螺紋桿、連接組件、燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)以及用于改進(jìn)螺紋疲勞壽命的組裝方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于與帶有螺紋的另一部件（2）接合的螺紋桿（1），所述另一部件（2）包括圓柱形第一螺紋（3），所述第一螺紋（3）沿著所述第一螺紋（3）的軸向延伸范圍具有一致的第一螺距（31）和一致的第一螺紋角（32），所述螺紋桿（1）包括第二螺紋（4）和第三螺紋（5），所述第二螺紋（4）沿著所述第二螺紋（4）的軸向延伸范圍具有一致的第二螺距（41）和一致的第二螺紋角（42），所述第三螺紋（5）沿著所述第三螺紋（5）的軸向延伸范圍具有一致的第三螺距（51）和一致的第三螺紋角（52），所述第一螺紋角（32）和所述第二螺紋角（42）和所述第三螺紋角（52）基本相等，所述第一螺距（31）和所述第二螺距（41）和所述第三螺距（51）基本相等，所述螺紋桿（1）的特征在于所述第二螺紋（4）和所述第三螺紋（5）由無螺紋區(qū)域（6）軸向隔開，第二螺紋螺旋和第三螺紋螺旋彼此具有軸向偏移（200）。
【專利說明】螺紋桿、連接組件、燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)以及用于改進(jìn)螺紋疲勞壽命的組裝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明特別地但非排他地涉及具有中心螺栓安裝的壓縮機(jī)和動(dòng)力渦輪盤的燃?xì)鉁u輪或渦輪機(jī)器，其中，中心螺栓或張力螺柱在其端部具有螺紋。本發(fā)明還適用于不同類型的機(jī)器，還適用于葉片與轉(zhuǎn)子成為一體的渦輪機(jī)器或者非渦輪機(jī)器。

【背景技術(shù)】
[0002]在一個(gè)已知的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造中，數(shù)個(gè)盤被設(shè)置以形成轉(zhuǎn)子，一些盤包括被插到這些盤的徑向延伸的葉片。存在用于壓縮機(jī)葉片的盤組以及用于渦輪機(jī)葉片的盤組。各自的盤組分別通過作用到一個(gè)或兩個(gè)張力螺柱的渦輪機(jī)螺母和壓縮機(jī)螺母保持，該螺母和螺柱通常還用以施加預(yù)負(fù)載以擰緊裝置，以保證在渦輪機(jī)工作期間所有的旋轉(zhuǎn)部分都是牢固的。
[0003]在現(xiàn)今的渦輪機(jī)中，轉(zhuǎn)子可由一對(duì)張力螺柱被保持在一起。在下文中，以簡(jiǎn)化的方式解釋如何組裝壓縮機(jī)和渦輪機(jī)的一種可能方法。第一螺柱的第一螺紋端部可接合到轉(zhuǎn)子的軸元件中的螺紋孔中。壓縮機(jī)盤可隨后被軸向推到位置中，并被鎖定到軸元件。另一壓縮機(jī)盤可另外被推到位置中。最后，帶螺紋的壓縮機(jī)螺母可被接合到第一螺柱的第二螺紋端部，并被擰緊，使得所有的壓縮機(jī)盤和軸元件都彼此被固定。對(duì)于渦輪機(jī)盤，第二螺柱的第一螺紋端部可接合在軸元件的另一個(gè)端部的螺紋孔中。隨后渦輪機(jī)盤可從相對(duì)側(cè)被軸向推到位置中，帶螺紋的渦輪機(jī)螺母可被用到第二螺柱的第二螺紋端部并被擰緊，使得所有渦輪機(jī)盤可被鎖定到軸元件。
[0004]在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的操作期間，可在螺柱中經(jīng)受應(yīng)力。此外，應(yīng)力可能在螺柱和螺母的所有螺紋上不是均勻分布，結(jié)果是，局部峰值負(fù)載可能導(dǎo)致受影響螺紋的疲勞，結(jié)果導(dǎo)致潛在失效。
[0005]在圖1A中，帶螺紋的壓縮機(jī)螺柱(CS)被旋轉(zhuǎn)到帶螺紋接合體中，然后被旋轉(zhuǎn)到中間軸(INTS)中的螺紋孔中，壓縮機(jī)盤(⑶)在組裝期間在壓縮機(jī)螺柱(CS)上從左滑動(dòng)到右。進(jìn)口軸(IS)隨后被安裝到壓縮機(jī)螺柱(CS)上，壓縮機(jī)預(yù)負(fù)載螺母(CN)被擰到壓縮機(jī)螺柱端部上。為了組裝，可能使用液壓工具以拉伸螺柱(CS)，壓縮機(jī)螺母(CN)被擰緊以在工具被移除之前接合進(jìn)口軸(IS)。這樣保持了通過螺母(CN)被施加到壓縮機(jī)螺柱(CS)的預(yù)負(fù)載，其也可被稱作預(yù)張力。所需的拉伸可受到螺柱(CS)及夾持部件，例如壓縮機(jī)盤(CD)在不同的工作條件處的相對(duì)的熱及機(jī)械膨脹和收縮的影響。
[0006]圖1B示出了被擰到中間軸(INTS)的另一個(gè)軸向端部中的渦輪機(jī)螺柱(TS)。然后(未在圖1B中示出)，下一階段是從右到左將渦輪機(jī)盤(TD)組裝到渦輪機(jī)螺柱(TS)上，渦輪機(jī)螺母(TN)被擰到渦輪機(jī)螺柱(TS)的另一端部上，如在圖1C中所示。液壓工具被使用以拉伸渦輪機(jī)螺柱(TS)，螺母(TN)被擰緊以當(dāng)工具被移除時(shí)保持預(yù)負(fù)載或預(yù)張力。
[0007]將意識(shí)到的是，這是復(fù)雜的裝置，其需要細(xì)致的加工和組裝，以便實(shí)現(xiàn)滿足需要的操作及長(zhǎng)的使用壽命。必須考慮螺柱的材料、螺柱的尺寸、螺柱的拉伸量等，以保證在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的所有工作條件中的足夠的旋轉(zhuǎn)負(fù)載。特別地，螺紋連接和螺柱可能經(jīng)受應(yīng)力。
