传动涡轮机的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种传动涡轮机。具体而言，传动涡轮机经由传动装置使驱动单元和/或从动单元集成为机组。集成的传动装置大体上包括具有大轮轴的中心大轮和具有小齿轮轴的多个小齿轮。大轮可操作地连接至小齿轮，并且小齿轮轴的端部可操作地连接至驱动单元和/或从动单元。大轮轴可操作地连接至驱动单元和/或从动单元。本实用新型的特征在于，驱动单元和/或从动单元是以悬臂方式安装在一个或多个级中的轴向膨胀器。
【专利说明】
传动涡轮机
技术领域
[0001]本发明涉及传动涡轮机，其经由传动装置使驱动单元和/或从动单元集成为机组。
【背景技术】
[0002]在EP1691081 BI中描述了具有集成的传动装置并且具有驱动单元和/或从动单元的多级传动涡轮机。驱动单元和/或从动单元为压缩机、蒸汽涡轮、燃气涡轮、马达、发电机和膨胀器，其中，在一个方面，这些单元在相同水平面中的布置是特别有利的，且在另一个方面，大轮和额外的驱动小齿轮的存在允许很多选择结合以用于可以使用的驱动单元和/或从动单元。以上述方式构造的根据EP 1691081 BI的机组是从企业内部实践得知的，但是具有关于可选地集成的膨胀器的缺点。这种布置仅仅包括径向膨胀器;但是不利的是，限制了可实现的体积流量，从而使径向膨胀器的结构可能性受限于可实施的结构尺寸。除了结构体积对于机组太大的径向膨胀器之外，甚至在结构限制的范围内的径向膨胀器具有较高材料成本的缺点，因为前提是需要昂贵的高合金材料且通常需要双壳的外壳布置。由于有限的几何形状，特别是大轮的几何形状，传动涡轮机的机组的单元的结构体积是有限的，因此更高的体积流量的处理也是有限的。
【实用新型内容】
[0003]本发明的目的是以这样的方式来设计具有集成的传动装置的通用传动涡轮机，使得克服上述缺点，并且进一步地，甚至在待膨胀介质的高的入口温度下可能将轴向膨胀器连接至外壳。
[0004]根据本发明，该目的通过在具有集成的传动装置的通用传动涡轮机中实现。所述传动涡轮机经由传动装置使驱动单元和/或从动单元集成为机组，其中，所述集成的传动装置大体上包括具有大轮轴的中心大轮和具有小齿轮轴的多个小齿轮，其中，所述大轮可操作地连接至所述小齿轮，并且所述小齿轮轴的端部可操作地连接至驱动单元和/或从动单元，其中，所述大轮轴可操作地连接至驱动单元和/或从动单元，其特征在于，所述驱动单元和/或从动单元是以悬臂方式安装在一个或多个级中的轴向膨胀器。在根据本发明的传动涡轮机的实施例中，所述轴向膨胀器的外壳法兰连接至所述传动装置的外壳，从而使所述轴向膨胀器的流入口区域与所述传动装置的外壳直接相邻，并且，轴向膨胀器与传动装置之间的过渡区域可选地由冷却剂冷却。在根据本发明的传动涡轮机的实施例中，所述轴向膨胀器的外壳和/或所述传动装置的外壳具有用于所述冷却剂的管道。在根据本发明的传动涡轮机的实施例中，所述轴向膨胀器的外壳通过中间壁法兰连接至所述传动装置的外壳，并且所述中间壁包含用于所述冷却剂的管道。在根据本发明的传动涡轮机的实施例中，取决于驱动单元或者从动单元的类型，所述冷却剂的需求量和/或成分取决于相应驱动单元或者从动单元的入口和/或出口处的处理介质的相应温度。在根据本发明的传动涡轮机的实施例中，具有驱动轴的驱动小齿轮设置在所述大轮以及小齿轮中的一个小齿轮之间的传动装置中，并且可操作地连接至所述大轮以及所述小齿轮中的一个小齿轮，并且其中，所述驱动小齿轮可操作地连接至驱动单元。在根据本发明的传动涡轮机的实施例中，所述集成的传动装置和所述驱动单元或者从动单元经由其外壳固定至共同的机器底座。在根据本发明的传动涡轮机的实施例中，设置在所述小齿轮轴处的所述从动单元为压缩机级的叶轮。在根据本发明的传动涡轮机的实施例中，可操作地连接至所述驱动小齿轮的所述驱动单元为涡轮发动机、电动发动机或者燃烧驱动发动机。在根据本发明的传动涡轮机的实施例中，可操作地连接至所述大轮轴从而相对于其抗扭地固定的所述驱动单元为马达和/或发电机。
[0005]通过根据本发明设计的传动涡轮机，可以建立机组，该机组利用轴向膨胀器的较高体积流量的基本优点，并且同时考虑了由其产生的流体负荷和热负荷。
