CN103339383B - 流体机械的传动机构壳体上的台阶形的接合部 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种流体机械的能分开的壳体（1），所述能分开的壳体用于能够容纳在能分开的壳体（1）中的传动机构（100）。设置用于容纳在能分开的壳体（1）中的传动机构（100）具有大齿轮（101）和与大齿轮形成接合的至少两个小齿轮轴（10，11）。能分开的壳体（1）包括至少一个第一壳体元件（2）和经由接合部（4）与第一壳体元件（2）连接的第二壳体元件（3），其中至少两个小齿轮轴（10，11）能够容纳在接合部（4）中。根据本发明，接合部（4）具有接合部凸起（5），其中至少两个小齿轮轴（10，11）能够在接合部凸起的两侧容纳在接合部（4）中。

Description

流体机械的传动机构壳体上的台阶形的接合部
技术领域
本发明涉及一种用于传动机构的流体机械的能分开的壳体，例如用于齿轮式涡轮压缩机(Getriebeturboverdichter)的能分开的壳体。
背景技术
压缩机或者压缩流体的设备在不同的工业领域中用于不同的应用，其中包括流体的、特别是(工艺)气体的压聚或者压缩。对此已知的例子是移动式工业应用中的涡轮压缩机，例如在涡轮增压机或中或者喷气式发动机中的涡轮压缩机，或者所述已知的例子也是在固定式工业应用中的涡轮压缩机，例如用于空气分离的齿轮式压缩机或者齿轮式涡轮压缩机。
在这种——以其工作方式连续工作的——涡轮压缩机中，通过如下方式来引起流体的压力提高(压缩)，即通过叶片的旋转来提高流体的由涡轮压缩机的工作轮引起的从入口到出口的角动量，其中所述工作轮具有旋转的径向延伸的叶片。在此，也就是在这种压缩机级中，流体的温度和压力提高，而流体在工作轮或涡轮工作轮中的相对(流动)速度下降。
为了实现尽可能高地提高或者压缩流体的压力，能够依次连接多个这种压缩机级。
作为涡轮压缩机的结构形式，在轴流式和径流式压缩机之间进行区分。
在轴流式压缩机中，要挤压的流体、例如工艺气体在相对于轴线平行的方向上(轴向方向)流动穿过压缩机。在径流式压缩机中，气体轴向地流入到压缩机级的工作轮中并且然后(在径向上，在径向方向上)向外偏转。因此，在多级径流式压缩机中在每个级的下游进行流动偏转是必需的。
如果轴流式和径流式压缩机的组合结构型式借助其轴流级抽吸大的体积流，那么所述体积流在接下来的径流级中被挤压到高的压力上。
在大多情况下使用单轴机器时，在(多级的)齿轮式涡轮压缩机中(下面还仅简称为齿轮式压缩机)围绕大齿轮对各个压缩机级进行编组，其中多个平行的(小齿轮)轴由安装在壳体中的大驱动齿轮、大齿轮驱动，所述(小齿轮)轴分别支承一个或两个——容纳在实现为壳体附件的螺旋壳体中的——工作轮(设置在小齿轮轴的自由的轴端部处的涡轮机工作轮)。
这种齿轮式压缩机已知为西门子公司名称为STC-GC的用于空气分离的齿轮式压缩机，并且同样从EP1067291A1中已知。
在齿轮式压缩机中，进行驱动进而进行从大齿轮通过大齿轮和小齿轮轴中的彼此接合的或者彼此啮合的齿部到轴或者小齿轮轴的功率传递。经由齿部的不同齿数或者不同节圆直径在各个变速级中实现期望的传动比率或者说传动比(功率级)。这就是说，各个小齿轮轴在齿部几何形状和小齿轮轴中心位置(小齿轮轴的中点或转动轴线)方面与大齿轮耦合并且彼此耦合。
