CN112955629B - 用于容纳来自转子组件的能量释放的安全装置 - Google Patents

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Abstract

一种安全装置(130)，用于容纳来自转子子组件(117、150)的能量释放，安全装置(130)包括多个容纳构件(132)。容纳构件(132)包括：细长区域(134)，限定出纵向轴线(B)；以及至少两个臂(136)，远离细长区域(134)的纵向轴线(B)突出；以及至少一个连接构件(138)，被连接至多个容纳构件(132)中的至少两个容纳构件。在使用中，至少一个连接构件(138)被配置为将安全装置(130)连接至子组件(117、150)，并且多个容纳构件(132)被配置为承受来自子组件(117、150)的能量释放。

Description

用于容纳来自转子组件的能量释放的安全装置
本公开涉及一种用于容纳向轴布置施加的载荷的安全装置，该轴布置特定地但并非专门用于具有安装至轴向轴的压气机、涡轮或动力涡轮的涡轮发动机和涡轮机。
背景技术
在燃气涡轮发动机中，压气机和涡轮通常具有轴向布置的转子集合，该转子集合分别包括安装至转子盘的叶片阵列。相应转子集合位于延伸穿过转子集合中的全部或部分转子的张力螺柱上的端轴之间。在操作中，转子的旋转使得在转子中产生高分离力。为了抵抗这些分离载荷，在使用之前向轴和转子施加压缩载荷，以抵消在操作中产生的分离载荷。为了在轴和转子中产生压缩载荷，在组装期间拉伸张力螺柱，以在张力螺柱内产生张力。然后通过与轴接合的载荷保持器，张力螺柱被保持为拉伸形式。张力螺柱将经由载荷保持器反作用于轴，以向轴施加压缩载荷。
由于在操作中遇到的高分离载荷，因此存在向轴施加的高压缩载荷，这可以导致轴的一个或多个部分(诸如轴颈)变形。变形的轴颈直径(即，非柱形的)会损害在操作中与该轴颈配对的轴承的操作。
将轴颈的几何形状与轴承相匹配的一种解决方案是在已经构造了整个转子组件后对轴颈进行机加工。然而，这是一个复杂进程并且需要将整个转子组件适配于机器中。
EP 3 168 588 A1公开了一种在拉伸断裂的情况下接合的保护组件，该保护组件包括细长的管状构件和托杆。管状构件具有第一端部部分和相对的第二端部部分，并且熔断部分定位于第一端部部分与第二端部部分之间。管状构件的横截面积在熔断部分处减小。托杆具有第一端部部分和相对的第二端部部分，其中托杆同中心地容纳在管状构件内。托杆的第二端部部分固定至管状构件的第二端部部分。管状构件的第一端部部分设置有第一发散的圆锥形部分，且托杆的第一端部部分设置有第二发散的圆锥形部分。在管状构件破裂的情况下，第二发散的圆锥形部分撞击第一发散的圆锥形部分，以限制管状构件的轴向运动。
因此，需要提供一种安全方法，以用于为轴提供与轴承的几何形状相匹配的轴颈。
发明内容
根据本公开，提供了一种如在随附权利要求书中所阐述的装置和方法。本发明的其他特征将根据从属权利要求以及以下的描述而变得清楚。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于容纳来自转子子组件的能量释放的安全装置，该转子子组件优选地具有张力螺柱。安全装置包括多个容纳构件。每个容纳构件包括：细长区域，限定出纵向轴线；以及至少两个臂，远离细长区域的纵向轴线突出。安全装置还包括：至少一个连接构件，被连接至多个容纳构件中的至少两个容纳构件。在使用中，至少一个连接构件被配置为将安全装置连接至子组件，并且多个容纳构件被配置为在子组件的一个或多个部件和/或连接发生故障的情况下承受来自子组件的能量释放。因此，提供了一种使得转子组件的子组件能够在已经向子组件施加了载荷之后被安全地存储和输送以进行机加工的安全装置。安全装置适于在子组件的一个或多个部件和/或连接发生故障的情况下容纳从子组件释放的能量。由于由一个或多个部件发生故障而释放的任何能量都将受到安全装置限制，因此提供安全装置显著地降低了针对附近的工人和装备的风险。进一步地，提供安全装置使得能够安全地输送子组件以进行机加工。
在一个示例中，多个容纳构件包括第一容纳构件和第二容纳构件，在第一容纳构件和第二容纳构件之间具有中心轴线，其中第一容纳构件的至少两个臂和第二容纳构件的至少两个臂朝向中心轴线突出。为第一容纳构件和第二容纳构件提供具有朝向彼此突出的臂意味着能量释放将被多个臂容纳。
在一个示例中，提供了一种包括安全装置和子组件的组件。子组件包括：转子组件的轴，该轴包括轴颈；张力螺柱，延伸穿过轴；适配器，与轴的第一端接合；以及载荷保持器，被配置为与轴的第二端接合并且接纳张力螺柱。在使用中，载荷保持器被配置为相对于张力螺柱运动并且将载荷从张力螺柱传递给轴。
在一个示例中，适配器成形为使得适配器的第一端被配置为与具有第一轮廓的第一轴接合，并且适配器的第二端被配置为与具有不同于第一轮廓的第二轮廓的第二轴接合。因而，适配器可以与不同形状和大小的轴一起使用。
