个轴凸面14a和12个轴凹面14b。然而，偏心轴8的头部8b的轴心C₁相对于前端8a的轴心C₂偏离一距离L，如图4所示。这里，该距离L是0.8mm。

因此，根据具有这种形状的偏心轴8，当偏心轴8旋转时，偏心轴8的前端8a划出预定尺寸的圆(即，前端8a在左右方向和上下方向上运动)。在偏心轴8的前端8a，其在左右方向的运动因衬套7的存在而消除，而其在上下方向的运动经由衬套7作用在内壳2上，使得可以从外部调节内壳2相对于外壳1在上下方向的位置。从而可以增加工作效率。

盖元件11的其中一个螺栓孔11a和确认孔11b位于12点钟的方向，偏心轴8的前端8a的轴心C₂位于9点钟的方向。在该状态下，位于12点钟方向(涡轮机壳基准轴的方向)的螺栓孔11a用A表示，位于相同方向的轴凸面14a(通过确认孔11b可见)用a表示。各螺栓孔11a逆时针顺序标记为符号A到G。类似地，各轴凸面14a逆时针顺序标记为符号a到h以及j到m。

下面将描述根据本发明第一实施例的装配涡轮机壳结构10的步骤。

(1)首先，如图8所示，将夹持板15设置为与下半内壳2a的分型面2b接触。此外，将形成在下半内壳2a的分型面2b中的螺栓孔2c和形成在夹持板15中的通孔15a设置成相互对准，并将作为管状体的轴环16插入到通孔15a和螺栓孔2c中。而后，将螺栓17插入到轴环16和螺栓孔2c中，并将螺帽18连接到螺栓17的头部，以将夹持板15固定到下半内壳2a。将以该方式使夹持板15固定到其上的下半内壳2a装配到下半外壳1c。

(2)而后，如图2和8所示，将偏心轴8和盖元件11暂时装配起来。即，将偏心轴8插入到外壳1的连通孔1b中，并使其前端8a与设置在内壳2的凹入部12中的衬套7相接触。将盖元件11的接合部13与偏心轴8的被接合部14接合起来，并用螺栓9将盖元件11固定到外壳1。此时，偏心轴8的符号d的位置(偏心轴8的偏心位置)得以确定。

(3)将偏心轴8的被接合部14与盖元件11的接合部13的当前组合记录下来。

(4)而后，将夹持板15、轴环16和螺帽18从下半内壳2a上拆卸下来，将上半内壳装配到下半内壳2a，并将上半外壳装配到下半外壳1c。

(5)然后，拆下盖元件11，并如图9所示，将能够调节偏心轴8的位置的轴调节夹具19装配到偏心轴8。

下面，将解释由根据本发明第一实施例的涡轮机壳结构所具有的位置调节机构4来调节内壳2在上下方向的位置的步骤。

(i)从图7(a)、7(b)中描述的表格中读取最接近所需运动量的垂直运动(上下方向的运动)量，并记录下来。即，如果在偏心轴8和盖元件11暂时装配期间从涡轮机的上游侧观察时偏心轴8的偏心位置位于上游侧，则从图7(a)中的表格读取垂直运动量，并记录下来。另一方面，如果偏心轴8的偏心位置位于下游侧，则从图7(b)中的表格中读取垂直运动量，并记录下来。

(ii)用测量规5测量内壳2的当前位置，并记录下来。

(iii)然后，用上推螺栓20支承内壳2，将上推螺栓20固定到外壳1，并将偏心轴8和盖元件11从外壳1上拆卸下来。

(iv)然后，确认垂直运动量，并看着测量规，使内壳2在上推螺栓20的作用下运动。

(v)而后，将偏心轴8和盖元件11装配成使其组合与在(i)中记录的配合组合号一致。但是，如果将偏心轴8和盖元件11装配成表格中的组合较难，则可以使用上推螺栓20来调节内壳2的位置。

(vi)完成内壳2相对于外壳1在上下方向的位置调节操作后，将止动塞(未示出)等装配到盖元件11的确认孔11b中。

因此，根据有关本发明第一实施例的涡轮机壳结构10，偏心轴8在周向上的位置得以调节，并由盖元件11进行固定。通过这样做，在偏心轴8的前端8a，其在左右方向上的运动因衬套7的存在而得以消除，而其在上下方向上的运动经由衬套7作用在内壳2上。因此，可以从外部调节内壳2相对于外壳1在上下方向上的位置。从而，可以提高工作效率。此外，在制造期间记录了偏心轴8的偏心量，以及偏心轴8的被接合部14与盖元件11的接合部13的组合，由此当涡轮机安装在原位时，可以容易地将涡轮机壳结构装配成与制造期间相同的状态。此外，可以用高精确度设定内壳2相对于外壳1在上下方向上的位置。由于可以通过确认孔11b确认偏心轴8的被接合部14的位置，因此可以容易地调节被接合部14与盖元件11的接合部13的组合，从而提高了工作效率。

上面已经对设置成与偏心轴8的头部8b接合并固定到外壳1的盖元件11的使用作了说明。然而，可以接合偏心轴8并使其止动并可以固定到外壳1的任何元件都是可以接受的。如果偏心轴8的偏心量增加，则可以扩大内壳2相对于外壳1的垂直运动的范围。如果盖元件11的接合部13的凸面和凹面以及偏心轴8的被接合部14的凸面和凹面的数量增加，则可以在上面的垂直运动范围内用小螺距调节内壳2。如果盖元件11的接合部13的凸面和凹面以及偏心轴8的被接合部14的凸面和凹面的数量减少，则可以在上面的垂直运动范围内用大螺距调节内壳2。

如上所述，本发明可以用于涡轮机壳结构。

虽然对本发明作了上述描述，但是明显地，本发明可以做许多改变。这些改变不能看成是偏离本发明的精神和范围，并且所有这些修改对于本领域的技术人员来讲都是显然的，并都将包括在所附权利要求的范围内。

Claims

1.一种涡轮机壳结构，具有外壳以及设置在该外壳中的内壳，该涡轮机壳结构包括：插入到形成在所述外壳中的连通孔中的偏心轴、以及设置成与所述偏心轴相接合并固定到所述外壳的固定元件，其特征在于：

该涡轮机壳结构还包括：

衬套，其设置于形成在所述内壳中的凹入部中，并且具有与内壳的凹入部的上部和下部相接触、但不与凹入部的侧部相接触的形状；

其中，所述偏心轴还具有设置成与所述衬套相接触的前端。

2.根据权利要求1的涡轮机壳结构，其中，所述固定元件具有接合部，该接合部形成为与形成在所述偏心轴中的被接合部相接合。

3.根据权利要求2的涡轮机壳结构，其中，确认孔形成在所述固定元件中。