[0008]應(yīng)該注意到，“負(fù)載”指的是由螺柱施加到盤的沿軸向方向(或至少具有沿軸向方向的矢量分量)的夾持力。
[0009]用“負(fù)載”還描述了一種作用在螺柱端部上的由于預(yù)負(fù)載或由于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的力。“負(fù)載”被認(rèn)為是與由螺母作用在螺柱端部上的力的矢量的軸向分量方向相反的矢量。
[0010]“預(yù)負(fù)載”被認(rèn)為是當(dāng)所有部分都組裝好時(shí)存在于非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)中的力。當(dāng)多個(gè)轉(zhuǎn)子部分被連接或固定或夾持在一起時(shí)，預(yù)加載力是存在的。
[0011]本發(fā)明的目標(biāo)是減少螺柱和螺紋的應(yīng)力和疲勞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明尋求緩解這些缺點(diǎn)。
[0013]這個(gè)目標(biāo)是由獨(dú)立權(quán)利要求實(shí)現(xiàn)的。從屬權(quán)利要求描述了本發(fā)明的有利改進(jìn)和修改。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，螺紋桿被設(shè)置為用于與帶有螺紋的另一部件接合。螺紋桿可特別地被布置在渦輪機(jī)器中，甚至更特別地布置在渦輪機(jī)器轉(zhuǎn)子中。
[0015]該另一部件包括圓柱形第一螺紋，所述第一螺紋沿著第一螺紋的軸向延伸范圍具有一致的第一螺距和一致的第一螺紋角?！皥A柱形”表示第一螺紋的較大直徑可位于假想的圓柱體上，并且/或者第一螺紋的較小直徑可位于另一個(gè)假想的圓柱體上。
[0016]螺紋桿包括第二螺紋和第三螺紋，所述第二螺紋沿著第二螺紋的軸向延伸范圍具有一致的第二螺距和一致的第二螺紋角，所述第三螺紋沿著所述第三螺紋的軸向延伸范圍具有一致的第三螺距和一致的第三螺紋角，第一螺紋角和第二螺紋角和第三螺紋角基本相等，并且第一螺距和第二螺距和第三螺距基本相等。
[0017]第二螺紋和第三螺紋由無螺紋區(qū)域(即沒有螺紋的中間區(qū)域)軸向隔開。換句話說，該無螺紋區(qū)域可被定義為頸縮平直部分或腰部。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，第二螺距和第三螺距彼此具有軸向偏移。換句話說，第二螺距具有到第三螺距的軸向偏移?！拜S向偏移”反映了第二螺紋相比于第三螺紋的少量移位。第二螺紋和第三螺紋是不一致的。第二螺紋的第二螺紋螺旋和第三螺紋的第三螺紋螺旋具有軸向偏移。使用不同的術(shù)語(yǔ)來說，這意味著第二螺紋的螺距線與第三螺紋的螺距線是軸向偏移的。
[0019]螺紋桿可以是例如燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的張力螺柱的一部分。這樣的張力螺柱可在張力螺柱的兩個(gè)軸向端部都具有桿。于是，桿的第二和第三螺紋被認(rèn)為是雙端帶有螺紋的張力螺柱的一端。在該構(gòu)造中，另一部件可以是與張力螺柱的桿相互作用的鎖定螺母。
[0020]本發(fā)明特別之處是桿的螺紋被中斷，使得無螺紋區(qū)域位于兩個(gè)螺紋部分之間。此夕卜，兩個(gè)螺紋部分(即第二螺紋和第三螺紋)具有相同的螺距但相對(duì)于彼此偏移。
[0021]應(yīng)該意識(shí)到，螺紋桿被構(gòu)造為與另一部件的第一螺紋互鎖，假定第一螺紋具有規(guī)則的螺距。第一螺紋是“標(biāo)準(zhǔn)的”螺紋，其在所有螺紋特定參數(shù)中與相對(duì)的第二螺紋相對(duì)應(yīng)。其還與相對(duì)的第三螺紋相對(duì)應(yīng)。第一螺紋沿著第一螺紋的軸向延伸范圍還具有未改變的螺紋特定參數(shù)。
[0022]由于第一螺紋具有標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)造，僅僅要求保護(hù)可被連接到該標(biāo)準(zhǔn)第一螺紋的桿。此外，也要求保護(hù)包括螺紋桿和部件的連接組件。此外，本發(fā)明還涉及一種包括張力螺柱的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，該張力螺柱包括螺紋軸和作為另一部件的相應(yīng)鎖定螺母。
[0023]概括涉及螺紋桿的本發(fā)明，其提供了用于與渦輪機(jī)器轉(zhuǎn)子的帶有螺紋的另一部件接合的渦輪機(jī)器轉(zhuǎn)子的螺紋桿。螺紋桿適于與另一部件接合，所述另一部件包括圓柱形第一螺紋，第一螺紋沿著第一螺紋的軸向延伸范圍具有一致的第一螺距和一致的第一螺紋角，所述螺紋桿包括第二螺紋和第三螺紋，第二螺紋沿著第二螺紋的軸向延伸范圍具有一致的第二螺距和一致的第二螺紋角，第三螺紋沿著第三螺紋的軸向延伸范圍具有一致的第三螺距和一致的第三螺紋角，第一螺紋角和第二螺紋角和第三螺紋角基本相等，至少是彼此兼容。第一螺距和第二螺距和第三螺距基本相等。至少是彼此兼容。第二螺紋和第三螺紋能夠與第一螺紋接合。第二螺紋和第三螺紋由無螺紋區(qū)域軸向隔開，第二螺紋的第二螺紋螺旋和第三螺紋的第三螺紋螺旋彼此具有軸向偏移，特別是在預(yù)加載非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)中與帶有螺紋的另一部件接合時(shí)。