子组件还可以包括：压缩本体，与轴的第二端接合；工具头，与张力螺柱接合；以及致动器，位于压缩本体与工具头之间以向工具头和压缩本体施加载荷。至少一个连接构件可以包括被连接至压缩本体的第一连接构件和被连接至适配器的第二连接构件。提供压缩本体、致动器以及工具头提供了一种用于向张力螺柱施加张力载荷并且向轴施加对应压缩载荷的机构，这是抵消在操作中产生的分离力所需要的。
第一连接构件可以经由第一快速释放销而被连接至压缩本体，并且第二连接构件可以经由第二快速释放销而被连接至适配器。
使用快速释放销意味着安全装置可以快速且安全地连接至子组件。
在一个示例中，压缩本体包括被配置为覆盖轴的至少一部分的保护覆盖部(protective covering)。在组件内可以存在可能容易损坏或对敲击敏感的敏感部件。通过提供保护覆盖部，压缩本体可以起到将载荷从致动器传递给轴并且还起到保护组件的某些部件不受损坏的双重作用。
子组件还可以包括：输送板，被配置为接纳张力螺柱，其中载荷保持器位于输送板与轴之间。至少一个连接构件可以包括被连接至输送板的第一连接构件和被连接至适配器的第二连接构件。提供输送板为连接构件提供了固定点，因此使得子组件和安全框架能够在准备好进行机加工的状态下一起输送。
在一个示例中，子组件包括：第一加工中心，被配置为与适配器接合；以及第二加工中心，被配置为与输送板接合。第一加工中心和第二加工中心使得能够将组件快速地放置在准备好进行机加工的机器中。
工具头可以包括可移除插入件，该可移除插入件包括：阳螺纹，用于与工具头的配合阴螺纹接合；以及阴螺纹，用于与张力螺柱的配合阳螺纹接合。与工具头的其余部分相比，可移除插入件可以由更高级的材料制成。
组件可以包括：测量装置，被配置为测量张力螺柱的伸长率。测量装置可以用于确定张力螺柱已经延伸了预定量，该预定量等于在张力螺柱中产生的预定张力载荷，并且因此等于向轴施加的预定压缩载荷。
根据本发明的另一方面，提供了一种使转子子组件的轴的轴颈成形的方法，该方法包括：向轴施加预定压缩载荷，其中该预定压缩载荷导致轴颈的变形，以产生具有大致为凹形的轮廓的加载轴颈；以及使加载轴颈成形，以产生大致为柱形的加载轴颈，其中当移除预定压缩载荷时，轴颈具有大致为凸形的轮廓。向轴施加预定压缩载荷有效地重新产生了轴将在操作中经受的压缩载荷，这又重新产生了轴颈的变形或滚磨。然后，在加载状态下，使轴成形或将轴机加工回到柱形形状，即，移除滚磨(barreling)的影响。当从轴中移除预定载荷时，则轴颈将具有大致为凹形的轮廓，但是当重新施加该载荷时(例如当轴是转子组件的一部分时)，则轴颈将变形回柱形形状。
因此，轴颈与支撑轴颈的轴承之间的、由于滚磨而产生的未对准的影响被移除，并且可以使用具有柱形内部轮廓的轴承。
在一个示例中，向轴施加预定压缩载荷的步骤包括：将适配器与轴的第一端接合；将压缩本体与轴的第二端接合；将工具头与延伸穿过轴的张力螺柱接合；将致动器设置于压缩本体与工具头之间；将致动器致动，以向压缩本体和工具头提供载荷，以使张力螺柱延伸并且使预定压缩载荷被施加至轴；以及将载荷保持器与轴的第二端接合以将载荷保持在轴中。
该方法还可以包括在将致动器致动之前将安全装置连接至压缩本体和/或适配器的步骤。提供安全装置意味着可以安全地向张力螺柱和轴施加载荷，并且由于能量释放将被包含在安全装置内，因此降低了附近操作者由于一个或多个部件发生故障而受伤的风险。
使加载轴颈成形的步骤可以包括：移除工具头、致动器以及压缩本体；设置接纳张力螺柱的输送板，其中载荷保持器位于输送板与轴之间；将安全装置连接至输送板和/或适配器；将第一加工中心与适配器接合；将第二加工中心与输送板接合；将第一加工中心和第二加工中心定位于机器的中心之间；移除安全装置；以及对轴的轴颈进行机加工。
附图说明
现在将参考附图描述本公开的示例，在附图中：
图1示出了转子组件的示例的示意图；
图2示出了转子组件的一部分的示意图的示例；
图3示出了转子组件的第一子组件的示例；
图4示出了应用于转子组件的第一子组件的安全装置的示例；
图5示出了安全装置的透视图；
图6示出了应用于第一子组件的安全装置的透视图；
图7示出了应用于第二子组件的安全装置的视图；
图8示出了机器中的第二子组件的示意图；
图9示出了向转子组件的轴施加载荷的方法的步骤的流程图；以及
图10示出了向转子组件的轴施加预定压缩载荷的方法的图示。
具体实施方式
图1示出了燃气涡轮发动机的转子组件100的示例。张力螺柱或张力螺栓102沿着转子组件100的旋转轴线A设置于转子组件100的轴向中心中。在一个示例中，燃气涡轮发动机是SGT-100、SGT-300或SGT-400。
在操作中，转子组件100布置成围绕旋转轴线A旋转。图中所示出的所有转子部分围绕旋转轴线A可以是大致旋转地对称的。在图中未示出定子部分，并且在图中可能未示出使转子互锁的元件。
一个或多个轴元件104、110(诸如入口轴104和出口轴110)以及压气机盘106设置于张力螺柱102周围，并且被配置为围绕旋转轴线A旋转。轴元件104、110以及压气机盘106可以轴向地互锁于轴向相邻的旋转部分之间。例如，入口轴104和压气机盘106可以包括对应的齿，该齿紧密配合在一起，以使入口轴元件104和压气机盘106互锁。多个转子叶片108通过压气机盘106保持在适当位置。在一个示例中，转子叶片包括“t形”根部，该“t形”根部在压气机盘106的对应成形的区段之间被保持在适当位置。在其他示例中，转子叶片108可以以整体叶盘的形式从压气机盘106自身延伸。
