CN101983280B - 用于水平分开的透平机外壳的装置、导向轮部段和用于水平分开的透平机外壳的导向叶片外圈 - Google Patents

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Abstract

用于水平分开的透平机外壳的导向轮部段(5)具有外环扇段(7)和多个导向叶片(6)，在该外环部扇段上导向叶片(6)沿着其内圆周固定，而且该外环部扇段能滚动进入透平机外壳的导向叶片外圈(3)里和/或从其中滚动出来，其中外环扇段(7)沿着其外圆周具有啮合部，驱动装置能够啮合到该啮合部里，而且用该啮合部在外环扇段(7)上施加切向力，从而在滚入和/或滚出时导向轮部段(5)被驱动。

Description

用于水平分开的透平机外壳的装置、导向轮部段和用于水平分开的透平机外壳的导向叶片外圈
技术领域
本发明涉及一种用于水平分开的透平机外壳的装置，一种导向轮部段和一种用于水平分开的透平机外壳的导向叶片外圈，以及一种用于使导向轮部段滚入和/或滚出导向叶片外圈的方法。
背景技术
透平机例如是一种燃气轮机，它具有轴向结构形式的压缩机。该压缩机通常具有水平分开的外壳，因而可以在相互提离的半个外壳里装入压缩机的内部构件。这里有压缩机的导向轮，它由两个导向轮部段构成。
在图4和5中示出导向轮部段102装配到压缩机外壳101里。导向轮部段102构成了整个导向轮的180°-一半，从而两个相互匹配地布置的导向轮部段102构成一个导向轮。导向轮部段102装配到压缩机外壳101的下面部分里，其中借助于装配装置103实现装配，如图4所示那样。装配装置103模拟了导向轮部段102并具有平板104，在这些平板上固定了导向轮部段102。正如在图5中示出的相位0那样，导向轮部段102埋入到压缩机外壳101的下面部分里，相反装配装置103向上凸出。为了使导向轮部段102从压缩机外壳101的下面一半里滚出，在布置于装配装置103的外圆周上的起重机作用点105用起重机施加一个垂直向上的力F，从而使装配装置103连同固定在其上面的导向轮部段102转动一个摆角106(见图5的相位2)。通过起重机作用点105的后移，在图5的相位2至4中，逐渐地通过操纵起重机和施加力F在起重机作用点105上，使装配装置103连同固定在其上面的导向轮部段102一段一段地转动，直至在图5所示的相位4里使装配装置103完全被压缩机外壳101的下面部分围住，并且导向轮部段102向上突出于压缩机外壳101。在将平板104与导向轮部段102松开之后，可以将导向轮部段102与压缩机外壳101分离开。通过操纵起重机使导向轮部段102滚入和滚出是很复杂麻烦的，费时间的，而且要求高的灵活性。
此外由WO2008/012195A和WO2006/103152A1已知一种使导向叶片外圈分别滚出和滚出燃气轮机的外壳的方法。导向叶片外圈的位于外壳里的下面一半通过多个滚动轴承支承在外壳的里边上。在将辅助环装在导向叶片外圈的下半部上之后，能够通过一种180°的摆动运动，使该导向叶片外圈从外壳的下半部里滚出，这种运动由一个钢绳葫芦驱动。这里不利的是：通过钢绳葫芦导入的力并不总是切向地作用在导向叶片外圈上，这可能导致损伤。
除此之外由专利DE10 2005 021 446B3已知了一种用于燃气轮机的第一透平级的以较小转速运动的导流栅。借助于本身转动的导流栅应该使导向叶片不同的热负载得以避免。为了不超过一个比较小的转速，通过制动器的一种蜗杆传动来使导流栅制动。
此外例如由US2，628，067和US2，488，867得知导向叶片，它们的用于导出作用在刚刚所述的流动力上的外紧固装置与支承元件不可运动地紧密啮合。
发明内容
本发明的任务是提出一种用于水平分开的透平机外壳的装置，一种导向轮部段和一种用于水平分开的透平机外壳的导向叶片外圈，以及一种用于使导向轮部段滚入和/或滚出导向叶片外圈的方法，其中导向轮部段可以快速和可靠地通过滚入或滚出导向叶片外圈进行装配和/或拆卸。
