專利名稱：一種用于轉動機械的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于一轉動機械的裝置，該轉動機械包括一定子部件和一由其支撐的轉子部件，并設置有第一支撐裝置來吸收定子部件和轉子部件之間出現(xiàn)的力。
一般見到的這種裝置適用于這樣的轉動機械，其在正常運轉條件下，轉子部件與定子部件之間出現(xiàn)一較低水平的力，通常為轉子的重力，然而在特殊情況下，在二者之間可能出現(xiàn)大得多的力。由于按照本發(fā)明的裝置特別適用于那種類型的轉動機械，流經其中的介質溫度與環(huán)境溫度不同，進而這就導致了在轉動部件和定子部件之間出現(xiàn)溫度誘發(fā)的張力，而本發(fā)明就是特別參照在這樣一種機器上的應用來加以描述的，顯然沒有任何限定的目的。
對于所定義類型的轉動機械來說，按照現(xiàn)有技術，公知在定子部件與轉動部件之間設置可彈性變形的部分。所述部分首先能夠在沒有承受任何變形的情況下攜帶轉子，并將其保持在轉動機械的一中心位置，另一方面能夠通過其變形來吸收由于溫度變化和與其相關的熱膨脹現(xiàn)象而產生的包含在轉動機械中的部件的幾何變化。當然，重要的是，通過所述部分由于溫差而產生的變形使轉子仍然保持對中。按照現(xiàn)有技術，這種可彈性變形的部分例如是由環(huán)形和錐形構造的可彈性變形體構成，其設置在軸承殼體之間并與軸承殼體相連，轉子在軸承殼體內支撐在定子上。然而，在轉子部件與定子部件之間出現(xiàn)的力有時超過通常的力很大，因此也必須由所述彈性變形部分將該力吸收。這種情況對于透平型的轉動機械例如是在葉片損傷時發(fā)生，即在運行過程中一轉動葉片松動，因此在定子部件和轉動部件之間出現(xiàn)極大的力。如果彈性變形部分也能夠吸收這些力，則對于一給定材料和一給定幾何設計，與僅用于吸收轉子的重力所需的尺寸相比需要一個明顯過大的尺寸。這種尺寸過大除了引起其它問題以外，還會導致通過彈性變形吸收由溫度誘發(fā)尺寸變化而引起的力的能力的下降。這是因為由于尺寸大，它們對這種變形產生了更大的阻力，因此不允許定子與轉子有不同的膨脹。
無論如何，所述部分的尺寸都不能薄弱到如此程度，以致于不能吸收那種例如與葉片損傷相關而出現(xiàn)的很大的力。因為如果那樣的話，就會使轉動機械，例如設置成由一種高溫或非常高溫儲如燃氣或蒸汽的介質驅動的透平型的轉動機械導致耗資很大并且非常嚴重的破壞。因此，根據現(xiàn)有技術來說，需要超大尺寸的彈性變形部分。
本發(fā)明的目的是提供一種開頭所定義的類型的裝置，它能夠吸收一轉動機械的極大的力，例如與一葉片損傷相關的力。
按照本發(fā)明，達到這一目的是由于本裝置包括有第二支撐裝置，當第一支撐裝置所吸收的轉動部件與定子部件之間的力達到某一水平時，第二支撐裝置吸收超過這一水平的力。
按照一優(yōu)選實施例，第一支撐裝置包括一第一支撐件，其設置成通過彈性變形吸收由于定子部件和轉動部件中至少一個的尺寸變化所引起的力，而第二支撐裝置包括一第二支撐件，其相對于第一支撐件在負載吸收方向上是剛性的。
因此，由于第二支撐裝置在負荷吸收方向上的剛度獲得了一個優(yōu)點，這就是，第二支撐裝置無需特別的變形就可吸收很大的力或應力。在非常大的徑向力的情況下，例如當葉片損傷時在一轉動機械中出現(xiàn)的徑向力，這種會使轉動軸相對于正常運行位置徑向移動的非常大的力也會因此而被抵消。盡管如此，在正常運行過程中，當這種異常的徑向力不出現(xiàn)時，獲得一個優(yōu)點，這就是，由于溫度影響在轉動部件和定子部件之間的不顯著的尺寸變化可以光滑地，即彈性地通過第一支撐件的彈性變形轉移，而第二支撐裝置的功能沒有任何參與。