因而，张力螺柱102、入口轴104、压气机盘106以及转子叶片108可以围绕转子的轴线A以相同速度一起旋转。张力螺柱102可以以螺旋接合的形式旋转到出口轴110的螺纹孔中，或备选地被接纳于保持螺母(未示出)中，该保持螺母与出口轴110接合。
入口轴104包括一个或多个轴颈112，该轴颈112被配置为与一个或多个轴颈轴承(未示出)接合，以使得转子组件100能够围绕轴线A旋转。
在一个示例中，轴承可以是倾斜衬垫轴承。倾斜衬垫轴承包括与轴颈112的几何形状相匹配的金属衬垫。在使用中，衬垫可以在充满油的轴承内枢转。当轴104以工作速度旋转时，在入口轴104与衬垫之间存在油膜，因此在轴颈112与轴承的白色金属衬垫之间不存在金属对金属接触。然而，轴承(诸如倾斜衬垫轴承)的使用是高度依赖于在轴颈与轴承之间相匹配的几何形状的。如果该几何形状未对准，那么可以存在金属对金属接触，这会导致在转子组件100内发生摩擦、磨损以及能量损失。
在操作中，在转子组件100围绕旋转轴线A旋转时，在盘106和转子叶片108中产生高分离力。为了抵抗这些分离载荷，入口轴104和出口轴110被预加载有压缩载荷。因此，盘106和转子叶片108在操作中将不会分离。
为了向入口轴104施加压缩载荷，张力螺柱102经受张力载荷。载荷保持器114附接至张力螺柱102的一端并且与入口轴102的一端接合。在载荷保持器114由入口轴102支撑时，张力螺柱102中的张力使得在入口轴104中产生压缩载荷。
图2示出了转子组件100的一部分的示意图的示例。在图2中所示出的示例中，张力螺柱102已经经受张力载荷，并且由于存在载荷保持器114而被保持在张力状态下，该载荷保持器114与入口轴104接合，从而使得在入口轴104中产生压缩载荷。
由于入口轴104中的压缩载荷，入口轴104可以变形。例如，如图2中所示出，轴颈112可以通过滚磨而变形，使得轴颈的一部分向外凸出。轴颈112的滚磨是不合需要的，这是由于这可以损害所采用的相关联的轴承(尤其是轴承与轴颈112之间的几何形状的精度至关重要的倾斜衬垫型轴承)的功能。因而，为了使轴颈112在经受压缩载荷时变形的影响最小化，在最终组装于转子组件100内之前，对入口轴104的轴颈112进行机械精加工。
为了模拟轴颈112在经受作为最终转子组件100的一部分的压缩载荷时的变形，入口轴104经受临时压缩载荷，该临时压缩载荷设计为模拟入口轴104将在分开最终转子组件100时经受的压缩载荷。
图3示出了第一子组件117的示例，该第一子组件117包括用于向入口轴104和张力螺柱102施加载荷的工具装置116。
工具装置116包括被配置为与转子组件100的入口轴104接合的压缩本体120。压缩本体120在一端处具有与入口轴104的一端的形状对应的轮廓，以确保压缩本体120与入口轴104之间的可靠接合。压缩本体120可以大致为柱形的，压缩本体具有轴向孔，穿过该轴向孔，使得张力螺柱102的一端可以接纳在压缩本体120中。压缩本体120可以具有大致为柱形的壁，该壁可以包括开口以使得能够进入压缩本体120的内部。
工具装置116包括工具头122，该工具头122被配置为连接至张力螺柱102。在一个示例中，工具头122是可以与张力螺柱102接合的螺母。在另一个示例中，工具头122可以大致为柱形的，并且包括具有第一直径的第一区域和具有第二较小直径的第二区域，从而形成唇部，以使得致动器124能够与工具头122接合并且在唇部上施加载荷。压缩本体120的大小可以设定成在压缩本体120的轴向孔内接纳工具头122的至少一部分。
在图3中，工具头122与张力螺柱102脱离。在一个示例中，工具头122包括被配置为与张力螺柱102上的对应阳螺纹连接接合的阴螺纹连接。
在工具装置116内，存在关键的循环寿命部件，该循环寿命部件在重复使用期间需要进行监测，与张力螺柱102接合的工具头122的阴螺纹就是一个这种部件。在工具头122的内阴螺纹已经磨损到不合需要的状态时，为了使替换整个工具头122的成本最小化，工具头122可以包括可移除插入件128，使得工具头122经由可移除插入件128连接至张力螺柱102。在一个示例中，可移除插入件128包括用于与工具头122内的配合阴螺纹接合的阳螺纹、和用于与张力螺柱102的配合阳螺纹接合的阴螺纹。与工具头122的其余部分相比，可移除插入件128可以以经济方式由更高等级的材料制成。进一步地，在原件被送去进行检查时，可以用备用的或可替换的可移除插入件128更换可移除插入件128。这使得能够在正在检查原始的可移除插入件128时继续使用工具装置116。进一步地，可移除插入件128可以包括不带凸肩的外螺纹，这使得可移除插入件能够颠倒。因而，因为利用了多余的螺纹，所以可移除插入件的使用寿命得以延长。
工具装置116包括致动器124，该致动器124被配置为向工具头122和压缩本体120施加载荷。在图3中所示出的示例中，致动器124与压缩本体120和工具头122接合。在一个示例中，致动器124具有穿过该致动器的轴向孔，以用于接纳工具头122的至少一部分。
