转矩联接装置和用于调节转矩联接装置的方法
【专利摘要】一种转矩联接装置具有：第一联接装置半部(6)，所述第一联接装置半部具有第一联接装置螺纹(10)；和第二联接装置半部(7)，所述第二联接装置半部具有带有与第一联接装置螺纹(10)方向相反的转动方向的第二联接装置螺纹(11)，并且所述第二联接装置半部与第一联接装置半部(6)抗转动地且相对于第一联接装置半部(6)可轴向移动地固定；以及套筒(9)，所述套筒具有第一套筒螺纹(12)和第二套筒螺纹(13)，其中套筒螺纹(12，13)中的每个与联接装置螺纹(10，11)中的一个旋紧并且套筒(9)由转速可变化的驱动单元(15)驱动，使得套筒(9)能够借助于驱动单元(15)以与联接装置半部(6，7)的角速度不同的角速度旋转，使得联接装置半部(6，7)彼此间的轴向距离(21)能够变化，以及套筒能够与联接装置半部(5，6)同步地旋转，使得轴向距离(21)保持不变。
【专利说明】转矩联接装置和用于调节转矩联接装置的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种转矩联接装置、一种具有至少两个涡轮机的线路系统，所述涡轮 机的转子与转矩联接装置联接，以及涉及一种用于调节转子的轴向位置的方法。
【背景技术】
[0002] 在工艺流程的设备中，为涡轮压缩机的驱动器尤其设置蒸汽涡轮机，其中蒸汽涡 轮机的转子和涡轮压缩机的转子与转矩联接装置联接。蒸汽涡轮机的转子例如与轴向轴承 沿轴向方向固定，所述轴向轴承安装在转子的纵向端部上，所述转子的纵向端部背离转矩 联接装置。在蒸汽涡轮机运行时，尤其蒸汽涡轮机的转子与工艺蒸汽接触，使得由工艺蒸汽 加热转子，转子的相应的热轴向膨胀与此伴随。尤其在蒸汽涡轮机起动时，工艺蒸汽的到转 子中的热量输入是高的，其中转子的轴向长度的变化是相应的。因为将转子与轴向轴承轴 向地固定在背离转矩联接装置的纵向端部上，所以上面安装有转矩联接装置的另一纵向端 部经受最大的轴向移动。该轴向移动经由转矩联接装置传递到涡轮压缩机的转子上，由此 涡轮压缩机的转子同样被轴向地移动。因此，转子相对于涡轮压缩机的壳体的轴向位置改 变，由此在涡轮压缩机中能够出现流体机械方面不利的状态。此外，必须在结构上允许涡轮 压缩机的转子在其壳体中的轴向移动，由此通常必须忍受涡轮压缩机中的几何形状，涡轮 压缩机的热力学效率的损失与此伴随。当例如两个蒸汽涡轮机的两个转子与转矩联接装置 联接时，能够类似地出现该问题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是：提供一种转矩联接装置、一种具有至少两个涡轮机的线路系统， 所述涡轮机的转子与转矩联接装置联接，以及提供一种用于调节转子的轴向位置的方法， 其中能够在大的工作范围上有效地运行涡轮机。
[0004] 根据本发明的转矩联接装置具有：第一联接装置半部，所述第一联接装置半部具 有第一联接装置螺纹；和第二联接装置半部，所述第二联接装置半部具有带有与第一联接 装置螺纹方向相反的转动方向的第二联接装置螺纹，并且所述第二联接装置半部与第一联 接装置半部抗转动地且相对于第一联接装置半部可轴向移动地固定；以及套筒，所述套筒 具有第一套筒螺纹和第二套筒螺纹，其中套筒螺纹中的每个与联接装置螺纹中的一个旋紧 并且套筒由转速可变化的驱动单元驱动，使得套筒能够借助于驱动单元以与联接装置半部 的角速度不同的角速度旋转，使得联接装置半部的彼此间的轴向距离能够变化，以及套筒 能够与联接装置半部同步地旋转，使得轴向距离保持不变。根据本发明的线路系统具有至 少两个涡轮机，所述涡轮机的转子与转矩联接装置联接。
