SE520646C2 - Turbin- eller kompressoranordning och förfarande för montering av anordningen - Google Patents

Description

l0 15 20 25 30 520 646 2 används exempelvis soul motorer till fordon, flygplan, som drivmaskiner till fartyg och i kraftverk för elproduktion.

Rotorn kan utgöras av sàväl en radial- som axialrotor.

Med längsträckt rotorparti avses här rotoraxeln samt eventuellt förekommande ytterligare för rotation avsedda komponenter pá rotoraxeln, säsom lager, distanshàllare mellan lagren och kugghjul.

TIDIGARE TEKNIK Vid montering av turbinanordningen innefattande rotorn och statorn mäste rotorn balanseras. Enligt tidigare teknik monteras rotorns lager fràn olika ändar av rotoraxeln i deras respektive lagerlägen. Det första rotorpartiet med nämnda bladförsedda skiv- eller ringformiga organ förbinds enligt tidigare teknik lösgörbart med rotoraxeln via exempelvis ett skruvförband. Detta utförs efter det att det lager som skall vara anordnat närmast nämnda skiv- eller ringformiga organ anordnats i avsedd position.

Balanseringen sker vanligtvis i flera steg, varvid ytterligare komponenter, såsom distanshàllare mellan lagren, kugghjul och andra för rotation avsedda komponenter anordnas successivt pá rotoraxeln. Under balanseringen roteras rotorn, exempelvis med hjälp av en rem eller tryckluft, och material avlägsnas från eller tillförs till rotorn för att förbättra dess balans. balanserats demonteras den skall Efter det att rotorn átminstone delvis för att man kunna anordna statordelarna pá avsedda positioner kring rotoraxeln.

Vid denna demontering lösgörs nämnda skiv- eller 10 15 20 25 30 520 646 3 ringformiga organ och eventuellt även nämnda lager fràn rotoraxeln. Efter det att statordelarna anordnats pà deras avsedda positioner monteras rotorn äter ihop.

Detta inte kan kontrollera hur bra sitt innebär att man rotorn är balanserad i tillstànd. slutliga hopmonterade Det har visat sig att en inte obetydlig andel av de pà så sätt framställda rotorerna trots den utförda balanseringen har en viss obalans.

SAMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med uppfinningen är att àstadkomma en turbin- eller kompressoranordning som skapar förutsättning för en sàdan montering att en större andel framställda rotorer erhàller tillräckligt hög balansnoggranhet.

Detta första bredd än syfte uppnàs genom att det lagrets lagerhállare har en större yttre övriga komponenter anordnade pà rotoraxeln mellan det första lagret och rotoraxelns fria ände. Härigenom skapas förutsättningar för en montering av de för placering kring rotoraxeln avsedda rotordelarna frán rotoraxelns fria ände och in, mot rotorskivan. Detta innebär att någon demontering av exempelvis det första rotorpartiet innefattande nämnda skiv- eller ringformiga organ inte är nödvändig efter balanseringen. Därmed undviks risken efter trots den utförda att rotorn slutmontering balanseringen uppvisar en obalans, vilket enligt tidigare teknik förekom som ett resultat av att de demonterade rotorkomponenterna ej hamnade i exakt samma läge vid slutmonteringen. 10 15 20 25 30 520 646 4 Härigenom kan vidare lagerhus och/eller statorhusdelar pà ett enkelt sätt monteras pá avsedda positioner genom förflyttning i axiell riktning fràn rotoraxelns fria ände och in mot rotorskivan och därefter fixeras.

Med bredd avses utsträckning vinkelrätt mot rotoraxelns längdriktning och därmed avses i första hand diameter.

