專利名稱：用于旋轉(zhuǎn)體的分段式調(diào)節(jié)環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及旋轉(zhuǎn)體技術(shù)。更具體而言，本發(fā)明涉及使用安裝到旋轉(zhuǎn)體的法蘭聯(lián)接件上的分段式調(diào)節(jié)環(huán)來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)體頻率(也即扭轉(zhuǎn)模式)的解決方案。
背景技術(shù)：
諸如轉(zhuǎn)子之類的旋轉(zhuǎn)體用于許多不同類型的機械和電氣元件中，包括發(fā)電機、馬 達和其它類似的裝置。這些旋轉(zhuǎn)體具有多種扭轉(zhuǎn)固有頻率模式，且出于多種原因，包括應力、疲勞、性能等，期望將這些頻率模式保持在一定范圍內(nèi)。例如，渦輪轉(zhuǎn)子或包括旋轉(zhuǎn)體的其它機械元件通常具有接近線路頻率兩倍的至少一個扭轉(zhuǎn)固有頻率模式。如果該頻率模式變得過于接近線路頻率的兩倍且變?yōu)槭艿郊?，則其可導致聯(lián)接體中元件(例如，所聯(lián)接的渦輪中的末級輪葉)的故障。目前，旋轉(zhuǎn)體扭轉(zhuǎn)模式的頻率可通過直接地影響所關(guān)注的旋轉(zhuǎn)體模式頻率的慣性或扭轉(zhuǎn)剛度的變化來轉(zhuǎn)換。實現(xiàn)這些改變的當前途徑是在轉(zhuǎn)子上和在轉(zhuǎn)子零件之間的聯(lián)接件上軸向地增加或移除大型的收縮調(diào)節(jié)環(huán)(shrunk-on tuning ring)。因此,用于調(diào)節(jié)以扭轉(zhuǎn)固有頻率操作或在扭轉(zhuǎn)固有頻率附近操作的旋轉(zhuǎn)體扭轉(zhuǎn)模式的頻率的當前方法至少需要使轉(zhuǎn)子與原動機脫離并露出轉(zhuǎn)子以容許在轉(zhuǎn)子上和聯(lián)接轉(zhuǎn)子零件的聯(lián)接件上軸向地安裝/移除收縮調(diào)節(jié)環(huán)。該過程極為耗時且花費高昂。此外，收縮調(diào)節(jié)環(huán)是大的、高強度且昂貴的環(huán)。如果該方法在扭轉(zhuǎn)固有頻率模式中未提供充足的轉(zhuǎn)換，則旋轉(zhuǎn)體或聯(lián)接件中的構(gòu)件需要視情形進行機械加工以除去剛度或慣性。如果改變不起作用，機械加工通常也不容易逆轉(zhuǎn)，因為這通常需要在現(xiàn)場的車床或從現(xiàn)場完全除去發(fā)電機且將其送至維修車間進行機械加工。這些步驟中的每一個均顯著增加了該解決方案的費用，且如果需要很大的工作量則會導致停機時間的延長。

發(fā)明內(nèi)容
本公開內(nèi)容的第一方面提供了一種設(shè)備，該設(shè)備包括分段式調(diào)節(jié)環(huán)，其安裝到將旋轉(zhuǎn)體的第一零件和第二零件聯(lián)接在一起的法蘭聯(lián)接件上，該分段式調(diào)節(jié)環(huán)調(diào)整旋轉(zhuǎn)體的頻率。本公開內(nèi)容的第二方面提供了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)體，其包括通過法蘭聯(lián)接件而聯(lián)接到第二零件上的第一零件；以及安裝到法蘭聯(lián)接件上的分段式調(diào)節(jié)環(huán)，該分段式調(diào)節(jié)環(huán)調(diào)整旋轉(zhuǎn)體的頻率。本公開內(nèi)容的第三方面提供了一種方法，該方法包括提供旋轉(zhuǎn)體，該旋轉(zhuǎn)體包括通過法蘭聯(lián)接件而聯(lián)接到第二零件上的第一零件；以及在旋轉(zhuǎn)體處于機器內(nèi)的操作位置的情況下將分段式調(diào)節(jié)環(huán)安裝到法蘭聯(lián)接件上以調(diào)整旋轉(zhuǎn)體的頻率。