[0005] 用于调节线路系统的涡轮机的转子的轴向位置的根据本发明的方法具有下述步 骤：运行具有所述涡轮机的线路系统，所述涡轮机的转子与转矩联接装置彼此联接，其中套 筒以由驱动单元驱动的方式与所述转子同步地旋转；预设这两个联接装置半部的轴向距离 的期望值；确定这两个联接装置半部的轴向距离的实际值；当期望值不等于实际值时，借 助于驱动单元以与联接装置半部的角速度不同的角速度并且以一定持续时间旋转套筒，使 得实际值与期望值相等。
[0006] 优选地，根据从线路系统上的一个点到线路系统的基座上的固定点的轴向距离确 定实际值。此外优选的是，实际值通过超声波方法或借助于感应性的距离传感器来确定。
[0007] 如果线路系统例如由蒸汽涡轮机和涡轮压缩机作为涡轮机来构成，那么尤其在蒸 汽涡轮机的转子起动时由于工艺蒸汽而经受高的热量输入，由此改变蒸汽涡轮机转子的轴 向长度。涡轮压缩机的转子能够经由转矩联接装置同样轴向地移动，由此涡轮压缩机的转 子相对于涡轮压缩机的壳体的轴向位置不利地可能改变。借助于根据本发明的转矩联接装 置和根据本发明的方法能够通过下述方式抵抗上述情况，即由于操作驱动单元而通过这两 个联接装置半部的相应的轴向移动来抵消涡轮压缩机的转子的通常出现的轴向移动。由此 有利地在线路系统的大的工作范围内尤其在蒸汽涡轮机起动时调节涡轮压缩机的转子相 对于蒸汽涡轮机的转子的轴向位置，由此抑制涡轮压缩机的转子的可能不利的轴向位移。
[0008] 优选地，联接装置螺纹是外螺纹，并且套筒螺纹是内螺纹和/或联接装置螺纹和 套筒螺纹是细螺纹。通过设置细螺纹能够精确地调节这两个联接装置半部彼此间的轴向距 离。联接装置半部优选形状配合地相互接合。驱动单元优选是马达、尤其是电动机，所述驱 动单元借助于传动装置与套筒联接。优选的是，传动装置具有由马达驱动的小齿轮，所述小 齿轮接合到安装在套筒上的齿圈中。在此，齿圈优选在端侧或在径向外侧设置在套筒上。
[0009] 涡轮压缩机例如为轴流式结构方式并且具有交替固定的导向叶片环和旋转的转 子叶片环。在涡轮压缩机的转子的不期望的且未由转矩联接装置抵消的轴向移动的情况下 引起转子叶片环相对于导向叶片环错位，使得例如转子叶片环之一的转子叶片的后缘不利 地接近设置在下游的导向叶片环的转子叶片的前缘。在此，引起导向叶片环中的有害迎流， 由此降低涡轮压缩机的热力学效率。如果涡轮压缩机例如具有沿主流动方向变细的壳体轮 廓，那么在涡轮压缩机的转子的不期望的且未由转矩联接装置抵消的轴向移动的情况下， 能够调节在转子叶片的叶片尖部到壳体之间的径向间隙的不利的变化。如果涡轮压缩机的 转子沿主流动方向轴向不利地错位，那么能够跨过径向间隙并且造成转子叶片有害地触及 壳体上。在涡轮压缩机的转子相反于主流动方向轴向不利地错位的情况下，径向间隙能够 变大，由此加强间隙流动效应并且涡轮压缩机的热学效率下降。借助于根据本发明的转矩 联接装置和用于调节转子的轴向位置的根据本发明的方法，能够抵消涡轮压缩机的转子的 轴向移动，由此克服上述缺点。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 下面，根据所附的示意图阐述根据本发明的转矩联接装置的一个优选的实施方 式。附图示出贯穿具有根据本发明的转矩联接装置的线路系统的纵截面图。
【具体实施方式】
