[發明專利]齒輪傳動式渦輪機

在審

• 申請號: 201310757233.1
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103806957A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: T·韋德曼;H·諾伊貝格爾;J-N·布萊爾
• 申請（專利權）人: 曼柴油機和渦輪機歐洲股份公司
• 主分類號: F01D15/12
• 分類號: F01D15/12;F01K13/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 陳浩然;楊國治

技術領域

本發明涉及一種帶有權利要求1的前序部分的特征的齒輪傳動式渦輪機(Getriebeturbomaschine)，其通過集成的傳動機構將驅動和／或從動裝置集成成機械傳動線路(Maschinenstrang)。

背景技術

齒輪傳動式渦輪機例如用于在所謂的PTA設備(PTA＝Purified?Terephthalic?Acid，精對苯二甲酸)中的空氣分離以制造對苯二甲酸，其中，在此整個齒輪傳動式渦輪機構造為傳動線路且通過傳動機構使壓縮機、擴展器(Expander)、蒸汽渦輪、馬達以及發電機彼此在工藝技術方面共同作用。

在壓縮機中由此引起流體的壓力提高，即通過壓縮機的旋轉的、沿徑向延伸的且具有葉片的轉動輪提高流體從進入到壓縮機中直至其出口的角動量。流體的壓力和溫度在該級的壓縮機中升高，而流動的流體在轉動輪處的相對速度降低。為了達到流體的盡可能高的壓力升高，可使多個這樣的壓縮機級相繼連接。壓縮機主要分成徑向式壓縮機和軸向式壓縮機，其中，在軸向式壓縮機中使待壓縮的流體在軸向方向上流動通過壓縮機，而在徑向式壓縮機中使待壓縮的流體首先沿軸向流到壓縮機級的轉動輪中，且然后使之在徑向方向上向外轉向。因此在多級的徑向式壓縮機中在每級之后必需流偏轉部。徑向式壓縮機和軸向式壓縮機的組合的結構型式以其軸向級抽吸很大的體積流，其被以很大的壓力壓縮到緊接的徑向級中。如果在多級的齒輪傳動式渦輪機中使用多個壓縮機，壓縮機作為壓縮機級經由小齒輪軸與大齒輪且可選地與附加的驅動小齒輪處于有效連接中。

因此，如同壓縮機那樣，齒輪傳動式渦輪機的取決于待操作的工藝的其余的裝置同樣與大齒輪處于有效連接中。例如，馬達或發電機可直接與大齒輪處于有效連接中，從而使得馬達(在馬達線路(Motorschaltung)中的馬達／發電機)可首先承擔齒輪傳動式渦輪機的驅動。當由于運行的工藝在起動后首次產生蒸汽時，那時蒸汽機作為驅動裝置通過與大齒輪相嚙合的附加的驅動小齒輪進一步驅動齒輪傳動式渦輪機且馬達可從馬達線路轉變到發電機線路(Generatorschaltung)中以進行發電。如果齒輪傳動式渦輪機附加地還包括與大齒輪處于有效連接中的擴展器，那么擴展器可在進入到運行工藝之后通過現存的(多余的)過程氣體來驅動且同樣有助于能量產生。如果缺乏擴展器且安裝了僅僅一個發電機(在發電機線路中的馬達／發電機)，那么蒸汽渦輪如此發出很多功率使得齒輪傳動式渦輪機運行且可將附加功率作為電能從發電機輸入到電網中。

在文獻EP1?691?081B1中如上所述的那樣說明了一種帶有集成的傳動機構和驅動和／或從動裝置的多級的齒輪傳動式渦輪機，在此，驅動和從動裝置可為壓縮機、蒸汽渦輪、燃氣渦輪、馬達、發電機以及擴展器。特別有利地，在此裝置的組件一方面處在同一水平面中，且另一方面通過存在的大齒輪與從動小齒輪以及附加的驅動小齒輪使得能夠實現集成可使用的驅動和從動裝置的多種可能性。驅動和因此功率從大齒輪到小齒輪軸上的傳輸通過在大齒輪和小齒輪軸中的彼此嚙合的齒部來實現。通過齒部的不同的齒數或不同的分度圓直徑在單個的傳動級中實現所期望的傳動或傳動比(功率級)。因此，單個的小齒輪軸一方面在其齒部幾何結構方面且另一方面在小齒輪軸的中心位置方面與大齒輪彼此聯結。

在多個小齒輪軸直接或間接通過附加的驅動軸圍繞大齒輪布置時，必須從理想的和可實現的傳動比中找到折衷，在此，可提供的和／或可實現的結構空間是決定性地起影響作用的和／或限制性的參數。特別用于通過小齒輪軸連接的驅動或從動裝置的殼體附件(導流構件，例如壓縮機的螺旋室或擴展器、蒸汽渦輪或馬達／發電機的殼體)的在齒輪傳動式渦輪機的殼體之外所需的結構空間通常明顯限定和限制客戶方所要求的總是更有效率的齒輪傳動式渦輪機的設計。

因此，小齒輪軸與大齒輪通過小齒輪軸的位置和齒部幾何結構建立的有效連接在開發、設計、構造以及建造齒輪傳動式渦輪機時具有重要意義。

直到現在，受限地更有效率的齒輪傳動式渦輪機通常還可通過增大大齒輪來實現，從而可為鄰接到傳動機構處的驅動或從動裝置的殼體提供結構空間。在文獻EP1691081B1中說明的附加的驅動輪同樣為更有效率的齒輪傳動式渦輪機的設計提供一定的優點，然而由于其作為驅動輪的功能在可能的分度圓直徑方面產生不可避免的限制。如同用于驅動的大齒輪一樣，附加的驅動輪針對其驅動功能需要最小轉速，并且因此限定了在驅動輪與大齒輪之間的尺寸比。因此在最大允許的圓周速度方面且接下來還在更大的直徑方面設定有限制。

發明內容