按照另一實施例，第一與第二支撐裝置平行設置。從而，在轉動部件與定子部件之間由于其彈性變形未被第一裝置的彈性變形而吸收的力自動地向第二支撐裝置轉移。這種平行的設置也使第一和第二支撐裝置能夠簡單構成，以保證當第一支撐裝置所吸收的力一達到一定的水平，第二支撐裝置就發(fā)生作用，并從而發(fā)生一定程度的彈性變形。
按照另一優(yōu)選實施例，第一支撐裝置設置成吸收由于轉動機械中存在的溫度影響，由轉動部件和定子部件中至少一個的尺寸變化所引起并出現(xiàn)在定子部件與轉動部件之間的力，所述應力的水平等于轉子作用于第一支撐裝置的重力與由于轉動機械中存在的溫度的影響在轉動部件和定子部件之間出現(xiàn)的力之和的水平。
因此，人們特別獲得了這種優(yōu)點，即，在選擇第一支撐裝置的尺寸時可以只考慮以最有效的方式保持轉子在轉動機械中的對中，并吸收高達上面定義的水平的力，無論這些力是由溫度作用所引起的還是由其它作用所引起的，這樣，第一支撐裝置就不必制做得具有不必要的剛性，也沒有受到更大力的危險。
按照另一優(yōu)選實施例，第一支撐裝置以一第一表面連接于定子，以一第二表面連接于一軸承裝置，所述軸承裝置可轉動地支撐在轉動部件內。
這樣，第一支撐裝置與定子部件和轉動部件就形成了一直接連接，并且起到了用于可轉動地支撐轉動部件的軸承裝置的支撐裝置的作用。因此，第一支撐裝置可以與定子部件和/或軸承裝置一體構造。
按照另一優(yōu)選實施例，第二支撐裝置設置在定子部件和可轉動地支撐轉動部件的一軸承裝置之間，該支撐裝置設置成當其處于非負荷狀態(tài)時與至少定子部件和軸承裝置之一個之間留有一距離。
因此，由于存在所述距離，只要這一距離存在，第二支撐裝置就不會吸收轉動部件與定子部件之間的任何負荷。這一實施例允許形成一種簡單的構造，其能夠將這一距離減少到對應于第一支撐裝置的彈性變形的增加的程度。
按照另一優(yōu)選實施例，第二支撐裝置設置在定子部件和可轉動地支撐轉動部件的一軸承裝置之間，以便在其活動吸力的狀態(tài)下支撐二者。
因此，能夠以這種方式構造第一和第二支撐裝置，并為其定尺寸，當第一支撐裝置彈性變形到對應于其吸收前面定義的水平的力的程度的同時，第二支撐裝置分別支撐在軸承裝置和定子部件之間。
按照另一優(yōu)選實施例，第二支撐裝置包括一環(huán)形支撐件，并圍繞一轉動部件的一軸承裝置設置。
這種環(huán)形設計是有利的，除了別的方面，它使第二支撐裝置能夠在轉動部件的旋轉平面內的各個方向上吸收轉動部件和定子部件之間的徑向力。這樣就可以均勻分布地吸收力。一種替代方式是，第二支撐裝置可以包括若干段，例如彼此分開的塊，它們一起限定了一圍繞軸承裝置的環(huán)。
按照另一優(yōu)選實施例，定子部件上設有用于一熱介質流過轉動機械的通道，第一和第二支撐裝置設置在定子部件上徑向延伸并橫穿這些通道的部分上。這意味著，第一和第二支撐裝置設置在定子部件上的后者明顯受到溫度影響的部分處，因此其功能變得特別重要，因為吸收在該具體區(qū)域內由于尺寸變化所引起的轉動部件與定子部件之間的力被認為是重要的，所述變化例如是由于溫度影響所致，還由于吸收轉子的重力所引起的較小的力或例如由于轉動部件上的葉片損傷所引起的更大的力所致。
這種轉動機械優(yōu)選為一由包括蒸汽和燃氣的介質之一驅動的透平。
從下面的描述和其它獨立權利要求中可以看出本發(fā)明的進一步的優(yōu)點和有利特征。
下面參考附圖對以舉例的方式涉及的本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。其中

圖1為一橫剖面圖，其簡要地示出了按照本發(fā)明設置在一轉動機械的轉動部件和定子部件之間的裝置；圖2為類似于圖1的一橫剖面圖，示出了按照本發(fā)明設置在帶有通道的一定子部件的裝置；圖3為一沿圖2中的III-III線截取的一橫剖面圖，其示出了轉子的旋轉平面。
在圖1-3中示出了本發(fā)明裝置的一優(yōu)選實施例。該裝置設置在一個包括一轉動部件1和一定子部件2的轉動機械中。轉動部件1通過一軸承裝置可轉動地設置在定子部件2內，軸承裝置包括一軸承殼體3和一設置在其內的軸承4。