[0006]轴向膨胀器在轴向外壳开始区域中连接至传动涡轮机的传动装置的外壳，从而通过其小齿轮实现到轴向膨胀器的抗扭连接。用于待膨胀且非常热的过程介质的流入通道径向地位于轴向膨胀器的轴向开始处，并且与径向膨胀器相反，热的过程气体紧邻传动装置外壳。为了防止对传动装置且特别是外壳的功能造成负面影响，轴向膨胀器与传动装置之间的过渡区域由冷却剂冷却。
【附图说明】
[0007]在附图中示出了本发明的实施例示例。
[0008]图1为具有传动装置以及驱动单元和从动单元的传动涡轮机的示意图；
[0009]图2为传动涡轮机的传动装置的透视图；
[0010]图3为示出传动装置和轴向膨胀器的外壳中的冷却的详细视图；
[0011]图4为示出传动装置的外壳和轴向膨胀器的外壳之间的中间壁中的冷却的详细视图。
[0012]参考标号列表
[0013]I传动涡轮机
[0014]2传动装置
[0015]3水平面
[0016]4机器底座
[0017]6驱动轴
[0018]7传动装置的外壳
[0019]8驱动小齿轮
[0020]9 大轮
[0021]10第一小齿轮
[0022]11第一小齿轮轴
[0023]13大轮轴
[0024]14第二小齿轮
[0025]15第三小齿轮
[0026]16第二小齿轮轴
[0027]17第三小齿轮轴
[0028]20轴向膨胀器的外壳
[0029]21流入口区域
[0030]22过渡区域
[0031]23用于冷却的管道
[0032]24中间壁
[0033]I膨胀器级
[0034]II至V压缩机级
[0035]A1-A7驱动单元或者从动单元
[0036]Al用于膨胀器级(一个或者多个级)的轴向膨胀器
[0037]A2用于级II的压缩机
[0038]A3用于级III的压缩机
[0039]A4用于级IV的压缩机
[0040]A5用于级V的压缩机[0041 ]A6涡轮发动机/马达
[0042]A7马达/发电机。
【具体实施方式】
[0043]图1中所示的传动涡轮机为用于气体的处理和进一步加工的化工装置的部分。这种类型的传动涡轮机(I)经由传动装置(2)使驱动单元和/或从动单元(Al、A2、A3、A4、A5、A6、A7)集成为机组，其中，可能的驱动单元为蒸汽涡轮、燃气涡轮、膨胀器和发动机，而可能的从动单元为压缩机和发电机。
[0044]独立单元互相连接并且安装在一个或者多个底架上，S卩，在图2中通过示例所示的机器底座(4)。未在图1和图4中示出的冷却器、冷凝器以及对于机组的操作是必需的而与本发明无关的其他设备位于机器底座(4)下方。
[0045]根据待进行的化学过程的类型，轴向膨胀器(Al)、蒸汽涡轮(A6)和马达(A7)可以一起形成或者独立地形成为驱动单元(A1、A6、A7)。轴向膨胀器(Al)经由小齿轮轴(11)可操作地连接，蒸汽涡轮(A6)经由驱动轴(6)可操作地连接，并且马达(A7)经由传动涡轮机(I)的大轮(9)的轴(13)可操作地连接。
[0046]根据图2的传动涡轮机(I)的传动装置(2)包括外壳(7)，驱动小齿轮(8)、大轮(9)和另外的小齿轮(10、14、15)设置在该外壳(7)中。驱动小齿轮(8)固定至安装在传动涡轮机
(I)的外壳(7)中的驱动轴(6)。驱动小齿轮(8)与固定至第一小齿轮轴(11)的第一小齿轮
(10)啮合，以便相对于其抗扭地固定。第一小齿轮轴(11)在其端部具有叶轮，其连接至轴向膨胀器(Al)以便相对于其抗扭地固定，该轴向膨胀器(Al)以悬臂方式安装在一个或者多个级中。
[0047]在远离第一小齿轮(10)的侧上，驱动小齿轮(8)与固定至安装在外壳(7)中的轴
(13)的大轮(9)啮合，从而相对于其抗扭地固定。经由驱动小齿轮(8)传输的驱动单元(A6)的输出同时转移至与轴向膨胀器(Al)关联的大轮(9)和第一小齿轮(10)。
[0048]大轮(9)与第二小齿轮(14)和第三小齿轮(15)啮合，第二小齿轮(14)和第三小齿轮(15)分别连接至第二小齿轮轴(16)和第三小齿轮轴(17)，从而相对于其抗扭地固定，第二小齿轮轴(16)和第三小齿轮轴(17)安装在外壳(7)中。第二小齿轮轴(16)在其端部处承载压缩机级(I1、III)的叶轮。第三小齿轮轴(17)在其端部处承载压缩机级(IV、V)的叶轮。所有膨胀器级和压缩机级以悬臂方式安装在相应小齿轮轴上。