圖I示出了顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)體的法蘭聯(lián)接件上的分段式調(diào)節(jié)環(huán)的透視圖。圖2示出了顯示根據(jù)本發(fā)明另一實施例的聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)體的法蘭聯(lián)接件上的分段式調(diào)節(jié)環(huán)的透視圖。圖3示出了圖2的實施例的截面視圖。圖4至圖6示出了根據(jù)本發(fā)明不同實施例的在分段式調(diào)節(jié)環(huán)的區(qū)段之間的配合元件的各種實施例的詳細截面視圖。圖7示出了顯示根據(jù)本發(fā)明另一實施例的聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)體的法蘭聯(lián)接件上的分段 式調(diào)節(jié)環(huán)的透視圖。注意的是本發(fā)明的附圖并未按比例。附圖旨在僅繪出本發(fā)明的典型方面，且因此不應認作是限制本發(fā)明的范圍。零件清單100分段式調(diào)節(jié)環(huán)102法蘭聯(lián)接件104旋轉(zhuǎn)體106 第一零件108 第二零件110 第一法蘭112 第二法蘭114 螺栓120 表面130弓形區(qū)段132弓形區(qū)段140調(diào)節(jié)環(huán)142 接頭144第一分段式調(diào)節(jié)環(huán)146 接頭147 區(qū)段148第二分段式調(diào)節(jié)環(huán)170，172 配合元件I8O，I82 配合元件200分段式調(diào)節(jié)環(huán)202周向表面214 螺栓232 區(qū)段242 接頭
具體實施例方式參看附圖，圖I示出了顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的設(shè)備的透視圖，該設(shè)備包括聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)體104的法蘭聯(lián)接件102上的分段式調(diào)節(jié)環(huán)100。當分段式調(diào)節(jié)環(huán)100聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)體104上時，該調(diào)節(jié)環(huán)100從沒有它的情況調(diào)整旋轉(zhuǎn)體的頻率。例如，分段式調(diào)節(jié)環(huán)100可將旋轉(zhuǎn)體104的扭轉(zhuǎn)模式的頻率調(diào)整至高于或低于旋轉(zhuǎn)體扭轉(zhuǎn)模式的固有頻率。通過分段式調(diào)節(jié)環(huán)100，其它調(diào)整也是可能的。
旋轉(zhuǎn)體104可為任何形式的機器內(nèi)的任何形式的旋轉(zhuǎn)體。在大多數(shù)適用的設(shè)置中，旋轉(zhuǎn)體104可包括例如燃氣輪機、蒸汽輪機或組合式燃氣和蒸汽輪機的旋轉(zhuǎn)軸，或諸如發(fā)電機之類的電動力機器的轉(zhuǎn)子。如將會變得清楚的那樣，在上述設(shè)置中，分段式調(diào)節(jié)環(huán)100容許在不從機器內(nèi)的操作位置移除旋轉(zhuǎn)體的情況下將其安裝和調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)體104。即是說，與常規(guī)收縮調(diào)節(jié)環(huán)相比，分段式調(diào)節(jié)環(huán)100不需要移除旋轉(zhuǎn)體，以便其可沿其長度軸向地傳送至法蘭聯(lián)接件。因此，由于旋轉(zhuǎn)體104可保持在其操作位置，故對其的調(diào)節(jié)并不需要同樣多的時間和費用。如理解到的那樣，旋轉(zhuǎn)體104可由諸如軸承之類的任何公知的器件而支承在機器中。法蘭聯(lián)接件102將旋轉(zhuǎn)體104的第一零件106和第二零件108聯(lián)接在一起。第一法蘭110聯(lián)接到第一零件106上，而第二法蘭112聯(lián)接到第二零件108上。第一法蘭110通過多個螺栓114聯(lián)接到第二法蘭112上。旋轉(zhuǎn)體104可延伸穿過法蘭110，112或?qū)拥剡B接到法蘭上。在任一情況中，法蘭110，112均可使用任何現(xiàn)在公知的或以后開發(fā)出的技術(shù)(例如，通過焊接或與其一體地形成)而聯(lián)接到轉(zhuǎn)子上。在一個實施例中，分段式調(diào)節(jié)環(huán)100使用多個螺栓114而安裝到法蘭聯(lián)接件102上。即是說，用于聯(lián)接法蘭聯(lián)接件102的相同螺栓可用于安裝分段式調(diào)節(jié)環(huán)100?？