旋转流机械和用于拆卸旋转流机械的方法

摘要

本发明涉及一种旋转流机械，其包括围绕旋转轴线旋转的转子单元，静止内壳体围绕旋转轴线在至少一个局部轴向区域中设在一定径向距离处，内壳体可沿旋转轴线分成沿水平分离平面彼此邻接的上内壳体半部和下内壳体半部，所述内壳体在至少一个轴向区段中由外壳体包围，外壳体可沿旋转轴线分成一个上外壳体半部和一个下外壳体半部。还公开了一种用于拆卸旋转流机械的方法。本发明的特征在于，下内壳体半部提供支承器件，支承器件将内下壳体半部支承在下外壳体半部上，且所述支承器件至少在沿分离平面相对于旋转轴线的两个对向的支承位置处可拆卸地安装在下内壳体半部处。

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转流机械，其包括围绕旋转轴线旋转的转子单元，静止内壳体围绕该旋转轴线在至少一个局部轴向区域中设在一定径向距离处，内壳体可沿旋转轴线分成沿水平分离平面彼此邻接的上内壳体半部和下内壳体半部，所述内壳体在至少一个轴向区段中由外壳体包围，外壳体可沿旋转轴线分成一个上外壳体半部和一个下外壳体半部。此外，本发明涉及一种拆卸前述技术的旋转流机械的方法。

背景技术

由于必须拆卸多个构件来得到至旋转流机械的内部部分的自由通路，故在旋转流机械上执行维护工作是耗费时间和费用的操作。尤其是在燃气或蒸汽涡轮的情况下，布置在气体流动通路内的旋转和静止构件直接暴露于热气流，由此退化效果是不可避免的，以致于必须以周期性的时间间隔来执行维护工作。

大体上，前述技术中的旋转流机械通常具有内壳体，内壳体包含导叶排来用于引送热气流经过安装在转子单元上的叶片。出于公知的原因，此类常规内壳体设置在外壳体内。

为了在此类公知的旋转流机械上执行维护工作，内壳体和外壳体分成可移除地彼此连结的上壳体半部和下壳体半部。以类似的方式，导叶排也分成上半圆半部和下半圆半部，以便它们可与相关联的内壳半部一起作为一个单元移除，且然后随后从壳移除以用于修理或替换工作。

为了便于此类旋转流机械上的维护工作，公知技术是首先升起外壳和内壳的上半部，且使内壳与导叶排一起围绕其旋转轴线旋转至最上方位置，在该位置脱离转子，此时，其可容易地从外壳的下半部升离来用于修理和替换。旋转流机械上的维护工作的此类技术例如在US 4925363、WO 2008/012195或WO 2006/103152 A1中公开。

在所有已知的情况中，需要将用于支承下内壳体半部的附加器件朝下外壳体半部插入，以用于在下内壳体半部将围绕旋转轴线旋转至上方位置时避免任何引起破坏的接触。所以，常用的技术是将滑动体或滚动体插入下内壳半部和下外壳半部之间，以实现下内壳体半部的离下外壳体半部恒定距离的旋转。备选技术是将连接器件插入下内壳体半部与转子单元之间，该连接器件将抗扭矩的下内壳体半部连接于转子单元。

下内壳体半部与上内壳体半部之间的全部已知连结的另一个缺点为如下事实，即，用于将内壳体支承于外壳体的全部已知安装器件都不允许内壳体的没有偏心的热膨胀，即，热膨胀由于内壳体与外壳体之间的安装布置而不同地影响上内壳体半部和下内壳体半部，内壳体和外壳体布置成邻近分离平面，分离平面对应于上内壳体半部和下内壳体半部之间的接触平面。

文献US 7686575公开了一种具有外壳和内壳的燃气涡轮，外壳和内壳具有流动通路构件的独立热膨胀。内壳包括第一和第二半部，外壳包括第一和第二半部，内壳在外壳内安装在其间的四个可径向滑动安装件上，安装件定位成分开90°，包括第一和第二键，第一和第二键栓接到内壳的第一与第二半部之间的相应的第一和第二接头中，第一和第二键接收在外壳的第一与第二半部之间的相应第一和第二接头中的相应第一和第二槽口中，各个槽口除接收相应的键且仅允许键的径向运动的其开口的径向内端外，形成为被围出的室。

专利申请US 2008/317591公开了允许内壳与外壳之间的相对热增长的燃气涡轮的另一个实施例。

根据现有技术水平的接头的另一个缺点是在外壳的上部已经被移除之前，内壳是不能够移动的。

发明内容

本发明的总体目的为提供一种旋转流机械以及用于拆卸该旋转流机械的方法，其便于旋转流机械上的维护工作，而不需要滑动元件或滚动元件将下内壳体半部支承在所述下外壳体半部上。本发明的另一个方面为减小或完全避免由当旋转流机械在操作中时尤其在内壳体内的热膨胀引起的任何偏心。关于旋转流机械的外壳和内壳的拆卸步骤将是可能的，而不需要拆下或替换转子单元。

