轴联接组件和用于联接轴的方法
【专利摘要】本发明提供用于联接两个轴的联接组件，其中第一轴在其一端上包括向外凸缘，其具有围绕第一轴的轴线延伸穿过向外凸缘的多个第一孔，第二轴为中空轴，在其一端上包括向内凸缘，其具有带有第一孔相同直径的延伸穿过向内凸缘且与各个第一孔对准的多个第二孔，联接组件包括：联接螺栓，在其第一端和第二端上具有螺纹，插入第一孔和第二孔中；第一螺母，与联接螺栓的第一端接合；第二螺母，与联接螺栓的第二端接合；以及膨胀套筒，其内孔从其一端渐缩至另一端，其中膨胀套筒介于联接螺栓与第一和第二孔之间以相对于第一和第二孔固定联接螺栓；第二螺母形成有具有螺纹孔以与联接螺栓接合的一端和另一封闭端，且小于螺纹孔的异型孔居中形成于封闭端上。
【专利说明】轴联接组件和用于联接轴的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及轴联接组件，并且还涉及用于联接两个轴的方法。
【背景技术】
[0002]多年来，膨胀套筒联接器通常用于大型涡轮发电机中的轴联接。在这种联接结构中，两个联接凸缘中的孔径相同，这允许一起搪磨010=6)加工。利用锥形套筒和锥形联接设计，每个联接孔将被完全配合而没有任何间隙，且因此每个螺栓可以均一地传递轴转矩。利用可用工具对膨胀套筒联接器的装配和拆卸可以容易地完成，并且已在若干大型涡轮发电机上证明了此设计的鲁棒性。图1给出此类膨胀套筒联接设计的示意图。第一轴(即，发电机转子轴)和第二轴(即，涡轮转子轴)的凸缘利用对准的各个孔附连。为了实现轴联接，每个螺栓与从4侧和8侧两者接合的螺母安装。因此，膨胀套筒联接器的此设计需要通往轴联接凸缘的两侧的通路。
[0003]最近开发了一种涡轮发电机中的新型联轴器，其中涡轮的转子轴不直接与发电机的转子轴联接，而是中空中间轴设置且联接在两者之间。然而，对于中空中间轴的应用，装配和拆卸通路仅仅从一侧是可能的，而不可能从中间轴侧，因此膨胀套筒联接器的当前设计不可应用。稍后将参照图2更详细地描述包括中空中间轴的联轴器构型。
【发明内容】
[0004]本发明的目标是解决上文指出的技术问题。一方面，本发明提供了用于联接两个轴的联接组件，其中第一轴110在其一端上包括向外凸缘140，其具有围绕第一轴的轴线延伸穿过向外凸缘的多个第一孔，第二轴120为中空轴，在其一端上包括向内凸缘150，其具有带有第一孔相同直径的延伸穿过向内凸缘并与各个第一孔对准的多个第二孔，该联接组件包括:联接螺栓101，在其第一端和第二端上带有螺纹，其被插入第一孔和第二孔中；第一螺母102，与联接螺栓的第一端接合；第二螺母103，与联接螺栓的第二端接合；膨胀套筒104，其内孔从其一端渐缩至另一端，其中膨胀套筒介于联接螺栓与第一和第二孔之间，以相对于第一和第二孔固定联接螺栓。第二螺母103形成有具有螺纹孔以与联接螺栓接合的其一端和另一封闭端，并且比螺纹孔小的异型孔居中地形成于封闭端上；联接螺栓101沿其中央轴线形成有通孔108以接纳装配工具，以相对于联接螺栓拧紧第二螺母。
[0005]在另一方面，本发明提供了用于利用如上所述的联接组件来联接两个轴的方法，包括以下步骤:
幻将第二螺母103预装配到第二轴120的向内凸缘150中的第二孔内；
幻通过使第一轴的向外凸缘140中的各个第一孔与第二轴的向内凸缘150中的第二孔对准，从而将第一轴110与第二轴120对准；
0)将联接螺栓101插入穿过第一和第二孔；
(1)将膨胀套筒插入联接螺栓与第一和第二孔之间且预张紧，以相对于第一和第二孔固定联接螺栓； 6)使用装配工具插入穿过联接螺栓的通孔108和第二螺母的异型孔107，并且相对于联接螺栓拧紧第二螺母；
安装第一螺母102，以相对于联接螺栓拧紧第一螺母。
