傳動渦輪機的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種傳動渦輪機。具體而言，傳動渦輪機經由傳動裝置使驅動單元和/或從動單元集成為機組。集成的傳動裝置大體上包括具有大輪軸的中心大輪和具有小齒輪軸的多個小齒輪。大輪可操作地連接至小齒輪，并且小齒輪軸的端部可操作地連接至驅動單元和/或從動單元。大輪軸可操作地連接至驅動單元和/或從動單元。本實用新型的特征在于，驅動單元和/或從動單元是以懸臂方式安裝在一個或多個級中的軸向膨脹器。
【專利說明】
傳動渦輪機
技術領域
[0001]本發明涉及傳動渦輪機，其經由傳動裝置使驅動單元和/或從動單元集成為機組。
【背景技術】
[0002]在EP1691081 BI中描述了具有集成的傳動裝置并且具有驅動單元和/或從動單元的多級傳動渦輪機。驅動單元和/或從動單元為壓縮機、蒸汽渦輪、燃氣渦輪、馬達、發電機和膨脹器，其中，在一個方面，這些單元在相同水平面中的布置是特別有利的，且在另一個方面，大輪和額外的驅動小齒輪的存在允許很多選擇結合以用于可以使用的驅動單元和/或從動單元。以上述方式構造的根據EP 1691081 BI的機組是從企業內部實踐得知的，但是具有關于可選地集成的膨脹器的缺點。這種布置僅僅包括徑向膨脹器;但是不利的是，限制了可實現的體積流量，從而使徑向膨脹器的結構可能性受限于可實施的結構尺寸。除了結構體積對于機組太大的徑向膨脹器之外，甚至在結構限制的范圍內的徑向膨脹器具有較高材料成本的缺點，因為前提是需要昂貴的高合金材料且通常需要雙殼的外殼布置。由于有限的幾何形狀，特別是大輪的幾何形狀，傳動渦輪機的機組的單元的結構體積是有限的，因此更高的體積流量的處理也是有限的。
【實用新型內容】
[0003]本發明的目的是以這樣的方式來設計具有集成的傳動裝置的通用傳動渦輪機，使得克服上述缺點，并且進一步地，甚至在待膨脹介質的高的入口溫度下可能將軸向膨脹器連接至外殼。
[0004]根據本發明，該目的通過在具有集成的傳動裝置的通用傳動渦輪機中實現。所述傳動渦輪機經由傳動裝置使驅動單元和/或從動單元集成為機組，其中，所述集成的傳動裝置大體上包括具有大輪軸的中心大輪和具有小齒輪軸的多個小齒輪，其中，所述大輪可操作地連接至所述小齒輪，并且所述小齒輪軸的端部可操作地連接至驅動單元和/或從動單元，其中，所述大輪軸可操作地連接至驅動單元和/或從動單元，其特征在于，所述驅動單元和/或從動單元是以懸臂方式安裝在一個或多個級中的軸向膨脹器。在根據本發明的傳動渦輪機的實施例中，所述軸向膨脹器的外殼法蘭連接至所述傳動裝置的外殼，從而使所述軸向膨脹器的流入口區域與所述傳動裝置的外殼直接相鄰，并且，軸向膨脹器與傳動裝置之間的過渡區域可選地由冷卻劑冷卻。在根據本發明的傳動渦輪機的實施例中，所述軸向膨脹器的外殼和/或所述傳動裝置的外殼具有用于所述冷卻劑的管道。在根據本發明的傳動渦輪機的實施例中，所述軸向膨脹器的外殼通過中間壁法蘭連接至所述傳動裝置的外殼，并且所述中間壁包含用于所述冷卻劑的管道。在根據本發明的傳動渦輪機的實施例中，取決于驅動單元或者從動單元的類型，所述冷卻劑的需求量和/或成分取決于相應驅動單元或者從動單元的入口和/或出口處的處理介質的相應溫度。