專利名稱：渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦輪機(jī)(例如，燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī))的渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
對于諸如大尺寸的工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī)的渦輪機(jī)，其內(nèi)部處于高溫。因此，其內(nèi)部與其外部之間的溫差產(chǎn)生了較大影響。從而，靜止部分發(fā)生熱變形，引起卵形變形等，從而必須使靜止側(cè)(裝配到內(nèi)殼的靜葉片，以后描述)與旋轉(zhuǎn)側(cè)(裝配到轉(zhuǎn)子的動葉片)之間的間隙較大。為了減少熱影響，采用一種渦輪機(jī)殼的結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)部還提供有一殼體(內(nèi)殼)(即，雙殼體結(jié)構(gòu))。該結(jié)構(gòu)具有設(shè)置在氣體通道部分與渦輪機(jī)殼外部的空氣之間的單一空氣層，高溫氣體流過該氣體通道部分。
內(nèi)殼具有支承靜止側(cè)的葉片的結(jié)構(gòu)，內(nèi)殼由外殼支承，并固定到外殼。
具有這種結(jié)構(gòu)的渦輪機(jī)的示例是具有如圖10所示的渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)30的渦輪機(jī)。對于渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)30，當(dāng)從渦輪機(jī)的上游側(cè)觀察時，內(nèi)殼(葉片環(huán))32相對于外殼31的支承和定位(對準(zhǔn)調(diào)節(jié))分別由轉(zhuǎn)矩銷33在左右方向(側(cè)向)和水平楔(key)34在上下方向(垂直方向)執(zhí)行。如圖11所示，水平楔34由螺栓35固定到下半內(nèi)殼32a的分型面32b，并具有安裝在外殼31的分型面31a附近的上襯套36與下襯套37之間的前端部34a。
具有上述雙殼體結(jié)構(gòu)的渦輪機(jī)的另一示例是具有用于渦輪機(jī)殼的定位機(jī)構(gòu)的渦輪機(jī)，如在日本專利申請公開No.2004-162536(下面稱為專利文獻(xiàn)1)中所描述的。對于該渦輪機(jī)殼定位機(jī)構(gòu)，偏心銷插入到形成在機(jī)殼(外殼)中的調(diào)節(jié)孔中。偏心銷的本體部分置于調(diào)節(jié)孔中，而偏心銷偏離本體部分的前端部在軸向延伸的同時置于形成在渦輪機(jī)殼(內(nèi)殼)中的調(diào)節(jié)凹槽中。安裝平行銷，以相對于調(diào)節(jié)孔對偏心銷進(jìn)行回轉(zhuǎn)阻擋，偏心銷由與偏心銷的頭部相接觸布置的蓋體固定到機(jī)殼。
日本專利申請公開No.2001-107922(下面稱為專利文獻(xiàn)2)公開了一種用于緊固上殼體和下殼體的無凸緣的殼體緊固結(jié)構(gòu)。該無凸緣的殼體緊固結(jié)構(gòu)中，螺栓孔形成在上殼體和下殼體中，通過將形成在外圍的外部螺栓擰入設(shè)置在上殼體的螺栓孔的連結(jié)表面附近的螺紋孔中，來安裝圓柱套筒。當(dāng)螺栓緊固到下殼體的螺栓孔中時，待連結(jié)到套筒的上端表面的大直徑部分形成在螺栓中，將螺栓插入到螺栓孔中，以固定上殼體和下殼體。
日本專利申請公開No.1997-112204(專利文獻(xiàn)3)公開了一種用于聯(lián)接型180°分裂(coupling type 180°-divided)的靜葉片的上下螺栓緊固結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將靜葉片環(huán)固定到渦輪機(jī)殼。對于該用于聯(lián)接型180°分裂的靜葉片的上下螺栓緊固結(jié)構(gòu)，上靜葉片和下靜葉片通過帶有孔的螺栓而成為整體，固定在螺栓孔中的帶有孔的楔設(shè)置在渦輪機(jī)殼中的上襯套和下襯套之間，以將靜葉片環(huán)固定到渦輪機(jī)殼。
對于上述的渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)30，近年來在改進(jìn)性能和可靠性方面期望在設(shè)定旋轉(zhuǎn)側(cè)和靜止側(cè)之間的空隙的準(zhǔn)確性上有所提高。因此，在內(nèi)殼32安裝到外殼31中之后，測量內(nèi)殼32和外殼31之間的空隙。如果測量值不在設(shè)計(jì)值的公差內(nèi)，則將內(nèi)殼32從外殼31中取出，并對水平楔34進(jìn)行加工以優(yōu)化該空隙。使用加工后的水平楔34，將內(nèi)殼32再次裝配到外殼31中。因此，以傳統(tǒng)的渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)30，內(nèi)殼32相對于外殼31在上下方向(垂直方向)的位置不能從外部進(jìn)行調(diào)節(jié)。這帶來的問題是降低了調(diào)節(jié)操作的效率，從而增加了操作的成本。