在围绕大齿轮设置多个小齿轮轴的情况下，必须从理想的和可实现的传动比中找到折衷方案。在此，决定性确定的并且用于限制的变量是所提供的和/或可实现的结构空间，尤其是提供在壳体之外——作为壳体附件——设置在小齿轮轴端部上的、引导流动的构件(螺旋壳体)的空间。
因此，小齿轮轴与大齿轮关于齿部几何形状和小齿轮轴中心位置的耦联在研发和设计以及构建和构造齿轮式涡轮机时产生重要意义。由于尺寸比例和尺寸差、即由于大齿轮与比其小很多倍的、要围绕大齿轮设置的小齿轮轴相比大非常多，所以尤其提出关于小齿轮轴位置或者说小齿轮轴的小齿轮轴中心位置的问题。
在通常的布置中，两个小齿轮轴与大齿轮处于未分开且水平的第一接合部中。第三小齿轮轴在大齿轮上方设置在未分开且水平的第二接合部中。
在所述布置中，在总共三个小齿轮轴上得到六个自由的轴端部，使得所述小齿轮轴——装配有涡轮机工作轮——能够实现具有六个可能的工艺级的多级齿轮式涡轮机。
为了提高这种六级齿轮式压缩机的压缩功率，已知的是，例如通过第四小齿轮轴提高工艺级的数量。
在此需要，所述第四小齿轮轴经济地且以易于管理的构造和装配方面的耗费安置在齿轮式压缩机的壳体中。
已知两种用于设置这种第四小齿轮轴的安装方式：
a)将第四小齿轮轴连同在第二个、未分开的且水平的第二接合部中的第三小齿轮轴设置在大齿轮上方。
在将第四小齿轮轴设置在大齿轮上方时，必须借助第三小齿轮轴将所提供的结构空间分开。对于将第三和第四小齿轮轴设置在接合部中，外部设置的引导流动的构件(螺旋壳体)的碰撞是关键的。为了能够限定与相邻功能部(轴承容纳部、螺旋连接部)的交接部位，将接合部分开并且水平地构成。
为了在这种布置中实现变速级中的不同的传动，已知的是，使用多重啮合的大齿轮，例如作为具有第二大齿轮的集成单元。这就是说，这种多重啮合的大齿轮具有(轴向)偏移的齿部，所述齿部分别与不同的小齿轮轴啮合。
由此，尽管多个其他的传动比和与其相关的小齿轮轴中心位置是可能的，然而这与高的制造耗费和成本耗费联系在一起。
b)在作为插接小齿轮轴(Steckritzelwelle)的实施方案中将第四小齿轮轴设置在大齿轮下方。
在将第四小齿轮轴设置在大齿轮下方时，不必借助相邻的小齿轮轴分开结构空间，当然在那里不存在能够用于装配的接合部。
第四小齿轮轴的装配仅通过侧向的推入(插接)实现(插接小齿轮轴)。
由此，小齿轮轴中心位置在考虑第一接合部的螺旋壳体的情况下几乎能够任意地选择。但是，在此，实现也与显著更多的耗费(装配部件、装配过程)联系在一起。
发明内容
因此，本发明基于下述目的，即提出一种用于流体机械的传动机构的、尤其是用于齿轮式压缩机的传动机构的壳体，所述壳体改进现有技术中的缺点，尤其能够以在低的制造耗费和成本耗费的情况下实现不同的传动机构传动比，优化结构空间，能够简单且低成本地实现，并且也能够简单且低成本地安装。
本发明的目的通过一种具有根据本发明的、用于可容纳或者要容纳在能分开的壳体中的传动机构的流体机械的能分开的壳体实现。
流体机械的能分开的壳体包括至少一个第一壳体元件和经由接合部与第一壳体元件连接的第二壳体元件，例如(壳体)上壳以及(壳体)盖。
要设置为用于容纳在能分开的壳体中的传动机构具有大齿轮和与大齿轮形成接合的至少两个小齿轮轴。在此，形成接合能够表示：大齿轮和小齿轮轴具有彼此接合的或者彼此啮合的齿部。例如，齿部能够构成为直齿部或者斜齿部或者弧形齿部。
根据本发明，接合部构成为：至少两个小齿轮轴能够容纳在接合部中，例如容纳在要设置在那里的轴承容纳部或者轴瓦中。此外根据本发明，接合部具有接合部凸起，其中至少两个小齿轮轴能够在接合部凸起的两侧容纳在接合部中。