[0006]利用本发明的联轴器设计，轴可以在装配过程中利用仅通往一侧的通路来联接。此外，联接组件的整个结构是简单的，这允许中间轴将其长度减到最小并实现轴的简单装配和拆卸。另一优点是，第一轴的第一孔和第二轴的第二孔可在一次搪磨步骤中一起搪磨。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]下面应当基于示例性实施例结合附图更详细地说明本发明。在附图中:
图1显示了现有技术中的膨胀套筒联接设计的示意图；
图2显示了包括中空中间轴的联轴器构型的示意图，本发明的轴联接组件应用于该联轴器构型；
图3显示了本发明的轴联接组件的截面侧视图；
图4八至图4？显示了装配本发明的轴联接组件的主要步骤；以及图5八至图50显示了拆卸本发明的轴联接组件的主要步骤。
[0008]附图标记:
100联接组件 101联接螺栓 102第一螺母 103第二螺母 104膨胀套筒 105罩盖
106第一锁紧环 107六边形孔 108通孔 109第二锁紧环 110第一轴 120第二轴 130第三轴 140向外凸缘 150向内凸缘 160油通道 200装配工具 300油喷射器 400拆卸工具。
【具体实施方式】
[0009]图2显示了一种联轴器构型，其中中空中间轴120(即，第二轴120)设置在第一轴110与第三轴130之间。第一和第三轴可能分别是涡轮转子轴和发电机转子轴。第一轴110与图1的透视图中显示的轴相似。第一轴110包括向外凸缘140，其带有围绕第一轴的轴线延伸穿过其的多个孔。第二轴120在其两端上包括向内凸缘150。每个向内凸缘包括围绕第二轴120的轴线延伸穿过其的多个孔。第二轴120的向内凸缘150和第一轴110的向外凸缘140中的孔具有相同的直径。第一轴110的向外凸缘140和第二轴120的其中一个向内凸缘150利用对齐的各个孔附连，且然后使用多个联接组件100联接在一起。该构型也应用于第二轴120和第三轴130的联接。这样，两个轴110和130由第二轴120联接。
[0010]图3根据本发明的一个示例实施例提供了显示联接组件100的部件的截面侧视图。联接组件100包括联接螺栓101、第一螺母102、第二螺母103以及膨胀套筒104。联接螺栓101在其第一端和第二端上具有螺纹，并被插入第一轴110和第二轴120的孔中。第一螺母102与联接螺栓101的第一端接合。第二螺母103与标准螺母有些差别。第二螺母103的一端形成有螺纹孔以与联接螺栓101的第二端接合；第二螺母103的另一端封闭，除了比螺纹孔小的异型孔107居中地形成于该封闭端上以外。在一个示例实施例中，异型孔是六边形孔107。膨胀套筒104是锥形套筒，其内孔从其一端渐缩至另一端。膨胀套筒104介于联接螺栓101与第一轴110和第二轴120的孔之间，以相对于孔固定联接螺栓。联接螺栓还包括沿其中央轴线穿过螺栓101形成的通孔108。通孔108和六边形孔107可穿过其接纳装配工具，以相对于联接螺栓101拧紧第二螺母103。在一个示例实施例中，联接螺栓101还包括油通道160，以将通孔108与膨胀套筒104所设置的外部连接。
[0011]在一个示例实施例中，罩盖105设置于第一螺母102附近，带有第一轴110的向外凸缘140的孔的相应形状和尺寸以便闭合孔。此外，第一锁紧环106可在孔内布置在罩盖105周围，以相对于第一轴110的向外凸缘140锁紧罩盖。
[0012]在一个示例实施例中，第二锁紧环109在向内凸缘150的孔内设置于第二螺母103周围，以便相对于向内凸缘锁紧第二螺母。第一锁紧环和第二锁紧环均可为0形环。
[0013]在一个示例实施例中，装配膨胀套筒104，其内孔从联接螺栓101的第二端渐缩至联接螺栓101的第一端。
[0014]图4八至图4？显示了用于装配上述联接组件100以实现本发明中的轴联接的连续步骤，其将在下文详细地描述。
