齿轮箱组件的制作方法

专利名称：齿轮箱组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种齿轮箱组件，更具体地涉及一种容纳旋转体的齿 轮箱组件，该旋转体用于涡轮压缩机、离心压缩机或其它通过减小体 积来增加气压的机械装置。
背景技术：
诸如轴上的叶轮之类的旋转体可以安装在压缩机、鼓风机、涡轮 增压机或船用发动机内。为了驱动旋转体，动力传递单元容纳在齿轮 箱组件中以将动力从驱动源传递到叶轮。可替换地，诸如轴上的涡轮 机之类的旋转体可以安装在膨胀机或其它从流体流提取能量的机械装 置内，并且可以提供驱动源，可以通过齿轮箱组件从该驱动源传递动 力。已知的齿轮箱组件包括齿轮箱，该齿轮箱被分成例如用于支撑旋 转体和其中的动力传递单元的上齿轮箱和下齿轮箱。外軍可以整体地形成在齿轮箱上。外軍限定了用于引导流自叶轮的流体的表面，并在 中心孔周围包括大致圆形的形状。例如，圆形的外罩在下齿轮箱的前 部上形成并向上齿轮箱突出。按照已知的齿轮箱组件，旋转体包括布置在轴上并由驱动源通过 动力传递单元驱动的叶轮。叶轮安装在轴的一端并且直径比轴的直径 大。轴容纳在齿轮箱组件内，叶轮布置在齿轮箱组件的外罩的外面。为了将轴容纳在齿轮箱组件内，穿过外軍在齿轮箱中形成一个孔。但是，当叶轮预装配到轴上时，这样的旋转体组件不能整体地安 装到下齿轮箱上，因为外軍的孔的直径常常比叶轮的直径小。这样， 为了通过齿轮箱组件的下齿轮箱的外軍中的孔插入旋转体组件，叶轮 必须从轴上拆卸。此后，必须在齿轮箱组件和旋转体组件之间放入密 封件以防止在其之间发生泄露。但是，在安装旋转体组件之前，在拆卸之前要在旋转体组件上进 行平衡操作。安装轴之后，将叶轮重新装配到轴上。结果，由于在进 行平衡操作之后旋转体组件的拆卸和重新装配，旋转体组件可能失去 平衡。同时，为了将旋转体组件插入到已知的齿轮箱组件的孔中，孔必 须具有足够的尺寸以便防止细长的旋转体组件和齿轮箱之间的干涉。 因此，需要附加地在旋转体组件和齿轮箱的孔之间放置密封件保持器， 结果，部件的数量增加了，装配过程变得更加复杂，生产成本也增加 了。此外，铸造在下齿轮箱的前部具有突出外罩的齿轮箱是困难的， 并且由于工作空间有限，在下齿轮箱上进行例如切削工艺或修整工艺 的研磨工艺也是很难的。此外，由于密封o型环所需要的凹槽在下齿轮箱内很难形成，密封o型环所需要的凹槽必须在上齿轮箱内形成。但是，翻转上齿轮箱以形 成密封o型环所需要的凹槽是不利的。发明内容本发明提供了一种简化装配过程、在修理和维护方面具有改进的 效率、并且具有减少数量的部件的齿轮箱组件。按照本发明的一方面，提供了一种齿轮箱组件，其包括上齿轮 箱和下齿轮箱，用于容纳被驱动单元旋转驱动的驱动轴、至少一个接 收来自驱动轴的动力并旋转的旋转轴、将动力传递到旋转轴的动力传 递单元，上齿轮箱水平地从下齿轮箱分开；上外軍和下外軍，分别成 一体地在上齿轮箱和下齿轮箱的旋转轴的端部区域内，以形成用于引导从连接到旋转轴的叶轮流动的流体的表面，上外軍水平地从下外軍分开；以及涡箱，其分别安装在上齿轮箱和下齿轮箱的与上外罩和下 外軍相对的端部区域内，以与上外罩和下外革一起形成用于引导从叶 轮流动的流体的路径。上齿轮箱的底表面与上外軍的底表面位于同一 水平面上，下齿轮箱的顶表面和下外軍的顶表面位于同一水平面上。