該轉動機械優(yōu)選為一由蒸汽和燃氣之一作為介質驅動的透平。然而，所論及的轉動機械也可以是一些其它類型的。
第一支撐裝置5設置在定子部件2與軸承殼體3之間。在此，支撐裝置5包括一環(huán)形體，其兩相對端部分別連接于軸承裝置3、4和定子部件2，該環(huán)形體提供了至少一個錐形設計的部分，圍繞轉子軸線6延伸并與其大致同心。錐形部分的壁厚比環(huán)形體在徑向上的延伸的尺寸小得多。它也比所述部分在其兩端部之間延伸的尺寸小得多。
支撐裝置5以其一端的一表面連接于軸承殼體3，并以其另一端的一表面連接于定子部件2。轉動部件1和定子部件2由于例如二者之間的溫差而產生的尺寸變化被支撐裝置5所吸收。特別是支撐裝置5可以吸收轉動部件1和定子部件2的徑向尺寸變化，因為其錐形結構和尺寸使它能夠彈性變形。同時，由于其自重和轉子的重量而作用在軸承裝置3、4上的正常力通過支撐裝置5轉移。這種轉移必然是這樣發(fā)生，使在支撐裝置中的變形基本上不改變轉子中心相對于定子部件2的位置。然而在某些情況下在轉動部件1和定子部件2之間可能出現(xiàn)極大的力。這種情況的一個例子是那些與所謂葉片損傷相關聯(lián)出現(xiàn)的情況，在這種情況下，以高轉速轉動的轉動部件1出現(xiàn)一種不平衡，由此產生的徑向力必然會從轉動部件1轉移到定子部件2，最好使轉動部件1的轉軸相對于在沒有這種極大的力出現(xiàn)的正常運轉過程中所述軸所占據的位置的偏差盡可能小。為了傳遞那些除了期望由第一支撐裝置5所吸收的最大的力的水平而出現(xiàn)的其它的力，本裝置包括第二支撐裝置7，其在徑向上相對于支撐裝置5為剛性的，并在轉動部件1和定子部件2之間傳遞這些其它的力，而在徑向上的變形盡可能小。在優(yōu)選實施例中，第二支撐裝置7由一環(huán)形體形成，其連接于軸承裝置3、4并圍繞后者延伸。因此，支撐裝置7與軸承裝置3、4和轉動部件1的旋轉軸線6大致同心。在支撐裝置7指向定子部件2的表面與后者之間，只要在轉動部件1和定子部件2之間存在有不超過期望被第一支撐裝置5吸收的最大力的水平的力，在該表面8與定子部件2的一相對表面9之間就有一個距離e。這就意味著，當第一支撐裝置5在徑向上變形到表面8和9之間出現(xiàn)接觸時，轉動部件1和定子部件2之間的所有進一步的力或應力都通過第二支撐裝置7在這二者之間傳遞。
也可以考慮使支撐裝置7作為軸承裝置3的一表面或與其相連的一部分。當支撐裝置處于其非活動狀態(tài)時，該部分到定子部件2或與其相連的一部分的一相應表面留有一距離，這一距離在第二支撐裝置7的活動狀態(tài)下被消除，從而使這些表面之間有了接觸。
應該說明，該距離e在轉動機械例如由一燃氣輪機構成的情況下相對于包括其轉子葉片在內的轉動部件的直徑是非常小的。當所述直徑在一米的量級時，距離e最好為十分之幾毫米的量級。
進而，可以從圖3中看出定子部件2設有通道10，用于流過流經轉動機械的一種工作介質。這種介質可以是包括蒸汽和氣體在內的任何一種介質，這種介質要求具有一高的溫度。因此，容易想到在轉動部件1和定子部件2附近會發(fā)生溫度影響所誘發(fā)的尺寸變化，因為當流動的介質穿過這些通道10時會加熱與這些通道10相鄰的部分11。所發(fā)明的裝置特別適用于這樣一種類型的轉動機械。
當然，在不背離本發(fā)明的范圍的前提下可以在本發(fā)明的框架內對所描述的裝置作出許多改進和變化。作為一個例子可以提到，第一和第二支撐裝置5和7分別可以有許多種不同的結構，分別為一截頭圓錐體和一環(huán)形體的結構是此時所涉及的優(yōu)選實施例，但在此僅作為例子而示出。當然，當第二支撐裝置7如圖所示的由一環(huán)形體構成時，其在非活動狀態(tài)下連接于定子部件或與其相連的一部分，并與軸承裝置3之間存在一距離，而在其活動狀態(tài)下它們支撐在軸承裝置3或與其相連的一部分上，從而在定子部件2和旋轉部件1之間形成一力傳遞單元。
