專(zhuān)利名稱(chēng)：用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器的外殼結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)機(jī)器的外殼，尤其涉及用于壓氣機(jī)的對(duì)分外殼。
2.已有技術(shù)簡(jiǎn)述

圖1示出了一用于壓氣機(jī)的已有技術(shù)的對(duì)分外殼的對(duì)分部分A。該對(duì)分外殼的對(duì)分部分A包括一半圓筒形的軋制板B，它有兩個(gè)相對(duì)的邊緣C、C’并繞一縱向軸線X延伸。一對(duì)凸緣D、D’沿各相對(duì)邊緣C、C’延伸，各凸緣D、D’通過(guò)焊接E連接于半圓筒形的軋制板B。凸緣D、D’形成有多個(gè)從凸緣頂側(cè)G至凸緣底側(cè)H的鉆孔F。
兩個(gè)已有技術(shù)的對(duì)分外殼的對(duì)分部分A通過(guò)它們各自的凸緣D、D’以傳統(tǒng)方式連接在一起，形成一圓筒形的對(duì)分外殼組件。這些對(duì)分外殼的對(duì)分部分A用諸如螺栓的緊固件穿過(guò)鉆孔F固定在一起。然后將諸如壓縮機(jī)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)機(jī)器構(gòu)件放入由連接而成的對(duì)分外殼組件的內(nèi)表面構(gòu)成的內(nèi)腔中。
制造對(duì)分外殼的對(duì)分部分A的一個(gè)方法是將一平板K(如圖2所示)繞一縱向軸線X軋制成一半圓筒形的軋制板B。如圖3所示，然后通過(guò)在邊緣C、C’焊接E(如圖1所示)將凸緣D、D’固定到軋制板B。在將凸緣D、D’焊接到軋制板B之前或在將凸緣D、D’焊接到軋制板B之后在凸緣D、D’上鉆出或形成若干鉆孔F。
圖1中所示的已有技術(shù)的諸對(duì)分外殼的對(duì)分部分A由于要有許多焊接而使制造成本上升。此外，由于在凸緣D、D’與軋制板B之間的焊接不總是正確的，所以有可能出現(xiàn)失誤。其它的已有技術(shù)外殼結(jié)構(gòu)圖示在美國(guó)專(zhuān)利1,352,276、1,839,849、2,683,017、3,160,107、3,390,830、3,544,232、4,137,006、4,305,192、4,551,065、4,915,581和5,063,661中。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種對(duì)分外殼的對(duì)分部分結(jié)構(gòu)，其制造成本低，不需要焊接的凸緣。
發(fā)明概要本發(fā)明是一種用于諸如壓氣機(jī)或渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的外殼結(jié)構(gòu)，該外殼結(jié)構(gòu)總的包括一第一外殼對(duì)分部分、一第二外殼對(duì)分部分和多個(gè)緊固件。第一外殼對(duì)分部分由一單件板形成為一基本是半圓筒形的殼體，具有兩個(gè)相對(duì)邊緣、兩相對(duì)的外側(cè)和機(jī)加工的凸緣。第二外殼對(duì)分部分也由一單件板形成為一基本是半圓筒形的殼體，具有兩個(gè)相對(duì)邊緣、兩個(gè)相對(duì)的外側(cè)和機(jī)加工凸緣。每一第一外殼對(duì)分部分的相對(duì)邊緣與每一第二外殼對(duì)分部分的相應(yīng)的相對(duì)邊緣對(duì)齊，以形成一用多個(gè)緊固件固定在一起的基本是圓筒形的結(jié)構(gòu)。緊固件穿過(guò)由每一機(jī)加工凸緣形成的鉆孔。
一空心容納腔由連接在一起的第一和第二外殼對(duì)分部分以及連接于第一和第二外殼對(duì)分部分的諸端板的內(nèi)表面構(gòu)成。容納腔可容納諸如壓縮機(jī)或渦輪機(jī)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)機(jī)器構(gòu)件。