成一体地形成有上外軍的上齿轮箱和成一体地形成有下外軍的下 齿轮箱采用例如螺栓紧固在一起，上齿轮箱的底表面与下齿轮箱的顶 表面可以位于同一水平面上。因此，由于无需将叶轮从旋转轴组件拆卸就可以将旋转轴组件装 配到齿轮箱组件上，装配工艺以及修理和维护工作可以被简化，并且 旋转轴组件可以很好地平衡。而且，由于上齿轮箱的底表面和下齿轮 箱的顶表面都是平面，可以低成本地在上齿轮箱和下齿轮箱上容易地 进行研磨工艺。此外，上齿轮箱和下齿轮箱可以采用铸造工艺容易地 制造。例如O型环的密封件可以布置在下齿轮箱的顶表面和上齿轮箱的 底表面之间。由于下外罩的顶表面和下齿轮箱的顶表面位于同一水平面，可以在 下齿轮箱中形成用于布置O型环的凹槽。在这样的情况下，将要被加工 的下齿轮箱的表面(也就是，下齿轮表面的顶表面)朝向上，这样不必 要翻转下齿轮箱。因此，用于布置O型环的凹槽可以容易地在与上齿轮 箱的底表面结合的下齿轮箱的顶表面中进行加工。石墨密封件可以在第三叶轮的后端区域中插入到旋转轴与上齿轮箱 和下齿轮箱之间。在这样的情况下，和常规的情况不同，不必要扩大形 成在上齿轮箱和下齿轮箱中的孔来装配细长的旋转轴组件。因此，不需 要附加的部件将石墨密封件安装在旋转轴与上齿轮箱和下齿轮箱之间。按照本发明的另一方面，提供了一种包括第一齿轮箱和第二齿轮箱 的齿轮箱组件，该第一齿轮箱和第二齿轮箱用于容纳适于由驱动单元旋 转驱动的驱动轴、接收来自所述驱动轴的动力且由所述驱动轴旋转的第 一旋转轴、将动力从所述驱动轴传递到第一旋转轴的动力传递单元、以及将第一齿轮箱和第二齿轮箱分开的平面。第一外軍和第二外軍分别成 一体地在第 一齿轮箱和第二齿轮箱上形成且邻近第 一旋转轴的第 一端， 第 一外軍和第二外軍形成用于引导从布置在第 一旋转轴上的第 一叶轮流 动的流体的第一表面，该平面将第一外軍和第二外革分开，第一涡箱安 装在第一齿轮箱和第二齿轮箱上且邻近第一外罩和第二外罩，第一涡箱 和第一表面限定了用于引导流体从第一叶轮流动的路径。其中，第一齿 轮箱和第二齿轮箱的配合表面与该平面重合，第一外軍和第二外軍的配合表面与该平面重合。


本发明的上面的和其它的特点和优点通过参照附图对其中的示例性实施例进行详细的描述，将变得更加清楚明白，其中图1是按照本发明的一个实施例的用于涡轮压缩机的齿轮箱组件 的正^L图；图2是按照本发明的一个实施例的、在图1中示出的齿轮箱组件 的下齿轮箱组件的平面图；图3是按照本发明的一个实施例的、图2中区域"A"的放大图。
具体实施方式
在下文中将参照附图对本发明进行更完全的描述，附图示出按照 本发明的各方面的示例性实施例。图1是按照本发明的一个示例性实施例的用于涡轮压缩机的齿轮 箱组件的正视图，图2是按照本发明的一个示例性的实施例的、在图 1中示出的齿轮箱组件的下齿轮箱组件的平面图，图3是按照本发明 的一个示例性实施例的、图2中区域"A"的放大图。参照图1到图3,按照本发明的一个示例性实施例的用于涡轮压 缩机的齿轮箱组件包括上齿轮箱20、下齿轮箱10、第一到第三上外罩 (只有第一上外軍21和第三上外革23在图1中示出)、第一到第三下 外罩11、 12和13、以及第一到第三叶轮41、 42和43。上齿轮箱20水平地从下齿轮箱10分开。上齿轮箱20与下齿轮箱10结合，这样上 齿轮箱20的底表面与下齿轮箱10的顶表面接触，上齿轮箱20的底表 面与下齿轮箱10的顶表面形成一个平面。