[0024]本發(fā)明是有利的，特別是如果所用材料允許由于施加軸向力或者由于熱而在無螺紋區(qū)域中引起伸展，使得如果施加了軸向力或熱，則無螺紋區(qū)域可以軸向伸展。其結(jié)果是，如果沒有施加力或熱，則僅有第二螺紋的側(cè)腹可以與第一螺紋的側(cè)腹處于承載接觸，并且如果施加了力或熱，則第二螺紋的側(cè)腹以及此外還有第三螺紋的側(cè)腹也可以與第一螺紋的側(cè)腹處于承載接觸。
[0025]本發(fā)明未涉及抗振預(yù)負(fù)載鎖定螺紋，因?yàn)槠溆勺枣i螺栓所知曉，其中螺紋被如此布置使得僅通過將相對(duì)螺紋插到該預(yù)負(fù)載鎖定螺紋中，預(yù)負(fù)載就作用在螺紋的側(cè)腹。其結(jié)果是，即使沒有施加外負(fù)載，螺紋仍然可在沒有裕度的情況下固定地連接。因此，這樣的預(yù)負(fù)載鎖定螺紋具有來自螺紋自身的在內(nèi)部提供的內(nèi)預(yù)負(fù)載。與該抗振預(yù)負(fù)載鎖定螺紋對(duì)t匕，根據(jù)本發(fā)明的螺紋桿可以是軸向松弛的，即在有限的范圍內(nèi)是軸向可動(dòng)的，只要沒有外負(fù)載或外張力施加到螺紋桿或相對(duì)的另一部件。
[0026]在優(yōu)選實(shí)施例中，這可以由根據(jù)本發(fā)明的軸向偏移小于抗振預(yù)負(fù)載鎖定螺紋的偏移而實(shí)現(xiàn)。
[0027]應(yīng)該注意到，術(shù)語(yǔ)“預(yù)負(fù)載”可用于不同的方式中。一方面，兩個(gè)螺紋可具有偏移，使得自身內(nèi)產(chǎn)生在螺紋的側(cè)腹上的預(yù)負(fù)載。正如所述，這不在本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，可通過在組裝步驟中推或拉一個(gè)部件在外側(cè)施加“預(yù)負(fù)載”。這也可被叫做預(yù)張力。這是之前關(guān)于圖1所討論的情景，其中螺紋部件布置到上的部分可以被拉伸，螺紋部件被擰上，直到其倚靠在肩部上。在這樣的構(gòu)造中，如果部件的推或拉隨后停止，那么連續(xù)力可被施加到螺紋，這也被稱作“預(yù)負(fù)載”，但這是外預(yù)負(fù)載(從螺紋外)，且在一些部件中由于張力而被施力口。為區(qū)分這些情景，詞語(yǔ)“內(nèi)預(yù)負(fù)載”(對(duì)于螺紋內(nèi)預(yù)負(fù)載)和“外預(yù)負(fù)載”(對(duì)于從螺紋外的部分施加的預(yù)負(fù)載)至少部分地在本文中使用。外預(yù)負(fù)載在本文中也可以被稱作預(yù)張力。
[0028]在另一個(gè)實(shí)施例中，軸向偏移可被構(gòu)造成使得在沒有外軸向力被施加到螺紋桿和/或另一部件的情況下當(dāng)螺紋桿和另一部件接合時(shí)，第二螺紋和第三螺紋提供與第一螺紋的軸向游隙，即第二和第三螺紋本身內(nèi)部不受預(yù)負(fù)載。因此，當(dāng)不施加軸向力時(shí)(這可能對(duì)于工作機(jī)器不是期望的構(gòu)造，但可能在實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)歷)，螺紋桿和另一部件在接合時(shí)可經(jīng)受擺動(dòng)。
[0029]這樣的“外”軸向力特別地被認(rèn)為是由于渦輪機(jī)器轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而引起的力。而且，在這個(gè)意義下，預(yù)加載力可認(rèn)為是“外”軸向力。
[0030]此外，在螺紋桿與另一部件接合的情形中，軸向偏移可被構(gòu)造成使得施加在部件的第一螺紋的多個(gè)第一螺紋側(cè)腹和第二螺紋的多個(gè)第二螺紋側(cè)腹之間的第一力產(chǎn)生第一螺紋側(cè)腹和第二螺紋側(cè)腹的承載接觸以及第一螺紋側(cè)腹和第三螺紋的多個(gè)第三螺紋側(cè)腹的未承載和/或未接觸連接。該第一力是從外側(cè)施加的外力，但不是在螺紋內(nèi)固有的內(nèi)力。第一力可以是外預(yù)負(fù)載(即外張力)的結(jié)果，并可被稱作預(yù)加載力。
[0031]第一螺紋側(cè)腹和第二螺紋側(cè)腹承載接觸的這種構(gòu)造是外預(yù)負(fù)載的情景，當(dāng)處于操作模式時(shí)，或者甚至當(dāng)燃?xì)鉁u輪并未運(yùn)轉(zhuǎn)但合理裝配時(shí)，這也將在燃?xì)鉁u輪張力螺柱裝置中經(jīng)歷。
[0032]根據(jù)螺紋桿的實(shí)施例，在螺紋桿與另一部件接合的情形中，軸向偏移可被構(gòu)造成使得施加在部件的第一螺紋的第一螺紋側(cè)腹和第二螺紋的第二螺紋側(cè)腹之間的大于第一力的第二力產(chǎn)生第一螺紋側(cè)腹和第二螺紋側(cè)腹的承載接觸以及第一螺紋側(cè)腹和第三螺紋側(cè)腹的承載接觸。這意味著，如果除了預(yù)負(fù)載或預(yù)張力之外沒有施加附加的負(fù)載，則第三螺紋的側(cè)腹將不與第一螺紋的側(cè)腹處于承載接觸。如果負(fù)載在工作期間增加，即在外預(yù)負(fù)載水平之上，則附加的力將作用在螺紋桿上，特別是作用在可軸向調(diào)整其位置的部件上，無螺紋區(qū)域可在軸向方向上伸展，使得在另一工作模式中，第三螺紋可以以承載接觸倚靠在第一螺紋的側(cè)腹上。第二力可以是渦輪機(jī)器轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的結(jié)果。