本發(fā)明還提供一制造對(duì)分外殼組件的半個(gè)部分的方法，方法包括如下的步驟a.提供一基本是半圓筒形的外殼對(duì)分部分；以及b.通過(guò)從基本是半圓筒形的外殼對(duì)分部分去掉材料在半圓筒形對(duì)分部分的相對(duì)的外側(cè)上形成凸緣。該方法還包括步驟c.在凸緣上形成多個(gè)鉆孔；d.在外殼對(duì)分部分中形成若干通道孔；e.使若干通道連接于通道孔；以及f.將半圓筒形外殼對(duì)分部分連接于另一半圓筒形外殼對(duì)分部分，形成一具有與通道流體連通的空心容納腔的圓筒形對(duì)分外殼組件。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是一已有技術(shù)對(duì)分外殼的對(duì)分部分的側(cè)視圖；圖2是用于制造圖1所示的已有技術(shù)對(duì)分外殼的對(duì)分部分的一平板的側(cè)視圖；圖3是圖1所示的已有技術(shù)對(duì)分外殼的對(duì)分部分的分解側(cè)視圖；圖4是用于一旋轉(zhuǎn)機(jī)器的外殼結(jié)構(gòu)的立體圖，該外殼結(jié)構(gòu)具有根據(jù)本發(fā)明制造的一第一外殼對(duì)分部分和一第二外殼對(duì)分部分；圖5是一用于圖4所示的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的外殼結(jié)構(gòu)的分解立體圖；圖6是圖4所示的第一外殼對(duì)分部分的俯視立體圖；圖7是圖4所示的第二外殼對(duì)分部分的俯視立體圖；圖8是圖4和7所示的第二外殼對(duì)分部分的另一俯視立體圖；以及圖9是一平板的側(cè)視圖。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明圖4和5示出了本發(fā)明的用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器的對(duì)分外殼組件。本發(fā)明總的包括一連接于第二外殼對(duì)分部分14的第一外殼對(duì)分部分12。第一外殼對(duì)分部分12和第二外殼對(duì)分部分14由軋制板16、最好是鋼板制成，并形成諸半圓筒形的殼體結(jié)構(gòu)，每一對(duì)分部分具有相同的曲率半徑R?；蛘撸梢哉J(rèn)為，第一外殼對(duì)分部分12和第二外殼對(duì)分部分14是鑄件或鍛造的。對(duì)分外殼組件10適合容納諸如壓氣機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)機(jī)器54(圖中所示是示意性的)。有多個(gè)通道(port)18連接于第一外殼對(duì)分部分12或如圖4和5所示連接于第二外殼對(duì)分部分14。諸端板20固定于對(duì)分外殼組件10的第一和第二相對(duì)的端部22、24，可設(shè)置有密封件以形成一壓力密封的結(jié)構(gòu)。
尤其參閱圖5，第一外殼對(duì)分部分12、第二外殼對(duì)分部分14和諸端部20的內(nèi)表面27構(gòu)成了一空心的容納腔26?？招牡娜菁{腔26適合容納諸如壓縮機(jī)或渦輪機(jī)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)機(jī)器54，如圖5所示。
繼續(xù)參閱圖5以及圖4，第一外殼對(duì)分部分12是一基本上為半圓筒形的殼體或軋制板16，它沿一縱向軸線L延伸。第一外殼對(duì)分部分12具有半徑R、縱向長(zhǎng)度CL、第一和第二外側(cè)30、32，包括兩個(gè)被機(jī)加工的(或被切削的)凸緣(machinedflange)(或稱(chēng)為機(jī)加工邊緣)28，每一個(gè)凸緣或邊緣位于第一或第二外側(cè)30、32，每一個(gè)凸緣或邊緣沿第一外殼對(duì)分部分12的縱向長(zhǎng)度CL延伸。圖6中詳細(xì)示出的機(jī)加工的凸緣28由一個(gè)是第一表面34、另一個(gè)是第二表面36的兩個(gè)表面所構(gòu)成，該兩個(gè)表面彼此垂直。
圖7和8中詳細(xì)示出的第二外殼對(duì)分部分14類(lèi)似于第一外殼對(duì)分部分12，也用相同的標(biāo)號(hào)表示。第二外殼對(duì)分部分14具有半徑R、縱向長(zhǎng)度CL、第一和第二外側(cè)30、32，包括兩個(gè)機(jī)加工的凸緣28，每一個(gè)凸緣沿第二外殼對(duì)分部分14的縱向長(zhǎng)度CL延伸。機(jī)加工的凸緣28由一個(gè)是第一表面34、另一個(gè)是第二表面36的兩個(gè)表面所構(gòu)成，該兩個(gè)表面彼此垂直。第一和第二外殼對(duì)分部分12、14較佳地要有足夠的厚度以機(jī)加工出凸緣28，同時(shí)仍然具有壓力容器的功能。同樣，端板20也要具有足夠的厚度以承受上升的壓力。