[0015]参照图4八，第二螺母103预装配在第二轴120的向内凸缘150的孔内。优选地，第二锁紧环109可首先布置于向内凸缘150的孔内，卡在孔的凹槽内。第二螺母103优选地形成有围绕其自身的相应凹槽。当第二螺母103被插入孔中时，锁紧环109将卡在第二螺母103的凹槽内，因此第二螺母可以锁在向内凸缘150的孔内。请注意，锁紧环109仅仅意在为第二螺母提供微小的锁紧作用，以防止第二螺母滑出向内凸缘150的孔。在第二螺母103安装就位后，通过对准向内凸缘150和向外凸缘140中的各个孔，第二轴120与第一轴110对准。
[0016]参照图48，联接螺栓101插入穿过第一轴110和第二轴120的孔。联接螺栓101的第二端部分地插入第二螺母103中。由于第二锁紧环109的锁紧作用，第二螺母103将不会由于联接螺栓101的插入而滑出。
[0017]参照图扣，膨胀套筒104插入联接螺栓101与第一轴110和第二轴120的孔之间。由于联接螺栓101未旋入第二螺母103中，当在螺栓101上施加预张力时，其可以在两个方向上扩张。由此，可获得膨胀套筒的限定预张力，该预张力平均分配于膨胀套筒104的整个长度上。这导致套筒104与第一和第二轴的孔之间的精确形状配合。
[0018]参照图40，在膨胀套筒104预张紧地安装以固定联接螺栓之后，装配工具200例如通用扳手插入穿过联接螺栓101的通孔108，并与第二螺母103的六边形孔107配合。然后工具200被激活以旋转第二螺母103，以便相对于联接螺栓拧紧第二螺母。由于联接螺栓101已由膨胀套筒104固定，当第二螺母103旋转时，联接螺栓将不会由于第二螺母的旋转而滑动，所以可实现第二螺母相对于联接螺栓的有效拧紧。而且，由于第二锁紧环109施加的锁紧作用微小，当第二螺母103被拧紧时，能够容易地克服锁紧作用以便朝联接螺栓101移动。
[0019]参照图42，在第二螺母被拧紧后，移除装配工具200，且然后将第一螺母102与联接螺栓101的第一端拧紧。
[0020]参照图4？，罩盖105与第一锁紧环106 —起安装在第一螺母102附近，以闭合向外凸缘140的孔并锁紧就位。
[0021]如以上描述的装配过程同样应用于所有联接组件100，直至完成第一轴与第二轴的联接。用此装配方法，可以利用仅通往轴凸缘一侧的通路来联接两个轴。
[0022]图5八至图50显示了拆卸联接组件100的主要步骤，其将在下文中简要描述。
[0023]在图5八中，已移除锁紧环106和罩盖105。然后，油喷射器300插入联接螺栓101的通孔108中。加压油从油喷射器300通过油通道160喷入至膨胀套筒104。利用加压油的作用，可释放联接螺栓101与膨胀套筒104之间的预紧力。
[0024]在图58中，已移除油喷射器300，也拆卸了第一螺母102。然后插入装配工具200，以相对于联接螺栓101拧松第二螺母103。
[0025]在图5(:中，在第二螺母103被拧松后，使用拆卸工具400将联接螺栓101推出膨胀套筒104的内孔。由于在之前的步骤中已经通过加压油释放了联接螺栓101与膨胀套筒104之间的预紧力，并且内孔从第二轴侧渐缩至第一轴侧，因而可以从第二轴侧推出联接螺栓。
[0026]在图50中，在联接螺栓101被推出膨胀套筒104之后，可以容易地移除膨胀套筒104，并且然后联接螺栓101将从第一轴侧移除。由此，联接组件被拆卸。
[0027]此拆卸过程同样应用于所有联接组件100，且然后可利用仅通往轴凸缘一侧的通道来拆开两个轴。
[0028]虽然已结合仅仅有限的实施例详细地描述了本发明，但应容易理解，本发明不限于此类公开的实施例。而是，本发明可被修改以并入迄今未描述但与本发明的精神和范畴相称的任意数量的变型、改造、代替或等同布置。另外，虽然已描述了本发明的各种实施例，但应理解，本发明的方面可包括所描述实施例中的仅仅一些。因此，本发明不应视为由前文描述限制，而是仅受所附权利说明的范围限制。
【权利要求】