[0033]螺紋的峰值應(yīng)力可由此減少，特別是在例如由于熱和/或工作負(fù)載改變而存在循環(huán)疲勞的情況中。例如，如果桿所連接到的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱螺栓可能是不平衡的，那么應(yīng)力可能發(fā)生。這可能由于轉(zhuǎn)子在工作中的彎曲而發(fā)生。
[0034]為了能夠伸展或者具有彈性，無螺紋區(qū)域可以是金屬實(shí)體。可以選擇材料使得其將是足夠有彈性的，以防施加力和/或溫度。
[0035]一般地，螺紋桿可通過選擇合適材料在尺寸上被構(gòu)造，以獲得無螺紋區(qū)域期望的伸展效果。
[0036]無螺紋區(qū)域的直徑可能小于螺紋桿的第二螺紋的內(nèi)直徑，并小于螺紋桿的第三螺紋的內(nèi)直徑，使得如果軸向力(外軸向力，特別是由于旋轉(zhuǎn)而引起)被施加到螺紋桿和/或被施加到另一部件，特別是在當(dāng)螺紋桿與另一部件接合的情形中，無螺紋區(qū)域的軸向長(zhǎng)度是能夠伸展的。特別地，無螺紋區(qū)域的直徑可大體上是第二螺紋和/或第三螺紋直徑的80%或 70% 或 60%。
[0037]如已經(jīng)在前指出，無螺紋區(qū)域可以是彈性的，使得如果第二力(外軸向力，特別是由于旋轉(zhuǎn)而引起)被施加到螺紋桿和/或被施加到另一部件，特別是在當(dāng)螺紋桿與另一部件接合的情形中，無螺紋區(qū)域的軸向長(zhǎng)度能夠伸展達(dá)軸向偏移。
[0038]無螺紋區(qū)域優(yōu)選地是軸向長(zhǎng)形的。
[0039]在優(yōu)選實(shí)施例中，螺紋桿可包括外螺紋，即陽(yáng)螺紋。另一部件可包括內(nèi)螺紋，即在孔中的螺紋，也被稱為陰螺紋。不同的構(gòu)造也是可能的，例如在某些構(gòu)造中，桿可具有圓柱形的盲孔，在其端部具有內(nèi)螺紋。于是，另一部件可以以具有與盲孔內(nèi)螺紋相對(duì)應(yīng)的外螺紋的螺釘或螺栓的形式被構(gòu)造。
[0040]第一、第二和第三螺紋可被構(gòu)造為V型螺紋、梯形螺紋、愛克母螺紋或者ISO公制螺釘螺紋(ISO:國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)。其可根據(jù)統(tǒng)一螺紋標(biāo)準(zhǔn)或者英國(guó)惠氏標(biāo)準(zhǔn)而被構(gòu)造。
[0041]螺紋桿可圍繞桿的軸線大體上是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。螺紋明顯地是不能完全對(duì)稱的，因?yàn)槠渚哂性谳S向方向中提供行進(jìn)的任務(wù)。桿可以是軸向長(zhǎng)形的。兩對(duì)桿可被定位在長(zhǎng)形螺柱或桿的相對(duì)軸向端部。
[0042]本發(fā)明可被應(yīng)用到不同類型的連接。其可位于渦輪機(jī)器中(特別是燃?xì)鉁u輪、壓縮機(jī)、渦輪增壓器、蒸汽渦輪機(jī))，特別是在渦輪機(jī)器的轉(zhuǎn)子中。而且，其他機(jī)器或者裝置可通過本發(fā)明而改進(jìn)。由此，本發(fā)明還涉及一種用于將螺紋桿與帶有螺紋的另一部件接合的連接組件，該螺紋桿特別地是張力螺柱或張力螺柱螺栓，該帶有螺紋的另一部件特別地是與張力螺柱螺栓的螺紋桿接合的鎖定螺母，該螺紋桿和另一部件如之前定義所構(gòu)造。
[0043]通過不僅觀察桿，還觀察包括螺紋桿和相對(duì)另一部件的連接組件，又一個(gè)實(shí)施例是，在沒有外負(fù)載被施加的情況下當(dāng)螺紋桿和另一部件被互鎖時(shí)，第一螺紋和第二螺紋可能具有軸向裕度，并且軸向偏移可被構(gòu)造為大體上是該軸向裕度的1/2或1/3。取決于無螺紋區(qū)域的構(gòu)造和可由無螺紋區(qū)域?qū)崿F(xiàn)的軸向伸展，該軸向偏移還可被構(gòu)造為其他數(shù)值，例如大體上是該軸向裕度的1/4、1/5、1/6、1/7、1/8、1/9或1/10。這可取決于用在無螺紋區(qū)域中的材料的剛度，以及/或者螺紋的高度，以及/或者螺紋的螺距。
[0044]在剛剛給出的含義中，軸向裕度意味著軸向間隙。為了將外螺紋接合到內(nèi)螺紋中，內(nèi)螺紋必須在軸向上比外螺紋的尺寸更寬，因?yàn)榉駝t外螺紋不能被接合到內(nèi)螺紋中。對(duì)于接合的螺紋，軸向距離則是軸向間隙，即當(dāng)在另一側(cè)上的兩個(gè)螺紋表面處于直接接觸時(shí)，兩個(gè)相對(duì)的螺紋表面之間的軸向距離。