第一與第二外殼對(duì)分部分12、14的一個(gè)不同點(diǎn)是，盡管第一外殼對(duì)分部分12也可形成通道孔46，但最好在第二外殼對(duì)分部分14上形成多個(gè)通道孔46，如圖7和8所示。參閱圖4和5，通道18焊接于第二外殼對(duì)分部分14。若干通道18可與通道孔46對(duì)齊，使得通道18與空心容納腔26流體連通。
如圖7所示，機(jī)加工凸緣28在圓周距離RD1和RD2處一體地形成在第一和第二外殼對(duì)分部分12、14的第一和第二外側(cè)30、32上。圓周距離RD1和RD2是角α和β以及它們相應(yīng)的向量半徑R1和R2的函數(shù)。向量半徑R1和R2的原點(diǎn)在假想直徑線DL的中點(diǎn)M，該直徑線連接第一外殼對(duì)分部分12和/或第二外殼對(duì)分部分14的第一和第二相對(duì)端22、24，長(zhǎng)度等于外殼對(duì)分部分12、14的內(nèi)直徑DL。與如圖5所示的半徑R不同，向量半徑R1和R2延伸至外殼對(duì)分部分12、14的外側(cè)30、32。
通過(guò)凸緣28的各個(gè)第二表面36鉆出或形成多個(gè)鉆孔38。鉆孔38從第一或第二外殼對(duì)分部分12、14的第二表面36延伸到各自的第一和第二邊緣40、42。若干鉆孔38在第一和第二外殼對(duì)分部分12、14的整個(gè)長(zhǎng)度CL沿第二表面36相互隔開(kāi)，如圖4所示，以容納諸如螺栓的緊固件。
繼續(xù)參閱圖4，將各自的第一和第二邊緣40、42相對(duì)放置或靠攏，使各自的鉆孔38相互對(duì)齊，如此將第一外殼對(duì)分部分12固定到第二外殼對(duì)分部分14。圖5中所示的螺栓或緊固件44穿過(guò)鉆孔38，直到螺栓44的螺紋端從第二外殼對(duì)分部分14中的凸緣28的第二表面36伸出。螺栓44的螺紋端也從第一外殼對(duì)分部分12的第二表面36伸出。螺紋螺母48安裝在靠近第一外殼對(duì)分部分12的螺栓44的端部上，螺母50安裝在靠近第二外殼對(duì)分部分14的螺栓44的端部上，從而將第一外殼對(duì)分部分12固定到第二外殼對(duì)分部分14上，以形成一對(duì)分外殼組件10。在該結(jié)構(gòu)中，軸線L、L’、L″彼此對(duì)齊，其中對(duì)分外殼組件10基本上是圓筒形的，具有恒定的曲率半徑R。然后在栓緊對(duì)分外殼組件10之前可在內(nèi)部固定諸端板20或在栓緊之后可在外部固定諸端板20，由此形成用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器54的外殼結(jié)構(gòu)。最好是，將諸端板20抵靠在空心容納腔26中的保持臺(tái)階或表面上，以在內(nèi)部安裝端板20，或用緊固件(未示出)在外面安裝端板20。
應(yīng)予以理解的是，諸端板20可固定于第一和第二外殼對(duì)分部分12、14的兩者之一上或兩者上，旋轉(zhuǎn)機(jī)器構(gòu)件可在將第一外殼對(duì)分部分12固定至第二外殼對(duì)分部分14之前連接于諸端板20和對(duì)分部分12、14。
制造第一外殼對(duì)分部分12的方法敘述如下。首先，提供一最好用鋼制成的平板52。如圖9所示，然后按箭頭方向軋制平板52，使得板52繞軸線L彎曲，形成半圓筒形。如圖6所示，然和在軋制板16加工具有第一和第二表面34、36的凸緣28。第一和第二表面34、36形成在軋制板16的兩相對(duì)側(cè)30、32，各個(gè)表面34、36基本上彼此相垂直。然后在機(jī)加工凸緣28的第二表面36上加工或鉆出多個(gè)鉆孔38。這些鉆孔38是凹進(jìn)的，為螺母48、50提供空隙，還相互隔開(kāi)，以保證螺栓44和螺母48、50。此外，鉆孔38與第一表面34隔開(kāi)足夠的距離，為螺母48和50提供空隙。鉆孔38從第二表面36延伸到各自的第一和第二邊緣40、42。