[0049]驱动轴(6)、第一小齿轮轴(11)、第二小齿轮轴(16)和大轮(9)的轴(13)位于相同的水平面(3)中。第三小齿轮轴(17)位于该平面(3)上方。在图2中的图示中，相对于大轮
(9)，驱动小齿轮(8)优选地在9点钟位置，第二小齿轮(14)优选地在3点钟位置，且第三小齿轮(15)优选地在12点钟位置。相对于驱动小齿轮(8)，第一小齿轮(10)优选地在9点钟位置，且大轮(9)优选地在3点钟位置。
[0050]上述根据图2的传动装置(2)形成整个传动涡轮机(I)的基础。传动装置(2)是机组的核心，该机组大体上包括驱动单元和/或从动单元(々1、42、43、44、45、46、厶7)。
[0051 ]在本实施例示例中，集成在机组中的传动装置(2)大体上包括具有轴(13)的中心大轮(9)、具有小齿轮轴(11、16、17)的多个小齿轮(10、14、15)以及具有驱动轴(6)的驱动小齿轮(8)。大轮(9)与小齿轮(14、15)啮合，并且小齿轮轴(16、17)的端部连接至从动单元(八2^3)4^5)，以便相对于其抗扭地固定;这些从动单元(42^3^4^5)优选地为压缩机级11至￥的压缩机“2^3^4^5)。大轮(9)同样与驱动小齿轮(8)啮合，驱动小齿轮(8)经由驱动轴(6)的端部连接至驱动单元(A6)，从而相对于其抗扭地固定。在本实施例示例中，大轮(9)的轴(13)连接至马达或者发电机(A7)。驱动小齿轮(8)继而与小齿轮(10)啮合，并且小齿轮轴(11)的端部连接至轴向膨胀器(Al)，从而相对于其抗扭地固定，该轴向膨胀器(Al)用作驱动单元。
[0052]轴向膨胀器(Al)的外壳(20)法兰连接至外壳(7)，从而使轴向膨胀器(Al)的流入口区域(21)与传动装置(2)的外壳(7)直接相邻，其中，轴向膨胀器(Al)与传动装置(2)之间的过渡区域(22)由冷却剂冷却。取决于驱动单元或从动单元(41、42、43、44)5、46、46)的类型，冷却剂的需求量并且可能还有冷却剂的选择可取决于相应驱动单元或从动单元(Al、A2、A3、A4、A5、A6、A6)的入口和/或出口处的相应处理介质的温度。
[0053]在根据图1和图2的实施例示例中，传动涡轮机(I)包括蒸汽涡轮(A6)作为驱动单元，使得冷却剂需求和冷却剂的选择在这种情况下由进入蒸汽涡轮(A6)的蒸汽的入口温度决定。优选地可构思蒸汽和空气作为冷却剂，其一方面可以从传动涡轮机的过程或者另一方面可以从相邻过程和外部来源获取。
[0054]在本发明的优选实施例形式中，用于冷却剂的管道(23)位于轴向膨胀器(Al)的外壳(20)中或者位于传动装置(2)的外壳(7)中；但是用于冷却的管道(23)也可能在两个外壳(7、20)中。
[0055]作为备选，其中设置了用于冷却剂的管道(23)的中间壁(24)可以设置在轴向膨胀器(Al)的外壳(20)与传动装置(2)的外壳(7)之间。在这个方面，可能有利的是，管道(23)仅仅设置在中间壁(24)中，使得不需要更改外壳(7、20)的结构配置。然而，取决于应用，还可能有用的是，将用于冷却的管道(23)集成到中间壁(24)和外壳(7、20)两者中；这使得可能实现甚至更好的散热。
[0056]轴向膨胀器(Al)的外壳(20)到涡轮机(I)的传动装置(2)的外壳(7)的直接连接不需要任何额外的连接轴;理想地，轴向膨胀器(Al)的轴与小齿轮轴(11)直接联接以便相对于其抗扭地固定，并且以悬臂方式安装在一个或者多个级中。这形成紧凑布置，而且，在根据本发明的布置的有利实施例中，还可以省略单独的机器底座(4)。除了关于空间的优点之夕卜，这种布置大体上需要用于共用底座(4)的更少材料，并且最终对于关于振动的总体布置的布局也是有利的。
[0057]设置在小齿轮轴(16、17)处的从动单元(A2、A3、A4、A5)构造为用于根据本发明的机组的功能的压缩机级(11、111、1￥、￥);作为驱动单元(46)的蒸汽涡轮或者燃气涡轮(八6)可操作地连接至驱动小齿轮(8)，从而相对于其抗扭地固定。然而，也可构思其他涡轮发动机以及电驱动装置或者燃烧驱动装置作为驱动单元。
[0058]作为驱动单元的马达/发电机(A7)与大轮(9)的轴(13)直接啮合或者经由传动装置(2)与其啮合，并且也可能取决于化学过程的类型而省略。