[0045]特別地，本發(fā)明可應(yīng)用到包括轉(zhuǎn)子的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，所述轉(zhuǎn)子圍繞轉(zhuǎn)子軸線可旋轉(zhuǎn)地安裝在主體中，軸向方向被定義為沿著所述轉(zhuǎn)子軸線，該轉(zhuǎn)子包括螺柱、第一預(yù)負(fù)載螺母或第一轉(zhuǎn)子軸，以及第二預(yù)負(fù)載螺母或第二轉(zhuǎn)子軸。螺柱沿著轉(zhuǎn)子軸線延伸，并且還包括第一外端部和第二外端部以及軸，所述第一外端部適于接合第一預(yù)負(fù)載螺母或第一轉(zhuǎn)子軸，并且所述第二外端部適于接合第二預(yù)負(fù)載螺母或第二轉(zhuǎn)子軸，所述軸被連接到第一外端部，并連接到第二外端部。后者軸是位于第一和第二外端部之間的長(zhǎng)形連接元件。螺柱被構(gòu)造為如之前定義的螺紋桿，其中第一外端部和第二外端部的至少一者包括如前討論的第二螺紋和第三螺紋和無螺紋區(qū)域，并且其中，預(yù)負(fù)載螺母被構(gòu)造為如前限定的另一部件。根據(jù)之前使用的措辭，第一預(yù)負(fù)載螺母和第二預(yù)負(fù)載螺母和第一轉(zhuǎn)子軸和第二轉(zhuǎn)子軸的至少一者將施加外預(yù)負(fù)載。
[0046]需要承認(rèn)的是，該構(gòu)造可僅僅包括單一張力螺柱以將旋轉(zhuǎn)部分夾持到一起。在本裝置中，螺紋桿的軸線還將與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸線一致。然而，本發(fā)明還可以應(yīng)用到由在多個(gè)分開的螺栓上的多個(gè)螺紋桿將部件彼此連接的裝置。
[0047]在優(yōu)選實(shí)施例中，第一預(yù)負(fù)載螺母和第二預(yù)負(fù)載螺母和第一軸和第二軸的至少一者可被接合到螺柱，使得可沿著從第一螺紋至第二螺紋的第一軸向方向施加預(yù)負(fù)載力或預(yù)張力，使得第一螺紋側(cè)腹和第二螺紋側(cè)腹處于承載接觸。
[0048]此外，第一預(yù)負(fù)載螺母和第二預(yù)負(fù)載螺母和第一轉(zhuǎn)子軸和第二轉(zhuǎn)子軸的至少一者被接合到螺柱，使得可沿著從第一螺紋至第三螺紋的第一軸向方向施加預(yù)負(fù)載力，使得第一螺紋側(cè)腹和第三螺紋側(cè)腹處于未承載和/或處于未接觸連接。
[0049]此外，在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間，工作負(fù)載可以沿著與第一軸向方向相對(duì)的第二軸向方向從軸被施加到第一外端部和/或第二外端部，使得無螺紋區(qū)域軸向伸展，使得第一螺紋側(cè)腹和第三螺紋側(cè)腹處于承載接觸。
[0050]之前討論的構(gòu)造局限于在桿處的兩個(gè)區(qū)段，第二螺紋和第三螺紋。作為進(jìn)一步的構(gòu)造，可以存在另外一些無螺紋區(qū)域，以分開桿的另外一些螺紋。例如，第三螺紋可被第二無螺紋區(qū)域軸向跟隨，第二無螺紋區(qū)域可被第四螺紋軸向跟隨。第四螺紋至第二螺紋的偏移可以與第二和第三螺紋之間的偏移不同。
[0051]本發(fā)明還涉及一種用于組裝燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪機(jī)器轉(zhuǎn)子的方法，其中，如果轉(zhuǎn)子不運(yùn)轉(zhuǎn)(即不旋轉(zhuǎn))，在第一螺紋和第二螺紋的凸緣之間存在接觸，但是在第一螺紋和第三螺紋的凸緣之間沒有接觸。在工作中，如果轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)，在第一螺紋和第二螺紋的凸緣之間存在接觸，因此之前建立的接觸保持不變，此外，現(xiàn)在在第一螺紋和第三螺紋的凸緣之間存在接觸。
[0052]將會(huì)針對(duì)轉(zhuǎn)子執(zhí)行該方法，所述轉(zhuǎn)子包括具有螺紋桿的第一部件和帶有螺紋的另一部件，另一部件包括圓柱形第一螺紋，螺紋桿包括由無螺紋區(qū)域軸向隔開的第二螺紋和第二螺紋。
[0053]更詳細(xì)地介紹該方法，所述方法包括將第二螺紋和第三螺紋與第一螺紋接合的步驟，其中，當(dāng)與帶有螺紋的另一部件接合，特別是處于預(yù)加載非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，第二螺紋的第二螺紋螺旋和第三螺紋的第三螺紋螺旋彼此具有軸向偏移，使得(i )如果所述轉(zhuǎn)子未旋轉(zhuǎn)，另一部件的第一螺紋的第一螺紋側(cè)腹與螺紋桿的第二螺紋側(cè)腹處于承載接觸，并且另一部件的第一螺紋的第一螺紋側(cè)腹和螺紋桿的第三螺紋的第三螺紋側(cè)腹處于未承載和/或未接觸連接，并且使得(ii)如果所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，另一部件的第一螺紋的第一螺紋側(cè)腹與螺紋桿的第二螺紋側(cè)腹處于承載接觸，并且另一部件的第一螺紋的第一螺紋側(cè)腹與螺紋桿的第三螺紋的第三螺紋側(cè)腹處于承載接觸。
[0054]應(yīng)該注意到，本發(fā)明的實(shí)施例已經(jīng)關(guān)于不同主題進(jìn)行描述。特別地，一些實(shí)施例已經(jīng)關(guān)于裝置類型權(quán)利要求進(jìn)行描述，而其他實(shí)施例可關(guān)于方法類型權(quán)利要求或關(guān)于不同類型的裝置權(quán)利要求而描述特征。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將從上述和以下描述中推斷出，除非其他聲明，除了屬于主題一種類型特征的任意組合之外，關(guān)于不同主題特征之間的任意組合，特別是裝置類型權(quán)利要求的特征和方法類型權(quán)利要求的特征之間的任意組合，也都被認(rèn)為是根據(jù)本申請(qǐng)而公開。