按照本发明的装置包括导向叶片外圈、驱动装置和具有外环扇段和多个导向叶片的导向轮部段，在导向轮部段上面导向叶片沿着其内圆周布置，而且所述导向轮部段能够滚入或滚出导向叶片外圈，其中外环扇段沿着其外圆周具有啮合部，所述驱动装置能够啮合到该啮合部里，而且用该啮合部能在外环扇段上加切向力，用于将导向轮部段装入到导向叶片外圈里和从其中拆开，从而在滚入和/或滚出时能驱动导向轮部段。
按照本发明的用于水平分开的透平机外壳的导向轮部段具有外环扇段和多个导向叶片，在该外环扇段上导向叶片沿着其内圆周布置，其中外环扇段沿着其外圆周具有啮合部。
按照本发明的用于水平分开的透平机外壳的导向叶片外圈，导向轮部段能滚入和/或滚出该导向叶片外圈，所述导向叶片外圈具有带有斜齿啮合的蜗杆元件，用于啮合入沿着导向轮部段的外圆周设计的啮合部。
按照本发明的方法用于通过使导向轮部段滚入和/或滚出导向叶片外圈实现其装配和拆卸，该方法具有以下步骤：准备导向轮部扇段和导向叶片外圈；转动蜗杆元件，从而使导向轮部段被蜗杆元件圆周驱动，其中使导向轮部段滚入或滚出导向叶片外圈。
导向轮部段在其外环部段上具有啮合部，蜗杆元件以其斜齿啮合部啮合到该啮合部里。蜗杆元件的斜齿啮合部设计成螺旋形地围绕蜗杆元件的纵轴线，因此当蜗杆元件围绕其纵轴线转动时，导向轮部段在外环部段上被圆周驱动。因此能够通过转动蜗杆元件使导向叶片外圈里的导向轮部段转动，因而在转动操纵蜗杆元件时就可以实现使导向轮部段滚入和/或滚出导向叶片外圈。因此可以方便和可靠地操纵滚入和/滚出，其中附加的起重机就不需要采用了。这里特别有利的是：作用在导向轮部段上的、对于其运动必要的力按照本发明总是切向作用在导向轮部段上。因此避免了倾斜作用在压缩机外壳或导向轮部段上的力，这种力必要时可能导致损坏或者磨损。
外环扇段的啮合部优选一种球面啮合部，而且蜗杆元件的斜齿啮合部优选一种球面啮合部。
因此，外环的啮合部和蜗杆元件的斜齿啮合部的接触部位是平坦的，因而尤其是在蜗杆元件的斜齿啮合部上磨损小。
球面啮合部在每个平面里具有一种凹入的结构，透平机外壳的纵轴线就位于这些平面里。
因此，外环扇段的球面啮合部至少局部地包围住蜗杆元件，因而外环部段与蜗杆元件的接触面大。蜗杆元件用其啮入外环扇段的啮合部中的斜齿啮合部能被导向地转动，因此阻止了蜗杆元件在外环扇段的啮合部里发生歪斜。
此外，优选使球面啮合部的凹入轮廓是四分之一的圆。
因此可以有利地设计使外环扇段的球面啮合部例如位于外环扇段的假想的外边棱部位里，因此导向轮部段能简单地制成，而蜗杆元件可以从外面良好地接近。
优选使导向叶片外圈具有侧面敞开的、具有底部的盲孔，在该底部上支承了蜗杆元件。
因此有利地实现了：蜗杆元件稳定地保持在导向叶片外圈里，因此蜗杆元件可以可靠地运行。蜗杆元件侧面从盲孔里伸出，并且因此能够与导向轮部段的啮合部啮合。
此外优选使蜗杆元件具有一种内多边形轮廓，在该轮廓上，蜗杆元件借助于与内多边形轮廓能共同作用的工具被驱动。
工具例如可以设计成一个具有外六边形轮廓的手柄，它可以插入在蜗杆元件的内多边形轮廓里。如果手动使手柄转动，那就使蜗杆元件转动，而且使导向轮部段简单而方便地从导向叶片外圈里滚动出来，或者说滚入该导向叶片外圈里。
按照另一种有利的解决方案，盲孔的底部在中间具有另一个盲孔，布置在蜗杆元件上的轴颈伸入所述另一个盲孔中来使蜗杆元件定中心。
通过使蜗杆元件定中心使该蜗杆元件总是可靠地定位在其与驱动部对置的端部上，因此在蜗杆驱动装置上的磨损比较小，该蜗杆驱动装置由导向轮部段的啮合部和蜗杆元件组成。
此外优选的是，蜗杆元件只是装配在导向叶片外圈上，用于使导向轮部段滚入和/或滚出。
这就是说，一旦导向轮部段的滚入和/或滚出终止，就可以使蜗杆元件与导向叶片外圈分离开。反过来也可以在透平机运行时使蜗杆元件装配在导向叶片外圈里。