工具装置116可以包括用于测量张力螺柱102的拉伸或伸长率的测量装置129。下面将更详细地说明测量装置129。
转子组件100包括载荷保持器126和连接器(未示出)，这将在下面更详细地进行说明。
工具装置116还可以包括被配置为与入口轴104接合的适配器本体131。在一个示例中，使适配器本体131成形为与入口轴的第一端可靠接合，以确保适配器本体131与入口轴104之间的可靠接合。
在一个示例中，适配器本体131是可翻转的，以使得适配器本体131的第二侧被配置为与具有不同直径的入口轴104接合。
图4示出了转子组件100的子组件117以及安全装置130的一部分的示意图的横截面。在图4中所示出的示例中，工具头122经由可替换的工具插入件128与张力螺柱102接合。在一个示例中，临时张力螺柱连接至张力螺柱102，并且工具装置116可以经由临时张力螺柱连接至张力螺柱102。
在图4中所示出的示例中，工具头122被接纳在压缩本体120中的穿孔中，并且可移除插入件128与张力螺柱102接合。在图4中所示出的布置中，致动器124与工具头122和压缩本体120两者接合。在图4中所示出的示例中，安全装置130或安全框架部分地示出为连接至子组件117。在图5和图6中更详细地示出了安全装置130。
在图4中，第一加工中心133位于张力螺柱102的一端处，以实现加工中心133与机器(诸如车床)之间的接合。第一加工中心133可以被配置为与适配器131接合。在一个示例中，第一加工中心133可以经由一个或多个调整螺钉来进行调整，该调整螺钉使得操作者能够在整个轴制造进程中达到同心度极限。在该示例中，单独的丢失凹中心由四个调整螺钉保持。凹中心与用于产生最终轴颈112的机器的标准凸“死点”和“活点”兼容。轴104的预先存在的直径特征可以用于参考同心度调整。
在操作中，致动器124被配置为膨胀以推靠工具头122和压缩本体120，并且在工具头122和压缩本体120上施加载荷。在压缩本体120与转子组件100的入口轴118接合时，然后向压缩本体120施加的载荷将由入口轴104反作用，并且入口轴104也将经受压缩。
在一个示例中，致动器124是用于向张力螺柱102准确地施加预定载荷的液压载荷单元。在其他示例中，致动器124可以是气动载荷单元、扭矩螺纹布置或电螺线管。
由于工具头122与张力螺柱102之间的连接，因此向工具头122施加的载荷导致张力螺柱102延伸，并且在张力螺柱102中产生张力载荷。
向张力螺柱102施加的载荷被预定为与在转子组件100的操作中经历的‘稳态’分离载荷相匹配。在一个示例中，为了确定向张力螺柱102施加的张力载荷，通过测量设备129测量张力螺柱102的长度或延伸的变化。测量设备129可以包括滑动柱塞，该滑动柱塞突出穿过工具头122中的钻孔，并且与张力螺柱102或临时张力螺柱的一端接合。测量设备129可以具有从工具头122突出的暴露端并且连接至容纳托架134。在一个示例中，测量设备129包括弹簧，以使柱塞抵靠张力螺柱102或临时张力螺柱偏置。测量设备129的暴露端可以固定成使得可以因测量设备129的长度的对应缩短而测量张力螺柱102的伸长率或延伸。
由于应力-应变关系，因此可以通过将张力螺柱102拉伸了预定量来向张力螺柱102提供预定张力载荷。
一旦张力螺柱102已经延伸了预定量(该预定量对应于在张力螺柱102中产生的预定张力载荷)，那么使载荷保持器126运动为与入口轴104接合。载荷保持器126相对于张力螺柱102运动为与入口轴104接合。在一个示例中，可以呈旋转器的形式的连接器(未示出)与载荷保持器126连接，以使得操作者能够使载荷保持器126相对于张力螺柱102运动，但操作者不需要直接进入载荷保持器126。在一个示例中，载荷保持器126包括带螺纹的螺母，该螺母被配置为接纳张力螺柱102上的对应螺纹。
为了进入连接器，压缩本体120的壁可以包括开口，以使得能够进入压缩本体120的内部。
在载荷保持器126与入口轴104接合之后，可以卸载致动器124。在卸载期间，张力螺柱102与入口轴104之间的载荷路径从通过压缩本体120改变为通过载荷保持器126。换言之，压缩本体120随着致动器124的卸载而变为卸载，并且载荷保持器126随着致动器124的卸载而变为加载。
在加载致动器124并且将载荷保持器126与输入轴104接合之后，入口轴104将经受压缩载荷，从而与入口轴104在转子组件100中将经受的压缩相匹配。因而，入口轴104的轴颈112将变形或滚磨，使得轴颈112的一部分将凸出。
在操作中，取决于转子组件100的大小，转子组件100可以经受大约50kN的分离载荷。在其他示例中，分离载荷可以大于250kN，更优选地大于500kN，更优选地大于750kN，并且更优选地大于1000kN。为了补偿该分离载荷，张力螺柱102将经受匹配的张力载荷。因而，工具装置116和转子组件100的部件也将经受高载荷。尽管将部件设计成承受向该部件施加的载荷，但实际上，存在可以造成转子组件100的经受载荷的部件和/或连接出现故障的若干原因。
潜在故障的第一来源是连接元件之间的一个或多个螺纹可能会失效。例如，载荷保持器126与张力螺柱102之间的螺纹可能会失效，从而导致张力螺柱102内的载荷能量被释放。