[0055]此外，示例已經(jīng)參考以及將參考燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)在以下部分中公開。本發(fā)明還適用于任何類型的渦輪機(jī)器，例如壓縮機(jī)或蒸汽渦輪機(jī)。此外，總體的觀念甚至可以更加一般地應(yīng)用到任何類型的機(jī)器。其可以應(yīng)用到旋轉(zhuǎn)部分以及靜止部分。
[0056]本發(fā)明上文限定的方面及進(jìn)一步的方面從下文將描述的實(shí)施例的示例是明顯的，并且參考實(shí)施例的示例進(jìn)行解釋。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0057]本發(fā)明的實(shí)施例現(xiàn)將僅以示例的方式，參考附圖而描述，其中:
圖1A是現(xiàn)有技術(shù)的圖，并示意性地示出在通過第一張力螺柱和第一螺母組裝壓縮機(jī)盤之后的處于中間組裝階段的燃?xì)鉁u輪；
圖1B是現(xiàn)有技術(shù)的圖，并示意性地示出在提供了用于渦輪機(jī)盤的第二張力螺柱之后的組裝期間的燃?xì)鉁u輪； 圖1C是現(xiàn)有技術(shù)的圖，并示意性地示出在通過第二張力螺柱和第二螺母組裝渦輪機(jī)盤之后的組裝期間的燃?xì)鉁u輪；
圖2示意性地示出了說明本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪裝置的張力螺柱的端部；
圖3示意性地示出了在兩種操作模式中的說明本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪裝置的張力螺柱的端部；
圖4示意性地示出了兩個(gè)渦輪機(jī)盤部分，數(shù)個(gè)所發(fā)明的螺栓可被插入其中。
[0058]附圖中的說明是示意性的。注意到的是，對(duì)于在不同圖中類似或相同的元件，將使用相同的參考標(biāo)記。
[0059]一些特征和特別是優(yōu)點(diǎn)將針對(duì)組裝的燃?xì)鉁u輪而解釋，但明顯的是，該特征也可以被應(yīng)用到燃?xì)鉁u輪的單個(gè)部件，但可僅在一旦組裝及工作期間表現(xiàn)出優(yōu)點(diǎn)。但是當(dāng)通過工作期間的燃?xì)鉁u輪解釋時(shí)，這些細(xì)節(jié)都不應(yīng)該局限于工作中的燃?xì)鉁u輪。

【具體實(shí)施方式】
[0060]所有附圖示意性地示出了在沿著旋轉(zhuǎn)軸線A的縱向截面中的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部分。該轉(zhuǎn)子將圍繞旋轉(zhuǎn)軸線A可旋轉(zhuǎn)地布置。定子部分未在附圖中示出。而且用以互鎖轉(zhuǎn)子部分的元件也可能不在附圖中示出。所有附圖都以這樣的方向描述轉(zhuǎn)子部件，即在特定區(qū)域的左側(cè)存在進(jìn)口，在右側(cè)存在出口，流體從左到右流動(dòng)經(jīng)過燃?xì)鉁u輪的主流體路徑。
[0061]在附圖中示出的所有轉(zhuǎn)子部分可關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線A基本旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
[0062]圖1已經(jīng)在介紹部分討論，示出了現(xiàn)有技術(shù)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造以及轉(zhuǎn)子可如何被組裝。
[0063]在圖1中，螺紋壓縮機(jī)螺柱CS被接合到在中間軸INTS中的螺紋孔中。壓縮機(jī)預(yù)負(fù)載螺母CN被擰到壓縮機(jī)螺柱端部上。為了組裝，外預(yù)負(fù)載可拉伸壓縮機(jī)螺柱CS，壓縮機(jī)螺母CN被擰緊以通過螺母CN施加外預(yù)負(fù)載至壓縮機(jī)螺柱CS。渦輪機(jī)螺柱TS被擰到中間軸INTS的另一個(gè)軸向端中。渦輪機(jī)螺母TN被擰到渦輪機(jī)螺柱TS的另一端上。而且，工具可拉伸渦輪機(jī)螺柱TS，螺母TN被擰緊以當(dāng)工具被移除時(shí)保持預(yù)負(fù)載。所有這些螺紋接口可以根據(jù)本發(fā)明而實(shí)現(xiàn)。作為示例，參考圖2，渦輪機(jī)螺柱TS和渦輪機(jī)螺母TN將詳細(xì)地描述。然而，該理念可應(yīng)用到所有介紹的接口，甚至完全應(yīng)用到其他構(gòu)造。
[0064]在圖2中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部分在沿著張力螺柱的軸線A的橫截面的截面視圖中被示意性的示出。僅有張力螺柱TS的一個(gè)軸向端被示出，例如相當(dāng)于圖1的渦輪機(jī)螺柱TS的端部。螺紋桿1被示出為渦輪機(jī)螺柱TS的端部。相應(yīng)的渦輪機(jī)螺母TN在圖2中通過參考2被示出，并如在權(quán)利要求中所描述，表示“帶有螺紋的另一部件”。
[0065]渦輪機(jī)螺母2僅僅由其包括第一螺紋3的徑向內(nèi)截面示出，第一螺紋3被構(gòu)造為內(nèi)螺紋。
[0066]螺紋桿1具有外螺紋的兩個(gè)截面，定位在桿1的軸向端60處的第二螺紋4和限定桿1的另一端的第三螺紋5。由此，第三螺紋5在張力螺柱的圓柱形部分70的方向中，圓柱形部分70具有小于桿1的直徑。圓柱形部分70作為整體將在張力螺柱的相對(duì)端處的更遠(yuǎn)的螺紋桿處終止。