Enligt en föredragen utföringsform har det andra, làngsträckta rotorpartiet inkluderande nämnda komponenter en stegvist sig reducerande bredd frán det första lagrets lagerhàllare i riktning mot rotoraxelns och/eller statorhusdelar monteras pà avsedda positioner i tur och fria ände. Härigenom kan lagerhus ordning fràn rotorskivan mot rotoraxelns fria ände genom förflyttning i axiell riktning fràn rotoraxelns fria ände och in mot rotorskivan Enligt en annan föredragen utföringsform innefattar anordningen en stator, som i sin tur innefattar en första statorhusdel anordnad i en position i närheten av rotorskivan, vilken första statorhusdel är inrättad för att placeras och fixeras i. nämnda position i. en riktning fràn rotoraxelns fria ände. Med andra ord är den första statorhusdelen ätkomlig för fixeringen frán en sida motsatt rotorskivan. Härigenom skapas förutsättningar för en montering av de för placering kring rotoraxeln avsedda statordelarna en efter en fràn rotoraxelns fria ände och in mot rotorskivan. Den första statorhusdelen har för detta ändamål en central öppning för pàträde över rotoraxeln.

Enligt en föredragen utföringsform innefattar statorn en mellan den första statorhusdelen och rotorskivan 10 15 20 25 30 520 646 5 anordnad fästdel, med vilken den första statorhusdelen är förbunden. Denna fästdel innefattar enligt en vidareutveckling ett parti som bildar nämnda lagerhàllare för det första lagret och avses placeras i avsedd position tillsammans med lagret.

Enligt en annan föredragen utföringsform innefattar nämnda fästdel medel för förbindning med den första statorhusdelen i nämnda riktning fràn rotoraxelns fria ände. Nämnda förbindningsmedel uppvisar företrädesvis en gängad öppning, som sträcker sig parallellt med rotoraxelns längdriktning. Härigenom skapas förutsättningar för förbindning av den första statorhusdelen med fästdelen exempelvis med hjälp av en skruv i axiell riktning utifrân.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande för montering av en turbin- eller kompressoranordning innefattande en rotor och en förhållande till som leder till att en i teknik StâtOI, tidigare större andel framställda rotorer erhàller tillräckligt hög balansnoggranhet.

Detta syfte uppnås genom förfarandet som anges i det följande krav 12. Tack vare detta förfarande kan statorn anordnas med bibehàllna lager och övriga komponenter kring rotorn efter utförd. balansering. Med andra ord erfordras ingen mellandemontering av rotorn. Det första rotorpartiet med det skivformiga organet kan därmed vara fast förbundet med rotoraxeln via exempelvis ett svetsförband. Med anordnande av statorn avses placering och fixering av de i statorn ingàende komponenterna. 10 15 20 25 30 520 646 6 Enligt en föredragen utföringsfornx anordnas en andra statorhusdel kring rotoraxeln via en relativrörelse mellan den andra statorhusdelen och rotoraxeln sä att den andra statorhusdelen förs från rotoraxelns fria ände och in mot den första statorhusdelen efter anordnandet av den första statorhusdelen i avsedd position. Med andra ord förflyttas de i statorn ingàende komponenterna till sina respektive avsedda positioner i tur och ordning fràn rotoraxelns fria ände.

KORT BESKRIVNING AV FIGURER Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande, med hänvisning till det utförande som visas pà de bifogade ritningarna, varvid Fig l illustrerar rotorn enligt ett första utförande i en schematisk sidovy, Fig 2 illustrerar rotorn enligt fig 1 samt en vid denna anordnad första statorhusdel, och Fig 3 illustrerar en turbinanordning innefattande rotorn och den första statorhusdelen enligt fig 2.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRANDEN I Fig 1 visas en rotor 1 som innefattar ett första rotorparti 2 med tvä efter varandra anordnade skiv- eller ringformiga organ 3 som vart och ett uppvisar ett flertal blad eller skovlar 4 anordnade efter varandra i en kringgáende bana utmed dess periferi. Bladen 4 är avsedda för styrning eller åtminstone pàverkan av ett gasflöde.

Rotorn 1 bildar en tvàstegs axialturbin och är avsedd att användas som kraftturbin. Uppfinningen är emellertid inte begränsad till detta utförande utan kan även 10 15 20 25 30 520 646 7 tillämpas pà axialturbiner' med andra antal steg samt även pà radialturbiner.