在根據本發明的傳動渦輪機的實施例中，具有驅動軸的驅動小齒輪設置在所述大輪以及小齒輪中的一個小齒輪之間的傳動裝置中，并且可操作地連接至所述大輪以及所述小齒輪中的一個小齒輪，并且其中，所述驅動小齒輪可操作地連接至驅動單元。在根據本發明的傳動渦輪機的實施例中，所述集成的傳動裝置和所述驅動單元或者從動單元經由其外殼固定至共同的機器底座。在根據本發明的傳動渦輪機的實施例中，設置在所述小齒輪軸處的所述從動單元為壓縮機級的葉輪。在根據本發明的傳動渦輪機的實施例中，可操作地連接至所述驅動小齒輪的所述驅動單元為渦輪發動機、電動發動機或者燃燒驅動發動機。在根據本發明的傳動渦輪機的實施例中，可操作地連接至所述大輪軸從而相對于其抗扭地固定的所述驅動單元為馬達和/或發電機。
[0005]通過根據本發明設計的傳動渦輪機，可以建立機組，該機組利用軸向膨脹器的較高體積流量的基本優點，并且同時考慮了由其產生的流體負荷和熱負荷。
[0006]軸向膨脹器在軸向外殼開始區域中連接至傳動渦輪機的傳動裝置的外殼，從而通過其小齒輪實現到軸向膨脹器的抗扭連接。用于待膨脹且非常熱的過程介質的流入通道徑向地位于軸向膨脹器的軸向開始處，并且與徑向膨脹器相反，熱的過程氣體緊鄰傳動裝置外殼。為了防止對傳動裝置且特別是外殼的功能造成負面影響，軸向膨脹器與傳動裝置之間的過渡區域由冷卻劑冷卻。
【附圖說明】
[0007]在附圖中示出了本發明的實施例示例。
[0008]圖1為具有傳動裝置以及驅動單元和從動單元的傳動渦輪機的示意圖；
[0009]圖2為傳動渦輪機的傳動裝置的透視圖；
[0010]圖3為示出傳動裝置和軸向膨脹器的外殼中的冷卻的詳細視圖；
[0011]圖4為示出傳動裝置的外殼和軸向膨脹器的外殼之間的中間壁中的冷卻的詳細視圖。
[0012]參考標號列表
[0013]I傳動渦輪機
[0014]2傳動裝置
[0015]3水平面
[0016]4機器底座
[0017]6驅動軸
[0018]7傳動裝置的外殼
[0019]8驅動小齒輪
[0020]9 大輪
[0021]10第一小齒輪
[0022]11第一小齒輪軸
[0023]13大輪軸
[0024]14第二小齒輪
[0025]15第三小齒輪
[0026]16第二小齒輪軸
[0027]17第三小齒輪軸
[0028]20軸向膨脹器的外殼
[0029]21流入口區域
[0030]22過渡區域
[0031]23用于冷卻的管道
[0032]24中間壁
[0033]I膨脹器級
[0034]II至V壓縮機級
[0035]A1-A7驅動單元或者從動單元
[0036]Al用于膨脹器級(一個或者多個級)的軸向膨脹器
[0037]A2用于級II的壓縮機
[0038]A3用于級III的壓縮機
[0039]A4用于級IV的壓縮機
[0040]A5用于級V的壓縮機[0041 ]A6渦輪發動機/馬達
[0042]A7馬達/發電機。
【具體實施方式】
[0043]圖1中所示的傳動渦輪機為用于氣體的處理和進一步加工的化工裝置的部分。這種類型的傳動渦輪機(I)經由傳動裝置(2)使驅動單元和/或從動單元(Al、A2、A3、A4、A5、A6、A7)集成為機組，其中，可能的驅動單元為蒸汽渦輪、燃氣渦輪、膨脹器和發動機，而可能的從動單元為壓縮機和發電機。
[0044]獨立單元互相連接并且安裝在一個或者多個底架上，S卩，在圖2中通過示例所示的機器底座(4)。未在圖1和圖4中示出的冷卻器、冷凝器以及對于機組的操作是必需的而與本發明無關的其他設備位于機器底座(4)下方。