[0067]第二螺紋4和第三螺紋5由無螺紋區(qū)域6分開。無螺紋區(qū)域6不具有螺紋，并具有直徑D6，直徑D6小于第一螺紋3的較大直徑D21、小于第二螺紋4的較大直徑D41、小于第三螺紋5的較大直徑D51、且小于第一螺紋3的較小直徑D22、小于第二螺紋4的較小直徑D42、小于第三螺紋5的較小直徑D52。
[0068]相對(duì)的第一螺紋3具有沿著桿1長(zhǎng)度的連續(xù)螺紋，并且不具有無螺紋中間區(qū)域。
[0069]所有三個(gè)螺紋3、4、5在總體構(gòu)造中在自身長(zhǎng)度上而且在彼此之間是非常一致的，即它們具有相同的螺距，具有相等的第一螺距31和第二螺距41和第三螺距51。它們?cè)谒鼈兊妮S向延伸范圍上還具有相同的螺紋角，具有相等的第一螺紋角32和第二螺紋角42和第三螺紋角52，該螺紋角限定了螺紋側(cè)腹在空間中的方向，限定了相對(duì)于由桿1的軸線A表示的軸向方向的傾斜。
[0070]軸線A限定了桿1的軸線以及螺紋3、4、5的軸線，螺紋3、4、5圍繞該軸線成螺旋形。
[0071]根據(jù)本發(fā)明，無螺紋區(qū)域6具有軸向延伸范圍，其在第二螺距41和第三螺距51之間產(chǎn)生了軸向偏移200，即在第二螺紋4的第二螺紋螺旋和第三螺紋5的第三螺紋螺旋之間的軸向偏移200。軸向偏移200可在圖3中所示，其中軸線A上方的上半部分示出了圖2的構(gòu)造，其中沒有附加的軸向力被施加到張力螺柱，使得第二螺紋4的側(cè)腹43和第一螺紋2的側(cè)腹33處于承載接觸，而第三螺紋5的側(cè)腹53未與第一螺紋2的側(cè)腹33處于物理接觸且不處于承載接觸，即處于未接觸連接101。在側(cè)腹33和53之間的軸向距離定義為偏移200。
[0072]第二螺紋螺旋處于與第三螺旋分開的區(qū)域，但這些螺旋可假想地延續(xù)下去，使得所述兩個(gè)螺旋不是一致的并且不是可重合的。
[0073]張力螺柱可以通過渦輪機(jī)螺母2預(yù)加載或預(yù)張緊，使得所有彼此連接及形成燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的部分被固定地連接(例如通過夾持力)。該力將固定地施加使得第一力F1作用在正軸向方向(從第三螺紋5端至第二螺紋4端的方向)，并且/或者力F2作用在負(fù)軸向方向(張力螺柱的相反端方向，未在圖2中示出)。通過經(jīng)由第一力F1和/或F2的外預(yù)負(fù)載，偏移200被呈現(xiàn)。
[0074]當(dāng)施加更大的力時(shí)，例如第二力F1’作用在正軸向方向，并且/或者力F2’作用在負(fù)軸向方向(這可能是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)工作的結(jié)果，并且是作用在旋轉(zhuǎn)部件上的離心力的后果)，桿1被構(gòu)造成使得其經(jīng)受軸向拉伸，但基本上受到拉伸無螺紋區(qū)域6的限制，但基本上不拉伸桿1的螺紋部分4和5，這允許了螺紋部分4和5相對(duì)彼此而運(yùn)動(dòng)。取決于材料和施加的力，較小的軸向伸展也可能發(fā)生在螺紋部分4和5中。此外，無螺紋區(qū)域6也可能由于熱膨脹而軸向伸展，特別是對(duì)于位于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的熱區(qū)中的桿1。
[0075]伸展的效果在圖3的下半部分中示出。如在圖2或圖3上半部分中所示，如點(diǎn)劃線，當(dāng)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)未運(yùn)行時(shí)的操作模式再次被顯現(xiàn)。通過連續(xù)線，當(dāng)更高的第二力F2’和/或力F1’被施加到桿1時(shí)的操作模式再次被顯現(xiàn)。作為結(jié)果，無螺紋區(qū)域6將被拉伸，直徑D6將減少。這由初始直徑D6和直徑D6’示出，其代表了燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間的表面。直徑D6’小于直徑D6，不過在圖3中比例被放大。
[0076]由于拉伸的無螺紋區(qū)域6，第三螺紋5的軸向位置關(guān)于第一螺紋3的軸向位置被改變，使得第三螺紋5的側(cè)腹53 (前述中未與第一螺紋3的側(cè)腹33的相對(duì)表面接觸)現(xiàn)在可能與側(cè)腹33處于承載接觸102。因此第三螺紋5被軸向重新定位。重新定位的距離可位于零和軸向偏移200之間。一旦第三螺紋5與第一螺紋3軸向?qū)?zhǔn)，第二螺距41和第二螺距51將不再偏移。
[0077]在圖3中，該效果被顯現(xiàn)，使得第三螺紋5的初始位置由點(diǎn)劃線示出，在工作期間的新位置由實(shí)線示出。而且，軸向偏移200也可在這個(gè)區(qū)域中被顯示為兩種操作模式中(一次定位于點(diǎn)劃線上且一次定位于實(shí)線上)的相同點(diǎn)之間的軸向距離。
[0078]如可在圖2及3中所見的是，第一螺紋3完全“覆蓋”無螺紋區(qū)域6。第二螺紋4和第一螺紋3在軸向端60處被示出為精確地對(duì)準(zhǔn)，但這僅是附圖的簡(jiǎn)化。第二螺紋4可延伸超出渦輪機(jī)螺母2的端部。類似地，第三螺紋5和第一螺紋3在渦輪機(jī)螺母2的另一個(gè)軸向端處被示出為精確地對(duì)準(zhǔn)，但這也僅是附圖的簡(jiǎn)化。第三螺紋5可延伸超出渦輪機(jī)螺母2的端部。
