CN217233648U - 一种涡轮轴端固定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种涡轮轴端固定装置，所述的涡轮轴端固定装置用于涡轮轴与后轴的固定，包括固定螺母、第一衬套、弹性件和固定件；固定螺母一端通过螺纹连接涡轮轴，固定螺母另一端抵接至后轴的轴颈处；第一衬套的部分套接在固定螺母上，且第一衬套与固定螺母之间预留有适配于弹性件的安装间隙，弹性件放置于安装间隙内并被压缩，且弹性件的两端分别抵接于固定螺母和第一衬套；第一衬套的另一部分向后轴方向延伸并套接在后轴上，固定件将第一衬套固定在后轴上。本涡轮轴端固定装置在第一衬套、弹性件、固定螺母和固定件的配合下，达到了固定效果更好，使用寿命更长的技术效果，还具有结构简单、工作稳定性强、维修成本低、维修周期短的特点。

Description

一种涡轮轴端固定装置

技术领域

本实用新型属于固定设备技术领域，具体涉及一种涡轮轴端固定装置。

背景技术

在燃气轮机工作过程中，高温燃气推动涡轮叶轮带动压气机叶轮一起转动是其中的一项重要步骤，是保证燃气轮机循环工作的关键步骤。

燃气轮机在使用过程中，由于燃气轮机部件制造和装配误差；制造材料材质不均匀；零件受热不均匀；零部件松动、表面脱落、腐蚀、磨损和材料污染等问题，容易出现由转子不平衡引起振动。振动将会导致燃气轮机的关键部件寿命下降，工作效率变低，甚至影响燃气轮机的正常运行，因此，保证燃气轮机在使用过程中的工作稳定性尤其重要。为此，须设计一种固定装置，保证低压压气机后轴颈与涡轮轴紧密配合，以及在高速旋转时的工作稳定性。

现有技术中，采用的是螺母固定结构进行紧固，传统的螺母固定结构大部分结构单一，功能性单一。燃气轮机对涡轮轴端有特殊要求，这种特殊要求完全超出了我们普通领域所使用的螺栓和螺母的结构以及配合连接方式，采用现有的螺母固定结构并不能满足实际使用的需求。

同时，传统的螺母固定结构由于结构振动或其它工作环境因素，容易受到腐蚀、变形等结构损伤，进而造成固定效果欠佳，影响低压压气机后轴颈和涡轮轴的连接配合，对于燃气轮机的工作效率和工作安全性产生负面影响。此外，检修或更换设配时，须重新检查校准安装位置和尺寸公差，过程繁琐，维修周期长，维修成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种涡轮轴端固定装置，解决了现有的螺母固定结构使用效果不佳、使用寿命短和维护成本高的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种涡轮轴端固定装置，用于涡轮轴与后轴的固定，包括固定螺母、第一衬套、弹性件和固定件；

固定螺母一端通过螺纹连接涡轮轴，固定螺母另一端抵接至后轴的轴颈处；

第一衬套的部分套接在固定螺母上，且第一衬套与固定螺母之间预留有适配于弹性件的安装间隙，弹性件放置于安装间隙内并被压缩，且弹性件的两端分别抵接于固定螺母和第一衬套；

第一衬套的另一部分向后轴方向延伸并套接在后轴上，固定件将第一衬套固定在后轴上。

在一种可能的设计中，后轴与固定螺母之间设有第二衬套，以使固定螺母、第二衬套和后轴在弹性件作用下相互抵紧。

在一种可能的设计中，第二衬套包括平行于后轴轴向的套筒部和平行于后轴径向的盖板部，其中，套筒部套接在后轴上并位于后轴与第一衬套之间，固定件依次穿过第一衬套和套筒部并将二者固定在后轴上；盖板部位于后轴与固定螺母之间，固定螺母、盖板部和后轴在弹性件作用下相互抵紧。

在一种可能的设计中，固定螺母外周的近第二衬套端设有外环体，外环体可抵接于盖板部；第一套筒一端连接于连接环，第一套筒的另一端设有抵接环；当弹性件放置于安装间隙内时，弹性件的两端分别抵接于外环体和抵接环。

