[发明专利]涡轮机的转子

说明书

技术领域

本发明涉及一涡轮机、特别是整体传动的涡轮机的转子，其中一 轴和至少一个叶轮是转子的构件并且通过推力轴承引导转子。

背景技术

通常整体传动的涡轮机的转子基本上包括一圆柱齿轮传动装置的 小齿轮轴和叶轮。对此可以或只在一轴端上安装一叶轮或两轴端上可 以设有叶轮。按照涡轮机的使用目的，使用涡轮压缩机叶轮或膨胀式 涡轮机叶轮。

经由一整体圆柱齿轮传动装置实现涡轮压缩机转子的驱动，而一 膨胀式涡轮机转子经由一整体圆柱齿轮传动装置或驱动一连接于慢速 旋转的大齿轮轴的发电机，或驱动其他的涡轮压缩机转子，它们设置 在一共同的大齿轮周围。传动装置的相互啮合的齿轮(它们的轮齿倾 斜于其转轴延伸)在传递一转矩时产生一轴向力，其必须被支承，以 便确保各齿轮的啮合。同时流动力在各叶轮上产生轴向力，其必须被 支承。通常各轴向力沿固定各齿轮和各叶轮的轴经由推力轴承支承在 壳体上。沿小齿轮轴的轴向方向引导转子的轴承具有一定的间隙。

如果一过程的轴向运动冲击作用到推力轴承上则克服间隙并导致 轴向导向的失效。这可以导致涡轮机上的严重的损害。一种损害可以 在于，叶轮以其叶片组划过紧密邻接的壳体的相对表面。对此或直接 导致叶轮与壳体之间的接触或间接经由叶轮的密封元件导致其接触。 特别在压缩或膨胀纯氧气的涡轮机中，叶轮在壳体上的接触具有不幸 的结果。摩擦热或火花形成的引起可以导致一灾难性的机械烧蚀。

为了避免这样的损害，通用的是，在测量技术上检测在转子运转 过程中的轴向位移。在超过一极限值时采取适当的安全措施，这可以 或在于，起动一运转警报或切断转子的驱动。也可同时使用两种措施。

在切断驱动以后，导致涡轮机的减速。该减速可以需要一较长的 时间间隔，直到导致转子的停止。其原因在于通常很高的涡轮机的工 作转速和其高的惯性矩。整个的机械传动链贡献于高的惯性矩。

由于一次沿轴向方向加速的转子质量在减速期间也继续产生轴向 运动冲击。这在减速的过程中导致继续的轴向位移，从而在安全切断 以后也仍然可以导致涡轮机的损害。

发明内容

本发明的目的是，在推力轴承过载时阻止不许可的轴向位移，其 导致涡轮机的损害。

该目的按照本发明这样达到，即：转子具有至少一个压力梳作为 附加的轴向导向元件，其中在压力梳表面与一齿轮的止推表面之间的 间隙大于推力轴承的间隙。在正常运行中各推力轴承承担转子的导向。 如果由于轴承间隙的消除导致推力轴承过载时，则压力梳承担需要的 轴向导向。

各压力梳是盘形的轴承元件，它们在端面设置在啮合的齿轮上， 即将其成形在齿轮上或作为单独的构件以适当的方式固定。压力梳的 固定在小齿轮轴上的圆盘同时径向相交在一齿轮上的一相对面，其中 两者相互滑动。

按照本发明，因此同时使用两个独立的轴向导向系统，亦即推力 轴承和压力梳。由于压力梳间隙大于推力轴承的间隙，只当超过一定 的轴向位移时才导致压力梳的轴向导向功能。两轴向导向系统定位在 转子的共同的小齿轮轴上。将它们这样相互匹配，使得在正常运行中 推力轴承引导转子，而在正常运行下仍以一相对于其在大齿轮上的接 触表面的可允许的间隙使压力梳运行。

在本发明的特别有利的实施形式中，附加地以测量技术检测转子 的轴向位移。当超过一极限值时切断转子的驱动。因此按照本发明将 两个独立的轴向导向系统的同时应用和轴向位移的测量技术上的检测 相互组合。

可以经由一近距探头测量轴向位移。在超过一极限值时切断转子 的驱动。

也有可能，间接通过推力轴承中的温度测量监控转子的轴向位移。 在通过轴向推力加载的支承元件中导致在加载的区域内的发热。转子 的一轴向位移导致推力轴承中的发热。通过温度传感器检测发热。在 超过一极限温度时切断涡轮机的驱动。

在驱动的切断以后，转子减速并且只在一较长的时间间隔以后才 导致其停止。如果在该减速期间导致继续的轴向位移，则按照本发明， 一压力梳承担轴向导向。因此在减速期间阻止其导致涡轮机的损害。

压力梳在正常运行中是不受载的。它只在故障情况下才使用。因 此压力梳在其初次使用仍然是能完全发挥功能的。各轴向的压力梳表 面直到发生运行故障不受负荷并因此仍可完全加载。并且在随着转速 的降低的减速时压力梳的轴向负荷变得较小的。