备选地，在加载张力螺柱102期间，工具头122与张力螺柱102的对应螺纹之间的螺纹可能会失效，这使得来自致动器124的载荷在一端处不受限制。
在另一示例中，在压缩本体120与入口轴104或致动器124以及工具头122或压缩本体120之间可能缺乏接合。
进一步地，由致动器124施加的载荷可能过高，从而导致一个或多个部件和/或部件之间的连接发生故障。
在这些示例中的每个示例中，都会从子组件117发生能量释放，这可以导致附近的操作者受伤或附近的装备损坏。所释放的能量可以在大约1500J至4000J之间，因此将安全装置130设计成承受并且容纳该能量释放。
在涉及高载荷的情况下，一旦载荷保持器126处于适当位置并且与入口轴104接合，在子组件117内就会存在大量的所存储的能量。因此，必须提供适当的安全措施，以降低由于来自子组件117的能量释放而对附近的操作者和/或装备造成的风险。
图5示出了用于容纳来自子组件117的转子组件100的轴104的能量释放的安全装置或安全框架130的示例。安全装置130包括多个容纳构件132。在图5中所示出的示例中，安全装置130包括两个容纳构件132，然而，在其他示例中，安全装置130可以包括多于两个的容纳构件132。容纳构件132包括限定出纵向轴线B的细长区域134或细长元件。
在图5中所示出的示例中，细长区域134具有正方形或矩形的横截面，但在其他示例中，细长区域134可以具有带任何其他合适形状的横截面。
容纳构件132包括至少两个臂136，该至少两个臂136远离细长区域134的纵向轴线B突出。容纳构件132的至少两个臂136在相同方向上远离细长区域134的纵向轴线B突出。在一个示例中，容纳构件132包括第一臂136和第二臂136。在该示例中，第一臂136可以朝向细长区域134的第一端定位，且第二臂136可以朝向细长区域134的第二端定位。
在图5中所示出的安全装置128包括第一容纳构件132和第二容纳构件132的示例中，在容纳构件132之间存在中心轴线C。换言之，中心轴线C由容纳构件132之间的中点限定。在该示例中，第一容纳构件132的至少两个臂136和第二容纳构件134的至少两个臂136朝向中心轴线C突出。
安全装置130包括连接至多个容纳构件132中的至少两个容纳构件的至少一个连接构件138。在一个示例中，至少一个连接构件138连接至第一容纳构件132的细长区域134和第二容纳构件132的细长区域134。
在图5中所示出的示例中，安全装置130包括两个连接构件138。连接构件138可以具有与容纳臂132类似的形状，即，具有限定出纵向轴线的细长区域140和远离细长区域140的纵向轴线突出的至少两个连接臂142。连接构件138的至少两个连接臂142中的一个连接臂被配置为连接至容纳臂134中的一个容纳臂，并且连接构件138的至少两个连接臂142中的不同连接臂被配置为连接至容纳臂134中的不同容纳臂。
在使用中，至少一个连接构件138被配置为在一个或多个连接点144处将安全装置130连接至子组件117。在一个示例中，安全装置100包括一个或多个快速释放销，该快速释放销被配置为在一个或多个连接点144处将安全装置130连接至子组件117。
多个容纳构件132被配置为承受由于子组件117的一个或多个部件和/或连接发生故障而导致的来自子组件117的能量释放。
在一个示例中，安全装置130的材料是镍铬钼钢，由于具有高的拉伸强度和韧性，镍铬钼钢是优选的。
为了保持载荷(该载荷可以由于能量释放而向安全装置130施加)，安全装置130的容纳构件132的大小设定成承受可以由于一个或多个部件发生故障而释放的载荷。在一个示例中，容纳构件132具有大约550mm至1100mm的长度和大约3200mm2至5000mm2的横截面积。进一步地，容纳构件132的臂136在能量释放期间将经受高剪切载荷，并且具有大约2400mm2至3200mm2的横截面积。
在图5中所示出的示例中，安全装置130还包括一个或多个提升孔146，以使得安全装置130能够与连接至安全装置130的子组件一起被提升。在一个示例中，安全装置130包括在第一方向(诸如竖直方向)上的一个或多个提升孔146，以使得安全装置130和子组件117能够在第一方向上被提升。在另一示例中，安全装置130还可以包括在第二方向(诸如水平方向)上的一个或多个提升孔146，以使得安全装置130和子组件117能够在第二方向上被提升。
图6示出了附接至子组件117的安全装置130的透视图。图6是图4的备选视图，但完整地示出了安全装置130。在图6中所示出的示例中，安全装置130经由连接臂138连接至子组件117。在图6中，安全装置130的一个连接构件138连接至子组件117的压缩本体120，并且第二连接构件138连接至适配器131。当已经将安全装置130应用于子组件117时，致动器124可以被安全地致动，以便向工具头122和压缩本体120施加载荷，这导致向如上文所描述的张力螺柱102和入口轴104施加载荷。由于存在安全装置130，因此降低了附近的操作者受伤的风险。