在此，接合部凸起能够理解为：接合部——在构成接合部凸起的过渡部位的两侧——形成两个不同的水平高度(horizontaleNiveaus)。接合部的可由此实现的高度差异能够在宽的范围内是任意的，例如10mm至1000mm或者20mm至500mm，优选30mm至100mm，尤其为60mm。必要时，通过大齿轮的尺寸、小齿轮轴的尺寸和/或通过在附件中可能由此产生的碰撞来进行限制。
优选地，所述不同的高度能够在接合部中实现或者能够通过下述方式来实现所述接合部凸起：第一和第二壳体元件分别具有彼此对应且形成接合部凸起的台阶——或者还有多个台阶，例如类似于阶梯。
不同的高度或者接合部凸起也能够通过不同地构成的或者成形的过渡部位来实现，所述过渡部位例如是在两个彼此相应的壳体元件中的倾斜的、直线上升或者直线下降的和/或弯曲的或者倒圆的延伸部。
根据本发明的接合部凸起实现，在接合部中构成两个不同的水平面，所述平面能够用于将与大齿轮形成接合的至少两个小齿轮轴在唯一的接合部中安装在不同的水平高度中或者说不同的水平平面中。
如果至少两个小齿轮轴在接合部凸起的或者过渡部位的两侧、尤其是接合部中的台阶的两侧以与大齿轮接合的方式设置，那么由此在小齿轮中心位置不同的同时实现将至少两个小齿轮轴设置在唯一的接合部中。至少两个小齿轮轴的节圆必须仅还接触大齿轮的节圆(，这由于接合部凸起而能够以任意不同的高度实现)；能够取消至今为止的如下需求，根据该需求与大齿轮形成接合的至少两个小齿轮轴的小齿轮轴中点位于相同的水平的平面中(未分开的且水平的接合部)。
将至少两个小齿轮轴容纳在唯一的接合部中出于成本和安装的原因是有利的——并且通过所述接合部凸起而继续使用；经由可实现的不同的小齿轮中心位置能够——由于由此扩展的结构空间可能性——在传动机构中实现不同的传动比(传动的可变性)——例如没有在大齿轮上的多重齿部的耗费的情况下——。简而言之，本发明实现在能够用于实现不同的传动比的设计方案中的额外的(构造)自由度。
本发明的优选的改进形式由下文中得出。
在一个优选的改进形式中，第一壳体元件和第二壳体元件分别具有彼此对应且形成接合部凸起的台阶。壳体元件中的这种台阶，例如在钢中通过相应的铸造工艺来铸造和/或在钢件的情况下(再)加工而成，能够具有任意的台阶高度，所述台阶高度仅由大齿轮的尺寸、至少两个小齿轮轴的尺寸和/或能分开的壳体本身的尺寸来限制。
在另一优选的设计方案中，传动机构容纳在能分开的壳体中，其中至少两个小齿轮轴在接合部凸起的或者过渡部位的两侧、尤其是构成接合部凸起的台阶的两侧容纳在接合部中，例如容纳在轴承容纳部或者轴瓦中。为了与大齿轮形成接合，两个小齿轮轴的节圆接触大齿轮的节圆，——然而处于不同的水平高度中，这就是说，小齿轮轴中心位置位于不同的水平平面中。
在此，优选能够进一步提出，至少两个小齿轮轴的两个(转动)轴线中的至少一个(转动)轴线在能分开的壳体中设置在大齿轮的(转动)轴线上方。尤其优选地能够提出，至少两个小齿轮轴的两个(转动)轴线设置在大齿轮(101)的(转动)轴线上方。由此，在能分开的壳体中在大齿轮的(转动)轴线下方，例如为与大齿轮——或者尤其与前述大齿轮耦联的或者形成接合的另一大齿轮——形成接合的小齿轮轴提供更多的结构空间。
根据一个优选的改进形式，第一壳体元件和第二壳体元件彼此销固定(定心)和/或彼此螺丝拧紧。也能够由金属、尤其是钢制成壳体元件。