在一种可能的设计中，固定螺母的内周设有内螺纹和向内延伸的内环体，当固定螺母通过内螺纹固定在涡轮轴上时，内环体的两侧分别抵接至后轴的端面和涡轮轴的端面。

在一种可能的设计中，第一衬套包括相互连接的第一套筒和第二套筒，其中，第一套筒套接在固定螺母上，第二套筒套接在后轴上。

在一种可能的设计中，固定螺母的外周上设有一内凹的环形槽，且环形槽位于安装间隙内。

在一种可能的设计中，弹性件选用压缩弹簧，固定件选用插销。

有益效果：

本涡轮轴端固定装置在第一衬套、弹性件、固定螺母和固定件的配合下，达到了固定效果更好，使用寿命更长的技术效果，还具有结构简单、工作稳定性强、维修成本低、维修周期短的特点。

同时，弹性件既可以缓解结构振动对燃气轮机工作效率的影响，提高使用寿命和工作稳定性，又可以减少后轴轴颈和涡轮轴传力花键的磨损，提高了力矩传递效率，也提高了使用寿命。此外，本涡轮轴端固定装置由多个零部件组成，提高了可维修性，缩短了维修周期，也就降低维修成本。

附图说明

图1为一种涡轮轴端固定装置的结构示意图。

图2为固定螺母的结构示意图。

图3为第一衬套的结构示意图。

图中：

1、固定螺母；101、内环体；102、外环体；103、环形槽；2、第一衬套；21、第一套筒；22、第二套筒；23、连接环；24、抵接环；3、弹性件；4、固定件；5、第二衬套；51、套筒部；52、盖板部。

具体实施方式

实施例：

如图1-3所示，一种涡轮轴端固定装置，用于涡轮轴与后轴的固定，包括固定螺母1、第一衬套2、弹性件3和固定件4，其中，固定螺母1一端通过螺纹连接涡轮轴，固定螺母1另一端抵接至后轴的轴颈处；第一衬套2的部分套接在固定螺母1上，且第一衬套2与固定螺母1之间预留有适配于弹性件3的安装间隙，弹性件3放置于安装间隙内并被压缩，且弹性件3的两端分别抵接于固定螺母1和第一衬套2；第一衬套2的另一部分向后轴方向延伸并套接在后轴上，固定件4将第一衬套2固定在后轴上。

安装时，固定螺母1套接在涡轮轴的端部并通过螺纹拧紧，以使固定螺母1和涡轮轴相互固定，同时，使固定螺母1与后轴的端面相贴合。弹性件3沿固定螺母1的外周放置，将第一衬套2套接至涡轮轴上，且第一衬套2的部分移动至后轴上并通过固定件4将二者相连，此时，第一衬套2位于固定螺母1外侧的部分罩住弹性件3，弹性件3的两端分别被固定螺母1和第一衬套2所限位，则弹性件3被压缩。

结合实际使用，固定螺母1与后轴的贴合面为后轴轴颈处的配合面；第一衬套2与后轴连接时，第一衬套2被装配至后轴，并与后轴上的花键相互配合。

弹性件3被压缩并产生弹性力，弹性力作用至第一衬套2，而第一衬套2与后轴固定连接，则弹性力作用至后轴上并使得后轴向靠近涡轮轴方向移动或有移动的趋势；弹性力作用至固定螺母1，固定螺母1与涡轮轴相互固定，则固定螺母1向远离涡轮轴方向移动或有移动的趋势；即在弹性力作用下，固定螺母1与涡轮轴各自的螺纹相互抵紧，减少了由于螺纹连接不够紧密所导致的螺纹表面磨损，提高了零件的使用寿命。

此外，在燃气轮机正常工作中，由于内部结构因素和/或外部环境因素造成燃气轮机出现轴向振动时，在弹性力作用下，涡轮轴和后轴处于相互抵紧的状态，减少了由轴向振动造成的零部件移动，进而减少了由移动所造成的零部件损伤，提高了燃气轮机工作的稳定性。