[0011] 如从附图中可见，线路系统1具有第一轴2、第二轴3和转矩联接装置5,其中第一 轴2与第二轴3借助于转矩联接装置5联接。第一轴2和第二轴3具有共同的轴线4,轴 2、3和转矩联接装置5能够围绕所述轴线旋转。转矩联接装置5具有第一联接装置半部6 和第二联接装置半部7,其中第一联接装置半部6与第一轴2固定地连接并且第二联接装置 半部7与第二轴3固定地连接。这两个联接装置半部6、7彼此处于形状接合并且可轴向移 动地接合。为此，联接装置半部6、7在其彼此朝向的端侧上具有多个联接装置齿部22,所述 联接装置齿部形状配合地彼此接合。在此能够考虑的是，联接装置齿部22的侧面相对于轴 线4平行地或成一定角度地伸展。在联接装置半部6、7之间设有具有轴向距离21的联接 装置间隙8。
[0012] 第一联接装置半部6在其径向外侧上具有第一联接装置螺纹10,并且第二联接装 置半部7在其径向外侧上具有第二联接装置螺纹11。联接装置螺纹10、11具有相反的转动 方向并且联接装置螺纹1〇、11的轴线与轴线4重合。转矩联接装置5还具有带有位于径向 内部的第一套筒螺纹12以及位于径向内部的第二套筒螺纹13的套筒9。套筒螺纹12、13 具有相反的转动方向。能够考虑的是，螺纹10至13构成为细螺纹。第一套筒螺纹12与第 一联接装置螺纹10旋紧并且第二套筒螺纹13与第二联接装置螺纹11旋紧，使得联接装置 半部6、7由套筒9包住并且被固定防止相互滑出。同样能够考虑的是，套筒径向内侧地设 置在联接装置半部上。在该情况下，联接装置半部具有内螺纹并且套筒具有外螺纹。通过 相对于联接装置半部6、7转动套筒9,联接装置间隙8能够变宽或变窄。在此，通过联接装 置齿部22在轴向方向上的长度预设尽可能宽的联接装置间隙8。
[0013] 线路系统1设置在基座18上。在基座18上安装有驱动单元15,所述驱动单元与 套筒9联接。借助驱动单元15能够实现套筒9相对于联接装置半部6、7转动。为此，套筒 9在径向外侧具有齿圈14,所述齿圈接合到驱动单元15的传动装置16的小齿轮17中。同 样能够考虑的是，齿圈14设置在套筒9的端侧上。通过将套筒9与驱动单元15联接能够 借助于驱动单元15以与联接装置半部6、7的角速度不同的角速度旋转套筒9,使得联接装 置间隙8能够变宽或变窄。在套筒9和驱动单元15之间的联接例如也能够通过传动带来 进行。驱动单元15是马达、尤其是电动机。
[0014] 在第一联接装置半部6上安置有第一测量点19并且在第二联接装置半部7上安 置有第二测量点20。能够经由这两个测量点19、20彼此间的距离来确定轴向距离21。用 于调节转矩联接装置5的这两个联接装置半部6、7相对彼此的轴向位置的方法能够如下执 行：运行线路系统1，其中以由驱动单元15驱动的方式同步地旋转套筒；预设这两个联接装 置半部6、7的轴向距离21的期望值；确定这两个联接装置半部6、7的轴向距离21的实际 值；当期望值不等于实际值时，套筒9借助于驱动单元15以与联接装置半部6、7的角速度 不同的角速度并且以一定持续时间旋转，使得实际值与期望值相等。如果联接装置半部6、 7的转动频率例如为50Hz，那么套筒9例如能够以49Hz或51Hz的转动频率转动，由此联接 装置间隙8变宽或变窄。
[0015] 如果期望值基本上等于实际值，那么套筒9能够与驱动单元15脱离联接。替选 地能够考虑的是，在该情况下由套筒9驱动驱动单元15。实际值能够根据从这两个测量点 19、20中的一个到固定点23或24的距离得出，所述固定点相对于基座18静止。期望值同 样能够从轴2和/或3的长度中得出，所述长度在线路系统1运行时能够由于热膨胀来改 变。同样可行的是：确定轴2或3上的一个点到涡轮机的壳体上的参考点的距离。由此，能 够检测在轴2或3和壳体之间的微差延伸。距离的测量能够通过超声波方法或借助于感应 性的距离传感器来确定。