Rotorn l innefattar vidare ett andra, längsträckt rotorparti 5 som skjuter ut vinkelrätt frán rotorskivorna 3 och som innefattar en med dessa fast förbunden rotoraxel 6. Det första rotorpartiet 2 är närmare bestämt fastsvetsat vid rotoraxeln 6 och de bildar därmed efter hopsvetsning ett enda stycke.

Rotoraxeln 6 har en stegvist sig reducerande diameter i riktning frán rotorskivorna 3 och ut mot dess fria ände 7. Utmed rotoraxeln 6 är ett antal Tack komponenter anordnade. vare rotoraxelns 6 utformning med nämnda stegvist sig reducerande diameter kan man anordna dessa komponenter i tur och ordning efter varandra pà avsedd plats utmed rotoraxeln i riktning fràn rotoraxelns 6 fria ände 7. Vid monteringen placeras sålunda den komponent som skall vara anordnad närmast rotorskivorna i avsedd position först.

Ett första lager 8 i form av ett axialkullager är anordnat i ett lagerläge i närheten av rotorskivorna 3.

Ett andra lager 9 i form av ett cylindriskt rullager är anordnat i ett lagerläge i närheten av rotoraxelns 6 fria ände 7.

En fästdel 10 för förbindning med en första statorhusdel ll, se figur 2, är anordnad i närheten av rotorskivan 3. -hylsa 25 för Vidare innefattar nämnda fästdel 10 Fästdelen bildar en lagerhállare eller radialkullagret 8. medel 12 för förbindning med den första statorhusdelen ll. Nämnda förbindningsmedel 12 uppvisar ett flertal vilkas centrumaxel sträcker sig gängade öppningar, 10 15 20 25 30 520 646 8 väsentligen parallellt med rotoraxelns centrumaxel.

Nämnda förbindningsmedel 12 utgörs närmare bestämt av mutterdelar för ingrepp med skruvar 19, se figur 2, i riktning frán rotoraxelns fria ände. Nämnda förbindningsmedel 12 är anordnade pà ett större avstånd i radiell riktning fràn. rotoraxelns 6 centrumaxel än lagerhàllaren 25 är. Fästdelen 12 utgör även stöd för en mellan rotorskivan 3 och radialkullagret 8 anordnad tätning 13.

I figur 1 visas vidare ett distansorgan 14 för hállande av distans mellan lagren 8,9 och ett i axiell riktning utanför det cylindriska rullagret 9 anordnat kugghjul 15. Ett stopporgan 31 i form av en mutter är anordnat i axiell riktning utanför kugghjulet 15 i syfte att hálla de innanför detta anordnade komponenterna på avsedda platser utmed rotoraxeln 6. Rotoraxeln 6 uppvisar ett utvändigt gängat avsnitt 32 för ingrepp med muttern 31.

Komponenterna utmed rotoraxeln 6 har en successivt reducerad diameter i rotoraxelns längdriktning fràn det första lagrets 8 lagerhàllare 25 mot den fria änden 7.

Radialkullagrets 8 ytterhylsas 25 ytterdiameter är alltsà större än distanshylsans 14 ytterdiameter, som i sin tur är större än rullagrets 9 ytterdiameter, som i sin tur är större än kugghjulets 15 ytterdiameter.

I figur 2 visas den första statorhusdelen 11 anordnad kring rotoraxeln 6. Den första statorhusdelen 11 uppvisar ett genomgående, centralt inre hàl 16, genom vilket rotoraxeln 6 sträcker sig. Den första statorhusdelen 11 uppvisar vidare en kanal 17 avsedd för genomträde av gas fràn rotorskivornas 3 blad 4. 10 15 20 25 30 520 646 9 statorhusdelen 11 flertal hàl 18 försedda med Den första dessutom ett uppvisar inbördes avstånd i en kringgàende bana i. positioner som nmmsvarar läget för fästdelens 10 gängade öppningar 12. Härigenom kan den första statorhusdelen 11 förbindas med fästdelen 10 via skruvarna 19. Hàlen 18 är försedda pà ett mindre avständ frän rotoraxeln 6 än gaskanalen 17 i rotoraxelns radiella riktning. Hålen 18 är vidare åtkomliga i riktning fràn rotoraxelns 6 fria ände '7 genonl nämnda centrala inre hàl 16 i den första statorhusdelen 11. Det centrala inre hálet 16 i den första statorhusdelen har vidare en konisk form, som vidgar sig mot rotoraxelns 6 fria ände 7. Härigenom underlättas manövrering av skruvarna 19.