對于專利文獻(xiàn)1中描述的渦輪機(jī)殼定位機(jī)構(gòu)，定位機(jī)構(gòu)設(shè)置在機(jī)殼和渦輪機(jī)殼的上部和下部，這樣渦輪機(jī)殼相對于機(jī)殼在左右方向上的位置受到其上部和下部的限制。因此，即使渦輪機(jī)殼熱膨脹，其中心位置在左右方向上也不會相對于機(jī)殼發(fā)生位移，從而可以保持機(jī)殼與渦輪機(jī)殼之間的同心關(guān)系。即使使用該定位機(jī)構(gòu)，也不能調(diào)節(jié)渦輪機(jī)殼相對于機(jī)殼在上下方向上的位置。即使該定位機(jī)構(gòu)設(shè)置在機(jī)殼和渦輪機(jī)殼的分型面附近，也不能調(diào)節(jié)渦輪機(jī)殼相對于機(jī)殼在上下方向上的位置。因此這樣的渦輪機(jī)殼定位機(jī)構(gòu)，與渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)30相似，優(yōu)化調(diào)節(jié)機(jī)殼與渦輪機(jī)殼之間的空隙需要將渦輪機(jī)殼從機(jī)殼中取出，然后加工定位機(jī)構(gòu)以及定位機(jī)構(gòu)的垂直位置，從而進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣做帶來的問題是不能從外部調(diào)節(jié)渦輪機(jī)殼相對于機(jī)殼在上下方向上的位置。
對于專利文獻(xiàn)2中描述的無凸緣的殼體緊固結(jié)構(gòu)，分成上部和下部的內(nèi)殼或外殼可以聯(lián)接起來。然而，問題是不能從外部調(diào)節(jié)內(nèi)殼相對于外殼在上下方向上的位置。
對于專利文獻(xiàn)3中描述的用于聯(lián)接型180°分裂的靜葉片的上下螺栓緊固結(jié)構(gòu)，固定到用于聯(lián)接上半靜葉片和下半靜葉片的形成有孔的螺栓的楔設(shè)置在渦輪機(jī)殼中的上襯套和下襯套之間。通過這樣做，可以將內(nèi)殼鎖定在相對于外殼的預(yù)定位置。然而，調(diào)節(jié)內(nèi)殼相對于外殼在上下方向上的位置需要對楔進(jìn)行加工。這出現(xiàn)的問題是不能從外部調(diào)節(jié)內(nèi)殼相對于外殼在上下方向上的位置。
本發(fā)明是根據(jù)上述問題作出的。本發(fā)明的目的是提供一種渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以從外部調(diào)節(jié)內(nèi)殼相對于外殼在上下方向上的位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面是一種渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)，其具有外殼以及設(shè)置在該外殼中的內(nèi)殼，其包括設(shè)置于形成在內(nèi)殼中的凹入部中的襯套；偏心軸，其插入到形成在外殼中的連通孔中，并具有設(shè)置成與襯套相接觸的前端；以及固定元件，其設(shè)置成與偏心軸相接合，并固定到外殼。
偏心軸的一個示例是其前端側(cè)軸心與其頭部側(cè)軸心彼此偏離的軸。


從下面給出的詳細(xì)描述和附圖中可以更加全面的理解本發(fā)明，這些描述和附圖僅作為說明，而不是對本發(fā)明的限制，附圖中圖1是具有根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)的渦輪機(jī)的示意性截面圖；圖2是圖1中的線II所圍的部分的放大圖；圖3是沿圖2的線III-III剖開的視圖；圖4是沿圖2的線IV剖開的視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)所具有的位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的說明性視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)所具有的蓋元件的底視圖；