此外，能够优选地提出：能分开的壳体具有第三壳体元件，所述第三壳体元件经由另一接合部与第一壳体元件或与第二壳体元件连接。因此，例如，第一壳体元件能够是上壳，第二壳体元件能够是盖并且第三壳体元件能够是能分开的壳体的下壳。
也能够提出，将另外的壳体附件安装在能分开的壳体上，例如设置在外部的引导流动的构件，例如为螺旋壳体和/或螺旋连接部和/或轴承容纳部。
在另一优选的设计方案中，传动机构具有与大齿轮或者与另外的大齿轮形成接合的至少两个另外的小齿轮轴。尤其优选地能够提出，大齿轮或者另外的大齿轮和至少两个另外的小齿轮轴设置在另一接合部中。
此外能够提出，第一壳体元件和第二壳体元件是传动机构壳体的上壳和接合部盖，和/或第一壳体元件和第二壳体元件经由构成接合部凸起的台阶的竖直方向上相互错开的台阶面相互对准和/或定心。
在一个优选的改进形式中提出，接合部利用密封块(Dichtlinse)、尤其利用设置在接合部凸起上方的、尤其以从外部螺丝拧紧的和/或在接合部凸起上下沉设置的密封块来密封。
在此，能够进一步提出，密封块具有至少一个O形环，尤其是径向和/或轴向作用的O形环。
为了有效且长期地运行要容纳在能分开的壳体中的传动机构，接合部的密封装置、尤其是例如在壳体中实现的油底壳润滑装置情况下的油密封装置是重要的。
能够为此设置的、以从外部在接合部台阶上下沉的方式螺丝拧紧的、配设有所使用的O形环的密封块以简单且低成本的方式实现有效的密封效果。
在传动机构壳体或者接合部凸起上的密封块配合部的制造优选在轴承座加工(Ausspindeln)时进行并且进一步的加工步骤不是必需的。通过下降式地设置密封块，所述密封块对于相邻构件不为障碍；保持用于螺旋设定的设备是可装配的。
为了进一步提高密封块的密封效果，能够使用一个或多个附加的、轴向作用的O形环。此外，所述O形环具有下述优点：密封方向相反于接合部螺纹拧紧部(Teilverschraubung)的夹紧力而作用。
与密封块中的O形环装置无关地，接合部螺纹拧紧部的设计和装配中也保持不受影响。
根据一个优选的实施形式，传动机构是流体机械或者说流力机械的传动机构，所述流体机械或者说流力机械例如是涡轮机、涡轮压缩机、多级齿轮式压缩机或者泵。
在一个尤其优选的改进形式中，能分开的壳体是多级齿轮式压缩机设备的一部分，所述多级齿轮式压缩机具有带有径向工作轮和螺旋壳体的八个级(四个小齿轮轴)。能够通过科勒环(Kohlerringe)进行压缩机级相对于能分开的(传动机构)壳体的密封。电动机能够用作为驱动器。能分开的壳体具有下壳、上壳以及盖。下壳和上壳经由未分开的且水平的接合部连接。上壳和盖经由台阶形的接合部连接。在台阶形的第一接合部和未分开且水平的第二接合部中分别设置有两个小齿轮轴，所述小齿轮轴在自由的轴端部上装配有涡轮机工作轮。此外，在未分开的且水平的第二接合部中和在两个设置在那里的小齿轮轴之间也设置有大齿轮的轴。
附图说明
在附图中示出本发明的实施例，在下面详细地阐明所述实施例。
其示出：
图1A、1B示出用于多级齿轮式压缩机的传动机构的具有盖和上壳的分开的壳体的两个视图；
图2示出沿着图1中的已知为H-H的剖线的剖面图；
图3示出沿着图1中的已知为J-J的剖线的剖面图；
图4示出根据图1A、1B的用于多级齿轮式压缩机的传动机构的分开的壳体的立体图。
具体实施方式
实施例：在用于多级变速压缩机的变速机构的分开的变速机构壳体上的台阶形的接合部。