Den första statorhusdelen 11 uppvisar vidare medel 20 för förbindning med en andra statorhusdel 21, se figur 3. Nämnda förbindningsmedel 20 är anordnade àtkomliga i riktning frän rotoraxelns 6 fria ände 7 och utgörs av ett flertal emot ett gängade hàl avsedda att ta motsvarande antal skruvar 22. Hålen 20 är försedda pà inbördes avstånd utmed en kringgàende bana i en del av den första statorhusdelen som vetter mot rotoraxelns fria ände 7. Även dessa hàl 20 har en längdriktning som sträcker sig parallellt med rotoraxelns 6 längdriktning.

I figur 3 visas turbinanordningens stator 26. Den andra statorhusdelen 21 är anordnad pá en motsatt sida om den första statorhusdelen. 11 relativt rotorskivan 3. Den andra statorhusdelen 21 innefattar medel 23 för förbindning med den första statorhusdelen 11. Dessa förbindningsmedel 23 är anordnade àtkomliga fràn rotoraxelns 6 fria ände 7 eoch utgörs av ett flertal gängade hàl avsedda att ta emot nämnda skruvar 22. Hålen 10 15 20 25 30 520 646 10 23 är försedda pà inbördes avständ utmed en kringgàende bana i en del av den andra statorhusdelen 21 som vetter mot rotoraxelns fria ände 7 och i positioner som svarar mot den första statorhusdelens ll hàls 20 positioner. Även dessa häl 23 har en längdriktning som sträcker sig parallellt med rotoraxelns 6 längdriktning.

Den andra statorhusdelen 21 bildar ett lagerhus 24 för bàde radialkullagret 8 och rullagret 9. Lagerhuset 24 är àtminstone partiellt anordnat i den första statorhusdelens ll inre, centrala hàl 16.

Mellan rotorhjulen 3 är en tredje och fjärde statordel 27,28 anordnade. Vidare är en yttre statorcylinder 29 anordnad i radiell riktning utanför dessa för att hälla dem pá avsedd plats. De tredje och fjärde statordelarna 27,28 är inrättade att placeras mellan hjulen 3 i radiell riktning utifrân. háll till Med andra ord förs de ihop frän olika deras avsedda positioner.

Statorcylindern 29 förbinds i sin tur med den första staordelen via ett skruvförband 30 i radiell riktning utanför gaskanalen 17. exempel pà montering av Nedan beskrivs ett turbinanordningen i kronologisk ordning, se figur 1-3.

Det första rotorpartiet 2 inkluderande de bladförsedda rotorskivorna 3 är fast förbundet med rotoraxeln 6 via startar. innan monteringen med fästdelen 10 och ett svetsförband Radialkullagret 8 tillsammans frän rotoraxelns 6 fria ände 7 i till tätningen 13 förs riktning mot rotorskivorna 3 deras avsedda position. i närheten. av rotorskivorna. 3, se figur l.

Därefter placeras pä samma sätt distanshylsan 14 i 10 15 20 25 30 520 646 ll avsedd position kring rotoraxeln 6 intill radialkullagret 8. Därefter placeras det cylindriska rullagret 9 pá samma sätt i dess avsedda position intill distanshylsan 14. Därefter placeras kugghjulet 15 pá samma sätt i dess avsedda position intill rullagret 9. Därefter gängas muttern 31 fast i avsedd position utmed rotoraxeln. Balansering av rotorn utförs det att pà Enligt ett alternativ balanseras rotorn i efter samtliga komponenter monterats rotoraxeln. flera steg under den ovan beskrivna monteringen.