1.一种用于联接两个轴的联接组件，其中第一轴(110)在其一端上包括向外凸缘(140)，该向外凸缘(140)具有围绕所述第一轴的轴线延伸穿过所述向外凸缘的多个第一孔，且第二轴(120)为中空轴，其在其一端上包括向内凸缘(150)，该向内凸缘(150)具有带有所述第一孔的相同直径的延伸穿过所述向内凸缘且与各个第一孔对准的多个第二孔，所述联接组件包括: 联接螺栓(101)，在其第一端和第二端上带有螺纹，其被插入所述第一孔和所述第二孔中； 第一螺母(102)，其与所述联接螺栓的第一端接合； 第二螺母(103)，其与所述联接螺栓的第二端接合； 膨胀套筒(104)，其内孔从其一端渐缩至另一端，其中所述膨胀套筒介于所述联接螺栓与所述第一和第二孔之间，以相对于所述第一和第二孔固定所述联接螺栓； 其特征在于，所述第二螺母(103)形成有具有螺纹孔以与所述联接螺栓接合的其一端以及另一封闭端，并且比所述螺纹孔小的异型孔居中地形成于所述封闭端上；所述联接螺栓(101)沿其中央轴线形成有通孔(108)以接纳装配工具，以相对于所述联接螺栓拧紧所述第二螺母。
2.根据权利要求1所述的联接组件，其特征在于，所述第二螺母(103)中的所述异型孔(107)是六边形孔。
3.根据权利要求1或2所述的联接组件，其特征在于，装配所述膨胀套筒，其内孔从所述联接螺栓的第二端渐缩至所述联接螺栓的第一端。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的联接组件，其特征在于，还包括罩盖(105)，其设置于所述第一螺母附近以闭合所述第一孔。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的联接组件，其特征在于，还包括第一锁紧环(106)，其设置在所述罩盖周围，以相对于所述第一轴的向外凸缘锁紧所述罩盖。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的联接组件，其特征在于，还包括第二锁紧环(109)，其设置在所述第二螺母周围，以相对于所述第二轴的向内凸缘锁紧所述第二螺母。
7.一种用于利用权利要求1所述的联接组件来联接两个轴的方法，包括以下步骤: a)将所述第二螺母(103)预装配到所述第二轴(120)的向内凸缘(150)中的所述第二孔内； b)通过使所述第一轴的向外凸缘(140)中的各个第一孔与所述第二轴的向内凸缘(150)中的所述第二孔对准，从而将所述第一轴(110)与所述第二轴(120)对准； c)将所述联接螺栓(101)插入穿过所述第一和第二孔； d)将所述膨胀套筒插入所述联接螺栓与所述第一和第二孔之间且预张紧，以相对于所述第一和第二孔固定所述联接螺栓； e)使用装配工具插入穿过所述联接螺栓的通孔(108)和所述第二螺母的异型孔(107)，并且相对于所述联接螺栓拧紧所述第二螺母； f)安装所述第一螺母(102)，以相对于所述联接螺栓拧紧所述第一螺母。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，插入所述膨胀套筒，其内孔从所述联接螺栓的第二端渐缩至所述联接螺栓的第一端。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在所述步骤f)之后还包括步骤:将罩盖(105)与第一锁紧环(106) —起安装在所述第一螺母附近，以闭合所述第一孔并锁紧就位。
10.根据权利要求7-9中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤a)之前还包括步骤:在所述向内凸缘(150)的第二孔内安装第二锁紧环(109)，以在所述第二螺母被安装就位时围绕所述第二螺母锁紧。
【文档编号】F16D1/05GK104373469SQ201410401701
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2013年8月15日
【发明者】J.胡斯特, H.亨内尔 申请人:阿尔斯通技术有限公司