[0045]根據待進行的化學過程的類型，軸向膨脹器(Al)、蒸汽渦輪(A6)和馬達(A7)可以一起形成或者獨立地形成為驅動單元(A1、A6、A7)。軸向膨脹器(Al)經由小齒輪軸(11)可操作地連接，蒸汽渦輪(A6)經由驅動軸(6)可操作地連接，并且馬達(A7)經由傳動渦輪機(I)的大輪(9)的軸(13)可操作地連接。
[0046]根據圖2的傳動渦輪機(I)的傳動裝置(2)包括外殼(7)，驅動小齒輪(8)、大輪(9)和另外的小齒輪(10、14、15)設置在該外殼(7)中。驅動小齒輪(8)固定至安裝在傳動渦輪機
(I)的外殼(7)中的驅動軸(6)。驅動小齒輪(8)與固定至第一小齒輪軸(11)的第一小齒輪
(10)嚙合，以便相對于其抗扭地固定。第一小齒輪軸(11)在其端部具有葉輪，其連接至軸向膨脹器(Al)以便相對于其抗扭地固定，該軸向膨脹器(Al)以懸臂方式安裝在一個或者多個級中。
[0047]在遠離第一小齒輪(10)的側上，驅動小齒輪(8)與固定至安裝在外殼(7)中的軸
(13)的大輪(9)嚙合，從而相對于其抗扭地固定。經由驅動小齒輪(8)傳輸的驅動單元(A6)的輸出同時轉移至與軸向膨脹器(Al)關聯的大輪(9)和第一小齒輪(10)。
[0048]大輪(9)與第二小齒輪(14)和第三小齒輪(15)嚙合，第二小齒輪(14)和第三小齒輪(15)分別連接至第二小齒輪軸(16)和第三小齒輪軸(17)，從而相對于其抗扭地固定，第二小齒輪軸(16)和第三小齒輪軸(17)安裝在外殼(7)中。第二小齒輪軸(16)在其端部處承載壓縮機級(I1、III)的葉輪。第三小齒輪軸(17)在其端部處承載壓縮機級(IV、V)的葉輪。所有膨脹器級和壓縮機級以懸臂方式安裝在相應小齒輪軸上。
[0049]驅動軸(6)、第一小齒輪軸(11)、第二小齒輪軸(16)和大輪(9)的軸(13)位于相同的水平面(3)中。第三小齒輪軸(17)位于該平面(3)上方。在圖2中的圖示中，相對于大輪
(9)，驅動小齒輪(8)優選地在9點鐘位置，第二小齒輪(14)優選地在3點鐘位置，且第三小齒輪(15)優選地在12點鐘位置。相對于驅動小齒輪(8)，第一小齒輪(10)優選地在9點鐘位置，且大輪(9)優選地在3點鐘位置。
[0050]上述根據圖2的傳動裝置(2)形成整個傳動渦輪機(I)的基礎。傳動裝置(2)是機組的核心，該機組大體上包括驅動單元和/或從動單元(々1、42、43、44、45、46、厶7)。
[0051 ]在本實施例示例中，集成在機組中的傳動裝置(2)大體上包括具有軸(13)的中心大輪(9)、具有小齒輪軸(11、16、17)的多個小齒輪(10、14、15)以及具有驅動軸(6)的驅動小齒輪(8)。大輪(9)與小齒輪(14、15)嚙合，并且小齒輪軸(16、17)的端部連接至從動單元(八2^3)4^5)，以便相對于其抗扭地固定;這些從動單元(42^3^4^5)優選地為壓縮機級11至￥的壓縮機“2^3^4^5)。大輪(9)同樣與驅動小齒輪(8)嚙合，驅動小齒輪(8)經由驅動軸(6)的端部連接至驅動單元(A6)，從而相對于其抗扭地固定。在本實施例示例中，大輪(9)的軸(13)連接至馬達或者發電機(A7)。驅動小齒輪(8)繼而與小齒輪(10)嚙合，并且小齒輪軸(11)的端部連接至軸向膨脹器(Al)，從而相對于其抗扭地固定，該軸向膨脹器(Al)用作驅動單元。