權利要求
1.一種用于轉動機械的裝置，該轉動機械包括一定子部件(2)和一由其支撐的轉動部件(1)，并設置第一支撐裝置(5)來吸收定子部件(2)和轉動部件(1)之間出現(xiàn)的力，其特征在于設置有第二支撐裝置(7)，當第一支撐裝置(5)所吸收的轉動部件(1)與定子部件(2)之間的力達到某一水平時，第二支撐裝置吸收超過這一水平的力。
2.一種如權利要求1所述的裝置，其特征在于第一裝置(5)和第二裝置(7)設置在轉動部件(1)和定子部件(2)之間。
3.一種如權利要求1或2所述的裝置，其特征在于第一支撐裝置(5)包括一第一支撐件，其設置成通過一彈性變形吸收由于定子部件和轉動部件中至少一個的尺寸變化所引起的力。
4.一種如前述任一項權利要求所述的裝置，其特征在于第二支撐裝置(7)包括一第二支撐件，其相對于第一支撐裝置(5)在一負載吸收方向上是剛性的。
5.一種如前述任一項權利要求所述的裝置，其特征在于第一支撐裝置(5)和第二支撐裝置(7)平行設置。
6.一種如前述任一項權利要求所述的裝置，其特征在于第一支撐裝置(5)設置成吸收由于轉動機械中存在的溫度影響，由轉動部件(1)和定子部件(2)中至少一個的尺寸變化所引起的力。
7.一種如前述任一項權利要求所述的裝置，其特征在于所述力的水平對應于等于轉子作用于第一支撐裝置(5)的重力與由于轉動機械中存在的溫度的影響在轉動部件(1)與定子部件(2)之間出現(xiàn)的力之和的水平。
8.一種如前述任一權利要求所述的裝置，其特征在于第一支撐裝置(5)以一表面連接于定子部件(2)，而以一第二表面連接于軸承裝置(3、4)，轉動部件(1)可轉動地支撐在所述軸承裝置內。
9.一種如前述任一項權利要求所述的裝置，其特征在于第二支撐裝置(7)設置在定子部件(12)和可轉動地支撐轉動部件(1)的一軸承裝置(3、4)之間，當第二支撐裝置(7)處于非負載狀態(tài)時，其與至少定子部件(2)和軸承裝置(3、4)之一個間有一距離(e)。
10.一種如前述任一項權利要求所述的裝置，其特征在于第二支撐裝置(7)設置在定子部件(2)和可轉動地支撐轉動部件(1)的一軸承裝置(3、4)之間，并設置成在其活動的吸應力狀態(tài)下支撐二者。
11.一種如前述任一項權利要求所述的裝置，其特征在于第一支撐裝置包括一設置在定子部件(2)與軸承裝置(3、4)之間的環(huán)形體，所述環(huán)形體在其相對端部分別連接于軸承裝置(3、4)和定子部件(2)，并具有至少一個錐形設計的部分。
12.一種如前述任一項權利要求所述的裝置，其特征在于第二支撐裝置(7)包括一環(huán)形支撐件，并圍繞用于轉動部件1的一軸承裝置(3、4)設置。
13.一種如前述任一項權利要求所述的裝置，其特征在于定子部件(2)上設有用于一熱介質流過轉動機械的通道(10)。
14.一種如權利要求13所述的裝置，其特征在于第一支撐裝置(5)和第二支撐裝置(7)設置在定子部件(2)的徑向上延伸并橫穿這些通道(10)的部分(11)上。
15.一種如前述任一項權利要求所述的裝置，其特征在于該轉動機械為一種透平機，其由包括蒸汽和燃氣在內的介質之一驅動。
全文摘要
一種用于一轉動機械的裝置,該轉動機械包括一定子部件(2)和一在其中支撐的轉動部件(1),并包括設置第一支撐裝置(5)來吸收定子部件(2)和轉動部件(1)之間出現(xiàn)的力;且設置有第二支撐裝置(7),當第一支撐裝置(5)所吸收的轉動部件(1)與定子部件(2)之間的力達到某一水平時,第二支撐裝置(7)吸收超過這一水平的力。
文檔編號F01D25/16GK1200430SQ9711451
公開日1998年12月2日 申請日期1997年7月11日 優(yōu)先權日1997年5月27日
發(fā)明者P·索恩伯雷德, R·尼爾森 申請人:瑞典通用電器斯泰爾公司