圖7(a)和7(b)是表格形式的圖，示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)所具有的蓋元件與偏心軸的配合組合之間的關(guān)系，以及內(nèi)殼在上下方向運(yùn)動(垂直運(yùn)動)的量；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)的裝配狀態(tài)的視圖；圖9是用于根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)所具有的偏心軸的軸調(diào)節(jié)夾具的側(cè)視圖；圖10是具有傳統(tǒng)渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)的渦輪機(jī)的示意性截面圖；圖11是圖10中的線XI所圍的部分的放大圖。
具體實(shí)施例方式
將根據(jù)下面參照附圖的實(shí)施例詳細(xì)描述實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)的最佳方式。
第一實(shí)施例圖1是具有根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)的渦輪機(jī)的示意性截面圖。圖2是圖1中的線II所圍部分的放大圖。圖3是沿圖2的線III-III剖開的視圖。圖4是沿圖2的線IV剖開的視圖。圖5是渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)所具有的位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的說明性視圖。圖6是渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)所具有的蓋元件的底視圖。圖7(a)和7(b)是表格形式的圖，示出渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)所具有的蓋元件與偏心軸的配合組合之間的關(guān)系，以及內(nèi)殼的垂直運(yùn)動量。圖7(a)示出偏心軸的偏心位置(前端部軸心相對于頭部軸心的位置)位于上游側(cè)的情況，圖7(b)示出偏心軸的偏心位置位于下游側(cè)的情況。圖8是示出渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)的裝配狀態(tài)的視圖。圖9是用于渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)所具有的偏心軸的軸調(diào)節(jié)夾具的側(cè)視圖。
如圖1所示，渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)10具有分成兩個部分(即，上部和下部)的外殼1、以及設(shè)置在外殼1內(nèi)并分成兩個部分(即，上部和下部)的內(nèi)殼2。當(dāng)從渦輪機(jī)的上游側(cè)觀察時，轉(zhuǎn)矩銷(周向運(yùn)動限制裝置)3安裝在外殼1的上部和下部。當(dāng)從渦輪機(jī)的上游側(cè)觀察時，位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4安裝在外殼1的下半部中的分型面1a附近，并且在外殼1的右側(cè)和左側(cè)的相對側(cè)部。設(shè)置在動葉片(未示出)之間的多個靜葉片(未示出)裝配到內(nèi)殼2，其中動葉片可旋轉(zhuǎn)地支承轉(zhuǎn)子(未示出)并以多級的方式裝配到轉(zhuǎn)子。
轉(zhuǎn)矩銷3調(diào)節(jié)內(nèi)殼2相對于外殼1在左右方向的位置，以限制內(nèi)殼2相對于外殼1在周向方向上的運(yùn)動。位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4調(diào)節(jié)內(nèi)殼2相對于外殼1在上下(垂直)方向上的位置。測量內(nèi)殼2相對于外殼1的位置的測量規(guī)5安裝在轉(zhuǎn)矩銷3和位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4附近。
如圖2到4所示，位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4具有襯套7、偏心軸8和蓋元件11，其中襯套7設(shè)置在向內(nèi)殼2的內(nèi)部凹下的凹入部12中，偏心軸8插入到與內(nèi)殼2的凹入部12相對形成的連通孔1b中，以建立殼體的內(nèi)部和外部之間的連通，該偏心軸8具有與襯套7相接觸設(shè)置的前端8a，蓋元件11作為固定元件設(shè)置成與偏心軸8的頭部8b相接觸，并用螺栓9固定到外殼1。如圖3所示，襯套7用螺栓6固定到凹入部12中，從而防止其離開凹入部12，并具有與內(nèi)殼2的凹入部12的上部12a和下部12b相接觸、但不與凹入部12的側(cè)部12c、12d相接觸的形狀。這樣，將襯套7構(gòu)造成防止在凹入部12內(nèi)在上下方向上運(yùn)動，但可以在凹入部12內(nèi)在左右方向上自由運(yùn)動。