图1A、1B(正视图和侧视图)以及图3(3D视图)示出用于多级变速压缩机的变速机构100的分开的壳体1(变速机构壳体)的——上壳2和盖3的——视图，所述多级变速压缩机设置用于进行空气分离。
分开的壳体1具有——全部优选由钢制成的——所示出的盖3和所示出的上壳2以及(未示出的)下壳6。盖3和上壳2经由台阶形的第一接合部4相互连接；上壳2和下壳6经由水平的且非台阶形的第二接合部7相互连接。
多级变速压缩机由八个(压缩机)级组成，所述级经由容纳在分开的壳体1中的变速机构100来实现，所述变速机构具有变速机构101的四个与变速机构100的大齿轮101形成接合的小齿轮轴10、11、20、21。在四个小齿轮轴10、11、20、21的自由端部上设置有涡轮机工作轮，所述涡轮机工作轮容纳在——关于变速机构壳体1——设置在外部的螺旋壳体(流动引导构件)中。
全部四个小齿轮轴10、11、20、21围绕大齿轮101设置并且经由齿部与大齿轮101形成接合。在此，第一小齿轮轴10和第二小齿轮轴11(级5至8)设置在大齿轮101上方；第三小齿轮轴20和第四小齿轮轴21(级1至4)设置在大齿轮101的高度上。为了实现小齿轮轴10、11、20、21的有效接合，小齿轮轴10、11、20、21——关于其距大齿轮101的间距——设置成，使得小齿轮轴10、11、20、21的节圆分别接触大齿轮101的节圆。
大齿轮101的驱动或者大齿轮101的轴的驱动经由电动机来进行。通过科勒环(Kohlerringe)进行压缩机级相对于传动机构壳体1的密封。
如图1A、1B以及图3示出的那样，上壳2在其——连同下壳6的上侧一起构成非台阶形的且水平的第二接合部7的——下侧具有用于大齿轮101的轴的以及第三小齿轮轴20和第四小齿轮轴21的容纳部、即轴座。在此，全部三个轴20、21、(101)——根据非台阶形的且水平的第二接合部7——都位于水平的、无倾角的平面中。
如进一步在图1A、1B和图3中示出的那样，上壳2在其——连同盖3的下侧一起构成台阶形的第一接合部4的——上侧具有用于第一小齿轮轴10的和第二小齿轮轴11的容纳部、即轴座。用于第一小齿轮轴10和第二小齿轮轴11的相应的容纳部也设置在盖3的下侧中。
台阶形的第一接合部4具有——关于壳体1的纵向延伸大致设置在壳体1的中心的——例如高度大约为60mm的凸起部位5。所述凸起部位5通过相应的台阶8形成在壳体1的上壳2中——还相应地形成在壳体1的盖3中。
由此，第一小齿轮轴10和第二小齿轮轴11位于大齿轮101上方，并且共同地位于台阶形的第一接合部4中，这出于装配和成本原因是有利的。然而，第一小齿轮轴10和第二小齿轮轴11不再位于相同的水平的平面中，而是——根据所构成的台阶8——位于不同的水平的平面12、13中或者说位于不同高度上。从现在开始，第一小齿轮轴10的和第二小齿轮轴11的节圆和大齿轮101的节圆相互接触。
为了实现将上壳2和盖3对齐，垂直的台阶面9相互错开。上壳2和盖3通过定心销来销固定33和螺丝拧紧32。下壳和上壳也被销固定33和螺丝拧紧32。
–通过具有O形环31的密封块30进行台阶形的接合部4的密封。
设置在壳体1中的传动机构100的润滑通过油底壳润滑装置来进行，其中台阶形的第一接合部4的油密封装置、尤其是在那的接合部凸起5的或者在上壳2和盖3中的台阶6的油密封装置具有重要的意义。
为此，如图2和3详细地示出或者以剖面图(H-H，J-J)示出，传动机构壳体1规定密封块30的使用。