驱动轴30以及第一旋转轴 31和第二旋转轴32容纳在上齿轮箱20和下齿轮箱IO之间。驱动轴30连接到例如涡轮机(未示出)的驱动源并被其旋转驱动。 例如，如果涡轮压缩机被燃气轮机驱动，涡轮机由于被燃气轮机的燃 烧器加热的空气而旋转，而涡轮机又驱动涡轮压缩机的驱动轴30。第一旋转轴31和第二旋转轴32分别布置在驱动轴30的左侧和右 侧。将动力从驱动轴30传递到第一旋转轴31和第二旋转轴32的动力 传递单元包括大齿轮33、第一小齿轮34和第二小齿轮35。大齿轮33 安装在驱动轴30上，第一小齿轮34安装在第一旋转轴31上，第二小 齿轮35安装在第二旋转轴32上。大齿轮33与第一小齿轮34和第二 小齿轮35中的每一个啮合。第一叶轮41布置在第一旋转轴31的前端，第二叶轮42布置在第 一旋转轴31的后端，第三叶轮43布置在第二旋转轴32的前端。第一 旋转轴31和第二旋转轴32接收来自驱动轴30的动力并使第一、第二 和第三叶轮41、 42和43旋转。由于第一小齿轮34的齿数和直径比大齿轮33小，所以第一旋转 轴31以比驱动轴30高的速度旋转。而且，由于第二小齿轮35的齿数 和直径比第一'J、齿轮34小，所以第二旋转轴32以比驱动轴30高的速 度旋转。这样，空气在第一压缩阶段被第一叶轮41压缩，压缩空气在 第二压缩阶段进一步被第二叶轮42压缩，压缩空气在第三压缩阶段进 一步又被第三叶轮43压缩。因此，按照图示的示例性实施例的涡轮压 缩机是三级压缩机。虽然用于三级涡轮压缩机的齿轮箱组件在本实施 例中被示例性地示出和描述，但是本发明并不限于此。本发明可以应 用到包括旋转体(例如布置在第二旋转轴32上的第三叶轮43)、容纳 旋转体的下齿轮箱10和上齿轮箱20、分别在齿轮箱10和20上形成 的第三下外罩13和第三上外軍23的任意齿轮箱组件。第一下外軍li邻近第一旋转轴31的前端形成在下齿轮箱10内。第一下外革11水平地从第一上外軍21分开，这样第一下外罩11的顶 表面与下齿轮箱10的顶表面形成一个平面，第一上外罩21的底表面 与上齿轮箱20的底表面形成一个平面。相似地，第二下外軍12邻近第一旋转轴31的后端形成在下齿轮 箱10内。第二下外軍12水平地从第二上外軍(未示出)分开。而且， 第三下外軍13邻近第二旋转轴32的前端形成在下齿轮箱10内。第三 下外軍13水平地从第三上外罩23分开。当第一上外軍21与第一下外軍11结合时，会形成一个具有中心 孔的圆形外罩表面。由于第一旋转轴31的旋转而由第一叶轮41提供 的流体流被圆形外罩表面11和21引导。第一到第三上外軍21、(未示出)和23以及上齿轮箱20整体地 通过例如铸造工艺形成。同样，第一到第三下外軍11、 12和13以及 下齿轮箱10整体地通过例如铸造工艺制造。包括第一到第三上外罩 21、(未示出)和23的上齿轮箱20以及包括第一到第三下外軍11、 12和13的下齿轮箱IO可以采用螺紋紧固件固定在一起，该螺紋紧固 件例如是螺栓、螺栓螺母或其它类型的可松开的紧固件。例如，为了 将上齿轮箱20和下齿轮箱10固定在一起， 一个或多个螺栓可以穿过 上齿轮箱20并紧固到下齿轮箱10的带螺紋的部分。由于成一体形成有第一到第三上外罩21、(未示出)和23的上齿 轮箱20水平地从成一体形成有第一到第三下外軍11、 12和13的下齿 轮箱IO分开，所以为了在齿轮箱组件中安装第一旋转轴31和第二旋 转轴32，不必要从第一旋转轴31和第二旋转轴32上拆卸叶轮41、 42 和43。