附图说明
以下按照一种按照本发明的导向轮部段和一种按照本发明的导向叶片外圈的一种优选的实施形式根据所附简图对本发明进行说明。图示为：
图1是一个水平分开的轴向压缩机外壳的纵向剖视图；
图2示出了图1中的细部A；
图3是图2中的B-B剖视图；
图4示出了一种通常的装配装置；
图5示出了在导向轮部段通常从一个压缩机外壳里滚出时的装配相位。
具体实施方式
如由图1至3可见，轴向压缩机1具有一个压缩机外壳2，该压缩机外壳水平地分开。在压缩机外壳2里集成设计有一个导向叶片外圈3，它在其内圆周上具有一个圆周槽4用于接纳一个导向轮部段5。为了清楚起见，在图1中没有表示出压缩机转子，该压缩机转子具有其上布置的压缩机叶片。
导向轮部段5在一个180°的圆周角上延伸。每个导向轮部段5具有许多在圆周方向上并排布置的导向叶片外圈6，使得两个相互靠近的导向轮部段5构成一压缩机1的完整的导向轮。导向轮的导向叶片6则在整体上构成了压缩机的导流栅。
导向轮部段5在其外边缘上具有一个外环扇段7，并在其内圆周上具有一个内环扇段8，其中在外环扇段7和内环扇段8之间放射状布置了导向叶片6。导向叶片6设计成长形的，其中一个外置的纵向端可摆动地布置在外环扇段7上，而一个内置的纵向端可摆动地布置在内环扇段8上。在装配状态下导向叶片6借助于一个调整机构9可以围绕其纵向轴线摆动，其中调整机构9可以从压缩机外壳2之外接近。导向轮的导向叶片66构成了压缩机的可摆动的进口导向叶片。
导向轮部段5用其外环扇段7啮合在圆周槽4里，其中导向叶片外圈3能够是压缩机外壳2的一部分。为了拆卸必须使导向轮部段5旋转180°，也就是说从导向叶片外圈3里出来，直至外环扇段7与圆周槽4脱离啮合。
外环扇段7在一个假想的外置圆周边上具有一个球面啮合部10，它在每个布置有导向叶片外圈3的纵轴线的平面里设计成四分之一圆形。此外导向叶片外圈3具有一个蜗杆元件11，该蜗杆元件具有圆柱形的形状。在蜗杆元件11的外圆周上设有一个斜齿啮合部12，它这样设计，使得它在形成一个蜗杆驱动装置情况下能与球面啮合部10共同作用。
蜗杆元件11布置在一个设于导向叶片外圈3里的盲孔14里，因此蜗杆元件11保持在盲孔14里，而蜗杆元件用其斜齿啮合部12通过四分之一圆周啮合到球面啮合部10里。
盲孔14具有一个底部15，蜗杆元件11在其纵向方向上支承在底部上。在底部15里还设有另一个盲孔18，其中可转动地伸入一个中心布置在蜗杆元件11上的轴颈19，用于使蜗杆元件11定心。此外蜗杆元件11在其端面侧的，背离底部15的端部具有一种内六边形轮廓13。在该内六边形轮廓13里例如可以嵌入一个具有相应设计的外六边形轮廓的手柄。
如果例如用手柄使蜗杆元件11在转动方向16上转动，那么斜齿啮合部12在球面啮合部10和外环扇段7上在摆动方向上施加一个圆周力。通过该由按照本发明的驱动装置始终在圆周方向上作用的力可以使导向轮部段5没有歪斜地从导向叶片外圈里移动出来。由于借助于导向叶片6和必要时一个耦合于导向轮部段5的装配装置103使外环扇段7和内环扇段8耦合，可以随着蜗杆元件11的转动使导向轮部段5完全地从半个导向叶片外圈3里移动出来。
蜗杆元件11与外环扇段7通过斜齿啮合部12和球面啮合部10构成了蜗杆驱动装置。由于尤其是在外环扇段7在圆周槽4里运动时出现的摩擦力，使蜗杆元件11压入到盲孔14里。蜗杆元件11稳定地支承在底部15上。
通过操纵蜗杆驱动装置使导向轮部段5围绕压缩机的纵轴线转动。位于导向叶片外圈3里的导向轮部段5从导向叶片外圈3里，准确地说，从其圆周槽4里移动出来。这个过程在本专利申请中称为滚动出来，在滚入时，也就是相反的过程，则是使导向轮部段5移动进入导向叶片外圈3或者说进入其圆周槽4里。换句话说：所谓滚出和所谓滚入是指导向轮部段5围绕压缩机的纵轴线转动的转出或转入运动，或者是导向轮部段5移动出或移动入导向叶片外圈3的或者压缩机外壳2的圆周槽4里。