如圖7和8所示，除了通過(guò)例如機(jī)加工或鉆在軋制板16上形成多個(gè)通道孔46之外，制造第二外殼對(duì)分部分14的方法基本上與制造第一外殼對(duì)分部分12的相同。最好是，第一和第二外殼對(duì)分部分12、14都是半圓筒形的，具有相同曲率半徑R。通道18可連接至通道孔46，第一和第二外殼對(duì)分部分12、14彼此相連，形成一具有與通道18流體連通的空心容納腔的圓筒形對(duì)分外殼組件10。通道孔46也可形成在第一外殼對(duì)分部分12中，或者在第一外殼對(duì)分部分12或第二外殼對(duì)分部分14中都不形成通道孔46。
本發(fā)明的制造成本比需要將分開(kāi)的凸緣焊接到軋制板上的已有技術(shù)的外殼低。此外，本發(fā)明通過(guò)增加壁的厚度和刪去焊接凸緣使結(jié)構(gòu)較強(qiáng)。
已結(jié)合較佳實(shí)施例描述了本發(fā)明。顯然，當(dāng)其它人閱讀和理解前面的詳細(xì)說(shuō)明時(shí)可對(duì)該實(shí)施例進(jìn)行改變和變更。因此，要把本發(fā)明解釋為包括在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍和其等價(jià)物之內(nèi)的所有這樣的改變和變更。
權(quán)利要求
1.一種用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器的外殼，包括一由一單件板形成為一基本是半圓筒形的殼體的第一外殼對(duì)分部分，所述第一外殼對(duì)分部分具有兩個(gè)相對(duì)邊緣和兩相對(duì)的外側(cè)，所述兩相對(duì)的外側(cè)具有形成有若干鉆孔的機(jī)加工凸緣；一由一單件板形成為一基本是半圓筒形的殼體的第二外殼對(duì)分部分，所述第二外殼對(duì)分部分具有兩個(gè)相對(duì)邊緣和兩個(gè)相對(duì)的外側(cè)，所述兩相對(duì)的外側(cè)具有形成有若干鉆孔的機(jī)加工凸緣；以及多個(gè)緊固件，其中，每一第一外殼對(duì)分部分的所述諸相對(duì)邊緣與所述第二外殼對(duì)分部分的相應(yīng)的相對(duì)諸邊緣對(duì)齊，以形成一用穿過(guò)所述諸鉆孔的所述多個(gè)緊固件固定在一起的基本是圓筒形的結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器的外殼結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二外殼對(duì)分部分形成一通道孔。
3.如權(quán)利要求1所述的用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器的外殼結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述諸凸緣沿所述第一外殼對(duì)分部分的長(zhǎng)度延伸和沿所述第二外殼對(duì)分部分的長(zhǎng)度延伸。
4.如權(quán)利要求1所述的用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器的外殼結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述諸機(jī)加工凸緣由第一表面和第二表面所形成，其中，所述第一表面和所述第二表面彼此垂直。
5.如權(quán)利要求1所述的用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器的外殼結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述諸凸緣一體地形成在所述第一和第二外殼對(duì)分部分的所述外側(cè)上。
6.如權(quán)利要求1所述的用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器的外殼結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一和第二外殼對(duì)分部分由鋼制成。
7.一種制造用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器的對(duì)分外殼組件的半個(gè)部分的方法，方法包括如下的步驟a.提供一基本是半圓筒形的外殼對(duì)分部分；以及b.通過(guò)從所述基本是半圓筒形的外殼對(duì)分部分去掉材料在半圓筒形對(duì)分部分的相對(duì)的外側(cè)上形成凸緣。