这些目的通过权利要求1中给出的旋转涡轮发动机实现。本发明可有利地通过在从属权利要求中以及以下说明中公开的尤其关于优选实施例的特征而改变。此外，权利要求9至10中公开了用于拆卸在权利要求1至8中的一项中给出的旋转流机械的创造性方法。

本发明的基本构想可应用于任何类型的旋转流机械，优选地应用于燃气或蒸汽涡轮。还有可能将该发明构想应用在提供内壳和外壳的压缩机单元上。以下说明涉及燃气涡轮，而不限制此类旋转流机械的总体创造性构想。

该创造性构想关于一种旋转流机械，其包括围绕旋转轴线旋转的转子单元，静止内壳体围绕该旋转轴线在至少一个局部轴向区域中设在一定径向距离处，内壳体可沿旋转轴线分成沿水平分离平面彼此邻接的上内壳体半部和下内壳体半部，所述内壳体在至少一个轴向区段中由外壳体包围，外壳体沿旋转轴线分成一个上外壳体半部和一个下外壳体半部，下内壳体半部提供支承器件，支承器件将下内壳体半部支承在下外壳体半部上，且所述支承器件至少在沿分离平面相对于旋转轴线的两个对向的支承位置处可拆卸地安装在下内壳体半部处，所述旋转流机械的特征在于下内壳体半部和上内壳体半部各自提供支承位置处的凹口，其在内壳体的闭合状态中互补成单个凹口，且所述单个凹口为盲孔形状，该盲孔沿径向向外的方向开口，且对着转子单元闭合形成，且各个支承位置处的内壳体中的所述单个凹口包围支承器件的安装区段。

下内壳体半部和上内壳体半部各自提供支承位置处的凹口，其在内壳体的闭合状态中互补成单个凹口，该单个凹口为盲孔形状，该盲孔沿径向向外的方向开口且对着转子单元闭合形成。在各个支承位置处的内壳体内部的单个凹口的形状和尺寸对应于支承器件的安装区段的外轮廓，即，在各个支承位置处的壳体中的单个凹口优选地以齐平的方式包围支承器件中的该安装区段。所以，支承器件的安装区段，例如通过使用螺栓连接件而紧密地固定在单个凹口内，同时支承器件的载体区段沿径向向外突出内壳体。

由于下内壳体半部处的可拆卸地安装的支承器件，故有可能升离上内壳体半部，同时，由于至少在沿分离平面相对于旋转轴线对向的两个支承位置处的下外壳体半部上的创造性支承，下内壳体半部保持在适当位置。

在优选实施例中，各个支承位置处的支承器件实现为条形元件，其具有连结成一件的安装区段和载体区段，其中，条形元件的安装区段至少部分地插入下内壳体半部的凹口中，其中条形元件的安装区段由固定器件(优选为由螺栓连接件)可拆卸地安装。条形元件的载体区段沿径向向外的方向延伸超过下内壳体半部的凹口，且终止于至少下外壳体半部的凹口的空间中，其中载体区段直接或间接地接触下外壳体半部的至少一个支承表面，条形元件的载体区段至少沿径向方向可滑动地靠在该支承表面上。优选地，下外壳体半部的支承表面沿内壳体的周向方向位于分离平面下方，以便有可能调整条形元件的载体区段，使得载体区段沿分离平面定心，即，分离平面行进穿过支承器件的载体区段(沿它的中平面)，以便可显著地减小由上内壳体半部和下内壳体半部的热膨胀造成的偏心。

为了各个支承器件的载体区段相对于分离平面的定心的目的，采用多个构造布置。根据优选实施例，下外壳体半部和上外壳体半部各自提供支承位置处的凹口，其在外壳体的闭合状态中互补成单个凹口，从而使上外壳体半部的上周缘和下壳体半部的下周缘能够沿周向方向围出(enclose)周向距离，该距离大于载体区段沿对应的周向方向的大小。所以，支承器件的载体区段沿径向向外延伸到各个支承位置处的外壳体的单个凹口的空间中，使得支承器件的载体区段与上周缘围出上间隙且与下周缘围出下间隙。两个间隙允许插入调整装置来准确、快速且容易地相对于分离平面调整支承器件。如将结合附图所示的实施例更详细说明的那样，调整装置可从闭合的发动机的外部插入间隙中，即，外壳体提供各个支承位置处的接近开口，通过开口，到前述间隙的径向接近是可能的，以用于沿径向方向插入调整装置。各个调整装置包括至少两个部分，载体部分可以可拆卸地分别固定于下外壳体半部和上外壳体半部，且其提供用于保持至少一个垫片的安装器件。安装在载体装置上的垫片的数目和厚度确定各个调整装置的总厚度，这又确定支承器件相对于分离平面的位置。能够沿径向插入下间隙中的调整装置表示为支承元件且在支承表面上支承支承器件的载体区段，该支承表面为下外壳体半部的下周缘。能够沿径向插入上间隙中的调整装置表示为下支持(down holder)元件，其沿周向方向从上方朝分离平面压载体区段。由支承元件承载的至少一个垫片的数目和/或厚度和由下支持元件承载的至少一个垫片的数目和/或厚度选择成使得支承器件的所述载体区段沿分离平面定心，即，分离平面行进穿过支承器件的载体区段(沿它的中平面)。由于定位在相对于旋转轴线的相向支承位置处的至少两个支承器件在形状和尺寸方面相同，故内壳体(即，上内壳体半部和下内壳体半部)可在旋转流机械操作时由于热膨胀而沿径向方向均等地膨胀，以便在内壳体内将不出现偏心和机械应力。