如果导向轮部段5的装配或拆卸过程终止的话，可以使蜗杆元件11从盲孔14里取出来，从而在继续操纵轴向压缩机或使其运行时，蜗杆元件11没有陷入导向叶片外圈3的盲孔14里。反过来，如果蜗杆元件11不要分开地准备提供，用于装配或拆卸导向轮部段5的话，那么蜗杆元件11即使在轴向压缩机1运行期间也可以留在盲孔14里。
当然，按照本发明的导向轮部段和属于此的驱动装置不仅应用于压缩机的进口导向叶片，而且也可以应用于布置在其下游的导向叶片环上，后者的导向叶片在一定条件下也可以围绕其纵轴线摆动。此外也可以在转子装入在下半个外壳里时，进行导向轮5的滚入和/或滚出。

Claims (13)

1.用于水平分开的透平机外壳的装置，包括导向叶片外圈(3)、驱动装置和导向轮部段(5)，后者具有外环扇段(7)和多个导向叶片(6)，在该外环扇段上导向叶片(6)沿着其内圆周布置，而且该外环扇段能够滚动进入导向叶片外圈(3)里和/或从其中滚动出来，其中外环扇段(7)沿着其外圆周具有啮合部，所述驱动装置啮合入该啮合部里，而且用该啮合部能够在外环扇段(7)上施加一个切向力，用于使导向轮部段(5)装配在导向叶片外圈(3)里和从其中拆卸出来，从而在滚入和/或滚出时能够驱动导向轮部段(5)。
2.按权利要求1所述的装置，其中所述啮合部是球面啮合部(10)。
3.按权利要求1或者2所述的装置，其中球面啮合部(10)在每个平面里具有凹下的轮廓，透平机外壳的纵轴线位于这些平面里。
4.按权利要求3所述的装置，其中凹下的轮廓是四分之一的圆。
5.按权利要求1所述的装置，其中导向叶片外圈(3)具有侧面敞开的、具有底部(15)的盲孔(14)，在该底部上支承了属于驱动装置的蜗杆元件(11)。
6.按权利要求5所述的装置，其中所述蜗杆元件(11)具有内多边形轮廓，在该轮廓上，所述蜗杆元件(11)借助于与内多边形轮廓能共同作用的工具被驱动。
7.按权利要求5或6所述的装置，其中所述底部(15)在中间具有另一个盲孔(18)，布置在蜗杆元件(11)上的轴颈(19)伸入所述另一个盲孔(18)中来使蜗杆元件(11)定中心。
8.通过使用于水平分开的透平机外壳的导向轮部段滚入和/或滚出到用于水平分开的透平机外壳的导向叶片外圈(3)中来进行导向轮部段的装配和拆卸的方法，具有以下步骤：
-准备导向轮部段和导向叶片外圈(3)；
-转动蜗杆元件(11)，使导向轮部段被蜗杆元件(11)圆周驱动；其中使导向轮部段滚入导向叶片外圈(3)里，或者从导向叶片外圈(3)里滚动出来，
所述导向轮部段具有外环扇段(7)和多个导向叶片(6)，在该外环扇段上导向叶片(6)沿着其内圆周布置，其中外环扇段(7)沿着其外圆周具有啮合部，
所述导向叶片外圈(3)具有在圆周方向上布置的槽(4)来接纳导向轮部段，该导向轮部段能滚入和/或滚出其中，其中导向叶片外圈(3)具有带有斜齿啮合部的蜗杆元件(11)来啮合到沿着导向轮部段的外圆周而设置的轮齿里，导向叶片外圈(3)具有侧面敞开的、具有底部(15)的盲孔(14)，在该底部上支承了蜗杆元件(11)。
9.按权利要求8所述的方法，其中蜗杆元件(11)只是装配在导向叶片外圈(3)上来使导向轮部段滚入和/或滚出。
10.按权利要求8所述的方法，其特征在于，作为啮合部，球面啮合部(10)在每个平面里具有凹下的轮廓，透平机外壳的纵轴线位于这些平面里。
11.按权利要求8所述的方法，其中斜齿啮合部是球面啮合部(10)。
12.按权利要求8所述的方法，其中蜗杆元件(11)具有内多边形轮廓，在该轮廓上，蜗杆元件(11)借助于与内多边形轮廓能共同作用的工具被驱动。
13.按权利要求8所述的方法，其中底部(15)在中间具有另一个盲孔(18)，布置在蜗杆元件(11)上的轴颈(19)伸入所述另一个盲孔中来使蜗杆元件(11)定中心。
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