[0059]传动涡轮机(I)可以由涡轮发动机(例如，蒸汽涡轮或者燃气涡轮(A6)、电动发动机)启动，或者，在特殊情况下，也可以由作为驱动单元的内燃机启动。马达(A7)(马达电路中的马达/发电机(A7))然后接管从马达(A7)的同步速度启动的机组的驱动。轴向膨胀器(Al)首先在机组和相关联的化学过程进行操作时传输功率，并且来自该过程的废气或者废蒸汽驱动轴向膨胀器(Al)。轴向膨胀器(Al)也可以通过已经由传动涡轮机(I)的压缩机(A2、A3、A4、A5)中的一个压缩机压缩的空气来操作，使得能量的一部分可以循环。
【主权项】
1.传动涡轮机(I)，所述传动涡轮机(I)经由传动装置(2)使驱动单元和/或从动单元(A1，A2，A3，A4，A5，A7)集成为机组，其中，所述集成的传动装置(2)大体上包括具有大轮轴(13)的中心大轮(9)和具有小齿轮轴(11，16，17)的多个小齿轮(10，14，15)，其中，所述大轮(9)可操作地连接至所述小齿轮(10，14，15)，并且所述小齿轮轴(11，16，17)的端部可操作地连接至驱动单元和/或从动单元(Al，A2，A3，A4，A5)，其中，所述大轮轴(13)可操作地连接至驱动单元和/或从动单元(A7)，其特征在于，所述驱动单元和/或从动单元(Al)是以悬臂方式安装在一个或多个级中的轴向膨胀器。2.根据权利要求1所述的传动涡轮机(I)，其特征在于，所述轴向膨胀器(Al)的外壳(20)法兰连接至所述传动装置(2)的外壳(7)，从而使所述轴向膨胀器(Al)的流入口区域(21)与所述传动装置(2)的外壳(7)直接相邻，并且，轴向膨胀器(Al)与传动装置(2)之间的过渡区域(22)可选地由冷却剂冷却。3.根据权利要求2所述的传动涡轮机(I)，其特征在于，所述轴向膨胀器(Al)的外壳(20)和/或所述传动装置(2)的外壳(7)具有用于所述冷却剂的管道(23)。4.根据权利要求2或3所述的传动涡轮机(I)，其特征在于，所述轴向膨胀器(Al)的外壳(20)通过中间壁(24)法兰连接至所述传动装置(2)的外壳(7)，并且所述中间壁(24)包含用于所述冷却剂的管道(23)。5.根据权利要求2或3所述的传动涡轮机(I)，其特征在于，取决于驱动单元或者从动单元(41，42，43，44，45，46，46)的类型，所述冷却剂的需求量和/或成分取决于相应驱动单元或者从动单元他32 33 3435 36 36)的入口和/或出口处的处理介质的相应温度。6.根据权利要求1至3中的任一项所述的传动涡轮机(I)，其特征在于，具有驱动轴(6)的驱动小齿轮(8)设置在所述大轮(9)以及小齿轮(10，14，15)中的一个小齿轮之间的传动装置中，并且可操作地连接至所述大轮(9)以及所述小齿轮(10，14，15)中的一个小齿轮，并且其中，所述驱动小齿轮(8)可操作地连接至驱动单元(A6)。7.根据权利要求1至3中的任一项所述的传动涡轮机(I)，其特征在于，所述集成的传动装置(2)和所述驱动单元或者从动单元0132 33 34 35 36 37)经由其外壳(20)固定至共同的机器底座(4)。8.根据权利要求1至3中的任一项所述的传动涡轮机(I)，其特征在于，设置在所述小齿轮轴(16，17)处的所述从动单元(42 33 3435)为压缩机级(11，111，1￥，￥)的叶轮。9.根据权利要求1至3中的任一项所述的传动涡轮机(I)，其特征在于，可操作地连接至所述驱动小齿轮(8)的所述驱动单元(A6)为涡轮发动机、电动发动机或者燃烧驱动发动机。10.根据权利要求1至3中的任一项所述的传动涡轮机(I)，其特征在于，可操作地连接至所述大轮轴(13)从而相对于其抗扭地固定的所述驱动单元(A7)为马达和/或发电机。
【文档编号】F01D15/08GK205422841SQ201521024296
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月11日
【发明人】E.阿申布鲁克, C.本内瓦, S.博耶, B.里泽, P.金格特
【申请人】曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司