沿旋转流机械的内壳体和外壳体的分离平面在下外壳体半部上支承下内壳体半部的创造性构想导致关于旋转流机械的较容易的拆卸的本发明的其它方面。

一种用于拆卸如前所述的旋转流机械的方法的特征在于以下步骤：在第一步骤中，上外壳体半部将通过释放上外壳体半部与下外壳体半部之间的全部连接器件来移除，以便沿竖直方向将上外壳体半部升离下外壳体半部将是可能的。此后，上内壳体半部将通过释放上内壳体半部与下内壳体半部之间的全部连接器件来移除，以便在下内壳体半部只由下外壳体半部支承时沿竖直方向将上内壳体半部升离下内壳体半部是可能的。必须注意的是，不需要使用任何附加支承或固定器件将下内壳体半部保持在合适的位置，以用于避免引起下内壳体半部与下外壳体半部之间的接触的任何破坏。

在进一步拆卸目的的情况下，将需要将支承部件插入下外壳体半部与下内壳体半部之间，并且/或者将承载部件插入下内壳体半部与转子单元之间。此后，必须移除下内壳体半部与下外壳体半部之间的支承位置处的支承器件。至此，用于固定支承器件(其插入和固定到内下壳体半部的凹口中)的固定器件必须释放且从内下壳体半部的凹口移除出。最后，可能使下内壳体半部围绕旋转轴线旋转，直到下内壳体半部能够竖直地升离。

附图说明

随后将结合附图基于示范实施例来更详细地说明本发明。附图

图1a示出穿过具有内壳体和外壳体的旋转流机械的截面视图，并且

图1b示出图1a所示的支承位置的放大视图。

零件清单

1 上外壳体半部

2 下外壳体半部

3 上内壳体半部

4 下内壳体半部

5 支承器件

5a 安装区段

5b 载体区段

6 固定器件、螺栓连接件

7 调整装置

7’ 下支持元件

8 调整装置

8’ 支承元件

9 凹口、接近孔

10 盖板

11 垫片

12 分离平面

13 旋转轴线

14 径向方向

15 边界壁

16 周向方向

17 上周缘

18 下周缘

19 上间隙

20 下间隙

CM 连接机构

P1、P2 支承位置

IH 内壳体

OH 外壳体。

具体实施方式

图1a示出穿过旋转流机械的截面视图，其提供静止内壳体IH，内壳体IH可沿旋转轴线13分成沿水平分离平面12彼此邻接的上内壳体半部3和下内壳体半部4。在一定径向距离处，内壳体IH由外壳体OH包围，外壳体OH也可沿旋转轴线13分成上外壳体半部1和下外壳体半部2。

图1a所示的截面视图示出切割平面，切割平面横断内壳体IH与外壳体OH之间的连接机构CM，连接机构CM位于沿分离平面12相对于旋转轴线13的两个对向的支承位置P1、P2处，且具有轴向有限延伸部，以便上内壳体半部3和下内壳体半部4在其余轴向延伸部中沿分离平面12直接地彼此连结。这同样适用于上外壳体半部1和下外壳体半部2。

为了相同的至少两个连接机构CM的详细说明，还将进一步参照图1b，图1b示出连接机构CM的放大视图。在支承位置P1、P2处，上内壳体半部3和下内壳体半部4分别提供支承位置(图1所示的P2)处的凹口，其在内壳体IH的闭合状态中互补成单个凹口13。单个凹口13具有盲孔形状，且沿由误差14示出的径向方向开口，且对着图1b未示出的转子单元闭合形成，然而，凹口13由上内壳体半部3和下内壳体半部4围出。在图1b的放大视图中，内壁区段15确保没有从盲孔13的区到转子单元内部的通路。