相比较于现有的螺母固定结构，本涡轮轴端固定装置具有以下优点：

其一为结构进行了改进，通过固定螺母1、第一衬套2和弹性件3相互配合产生的弹性力，增加了固定螺母1、涡轮轴和后轴之间配合的紧密程度，减少了由振动造成的工作不稳定和使用寿命损耗；避免了现有的螺母固定结构在工作过程中出现的螺纹表面磨损、零部件移动损伤和工作时间增加。

其二为降低了维护成本，即现有的螺母固定结构是由单个零部件所组成，检修时较为复杂，且更换零件后，须重新校准装配位置和装配尺寸。本涡轮轴端固定装置由多个零部件组成，仅需更换损坏的零部件，且无需再次校准，提高了可维修性，缩短了维修周期，也就降低维修成本。

其三为本涡轮轴端固定装置在起到固定作用的基础上，还可以传递部分扭矩，辅助传动。

下面结合各个零部件的具体结构对本涡轮轴端固定装置的工作进行说明：

在本实施例中，后轴与固定螺母1之间设有第二衬套5，以使固定螺母1、第二衬套5和后轴在弹性件3作用下相互抵紧。

在运动部件中，因为长期的磨擦而造成零件的磨损，当轴和孔的间隙磨损到一定程度的时候必须要更换零件，通过第二衬套5将固定螺母1与后轴隔开，并且将第二衬套5硬度降低，使其在摩擦副中成为承磨件，达到磨损保护的目的。同时，在弹性力作用下，固定螺母1、第二衬套5和后轴相互抵紧，固定效果好，有助于减少振动对正常工作的影响。

在一种可能的实现方式中，参见图1，第二衬套5包括平行于后轴轴向的套筒部51和平行于后轴径向的盖板部52，其中，套筒部51套接在后轴上并位于后轴与第一衬套2之间，固定件4依次穿过第一衬套2和套筒部51并将二者固定在后轴上；盖板部52位于后轴与固定螺母1之间，固定螺母1、盖板部52和后轴在弹性件3作用下相互抵紧。

另外，套筒部51是通过固定件4固定在后轴上的，故套筒部51上设有适配于固定件4的孔体结构，以便于连接。且在实际使用中，第二衬套5安装在后轴的轴颈处，故盖板部52的圆心处设有适配于轴颈的孔体结构，以满足实际安装的需求。

下面结合固定螺母1和第一衬套2各自的结构，对弹性件3的工作进行说明，具体的，固定螺母1外周的近第二衬套5端设有外环体102，外环体102可抵接于盖板部52；第一套筒21一端连接于连接环23，第一套筒21的另一端设有抵接环24；当弹性件3放置于安装间隙内时，弹性件3的两端分别抵接于外环体102和抵接环24。

对于弹性件3而言，仅仅放置在安装间隙内是不够的，弹性件3还需受力才能产生弹性力，进而使弹性力作用至涡轮轴和后轴上。因此，在安装间隙的两端分别设有外环体102和抵接环24，以供弹性件3抵接。

安装时，弹性件3放置固定螺母1的外周，且弹性件3的一端位于外环体102上，第一衬套2套接在固定螺母1上后，第一衬套2向固定螺母1方向移动并使得弹性件3的另一端抵接至抵接环24。随着第一衬套2的移动弹性件3被压缩的程度也逐渐增加，通过固定件4固定第一衬套2的同时也将弹性件3的压缩量固定，而弹性件3所产生的弹性力正比于其压缩量，换而言之，可以根据实际使用需求决定第一衬套2的固定位置，也即决定了弹性件3所产生的弹性力。

实际使用时，与后轴的连接处是后轴的轴颈处，此处为具有多个台阶的台阶轴，故此对固定螺母1的结构进行适应性改进，其中，固定螺母1的内周设有内螺纹和向内延伸的内环体101，当固定螺母1通过内螺纹固定在涡轮轴上时，内环体101的两侧分别抵接至后轴的端面和涡轮轴的端面。

后轴的端面抵接于涡轮轴的端面时，台阶轴为涡轮轴限位形成一环形的槽体，通过内环体101进行填充，在振动产生时，内环体101既可以均匀传递振动，又避免了形成局部应力集中，有助于提高使用寿命。此外，内螺纹用于将固定螺母1与涡轮轴固定，内螺纹具体的参数适配于涡轮轴上外螺纹的参数，在此不再赘述。