砂ǜ綄俳Y(jié)構(gòu)如螺母和/或用于其的墊圈的螺栓114相比于常規(guī)螺栓可進行改變，以便耐受由分段式調(diào)節(jié)環(huán)100產(chǎn)生的附加應力。例如，螺栓114可具有不同的材料；在軸、頭部或螺栓上的較大或較小直徑；不同的螺紋(螺栓以及還有螺母)；不同的墊圈(如果使用的話)；增加的座靠面積；等等。在另一實施例中，第一組螺栓可用于聯(lián)接法蘭聯(lián)接件102，而另一組螺栓可用于將分段式調(diào)節(jié)環(huán)100安裝到法蘭聯(lián)接件102上。在此情況下，直接鄰近法蘭聯(lián)接件102的分段式調(diào)節(jié)環(huán)(多個)100可包括在其中的螺栓容納開口(未示出)，例如用于螺母的凹口。理解的是，這后一實施例看起來與圖2至圖3中所示的沒有任何不同。在圖I的實施例中，示出了單個的分段式調(diào)節(jié)環(huán)100，該調(diào)節(jié)環(huán)100聯(lián)接到法蘭聯(lián)接件102的軸向面向的表面120(在環(huán)100之后)上。然而，如圖2和圖3中所示，在另一實施例中，分段式調(diào)節(jié)環(huán)100可包括多個沿軸向定位的分段式調(diào)節(jié)環(huán)140。即是說，一個或多個分段式調(diào)節(jié)環(huán)(多個)140可聯(lián)接到法蘭聯(lián)接件102的各個軸向面向的表面120 (在環(huán)100之后)上。在圖I至圖3的實施例中，分段式調(diào)節(jié)環(huán)100包括沿周向鄰近彼此定位的多個大致平面和弓形的區(qū)段130，以便形成大致垂直于旋轉(zhuǎn)體104的大致平面的環(huán)。在圖I中，各弓形區(qū)段130延伸大約180°。在圖2中，各弓形區(qū)段132延伸大約120°。在使用一個以上的分段式調(diào)節(jié)環(huán)100的情況下，相鄰的分段式調(diào)節(jié)環(huán)100不必具有相同數(shù)目的區(qū)段132。實際上，任何數(shù)目的區(qū)段都可使用，只要它們在裝配到一起時形成環(huán)。在一個實施例中，如圖2中最佳示出的那樣，第一分段式調(diào)節(jié)環(huán)144的相鄰區(qū)段132之間的接頭142不會與軸向相鄰的第二分段式調(diào)節(jié)環(huán)148的相鄰區(qū)段147之間的接頭146重疊，但這可能在所有情況下并非都是必需的。即是說，任一相鄰的分段式調(diào)節(jié)環(huán)100都具有相同數(shù)目的接頭并且它們的接頭沿周向偏移(也即，通過將環(huán)圍繞旋轉(zhuǎn)體104安裝在不同的旋轉(zhuǎn)角處)，或相鄰的環(huán)100并不包括相同數(shù)目的區(qū)段以致它們的接頭在位置上并不相配。此種偏移定位可有助于防止區(qū)段的運動。如圖3中所示，在使用一個以上的分段式調(diào)節(jié)環(huán)100的情況下，分段式調(diào)節(jié)環(huán)100不必具有相同的直徑或軸向長度(extent)。參看圖4至圖6，各分段式調(diào)節(jié)環(huán)100均可包括用以抵抗不同類型的運動的配合元件。例如，圖4和圖5示出了在周向上相鄰的區(qū)段132之間的配合元件170，172的詳細截面視圖，該配合元件170，172用以抵抗在二者之間的與旋轉(zhuǎn)體104平行的軸向運動，也即如由雙頭箭頭所示。在圖4中，配合元件170，172為弓形區(qū)段132的抵靠面上的配合的成角(或傾斜)表面。在圖5中，配合元件170，172為滑鍵和鍵槽型元件。圖6示出了包括配合元件180，182的分段式調(diào)節(jié)環(huán)100的軸向相鄰的區(qū)段132，該配合元件180，182為滑鍵 和鍵槽型元件。在此情況下，配合元件180，182抵抗在二者之間的分段式調(diào)節(jié)環(huán)100的周向運動，也即進入和離開頁面。應理解的是，所示的配合元件僅為示范性的，且用以抵抗運動的多種其它配合元件或其它技術(shù)也是可能的。此外，可采用上述實施例的組合，例如，圖4和圖6的配合元件一起。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的分段式調(diào)節(jié)環(huán)200的另一實施例的透視圖。