这样，齿轮箱组件可以容易地装配并且在修理和维护方面可以 获得改进的效率。此外，提供了第一旋转轴31和第二旋转轴32的预 装配和平衡，这样不需要进行拆卸。而且，研磨工艺可以在下齿轮箱10和上齿轮箱20上低成本地容 易进行，因为上齿轮箱20和下齿轮箱IO的底表面是平面。此外，上 齿轮箱20和下齿轮箱10可以通过铸造工艺容易地制造。此外，由于成一体形成有第一到第三上外軍21、(未示出)和23的上齿轮箱20水平地从成一体形成有第一到第三下外軍11、 12和13 的下齿轮箱IO分开，所以不必要增加分别在上齿轮箱IO和下齿轮箱 20内形成以安装旋转轴31和32的孔部分10a和20a的尺寸，正如已 知的齿轮箱组件中的情况一样。这样，参照图3，只需要在第三叶轮43 后部区域中将石墨密封件51插入到第一旋转轴31和第二旋转轴32与下 齿轮箱IO和上齿轮箱20之间。和已知的齿轮箱组件不同，安装石墨密 封件51时不需要单独的石墨密封件保持器。因此，部件的数量可以减少， 装配成本可以降低，由装配工艺的附加步骤引起的故障可以消除。因此， 石墨密封件51可以起到防止被第三叶轮43压缩的空气的泄露的作用。一个密封件(未示出)布置在下齿轮箱10的顶表面和上齿轮箱20 的底表面之间，该密封件可以是O型环。为了安装O型环， 一个凹槽 10b在与上齿轮箱20的底表面配合的下齿轮箱10的顶表面内形成。在已知的齿轮箱组件中，由于整个外軍与下齿轮箱1成一体形成并 且从下齿轮箱1向上突出，O型环所需要的例如凹槽10b的凹槽不能在 下齿轮箱1内形成。这样，在已知的齿轮箱组件中，需要不利地翻转上 齿轮箱20并对上齿轮箱20进行操作以在上齿轮箱20中形成O型环所 需要的凹槽。但是，按照本发明的示例性实施例的各个方面，由于第一 到第三下外革ll、 12和13的顶表面与下齿轮箱IO的顶表面位于同一 平面上，所以可以在下齿轮箱10中形成凹槽10b。在这样的情况下， 由于将要被加工的下齿轮箱10的表面(也就是，下齿轮箱10的顶表面) 朝向上，所以不必要对下齿轮箱IO进行例如翻转的附加的操作。总之， O型环所需要的凹槽10b可以容易地加工。特别地参照图2，第一涡箱36邻近第一旋转轴31的前端安装到下齿 轮箱10和上齿轮箱20上，第二涡箱37邻近第一旋转轴31的后端安装 到下齿轮箱10和上齿轮箱20上，第三涡箱38邻近第二旋转轴32的前 端区域安装到下齿轮箱10和上齿轮箱20上。如图3所示，和第三下外 軍13和上外罩23—起，第三涡箱38限定了引导被第三叶轮43压缩的 空气的路径。虽然在图中未示出，第三涡箱38可以采用例如螺栓或其它 可松开的紧固件安装到下齿轮箱10和上齿轮箱20上。虽然对按照本发明的示例性实施例的用于涡轮压缩机的齿轮箱组件 进行了解释，但是本发明并不限于此。例如，按照本发明示例性实施例 的齿轮箱组件可以应用于鼓风机、涡轮增压机、发动机和膨胀机。也就是说，包括旋转体(例如布置在第二旋转轴32上的第三叶轮43)、容纳 旋转体的下齿轮箱10和上齿轮箱20、以及形成在下齿轮箱10和上齿轮 箱20内的第一到第三下外罩ll、 12和13和第一到第三上外罩21、(未 示出)和23中任一个的任意齿轮箱组件可以在本发明的范围之内。在 这样的情况下，用于驱动例如布置在第二旋转轴32上的第三叶轮43的 旋转体的驱动装置可以是涡轮机、电动机或发动机。虽然本发明参照其中的示例性的实施例具体进行了示出和描述，但 是本领域的技术人员将理解的是，在不背离由下面的权利要求书限定的 本发明的精神和范围的前提下，可以对其中的形式和细节作出多种改变。