[0052]軸向膨脹器(Al)的外殼(20)法蘭連接至外殼(7)，從而使軸向膨脹器(Al)的流入口區域(21)與傳動裝置(2)的外殼(7)直接相鄰，其中，軸向膨脹器(Al)與傳動裝置(2)之間的過渡區域(22)由冷卻劑冷卻。取決于驅動單元或從動單元(41、42、43、44)5、46、46)的類型，冷卻劑的需求量并且可能還有冷卻劑的選擇可取決于相應驅動單元或從動單元(Al、A2、A3、A4、A5、A6、A6)的入口和/或出口處的相應處理介質的溫度。
[0053]在根據圖1和圖2的實施例示例中，傳動渦輪機(I)包括蒸汽渦輪(A6)作為驅動單元，使得冷卻劑需求和冷卻劑的選擇在這種情況下由進入蒸汽渦輪(A6)的蒸汽的入口溫度決定。優選地可構思蒸汽和空氣作為冷卻劑，其一方面可以從傳動渦輪機的過程或者另一方面可以從相鄰過程和外部來源獲取。
[0054]在本發明的優選實施例形式中，用于冷卻劑的管道(23)位于軸向膨脹器(Al)的外殼(20)中或者位于傳動裝置(2)的外殼(7)中；但是用于冷卻的管道(23)也可能在兩個外殼(7、20)中。
[0055]作為備選，其中設置了用于冷卻劑的管道(23)的中間壁(24)可以設置在軸向膨脹器(Al)的外殼(20)與傳動裝置(2)的外殼(7)之間。在這個方面，可能有利的是，管道(23)僅僅設置在中間壁(24)中，使得不需要更改外殼(7、20)的結構配置。然而，取決于應用，還可能有用的是，將用于冷卻的管道(23)集成到中間壁(24)和外殼(7、20)兩者中；這使得可能實現甚至更好的散熱。
[0056]軸向膨脹器(Al)的外殼(20)到渦輪機(I)的傳動裝置(2)的外殼(7)的直接連接不需要任何額外的連接軸;理想地，軸向膨脹器(Al)的軸與小齒輪軸(11)直接聯接以便相對于其抗扭地固定，并且以懸臂方式安裝在一個或者多個級中。這形成緊湊布置，而且，在根據本發明的布置的有利實施例中，還可以省略單獨的機器底座(4)。除了關于空間的優點之夕卜，這種布置大體上需要用于共用底座(4)的更少材料，并且最終對于關于振動的總體布置的布局也是有利的。
[0057]設置在小齒輪軸(16、17)處的從動單元(A2、A3、A4、A5)構造為用于根據本發明的機組的功能的壓縮機級(11、111、1￥、￥);作為驅動單元(46)的蒸汽渦輪或者燃氣渦輪(八6)可操作地連接至驅動小齒輪(8)，從而相對于其抗扭地固定。然而，也可構思其他渦輪發動機以及電驅動裝置或者燃燒驅動裝置作為驅動單元。
[0058]作為驅動單元的馬達/發電機(A7)與大輪(9)的軸(13)直接嚙合或者經由傳動裝置(2)與其嚙合，并且也可能取決于化學過程的類型而省略。
[0059]傳動渦輪機(I)可以由渦輪發動機(例如，蒸汽渦輪或者燃氣渦輪(A6)、電動發動機)啟動，或者，在特殊情況下，也可以由作為驅動單元的內燃機啟動。馬達(A7)(馬達電路中的馬達/發電機(A7))然后接管從馬達(A7)的同步速度啟動的機組的驅動。軸向膨脹器(Al)首先在機組和相關聯的化學過程進行操作時傳輸功率，并且來自該過程的廢氣或者廢蒸汽驅動軸向膨脹器(Al)。軸向膨脹器(Al)也可以通過已經由傳動渦輪機(I)的壓縮機(A2、A3、A4、A5)中的一個壓縮機壓縮的空氣來操作，使得能量的一部分可以循環。
【主權項】