Efter monteringen och balanseringen av rotorn l förs den första statorhusdelen 11 fràn rotoraxelns 6 fria ände 7 och in i riktning mot rotorskivorna 3 till avsedd position intill fästdelen 10. Därefter fastgörs den första statorhusdelen ll vid fästdelen 10 via ett skruvförband 12,18,l9. Tack vare den koniska innerytan hos den första statorhusdelens ll inre, centrala hàl 16 är förbindningshàlen 18 väl àtkomliga för att föra in och fastgöra skruvarna 19, se figur 2. Därefter förs den andra statordelen 21 frán rotoraxelns 6 fria ände 7 och in i riktning mot den första statordelen ll till avsedd intill denna, i nämnda position àtminstone partiellt centrala häl 16, se figur 3. Därefter fastgörs den andra storhusdelen 21 vid den första statorhusdelen ll via ett skruvförband 20,22,23.

De tredje och fjärde statordelarna 27,28 placeras mellan hjulen 3 i radiell riktning utifrån. Med andra ord förs de ihop fràn olika háll till deras avsedda positioner intill varandra. Statorcylindern 29 förs därefter i axiell riktning till dess avsedda position intill den första statorhusdelen ll och förbinds med denna via skruvförbandet 30. 10 15 20 520 646 12 Uppfinningen skall inte anses vara begränsad till de ovan. beskrivna. utföringsexemplen, utan. en rad ytter- ligare varianter och lnodifikationer är tänkbara inom ramen för efterföljande patentkrav.

Nämnda förbindningsmedel l2,l8,l9,20,22,23 kan vara utformade pà ett flertal olika sätt för att åstadkomma förbindningen mellan fästdelen 10 och den första statorhusdelen ll respektive den första statorhusdelen 11 och den andra statorhusdelen 21. Fästdelen kan exempelvis uppvisa utskjutande skruvar, varvid den första statorhusdelen har motsvarande öppningar, varvid den första statorhusdelen fastgörs vid fästdelen via muttrar i axiell utifrân. ett riktning Enligt ytterligare alternativ nitas delarna fast vid varandra.

Det ligger givetvis dessutom inom ramen för de följande patentkraven att rotorn 1 kan utnyttjas sàväl som en kompressor som en turbin, det vill säga sàväl för att påverka eller styra ett flöde som för att pàverkas av ett flöde.

Claims (16)

10 15 20 25 30 520 646 13 PATENTKRAV

1. l. Turbin- eller kompressoranordning innefattande en rotor (1), vilken rotor innefattar ett första rotorparti (2) med ätminstone ett skiv- eller ringformigt organ (3) som uppvisar ett flertal blad (4) anordnade efter varandra i en kringgàende bana för styrning av ett gasflöde, samt ett andra, làngsträckt rotorparti (5) som skjuter ut vinkelrätt fràn och som innefattar en med rotorskivan (6), är monterade pá (6), anordnat närmare rotorskivan (3) (9), (25) (9,l4,15,3l) första lagret (8) och rotoraxelns fria ände (7) rotorskivan (3) förbunden rotoraxel varvid ett första och andra (8,9) rotoraxeln lager inbördes avstànd utmed varvid det första lagret (8) är än det andra lagret och. varvid det första lagrets (8) lagerhállare har en större yttre bredd än övriga komponenter anordnade pá rotoraxeln (6) mellan det k ä n n e t e c k n a d av, att anordningen innefattar en stator (26), som i sin tur (ll) (3), statorhusdel är inrättad för att placeras och fixeras i innefattar en första statorhusdel anordnad. i en position j. närheten av rotorskivan vilken första nämnda position i en riktning fràn rotoraxelns (6) fria ände (7).

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av, (25) har (5) inkluderande att frán det första lagrets (8) lagerhállare làngsträckta rotorpartiet (9,l4,15,3l) en reducerande bredd i. riktning mot rotoraxelns (6) ände (7). det andra, nämnda komponenter stegvist sig fria 10 15 20 25 30 . . , « , - 520 646 14

3. Anordning enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av, (ll) innefattar en kanal avsedd för genomträde av gas frán rotorskivans (3) att den första statorhusdelen (17) blad (4).