密封块30从外部在接合部台阶5上下沉地被螺丝拧紧32。经由插入的O形环31实现密封效果。
在传动机构壳体1上制造下沉的密封块配合部(Linsensitzes)在第一小齿轮轴10和第二小齿轮轴11的轴承座加工时进行并且不需要任何其他的加工步骤。
通过下沉地设置密封块30，使得所述密封块不对于相邻构件形成障碍；用于螺旋设定的设备保持为可装配的。
与密封块30中的O形环装置31无关地，接合部螺纹拧紧部32在设计和装配中也保持不受影响。

Claims (9)

1.流体机械的能分开的壳体(1)，所述能分开的壳体用于容纳传动机构(100)，所述传动机构(100)具有第一大齿轮(101)和与所述第一大齿轮(101)形成接合的至少两个第一小齿轮轴(10，11)，其中所述能分开的壳体(1)具有至少一个第一壳体元件(2)和经由接合部(4)与所述第一壳体元件(2)连接的第二壳体元件(3)，并且所述至少两个第一小齿轮轴(10，11)容纳在所述接合部(4)中，
其特征在于，
所述接合部(4)具有接合部凸起(5)，所述接合部凸起在所述接合部(4)中构成两个不同的水平高度，其中所述至少两个第一小齿轮轴(10，11)在所述接合部凸起的两侧以所述两个不同的水平高度容纳在所述接合部(4)中。
2.根据权利要求1所述的流体机械的能分开的壳体(1)，其特征在于，所述第一壳体元件(2)和所述第二壳体元件(3)分别具有彼此对应的且形成所述接合部凸起(5)的台阶(8)。
3.根据权利要求1或2所述的流体机械的能分开的壳体(1)，其特征在于，在所述能分开的壳体(1)中，所述至少两个第一小齿轮轴(10，11)的两个转动轴线(14、15)中的至少一个转动轴线(14，15)设置在所述第一大齿轮(101)的转动轴线(17)上方。
4.根据权利要求1或2所述的流体机械的能分开的壳体(1)，其特征在于，所述第一壳体元件(2)和所述第二壳体元件(3)彼此销固定和/或彼此螺丝拧紧。
5.根据权利要求1或2所述的流体机械的能分开的壳体(1)，其特征在于，所述能分开的壳体(1)具有第三壳体元件(6)，所述第三壳体元件经由另一接合部(7)与所述第一壳体元件(2)或与所述第二壳体元件(3)连接。
6.根据权利要求5所述的流体机械的能分开的壳体(1)，其特征在于，所述传动机构(100)具有与所述第一大齿轮(101)或者与第二大齿轮形成接合的至少两个第二小齿轮轴(20，21)，其中所述第一大齿轮(101)和所述至少两个第二小齿轮轴(20，21)设置在所述另一接合部(7)中，或者所述第二大齿轮和所述至少两个第二小齿轮轴(20，21)设置在所述另一接合部(7)中。
7.根据权利要求1或2所述的流体机械的能分开的壳体(1)，其特征在于，所述第一壳体元件(2)和所述第二壳体元件(3)是所述能分开的壳体(1)的上壳和接合部盖，和/或所述第一壳体元件(2)和所述第二壳体元件(3)经由构成所述接合部凸起(5)的台阶(8)的在竖直方向上相互错开的台阶面(9)相互对准和/或定心。
8.根据权利要求1或2所述的流体机械的能分开的壳体(1)，其特征在于，所述接合部(4)利用设置在所述接合部凸起(5)之上的密封块(30)来密封。
9.根据权利要求1或2所述的流体机械的能分开的壳体(1)，其特征在于，所述传动机构(100)是涡轮机的、涡轮压缩机的、多级齿轮式压缩机的或者泵的传动机构(100)。
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