将安全装置或安全框架130设计成：在加载部件中的任何加载部件发生故障的情况下承受能量释放。还将安全装置或安全框架130设计成使得在输送和存储操作期间满足所有提升定向。在组件的部件或连接中的一个或多个部件或连接发生故障的情况下，工具头122可以快速地运动离开转子组件100。在安全装置130处于适当位置的情况下，臂136将卡住工具头122，并且将载荷容纳于安全装置136内。因而，安全装置130用作冗余安全机构，使得即使在工具装置116或转子组件100的部件或连接中的一个或多个部件或连接发生故障的情况下，接着对用户的伤害或对周围装备或环境的损害的风险因为由故障释放的能量将被容纳于安全装置130内而被显著地降低。
尤为重要的是，提供第二层安全来以“不出问题”的方式应对故障场景，诸如致动器的意外超压和/或螺纹损坏或磨损。这是通过将安全装置130添加到工具装置116来实现的。在部件故障的情况下，安全装置130能够容纳从张力螺柱102和/或经受载荷的子组件的其他部件中的一个部件释放的能量。
在图6中所示出的示例中，压缩本体120包括护罩部分，该护罩部分被配置为覆盖入口轴104的至少一部分。在一个示例中，压缩本体120被配置为与入口轴104的大直径接合，并且护罩部分被配置为覆盖子组件117的部件，诸如驱动端面齿和插口。
一旦已经向张力螺柱102和入口轴104施加了载荷，轴颈112就会滚磨，以使得轴颈的至少一部分从轴颈112的柱体凸出。为了移除滚磨的影响，轴颈112可以在该阶段被机加工成使得该轴颈恢复为柱形形状。由于安全装置130连接至子组件117，因此安全装置130和子组件117可以在机加工之前安全地存储好。
图7示出了连接至第二子组件150的安全装置130的示例。除了压缩本体120、工具头122以及致动器124被移除并且用输送板152和第二加工中心154进行更换之外，图7与图6相同。换言之，除了压缩本体120、工具头122以及致动器124被移除并且用输送板152和第二加工中心154进行更换之外，第二子组件150与第一子组件117相同。
为了用输送板152和可调整的加工中心154更换压缩本体120、工具头122以及致动器124，安全装置130需要与子组件117临时断开连接。由于安全装置130将无法容纳由于一个或多个部件发生故障而释放的载荷或能量，因此该更改以更高风险发生。因而，该操作应尽可能高效地进行，以使得安全框架130可以尽可能快地重新连接。
如图7中所示出，输送板152被配置为经由载荷保持器126与入口轴104接合。在一个示例中，输送板152包括钻孔，以用于穿过该钻孔接纳张力螺柱102。
在图7中所示出的示例中，连接构件138被配置为连接至第二子组件150的输送板152。第二子组件150还包括第二加工中心154，该第二加工中心154可以使用如上文相对于第一加工中心133所描述的多个调整螺钉和凹中心进行调整。如图7中所示出，第一加工中心133的端部在第一方向上延伸超过容纳构件132的臂136，且第二加工中心154的端部在第二方向上延伸超过容纳构件132的另一臂136。这种布置使得安全框架130和第二子组件150能够位于加工中心之间。
当安全装置130已经附接至第二子组件150时，可以通过将一个或多个提升构件连接至一个或多个提升孔146来安全地输送安全装置130和第二子组件150。安全装置130适用于输送“准备进行机加工的”子组件150。
图8示出了安装在用于对轴颈112进行机加工的机器200中的安全装置130和第二子组件150的一部分的示例。机器200可以包括头座202和尾座204。在图8中，第二子组件150的第一加工中心133与机器200的死点208接合，且第二子组件150的第二加工中心154与机器的活点206接合。轴线C表示加工中心线。
在安全装置130和第二子组件150安装在“活”点208与“死”点206之间的情况下，因为将通过机器200容纳任何能量释放，所以可以移除安全装置130。
在移除安全装置130之后，可以对轴颈112进行机加工，以便移除由于滚磨而产生的凸出，并且使轴颈恢复为柱形。一旦已经对轴颈112进行了机加工，安全装置130可以被整修并且第二子组件150可以被输送和/或存储。
为了移除工具，以与先前所描述的轴颈压缩操作的过程相反的过程来使用液压单元，这在子组件150位于安全装置130内时也是如此。
因而，安全装置130执行用于提高安全的三个功能。第一，安全框架130使得能够安全地向入口轴104和张力螺柱102施加压缩载荷。第二，一旦已经施加了载荷，安全框架130就使得能够安全地存储子组件117、150。第三，安全装置130使得能够输送子组件117、150。
在一个示例中，在容纳构件132的臂136与工具装置116和/或转子组件100的部件之间提供了弹性材料，诸如橡胶。例如，可以在臂136与工具头122之间提供弹性材料，并且还可以在臂136与适配器131之间提供弹性材料。
图9示出了使转子子组件(117、150)的轴(104)的轴颈(112)成形的方法的图示。
在步骤250中，向轴(104)施加预定压缩载荷。预定压缩载荷导致轴颈(112)变形，以产生例如由于滚磨而具有大致为凹形的轮廓的加载轴颈(112)。