8.如權(quán)利要求7所述的制造對(duì)分外殼的對(duì)分部分的方法，其特征在于，還包括步驟在所述諸凸緣上形成多個(gè)鉆孔。
9.如權(quán)利要求7所述的制造對(duì)分外殼的對(duì)分部分的方法，其特征在于，還包括步驟在所述外殼對(duì)分部分中形成若干通道孔。
10.如權(quán)利要求7所述的制造對(duì)分外殼的對(duì)分部分的方法，其特征在于，還包括步驟使若干通道連接于所述諸通道孔。
11.一種高壓對(duì)分容器，它包括一由一單件板形成一基本是半圓筒形的殼體的第一外殼對(duì)分部分，所述第一外殼對(duì)分部分具有兩個(gè)相對(duì)邊緣、兩相對(duì)的外側(cè)和一內(nèi)表面，所述兩相對(duì)的外側(cè)具有形成有若干鉆孔的機(jī)加工凸緣；一由一單件板形成一基本是半圓筒形的殼體的第二外殼對(duì)分部分，所述第二外殼對(duì)分部分具有兩個(gè)相對(duì)邊緣、兩個(gè)相對(duì)的外側(cè)和一內(nèi)表面，所述兩相對(duì)的外側(cè)具有形成有若干鉆孔的機(jī)加工凸緣，其中，每一第一外殼對(duì)分部分的所述相對(duì)諸邊緣與所述第二外殼對(duì)分部分的相應(yīng)的相對(duì)諸邊緣對(duì)齊，以形成一基本是圓筒形的結(jié)構(gòu)；多個(gè)穿過(guò)在所述諸機(jī)加工凸緣的所述第二表面中的所述諸鉆孔的緊固件；至少一個(gè)連接于所述第一外殼對(duì)分部分和所述第二外殼對(duì)分部分的具有內(nèi)表面的端板，其中，所述第一外殼對(duì)分部分的所述內(nèi)表面、所述第二外殼對(duì)分部分的所述內(nèi)表面和所述至少一個(gè)端板的所述內(nèi)表面形成一空心的容納腔；以及一設(shè)置在所述空心容納腔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)機(jī)器。
12.如權(quán)利要求11所述的高壓對(duì)分容器，其特征在于，所述第二外殼對(duì)分部分形成一通道孔。
13.如權(quán)利要求12所述的高壓對(duì)分容器，其特征在于，一通道連接于所述通道孔。
14.如權(quán)利要求11所述的高壓對(duì)分容器，其特征在于，所述諸機(jī)加工凸緣沿所述第一外殼對(duì)分部分的長(zhǎng)度延伸和沿所述第二外殼對(duì)分部分的長(zhǎng)度延伸。
15.如權(quán)利要求11所述的高壓對(duì)分容器，其特征在于，所述諸機(jī)加工凸緣一體地形成在所述第一和第二外殼對(duì)分部分的所述諸外側(cè)上。
16.如權(quán)利要求13所述的高壓對(duì)分容器，其特征在于，所述空心容納腔與所述諸通道流體連通。
17.如權(quán)利要求11所述的高壓對(duì)分容器，其特征在于，所述第一和第二外殼對(duì)分部分由鋼制成。
18.如權(quán)利要求11所述的高壓對(duì)分容器，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)器是一渦輪機(jī)。
19.如權(quán)利要求11所述的高壓對(duì)分容器，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)器是一壓縮機(jī)。
全文摘要
一用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器的外殼結(jié)構(gòu),它包括兩個(gè)半圓筒形的殼體對(duì)分部分。每一對(duì)分部分包括一可容納緊固件的機(jī)加工凸緣。兩個(gè)對(duì)分部分靠穿過(guò)諸機(jī)加工凸緣的諸緊固件連接在一起。
文檔編號(hào)F04D17/12GK1338023SQ00803020
公開(kāi)日2002年2月27日 申請(qǐng)日期2000年1月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月25日
發(fā)明者R·J·伯倫南 申請(qǐng)人:艾略特渦輪機(jī)械公司