[〇〇16] 尽管详细地通过优选的实施例详细阐明和描述本发明，那么本发明不通过所公开 的实例被限制并且能够由本领域技术人员从中推导出其他的变型形式，而没有偏离本发明 的保护范围。
【权利要求】
1. 一种转矩联接装置，具有：第一联接装置半部￠)，所述第一联接装置半部具有第一 联接装置螺纹（10);和第二联接装置半部（7)，所述第二联接装置半部具有带有与所述第 一联接装置螺纹（10)方向相反的转动方向的第二联接装置螺纹（11)，并且所述第二联接 装置半部与所述第一联接装置半部（6)抗转动地且相对于所述第一联接装置半部（6)能轴 向移动地固定；以及套筒（9)，所述套筒具有第一套筒螺纹（12)和第二套筒螺纹（13)，其中 所述套筒螺纹（12,13)中的每个与所述联接装置螺纹（10,11)中的一个旋紧并且所述套筒 (9)由转速能变化的驱动单元（15)驱动，使得所述套筒（9)能够借助于所述驱动单元（15) 以与所述联接装置半部出，7)的角速度不同的角速度旋转，使得所述联接装置半部（6, 7) 的彼此间的轴向距离（21)能够变化，以及所述套筒（9)能够与所述联接装置半部（5,6)同 步地旋转，使得所述轴向距离（21)保持不变。
2. 根据权利要求1所述的转矩联接装置，其中所述联接装置螺纹（10，11)是外螺纹，并 且所述套筒螺纹（12,13)是内螺纹和/或所述联接装置螺纹（10,11)和所述套筒螺纹（12， 13)是细螺纹。
3. 根据权利要求1或2所述的转矩联接装置，其中所述联接装置半部出，7)形状配合 地相互接合。
4. 根据权利要求1至3中的任一项所述的转矩联接装置，其中所述驱动单元（15)是马 达、尤其是电动机，所述驱动单元借助于传动装置（16)与所述套筒（9)联接。
5. 根据权利要求4所述的转矩联接装置，其中所述传动装置（16)具有由所述马达驱动 的小齿轮（17)，所述小齿轮接合到安装在所述套筒（9)上的齿圈（14)中。
6. 根据权利要求5所述的转矩联接装置，其中所述齿圈（14)在端侧或在径向外侧设置 在所述套筒（9)上。
7. -种线路系统，所述线路系统具有至少两个涡轮机，所述涡轮机的转子与根据权利 要求1至6中的任一项所述的转矩联接装置（5)联接。
8. -种用于调节根据权利要求7的线路系统（1)的涡轮机的转子的轴向位置的方法， 所述方法具有下述步骤： -运行具有所述涡轮机的根据权利要求7的所述线路系统（1)，所述涡轮机的转子与所 述转矩联接装置（5)彼此联接，其中所述套筒以由所述驱动单元（15)驱动的方式与所述转 子同步地旋转； -预设这两个所述联接装置半部（6,7)的轴向距离（21)的期望值； -确定这两个所述联接装置半部（6,7)的轴向距离（21)的实际值； -当所述期望值不等于所述实际值时，借助于所述驱动单元（15)以与所述联接装置半 部（6,7)的角速度不同的角速度并且以一定持续时间旋转所述套筒（9)，使得所述实际值 与所述期望值相等。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中根据从所述线路系统⑴上的一个点到所述线路 系统（1)的基座（18)上的固定点的轴向距离确定所述实际值。
10. 根据权利要求8或9所述的方法，其中所述实际值通过超声波方法或借助于感应性 的距离传感器来确定。
【文档编号】F01D5/02GK104067015SQ201280068134
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2012年11月7日 优先权日:2012年1月25日
【发明者】大卫·巴尔科斯基, 勒德万·巴伊拉姆, 沃尔克·古克, 拉尔夫·霍法克, 叶夫根·科斯坚科, 勒内·曼克 申请人:西门子公司