在步骤252中，使加载轴颈(112)成形以产生大致为柱形的加载轴颈(112)，使得当移除预定压缩载荷时，轴颈(112)具有大致为凸形的轮廓。
图10示出了向转子组件100的轴104施加预定压缩载荷的方法的图示。在一个示例中，向入口轴104施加载荷。
在步骤300中，适配器131与转子组件100的轴104的第一端接合。在一个示例中，轴包括入口轴104。
在步骤302中，压缩本体120与轴104的第二端接合。压缩本体120的大小可以被设定成确保压缩本体120与入口轴104之间的可靠接合。
在步骤304中，工具头122与延伸穿过轴104的张力螺柱102接合。工具头122可以延伸穿过中心钻孔，该中心钻孔穿过入口轴104。
在步骤306中，致动器设置于压缩本体120与工具头122之间。在一个示例中，工具头122包括可移除插入件128，该可移除插入件128包括中空柱体，其中中空柱体的外表面和内表面两者都具有螺纹。可移除插入件128的外表面上的螺纹可以与工具头122内的空腔的对应螺纹连接，以便接纳可移除插入件128。可移动插入件128的内表面上的螺纹可以与张力螺柱102上的对应螺纹连接。
在步骤308中，如上文所描述的安全装置130连接至压缩本体120和/或适配器131。安全装置130可以包括一个或多个连接臂138，该连接臂138连接至压缩本体120和/或适配器131。
在步骤310中，将致动器124致动以向压缩本体120和工具头122提供载荷，以使张力螺柱102延伸。
在步骤312中，载荷保持器126与轴104的第二端接合以将载荷保持在压缩本体122中。
在另一步骤中，该方法可以包括：经由测量装置129测量张力螺柱102的伸长率。该方法还可以包括：确定张力螺柱102已经伸长了预定量和使载荷保持器126旋转，该载荷保持器126与张力螺柱102配合地螺纹连接。将载荷保持器142运动使得载荷保持器与转子组件100的轴104接合。
在向入口轴104和张力螺柱102施加载荷并且载荷保持器126已经运动为与入口轴104接合之后，该方法还可以包括：移除工具头122、致动器124以及压缩本体120和提供接纳张力螺柱102的输送板152。在该示例中，载荷保持器126位于输送板152与入口轴104之间。
该方法还可以包括将安全装置130连接至输送板152和/或适配器131的步骤。
该方法还可以包括将第一加工中心133与适配器131接合和将第二加工中心154与输送板152接合的步骤。
该方法还可以包括：将第一加工中心133和第二加工中心154定位于机器200的中心之间；移除安全装置130；以及对轴104的轴颈112进行机加工。
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本说明书(包括任何所附权利要求、摘要以及附图)中所公开的特征中的所有特征和/或如此公开的任何方法或进程的步骤中的所有步骤可以以任何组合(除了这种特征和/或步骤中的至少一些特征和/或步骤互斥的组合之外)进行组合。
除非另外明确陈述，否则本说明书(包括任何所附权利要求、摘要以及附图)中所公开的每个特征可以利用出于相同、等效或类似目的的备选特征替换。因此，除非另外明确陈述，否则所公开的每个特征仅是一系列通用的等效或类似特征的一个示例。
本发明不限于(多个)前述实施例的细节。本发明扩展到本说明书(包括任何所附权利要求、摘要以及附图)中所公开的特征中的任何新颖特征或任何新颖组合或扩展到如此公开的任何方法或进程的步骤中的新颖步骤或任何新颖组合。

Claims (16)

1.一种安全装置(130)，用于容纳来自一个转子子组件(117、150)的能量释放，所述转子子组件(117、150)具有一个张力螺柱(102)，所述安全装置(130)包括：
多个容纳构件(132)，其中每个容纳构件(132)包括：
一个细长区域(134)，限定出一根纵向轴线(B)；以及
其特征在于，
至少两个臂(136)，远离所述细长区域(134)的所述纵向轴线(B)突出；以及
至少一个连接构件(138)，被连接至所述多个容纳构件(132)中的至少两个容纳构件，其中在使用中，所述至少一个连接构件(138)被配置为将所述安全装置(130)连接至所述子组件(117、150)，并且所述多个容纳构件(132)被配置为在所述子组件(117、150)的一个或多个部件发生故障的情况下承受来自所述子组件(117、150)的能量释放。
2.根据权利要求1所述的安全装置(130)，其中所述多个容纳构件(132)包括一个第一容纳构件(132)和一个第二容纳构件(132)，在所述第一容纳构件(132)和所述第二容纳构件(132)之间具有一根中心轴线(C)，其中所述第一容纳构件(132)的所述至少两个臂(136)和所述第二容纳构件(132)的所述至少两个臂(136)朝向所述中心轴线(C)突出。
3.根据权利要求1或2所述的安全装置(130)，所述部件包括：被连接的部件、或所述被连接的部件之间的连接。
4.一种组件，包括：
根据前述权利要求中任一项所述的安全装置(130)；以及
一个子组件(117、150)，包括：
一个转子组件(100)的一根轴(104)，所述轴(104)包括一个轴颈(112)；