权利要求
1.一种齿轮箱组件包括第一齿轮箱和第二齿轮箱，用于容纳适于由驱动单元旋转驱动的驱动轴、接收来自所述驱动轴的动力且由所述驱动轴旋转的第一旋转轴、将动力从所述驱动轴传递到第一旋转轴的动力传递单元、以及将第一齿轮箱和第二齿轮箱分开的平面；第一外罩和第二外罩，分别成一体地在第一齿轮箱和第二齿轮箱上形成且邻近第一旋转轴的第一端，所述第一外罩和第二外罩形成用于引导从布置在第一旋转轴上的第一叶轮流动的流体的第一表面、以及将第一外罩和第二外罩分开的所述平面；第一涡箱，安装在第一齿轮箱和第二齿轮箱上且邻近第一外罩和第二外罩，所述第一涡箱和第一表面限定了用于引导从第一叶轮流动的流体的路径；其中，第一齿轮箱和第二齿轮箱的配合表面与所述平面重合，第一外罩和第二外罩的配合表面与所述平面重合。
2. 如权利要求l所述的齿轮箱组件，其中，成一体地形成有第一 外罩的第一齿轮箱和成一体地形成有第二外革的第二齿轮箱采用螺紋紧固件紧固在一起。
3. 如权利要求2所述的齿轮箱组件，还包括布置在第一齿轮箱和 第二齿轮箱的配合表面之间的密封件。
4. 如权利要求3所述的齿轮箱组件，其中，所述密封件包括O型环。
5. 如权利要求1所述的齿轮箱组件，还包括与所述驱动轴平行布 置的第二旋转轴，并且所述驱动轴布置在第一旋转轴和第二旋转轴之 间。
6. 如权利要求5所述的齿轮箱组件，其中，第一叶轮布置在第一旋转轴的一端，第二叶轮布置在第一旋转轴的另一端，第三叶轮布置 在第二旋转轴的一端，其中，由第一叶轮压缩的流体然后流入第二叶轮中并由第二叶轮 压缩，由第二叶轮压缩的流体然后流入第三叶轮中并由第三叶轮压缩， 和其中，多组第一外軍和第二外罩分别形成在第一齿轮箱和第二齿 轮箱上，每组第一外軍和第二外軍邻近第一旋转轴和第二旋转轴的相 应端布置。
7. 如权利要求6所述的齿轮箱组件，还包括布置在驱动轴上的大 齿轮、布置在第一旋转轴上的第一小齿轮、以及布置在第二旋转轴上 的第二小齿轮，其中，第一小齿轮和第二小齿轮与大齿轮啮合。
8. 如权利要求1所述的齿轮箱组件，其中，所述驱动单元是选自 包括涡轮机、电动机和发动机的组中的一个。
9. 如权利要求l所述的齿轮箱组件，还包括布置在第一旋转轴与 第一齿轮箱和第二齿轮箱之间的石墨密封件。
全文摘要
一种齿轮箱组件包括上齿轮箱和下齿轮箱，用于容纳驱动轴、至少一个接收来自驱动轴的动力的旋转轴、和用于将动力传递到至少一个旋转轴的动力传递单元。上齿轮箱和下齿轮箱水平地分开，上外罩和下外罩邻近旋转轴的端部成一体地在上齿轮箱和下齿轮箱上形成。上外罩和下外罩形成用于引导从连接到旋转轴的叶轮流动的流体的表面，并被水平地分开。涡箱安装到上齿轮箱和下齿轮箱上，与上外罩和下外罩一起限定了用于引导流自叶轮的流体的路径。一个共同的平面将上齿轮箱和下齿轮箱分开，还将上外罩和下外罩分开。
文档编号F16H57/02GK101275664SQ20071015988
公开日2008年10月1日 申请日期2007年12月25日 优先权日2007年3月30日
发明者印倍奭, 黄荣秀 申请人:三星Techwin株式会社