在本实施例中，第一衬套2包括相互连接的第一套筒21和第二套筒22，其中，第一套筒21套接在固定螺母1上，第二套筒22套接在后轴上。

按照功能，第一衬套2可分为三部分，即套接在固定螺母1处的第一套筒21，第一套筒21与固定螺母1相互配合以安装弹性件3，进而通过弹性件3的弹性力实现其余零部件之间的固定和对振动的抵抗；以及套接在后轴上第二套筒22，第二套筒22起到固定作用，确保第一衬套2处于所设计的工作位置上，故第二套筒22将连接固定件4；对于第一套筒21与第二套筒22的连接处，可称之为连接环23，其使第一套筒21和第二套筒22连成一个整体。

在一种可能的实现方式中，固定螺母1的外周上设有一内凹的环形槽103，且环形槽103位于安装间隙内。即在固定螺母1的拆装过程中可利用该环形槽103作为使力点，进而方便于进行拆装，提高了使用的便捷性。

在一种可能的实现方式中，弹性件3选用压缩弹簧，或者，选用其他任意合适的弹簧。

在一种可能的实现方式中，固定件4选用插销，或者，选用其他任意合适的销结构。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种涡轮轴端固定装置，用于涡轮轴与后轴的固定，其特征在于，包括固定螺母(1)、第一衬套(2)、弹性件(3)和固定件(4)；

固定螺母(1)一端通过螺纹连接涡轮轴，固定螺母(1)另一端抵接至后轴的轴颈处；

第一衬套(2)的部分套接在固定螺母(1)上，且第一衬套(2)与固定螺母(1)之间预留有适配于弹性件(3)的安装间隙，弹性件(3)放置于安装间隙内并被压缩，且弹性件(3)的两端分别抵接于固定螺母(1)和第一衬套(2)；

第一衬套(2)的另一部分向后轴方向延伸并套接在后轴上，固定件(4)将第一衬套(2)固定在后轴上。

2.根据权利要求1所述的涡轮轴端固定装置，其特征在于，后轴与固定螺母(1)之间设有第二衬套(5)，以使固定螺母(1)、第二衬套(5)和后轴在弹性件(3)作用下相互抵紧。

3.根据权利要求2所述的涡轮轴端固定装置，其特征在于，第二衬套(5)包括平行于后轴轴向的套筒部(51)和平行于后轴径向的盖板部(52)，其中，套筒部(51)套接在后轴上并位于后轴与第一衬套(2)之间，固定件(4)依次穿过第一衬套(2)和套筒部(51)并将二者固定在后轴上；盖板部(52)位于后轴与固定螺母(1)之间，固定螺母(1)、盖板部(52)和后轴在弹性件(3)作用下相互抵紧。

4.根据权利要求3所述的涡轮轴端固定装置，其特征在于，固定螺母(1)的外周的近第二衬套(5)端设有外环体(102)，外环体(102)可抵接于盖板部(52)；第一套筒(21)一端连接于连接环(23)，第一套筒(21)的另一端设有抵接环(24)；当弹性件(3)放置于安装间隙内时，弹性件(3)的两端分别抵接于外环体(102)和抵接环(24)。

5.根据权利要求1所述的涡轮轴端固定装置，其特征在于，固定螺母(1)的内周设有内螺纹和向内延伸的内环体(101)，当固定螺母(1)通过内螺纹固定在涡轮轴上时，内环体(101)的两侧分别抵接至后轴的端面和涡轮轴的端面。

6.根据权利要求1或5所述的涡轮轴端固定装置，其特征在于，第一衬套(2)包括相互连接的第一套筒(21)和第二套筒(22)，其中，第一套筒(21)套接在固定螺母(1)上，第二套筒(22)套接在后轴上。

7.根据权利要求1所述的涡轮轴端固定装置，其特征在于，固定螺母(1)的外周上设有一内凹的环形槽(103)，且环形槽(103)位于安装间隙内。

8.根据权利要求1所述的涡轮轴端固定装置，其特征在于，弹性件(3)选用压缩弹簧，固定件(4)选用插销。

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