蓋元件11具有用于插入螺栓9的螺栓孔11a、以及用于與偏心軸8的被接合部14接合(以后描述)的接合部13，如圖2以及4到6所示。螺栓孔11a沿著蓋元件11的外圍以預(yù)定間隔形成，這里形成了七個螺栓孔11a。蓋元件11的接合部13是管狀的，并形成在蓋元件11的內(nèi)部。接合部13由向外凸出的凸面13a和位于相鄰?fù)姑?3a之間的凹面13b組成。在接合部13中，形成了12個凸面13a和12個凹面13b。確認(rèn)孔11b形成在蓋元件11中，該孔11b使得可以確認(rèn)偏心軸8的頭部8b上標(biāo)記的字母與偏心軸8的被接合部14的軸凸面14a相一致。
如圖5所示，要與蓋元件11的接合部13相接合的被接合部14形成在偏心軸8的頭部8b中。偏心軸8的被接合部14是由向外凸出的軸凸面14a和位于相鄰的軸凸面14a之間的軸凹面14b組成的齒輪形狀。在被接合部14中，形成了12個軸凸面14a和12個軸凹面14b。然而，偏心軸8的頭部8b的軸心C1相對于前端8a的軸心C2偏離一距離L，如圖4所示。這里，該距離L是0.8mm。
因此，根據(jù)具有這種形狀的偏心軸8，當(dāng)偏心軸8旋轉(zhuǎn)時，偏心軸8的前端8a劃出預(yù)定尺寸的圓(即，前端8a在左右方向和上下方向上運(yùn)動)。在偏心軸8的前端8a，其在左右方向的運(yùn)動因襯套7的存在而消除，而其在上下方向的運(yùn)動經(jīng)由襯套7作用在內(nèi)殼2上，使得可以從外部調(diào)節(jié)內(nèi)殼2相對于外殼1在上下方向的位置。從而可以增加工作效率。
蓋元件11的其中一個螺栓孔11a和確認(rèn)孔11b位于12點(diǎn)鐘的方向，偏心軸8的前端8a的軸心C2位于9點(diǎn)鐘的方向。在該狀態(tài)下，位于12點(diǎn)鐘方向(渦輪機(jī)殼基準(zhǔn)軸的方向)的螺栓孔11a用A表示，位于相同方向的軸凸面14a(通過確認(rèn)孔11b可見)用a表示。各螺栓孔11a逆時針順序標(biāo)記為符號A到G。類似地，各軸凸面14a逆時針順序標(biāo)記為符號a到h以及j到m。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的裝配渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)10的步驟。
(1)首先，如圖8所示，將夾持板15設(shè)置為與下半內(nèi)殼2a的分型面2b接觸。此外，將形成在下半內(nèi)殼2a的分型面2b中的螺栓孔2c和形成在夾持板15中的通孔15a設(shè)置成相互對準(zhǔn)，并將作為管狀體的軸環(huán)16插入到通孔15a和螺栓孔2c中。而后，將螺栓17插入到軸環(huán)16和螺栓孔2c中，并將螺帽18連接到螺栓17的頭部，以將夾持板15固定到下半內(nèi)殼2a。將以該方式使夾持板15固定到其上的下半內(nèi)殼2a裝配到下半外殼1c。
(2)而后，如圖2和8所示，將偏心軸8和蓋元件11暫時裝配起來。即，將偏心軸8插入到外殼1的連通孔1b中，并使其前端8a與設(shè)置在內(nèi)殼2的凹入部12中的襯套7相接觸。將蓋元件11的接合部13與偏心軸8的被接合部14接合起來，并用螺栓9將蓋元件11固定到外殼1。此時，偏心軸8的符號d的位置(偏心軸8的偏心位置)得以確定。
(3)將偏心軸8的被接合部14與蓋元件11的接合部13的當(dāng)前組合記錄下來。
(4)而后，將夾持板15、軸環(huán)16和螺帽18從下半內(nèi)殼2a上拆卸下來，將上半內(nèi)殼裝配到下半內(nèi)殼2a，并將上半外殼裝配到下半外殼1c。
(5)然后，拆下蓋元件11，并如圖9所示，將能夠調(diào)節(jié)偏心軸8的位置的軸調(diào)節(jié)夾具19裝配到偏心軸8。
下面，將解釋由根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)所具有的位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4來調(diào)節(jié)內(nèi)殼2在上下方向的位置的步驟。
(i)從圖7(a)、7(b)中描述的表格中讀取最接近所需運(yùn)動量的垂直運(yùn)動(上下方向的運(yùn)動)量，并記錄下來。即，如果在偏心軸8和蓋元件11暫時裝配期間從渦輪機(jī)的上游側(cè)觀察時偏心軸8的偏心位置位于上游側(cè)，則從圖7(a)中的表格讀取垂直運(yùn)動量，并記錄下來。另一方面，如果偏心軸8的偏心位置位于下游側(cè)，則從圖7(b)中的表格中讀取垂直運(yùn)動量，并記錄下來。
(ii)用測量規(guī)5測量內(nèi)殼2的當(dāng)前位置，并記錄下來。
(iii)然后，用上推螺栓20支承內(nèi)殼2，將上推螺栓20固定到外殼1，并將偏心軸8和蓋元件11從外殼1上拆卸下來。