在此情況下，分段式調(diào)節(jié)環(huán)200安裝到法蘭聯(lián)接件102的周向表面202上。因此，各區(qū)段232均大致為弓形和半圓形。在此情況下，多個螺栓214沿徑向延伸到法蘭聯(lián)接件102上以安裝分段式調(diào)節(jié)環(huán)200。任何數(shù)目的區(qū)段232均可使用。相鄰分段式調(diào)節(jié)環(huán)200的區(qū)段232之間的接頭242可偏移，但這并非必需的。盡管已經(jīng)示出了兩個分段式調(diào)節(jié)環(huán)200，對于每個法蘭110，112各有一個(后者現(xiàn)在示出)，但分段式調(diào)節(jié)環(huán)200可包括單個環(huán)或兩個以上。在操作中，旋轉(zhuǎn)體104可提供在機器內(nèi)的操作位置，例如，在法蘭聯(lián)接件102附近聯(lián)接到其上的任何結(jié)構(gòu)已移除的情況下。然后，分段式調(diào)節(jié)環(huán)100可在旋轉(zhuǎn)體104處于機器內(nèi)的操作位置的情況下安裝到法蘭聯(lián)接件102上以調(diào)整旋轉(zhuǎn)體的頻率。頻率測試可在安裝之前進行，以便確定適當調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)體104所需的分段式調(diào)節(jié)環(huán)100的物理特性。在安裝最初的分段式調(diào)節(jié)環(huán)100之后，如果發(fā)現(xiàn)需要進一步調(diào)節(jié)，則分段式調(diào)節(jié)環(huán)的至少一個物理特性可通過以具有至少一個不同物理特性的第二區(qū)段132來替換第一區(qū)段132而進行調(diào)整。該物理特性可包括例如材料、重量、尺寸(例如，直徑或軸向長度)、剛度、慣性等。作為備選，可改變、添加或移除一個或多個分段式調(diào)節(jié)環(huán)100來實現(xiàn)所需的調(diào)節(jié)。由分段式調(diào)節(jié)環(huán)100，200提供的物理特性的變化將影響旋轉(zhuǎn)體104中的振蕩的扭轉(zhuǎn)頻率。在一個實例中，操作人員或許能夠調(diào)整分段式調(diào)節(jié)環(huán)100，200，使得旋轉(zhuǎn)體104的扭轉(zhuǎn)頻率與所關(guān)注的旋轉(zhuǎn)體扭轉(zhuǎn)模式的固有頻率大致相同。其它調(diào)節(jié)要求也可使用分段式調(diào)節(jié)環(huán)100，200來實現(xiàn)。相同實施例的另一優(yōu)點在于，當兩個或多個分段式調(diào)節(jié)環(huán)100，200在端部重疊的情況下彼此緊接時，重疊端部之間的螺栓114承受剪切力，且環(huán)可變?yōu)樽灾С械?。在此情況下，即使兩個或多個分段式調(diào)節(jié)環(huán)100，200可螺栓連接到法蘭聯(lián)接件102的一體式法蘭110或112上，但法蘭聯(lián)接件102不需要也不必要作為常規(guī)提供的主要部件來承受負載。即是說，其可僅用于提供軸向位置。
用語"第一"、"第二"等在文中并不表示任何順序、數(shù)量或重要性，而是用于將一個元件與另一元件相區(qū)分，以及用語"一個"和"一種"在文中并不表示對數(shù)量的限制，而是表示存在至少一個所提及的物件。結(jié)合數(shù)量使用的修飾語"大約"包括所聲稱的值，且具有通過上下文所指定的意義(例如，包括與特定數(shù)量的測量結(jié)果相關(guān)的誤差程度)。盡管本文描述了各種實施例，但根據(jù)說明書將認識到，本領(lǐng)域技術(shù)人員可在文中進行各種元件的組合、變型或改進并且這些組合、變型或改進處在本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，可進行許多修改來使特定情形或材料適于本發(fā)明的教導內(nèi)容而不脫離其實質(zhì)范圍。