4. Anordning enligt nágot av föregáende krav, k ä n n e t e c k n a d av, (26) statorhusdelen (ll) och rotorskivan (3) anordnad fästdel att statorn innefattar en mellan den första (10), med vilken den första statorhusdelen är förbunden.

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av, fästdel (10) förbindning med den första statorhusdelen (11) att nämnda innefattar medel (12) för i nämnda riktning fràn rotoraxelns (6) fria ände (7).

6. Anordning enligt krav 3 och 5, k ä n n e t e c k n a d av, att nämnda förbindningsmedel (12) är anordnade i radiell riktning innanför gaskanalen (17).

7. Anordning enligt krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a d av, (12) att nämnda förbindningsmedel uppvisar en gängad öppning.

8. Anordning enligt nágot av kraven 4-7, k ä n n e t e c k n a d av, (10) nämnda lagerhàllare (25) för det första lagret (8). att nämnda fästdel innefattar ett parti som bildar

9. Anordning enligt nágot av föregående krav, 10 15 20 25 30 520 646 15 k ä n n e t e c k n a d av, (26) som är anordnad pà en motsatt (21) sida om den första att statorn innefattar en andra statorhusdel statorhusdelen (11) relativt rotorskivan (3) och att den andra statorhusdelen är inrättad för förbindning med den första statorhusdelen.

10. Anordning enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av, (21) för det första (8) och det andra (9) lagret. att den andra statorhusdelen bildar ett lagerhus

11. ll. Förfarande för montering av en turbin- eller kompressoranordning innefattande en rotor (1) (26), rotorparti (2) stator vilken rotor innefattar ett första skiv- eller blad (4) en kringgàende bana för àtminstone ett ett flertal med ringformigt organ (3) med anordnade efter varandra i samt en vinkelrätt frán (6), ytterligare (6), styrning av ett gasflöde, skivan utskjutande rotoraxel varvid tvá lager (3,9), anordnas kring rotoraxeln samt eventuellt komponenter, och därefter balanseras rotorn k ä n n e t e c k n a t av, att efter balanseringen anordnas en första statorhusdel (ll) hos statorn (26) kring rotoraxeln (6) i en position i närheten av rotorskivan (3) via en relativrörelse mellan den första statorhusdelen och rotoraxeln sà att den första statorhusdelen förs fràn rotoraxelns fria ände (7) och in mot rotorskivan.

12. Förfarande enligt krav ll, k ä n n e t e c k n a t av, och en. 10 15 20 25 30 35 520 646 16 att en för den första statorhusdelen (11) avsedd fästdel (10) anordnas kring rotoraxeln (6) i närheten av rotorskivan (3) innan den första statorhusdelen (ll) samband med placeringen av den (ll) monteras och att i första statorhusdelen i avsedd position fastgörs den vid denna fästdel.

13. Förfarande enligt krav 12, att den första (10) k ä n n e t e c k n a t av, (11) riktning fràn rotoraxelns (6) statorhusdelen fastgörs vid fästdelen i en fria ände (7).

14. Förfarande enligt nàgot av kraven 11-13, k ä n n e t e c k n a t av, (11) (21) via en relativrörelse mellan den att efter anordnandet av den första statorhusdelen i avsedd position anordnas en andra statorhusdel kring rotoraxeln (6) andra statorhusdelen och rotoraxeln sá att den andra och statorhusdelen förs fràn rotoraxelns fria ände (7) in mot den första statorhusdelen.

15. Förfarande enligt krav 14 k ä n n e t e c k n a t av, att den andra statorhusdelen (21) fastgörs vid den första statorhusdelen (11) i en riktning fràn rotoraxelns (6) fria ände (7).

16. Förfarande enligt nàgot av kraven 11-15, k ä n n e t e c k n a t av, kring (8,9) anordnas (6) via en relativrörelse mellan rotoraxeln att vart och ett av lagren rotoraxeln och respektive lager sä att lagret förs fràn rotoraxelns fria ände (7) och i riktning in mot rotorskivan (3) till dess respektive lagerläge.