(iv)然后，確認(rèn)垂直運(yùn)動量，并看著測量規(guī)，使內(nèi)殼2在上推螺栓20的作用下運(yùn)動。
(v)而后，將偏心軸8和蓋元件11裝配成使其組合與在(i)中記錄的配合組合號一致。但是，如果將偏心軸8和蓋元件11裝配成表格中的組合較難，則可以使用上推螺檢20來調(diào)節(jié)內(nèi)殼2的位置。
(vi)完成內(nèi)殼2相對于外殼1在上下方向的位置調(diào)節(jié)操作后，將止動塞(未示出)等裝配到蓋元件11的確認(rèn)孔11b中。
因此，根據(jù)有關(guān)本發(fā)明第一實(shí)施例的渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)10，偏心軸8在周向上的位置得以調(diào)節(jié)，并由蓋元件11進(jìn)行固定。通過這樣做，在偏心軸8的前端8a，其在左右方向上的運(yùn)動因襯套7的存在而得以消除，而其在上下方向上的運(yùn)動經(jīng)由襯套7作用在內(nèi)殼2上。因此，可以從外部調(diào)節(jié)內(nèi)殼2相對于外殼1在上下方向上的位置。從而，可以提高工作效率。此外，在制造期間記錄了偏心軸8的偏心量，以及偏心軸8的被接合部14與蓋元件11的接合部13的組合，由此當(dāng)渦輪機(jī)安裝在原位時，可以容易地將渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)裝配成與制造期間相同的狀態(tài)。此外，可以用高精確度設(shè)定內(nèi)殼2相對于外殼1在上下方向上的位置。由于可以通過確認(rèn)孔11b確認(rèn)偏心軸8的被接合部14的位置，因此可以容易地調(diào)節(jié)被接合部14與蓋元件11的接合部13的組合，從而提高了工作效率。
上面已經(jīng)對設(shè)置成與偏心軸8的頭部8b接合并固定到外殼1的蓋元件11的使用作了說明。然而，可以接合偏心軸8并使其止動并可以固定到外殼1的任何元件都是可以接受的。如果偏心軸8的偏心量增加，則可以擴(kuò)大內(nèi)殼2相對于外殼1的垂直運(yùn)動的范圍。如果蓋元件11的接合部13的凸面和凹面以及偏心軸8的被接合部14的凸面和凹面的數(shù)量增加，則可以在上面的垂直運(yùn)動范圍內(nèi)用小螺距調(diào)節(jié)內(nèi)殼2。如果蓋元件11的接合部13的凸面和凹面以及偏心軸8的被接合部14的凸面和凹面的數(shù)量減少，則可以在上面的垂直運(yùn)動范圍內(nèi)用大螺距調(diào)節(jié)內(nèi)殼2。
如上所述，本發(fā)明可以用于渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)。
雖然對本發(fā)明作了上述描述，但是明顯地，本發(fā)明可以做許多改變。這些改變不能看成是偏離本發(fā)明的精神和范圍，并且所有這些修改對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講都是顯然的，并都將包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)，具有外殼以及設(shè)置在該外殼中的內(nèi)殼，該渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于形成在所述內(nèi)殼中的凹入部中的襯套；偏心軸，其插入到形成在所述外殼中的連通孔中，并具有設(shè)置成與所述襯套相接觸的前端；以及固定元件，其設(shè)置成與所述偏心軸相接合，并固定到所述外殼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)，其中，所述固定元件具有接合部，該接合部形成為與形成在所述偏心軸中的被接合部相接合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)，其中，確認(rèn)孔形成在所述固定元件中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種渦輪機(jī)殼結(jié)構(gòu)，其具有外殼以及設(shè)置在該外殼中的內(nèi)殼，其包括設(shè)置于形成在內(nèi)殼中的凹入部中的襯套；偏心軸，其插入到形成在外殼中的連通孔中，并具有設(shè)置成與襯套相接觸的前端；以及固定元件，其設(shè)置成與偏心軸相接合，并固定到外殼。
文檔編號F01D25/24GK1865667SQ200610006089
公開日2006年11月22日 申請日期2006年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月16日
發(fā)明者森本仁志, 尾崎太一 申請人:三菱重工業(yè)株式會社