因此，本發(fā)明并非意圖限于為執(zhí)行本發(fā)明所構(gòu)想的最佳模式而公開的特定實施例，而是本發(fā)明將 包括落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括 分段式調(diào)節(jié)環(huán)(100)，其安裝到將旋轉(zhuǎn)體(104)的第一零件(106)和第二零件(108)聯(lián)接 在一起的法蘭聯(lián)接件(102)上，所述分段式調(diào)節(jié)環(huán)(100)調(diào)整所述旋轉(zhuǎn)體(104)的頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述分段式調(diào)節(jié)環(huán)(100)包括沿周向定位成彼此鄰近的多個弓形區(qū)段(130)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述分段式調(diào)節(jié)環(huán)(100)安裝到所述法蘭聯(lián)接件(102)的軸向面向的表面(120)上，其中，所述分段式調(diào)節(jié)環(huán)(100)的各區(qū)段為大致平面和弓形的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述分段式調(diào)節(jié)環(huán)(100)包括多個沿軸向定位的分段式調(diào)節(jié)環(huán)(144，148)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，第一分段式調(diào)節(jié)環(huán)(144)的相鄰區(qū)段之間的接頭(142)不與軸向鄰近的第二分段式調(diào)節(jié)環(huán)(148)的相鄰區(qū)段(147)之間的接頭(146)重疊。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，各分段式調(diào)節(jié)環(huán)(100)均包括以下中的至少一個位于軸向鄰近的區(qū)段之間用以抵抗二者之間的周向運動的配合元件(170，172)，以及位于周向鄰近的區(qū)段(132)之間用以抵抗二者之間的軸向運動的配合元件(180，182)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述法蘭聯(lián)接件(102)包括通過多個螺栓而聯(lián)接到第二法蘭(112)上的第一法蘭(110)，以及所述分段式調(diào)節(jié)環(huán)(100)使用所述多個螺栓(114)而安裝到所述法蘭聯(lián)接件(102)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述分段式調(diào)節(jié)環(huán)(100)包括一對分段式調(diào)節(jié)環(huán)(144，148)，所述法蘭聯(lián)接件(102)的每個軸向面向的表面附接一個分段式調(diào)節(jié)環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)體(104)在所述分段式調(diào)節(jié)環(huán)(100)安裝到所述法蘭聯(lián)接件(102)上的期間保持在操作位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述分段式調(diào)節(jié)環(huán)(200)安裝到所述法蘭聯(lián)接件(102)的周向表面(202)上，其中，所述分段式調(diào)節(jié)環(huán)(200)的各區(qū)段(232)均為大致弓形和半圓形的。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于旋轉(zhuǎn)體的分段式調(diào)節(jié)環(huán)。具體而言，提供了一種用于調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)體頻率的解決方案。分段式調(diào)節(jié)環(huán)安裝到將旋轉(zhuǎn)體的第一零件和第二零件聯(lián)接在一起的法蘭聯(lián)接件上。分段式調(diào)節(jié)環(huán)調(diào)整旋轉(zhuǎn)體的頻率。分段式調(diào)節(jié)環(huán)可在其處于機器內(nèi)的操作位置時螺栓連接到旋轉(zhuǎn)體上，從而消除從機器移除旋轉(zhuǎn)體的需要。
文檔編號F16F15/10GK102705436SQ20121007360
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者E·V·伊梅特里奧, J·W·朱厄特 申請人:通用電氣公司