为了执行旋转流机械上的维护工作，首先，上外壳体半部1且随后上内壳体半部3必须通过个别地升离各个壳体半部来被移除。为了防止下内壳体半部4落下且受破坏，从而导致与下外壳体半部2的接触，创造性地提出了提供支承器件5以用于将下内壳体半部4支承在下外壳体半部2上。支承器件5例如通过下内壳体半部4的凹口中的螺栓连接件6来可拆卸地安装。

支承器件5优选为条形元件，其优选地具有沿径向方向14的矩形截面，其可分成安装区段5a和载体区段5b，安装区段5a与下内壳体半部4的凹口直接接触、载体区段5b沿径向向外突出下内壳体半部4且终止于上外壳体半部1和下外壳体半部2内的凹口9的空间中，凹口9在外壳体OH的闭合状态中形成所谓接近孔，这也允许从外壳体OH的径向外部自由接近支承器件5以及之后将说明的接近孔9内的其它构件。

接近孔9由上外壳体半部1的上周缘17和由下外壳体半部2的下周缘18至少沿由箭头16指出的周向方向界定。支承器件5的载体区段5b沿径向向外延伸到接近孔9的空间中，使得载体区段5b与上外壳体半部1的周缘17围出上间隙19且与下外壳体半部2的周缘18围出下间隙20。为了载体区段5b(即，支承器件5的)相对于分离平面12的定心目的，在间隙19、20的各个中提供调整装置7、8，其仅可通过径向移动来从外部穿过轴线孔9插入。下调整装置8包括支承元件8’，支承元件8’承载至少一个垫片11，垫片11能够沿径向方向插入和移除出下间隙20的空间。支承元件8’例如通过与轴线孔9内的下外壳体半部2的螺栓连接件来可拆卸地安装。

以相同方式，上调整装置7由所谓的下支持元件7’构成，至少一个垫片也能够附接于下支持元件7’。下支持元件7’和该至少一个垫片11的组件也能够沿径向方向插入或移除出上间隙19的空间。另外，下支持元件7’可拆卸地固定在接近孔9内的上外壳体半部1处。

由支承元件8’以及由下支持元件7’承载的至少一个垫片11的数目和/或厚度选择成使得支承器件5的载体区段5b沿分离平面12定心，即，分离平面12行进穿过支承器件5的载体区段5a的中心。

此外，在矩形形状的图1a、b所示的实施例的情况中的条形元件5可滑动地安装在两个调整装置7、8之间。在由热膨胀引起的操作的情况下，上内壳体半部3和下内壳体半部4将沿径向扩大。由于两个支承位置P1、P2处的条形支承器件5能够沿径向向外的方向滑动，故没有热应力可出现在内壳体内。由于支承器件5相对于分离平面12的定心对准，内壳体IH在热膨胀过程中的偏心可显著地减小。

与支承器件5相对于分离平面12的调整相关的全部工作可在闭合的发动机处从外部穿过轴线孔9通过沿径向插入调整装置7、8来执行，调整装置7、8各自提供堆叠垫片11的适合高度，以达到支承器件5相对于分离平面12的预定位置。

从外部的直接通路以没有物体可落入机械内部的方式定位，因为内壳体IH的凹口13不允许对旋转机械内部的任何直接通路。

最后，开口轴线孔9可由盖板10覆盖，盖板10也可拆卸地安装于外壳体OH。

发明的旋转涡轮机械允许容易且快速地拆卸旋转涡轮发动机的重要构件，而不需要移除转子单元。在第一步骤中，在释放上外壳体半部1与下外壳体半部2之间的全部连接器件之后，将通过沿竖直方向将上外壳体半部1升离下外壳体半部2来移除上外壳体半部1。如前文所述，此后，通过释放上内壳体半部3与下内壳体半部4之间的所有连接器件，通过沿竖直方向将上内壳体半部3升离下外壳体半部4来移除上壳体半部3，同时如前所述，下内壳体半部4由于下内壳体半部4仅由下外壳体半部2支承而保持于适当的位置。

甚至在进一步拆卸目的的情况下，支承部件(未示出)必须插入下外壳体半部2与下内壳体半部4之间，并且/或者承载部件必须插入下内壳体半部4与转子单元之间。在另一个步骤中，下内壳体半部4与下外壳体半部2之间的支承位置P1、P2处的支承器件5必须释放，以便下内壳体半部4可围绕旋转轴线13旋转，直到下内壳体半部4能够竖直地升离。

为了释放支承器件5，用于固定支承器件5的固定器件6必须释放，以便支承器件5可移除出内下壳体半部4的凹口13。

为了组装目的，前述步骤可以以相反顺序执行。在已经闭合外壳体之后，调整元件7、8必须沿径向插入如前所述的间隙19、20中，以确保支承器件5相对于分离平面12的精确竖直位置，以确保减小由旋转流机械的操作期间的热膨胀造成的内壳体的偏心。