一个张力螺柱(102)，延伸穿过所述轴(104)；
一个适配器(131)，与所述轴(104)的一个第一端接合；以及
一个载荷保持器(126)，被配置为与所述轴(104)的一个第二端接合并且接纳所述张力螺柱(102)，其中在使用中，所述载荷保持器(126)被配置为相对于所述张力螺柱(102)运动并且将载荷从所述张力螺柱(102)传递给所述轴(104)。
5.根据权利要求4所述的组件，其中所述适配器(131)成形为使得所述适配器(131)的一个第一端被配置为与具有第一轮廓的一个第一轴(104)接合，并且所述适配器(131)的一个第二端被配置为与具有第二轮廓的一个第二轴(104)接合，所述第二轮廓不同于所述第一轮廓。
6.根据权利要求4或5所述的组件，其中所述子组件(117)还包括：
一个压缩本体(120)，与所述轴(104)的所述第二端接合；
一个工具头(122)，与所述张力螺柱(102)接合；以及
一个致动器(124)，位于所述压缩本体(120)与所述工具头(122)之间，以向所述工具头(122)和所述压缩本体(120)施加载荷，其中所述至少一个连接构件(138)包括被连接至所述压缩本体(120)的一个第一连接构件和被连接至所述适配器(131)的一个第二连接构件。
7.根据权利要求6所述的组件，其中第一连接构件经由一个第一快速释放销而被连接至所述压缩本体(120)，并且所述第二连接构件经由一个第二快速释放销而被连接至所述适配器(131)。
8.根据权利要求6所述的组件，其中所述压缩本体(120)包括被配置为覆盖所述轴(104)的至少一部分的一个保护覆盖部。
9.根据权利要求4或5所述的组件，其中所述子组件(150)还包括：
一个输送板(152)，被配置为接纳所述张力螺柱(102)，其中所述载荷保持器(126)位于所述输送板(152)与所述轴(104)之间；
其中所述至少一个连接构件(138)包括被连接至所述输送板(152)的一个第一连接构件和被连接至所述适配器(131)的一个第二连接构件。
10.根据权利要求9所述的组件，还包括：
一个第一加工中心(133)，被配置为与所述适配器(131)接合；以及
一个第二加工中心(154)，被配置为与所述输送板(152)接合。
11.根据权利要求6所述的组件，其中所述工具头(122)包括一个可移除插入件(128)，所述可移除插入件(128)包括：
阳螺纹，用于与所述工具头(122)的配合阴螺纹接合；以及
阴螺纹，用于与所述张力螺柱(102)的配合阳螺纹接合。
12.根据权利要求4-5、7-8和10-11中任一项所述的组件，还包括一个测量装置(129)，所述测量装置(129)被配置为测量所述张力螺柱(102)的伸长率。
13.一种使用根据权利要求1至3中任一项所述的安全装置(130)来使一个转子子组件(117、150)的一个轴(104)的一个轴颈(112)成形的方法，所述方法包括：
向所述轴(104)施加预定压缩载荷，其中所述预定压缩载荷导致所述轴颈(112)的变形，以产生具有凹形的轮廓的一个加载轴颈(112)；以及
使所述加载轴颈(112)成形，以产生柱形的加载轴颈(112)，其中当移除所述预定压缩载荷时，所述轴颈(112)具有凸形的轮廓。
14.根据权利要求13所述的方法，其中向所述轴(104)施加所述预定压缩载荷的步骤包括：
将一个适配器(131)与所述轴(104)的一个第一端接合；
将一个压缩本体(120)与所述轴(104)的一个第二端接合；
将一个工具头(122)与延伸穿过所述轴(104)的一个张力螺柱(102)接合；
将一个致动器(124)设置于所述压缩本体(120)与所述工具头(122)之间；
将所述致动器(124)致动，以向所述压缩本体(120)和所述工具头(122)提供载荷，以使所述张力螺柱(102)延伸并且使所述预定压缩载荷被施加至所述轴(104)；以及
将一个载荷保持器(126)与所述轴(104)的所述第二端接合，以将所述载荷保持在所述轴(104)中。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：在将所述致动器(124)致动之前，将根据权利要求1或2所述的安全装置(130)连接至所述压缩本体(120)和/或所述适配器(131)。
16.根据权利要求15所述的方法，其中使所述加载轴颈(112)成形的步骤包括：
移除所述工具头(122)、所述致动器(124)以及所述压缩本体(120)；
设置接纳所述张力螺柱(102)的一个输送板(152)，其中所述载荷保持器(126)位于所述输送板(152)与所述轴(104)之间；
将所述安全装置(130)连接至所述输送板(152)和/或所述适配器(131)；
将一个第一加工中心(133)与所述适配器(131)接合；
将一个第二加工中心(154)与所述输送板(152)接合；
将所述第一加工中心(133)和所述第二加工中心(154)定位于一个机器(200)的死点(208)和活点(206)之间；
移除所述安全装置(130)；以及
对所述轴(104)的所述轴颈(112)进行机加工。
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