1.傳動渦輪機(I)，所述傳動渦輪機(I)經由傳動裝置(2)使驅動單元和/或從動單元(A1，A2，A3，A4，A5，A7)集成為機組，其中，所述集成的傳動裝置(2)大體上包括具有大輪軸(13)的中心大輪(9)和具有小齒輪軸(11，16，17)的多個小齒輪(10，14，15)，其中，所述大輪(9)可操作地連接至所述小齒輪(10，14，15)，并且所述小齒輪軸(11，16，17)的端部可操作地連接至驅動單元和/或從動單元(Al，A2，A3，A4，A5)，其中，所述大輪軸(13)可操作地連接至驅動單元和/或從動單元(A7)，其特征在于，所述驅動單元和/或從動單元(Al)是以懸臂方式安裝在一個或多個級中的軸向膨脹器。2.根據權利要求1所述的傳動渦輪機(I)，其特征在于，所述軸向膨脹器(Al)的外殼(20)法蘭連接至所述傳動裝置(2)的外殼(7)，從而使所述軸向膨脹器(Al)的流入口區域(21)與所述傳動裝置(2)的外殼(7)直接相鄰，并且，軸向膨脹器(Al)與傳動裝置(2)之間的過渡區域(22)可選地由冷卻劑冷卻。3.根據權利要求2所述的傳動渦輪機(I)，其特征在于，所述軸向膨脹器(Al)的外殼(20)和/或所述傳動裝置(2)的外殼(7)具有用于所述冷卻劑的管道(23)。4.根據權利要求2或3所述的傳動渦輪機(I)，其特征在于，所述軸向膨脹器(Al)的外殼(20)通過中間壁(24)法蘭連接至所述傳動裝置(2)的外殼(7)，并且所述中間壁(24)包含用于所述冷卻劑的管道(23)。5.根據權利要求2或3所述的傳動渦輪機(I)，其特征在于，取決于驅動單元或者從動單元(41，42，43，44，45，46，46)的類型，所述冷卻劑的需求量和/或成分取決于相應驅動單元或者從動單元他32 33 3435 36 36)的入口和/或出口處的處理介質的相應溫度。6.根據權利要求1至3中的任一項所述的傳動渦輪機(I)，其特征在于，具有驅動軸(6)的驅動小齒輪(8)設置在所述大輪(9)以及小齒輪(10，14，15)中的一個小齒輪之間的傳動裝置中，并且可操作地連接至所述大輪(9)以及所述小齒輪(10，14，15)中的一個小齒輪，并且其中，所述驅動小齒輪(8)可操作地連接至驅動單元(A6)。7.根據權利要求1至3中的任一項所述的傳動渦輪機(I)，其特征在于，所述集成的傳動裝置(2)和所述驅動單元或者從動單元0132 33 34 35 36 37)經由其外殼(20)固定至共同的機器底座(4)。8.根據權利要求1至3中的任一項所述的傳動渦輪機(I)，其特征在于，設置在所述小齒輪軸(16，17)處的所述從動單元(42 33 3435)為壓縮機級(11，111，1￥，￥)的葉輪。9.根據權利要求1至3中的任一項所述的傳動渦輪機(I)，其特征在于，可操作地連接至所述驅動小齒輪(8)的所述驅動單元(A6)為渦輪發動機、電動發動機或者燃燒驅動發動機。10.根據權利要求1至3中的任一項所述的傳動渦輪機(I)，其特征在于，可操作地連接至所述大輪軸(13)從而相對于其抗扭地固定的所述驅動單元(A7)為馬達和/或發電機。
【文檔編號】F01D15/08GK205422841SQ201521024296
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月11日
【發明人】E.阿申布魯克, C.本內瓦, S.博耶, B.里澤, P.金格特
【申請人】曼柴油機和渦輪機歐洲股份公司