[0079]關(guān)于圖2及3解釋的構(gòu)造涉及改進(jìn)高負(fù)載螺紋螺柱的疲勞壽命，其中螺紋是壽命限制的特征。如果當(dāng)螺紋大小與也需要優(yōu)化的其他標(biāo)準(zhǔn)相匹配，螺紋大小和螺紋重復(fù)不能自由選定時(shí)，這在這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)中尤其有利。本發(fā)明尤其有利的是，當(dāng)在螺紋中潛在的高峰值應(yīng)力在對(duì)于施加負(fù)載最近位置處形成，例如在桿面背離端部60的那個(gè)“軸向內(nèi)”端處。
[0080]可能導(dǎo)致疲勞的該應(yīng)力峰值問題可由本發(fā)明解決。換句話說，陽(yáng)螺紋包括了在相同桿上的螺紋的兩個(gè)或多個(gè)區(qū)段，該區(qū)段通過桿的頸縮平直部分彼此鄰接，該螺紋在兩個(gè)或更多階段中與匹配的陰螺紋接合。第一階段是如下情況:陽(yáng)螺紋的主要區(qū)段被接合并在預(yù)期負(fù)載運(yùn)送方向上與陰螺紋的側(cè)腹接觸，在該狀態(tài)中，螺紋的主要區(qū)段是接觸的，但沒有施加負(fù)載。陽(yáng)螺紋的第二和/或附加區(qū)段未與陰螺紋側(cè)腹接觸，即在螺紋形狀中存在從主要螺紋區(qū)段的螺紋形狀的物理偏移。當(dāng)負(fù)載(這可能是作為力矩?cái)Q緊結(jié)果的預(yù)負(fù)載、在組裝時(shí)通過機(jī)械預(yù)拉伸施加的負(fù)載、在使用中引起的負(fù)載，或這些的組合)被施加時(shí)，起初處于接觸的螺紋第一部分(離負(fù)載最遠(yuǎn))承受初始負(fù)載，當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，鄰接螺紋的兩個(gè)或多個(gè)區(qū)段的頸縮桿被設(shè)計(jì)為在螺柱材料的彈性極限內(nèi)拉伸，因?yàn)楫?dāng)其接觸時(shí)，這產(chǎn)生的負(fù)載被分配到螺紋的附加區(qū)段。使用通過螺紋分配負(fù)載的原理，對(duì)于給定的負(fù)載情形，允許了 “峰值”負(fù)載可被減少，相應(yīng)的負(fù)載減少將顯著改進(jìn)螺紋處的疲勞壽命。
[0081]負(fù)載的減少將顯著改進(jìn)疲勞壽命。
[0082]這個(gè)想法在栓接的裝置經(jīng)受可變負(fù)載的情況中(即兩個(gè)構(gòu)件通過螺栓接合)以及一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件經(jīng)受熱膨脹的情況中是特別有利的。這應(yīng)用于許多栓接的應(yīng)用，因?yàn)槠渲锌赡苄枰涞撵o負(fù)載，同時(shí)還要處理工作中所施加的附加負(fù)載，即熱、壓力和分離負(fù)載。
[0083]本發(fā)明還可被應(yīng)用到例如燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子張力螺柱。其還可以被應(yīng)用到渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子張力螺柱。
[0084]本發(fā)明可特別應(yīng)用于不同種類的渦輪機(jī)器，例如軸向渦輪機(jī)器、或者沿著其旋轉(zhuǎn)軸線經(jīng)受負(fù)載的其他種類的旋轉(zhuǎn)機(jī)器。這也同樣應(yīng)用于其他發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)器或裝置，其經(jīng)歷了具有影響螺紋的不同負(fù)載的至少兩種操作模式。
[0085]如前述所公開，本發(fā)明對(duì)于特別是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱并在兩個(gè)軸向端部都具有如前定義螺紋桿的螺栓特別是有利的。螺紋桿可具有比位于這些桿之間的軸的直徑更大的直徑。然而，軸可能在軸中心部分還具有更寬的區(qū)段，但在端部具有至少兩個(gè)直徑小于螺紋桿的區(qū)段。
[0086]盡管至此所討論的實(shí)施例關(guān)注于具有單個(gè)中心螺栓的轉(zhuǎn)子裝置，本發(fā)明還可應(yīng)用于部件(例如盤)通過定位在圓周中(即螺栓圓周)的數(shù)個(gè)張力螺柱而被共同保持的裝置。這些張力螺柱具有較小的直徑，但與前述張力螺柱具有類似的長(zhǎng)度。這樣的多螺栓構(gòu)造在圖4中示出。兩個(gè)渦輪機(jī)或壓縮機(jī)盤300示出為未組裝的狀態(tài)。穿過這些盤300的孔301可以被呈現(xiàn)，通過這些盤300，如果孔被合適地對(duì)準(zhǔn)，可以放置具有根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的螺紋端部的螺栓，使得具有對(duì)應(yīng)螺紋的螺母可放置于螺栓的端部處，使得盤300可被彼此附接。
[0087]本發(fā)明還可被用于將兩個(gè)罩殼半體連接起來，例如燃?xì)鉁u輪的罩殼半體。因?yàn)檎謿ひ矊⒃诼菁y處經(jīng)受溫度差異，也會(huì)引起應(yīng)力，該應(yīng)力可由本發(fā)明解決。本發(fā)明的應(yīng)用對(duì)于大型及重型燃?xì)鉁u輪明顯將是有利的。尤其是罩殼的下半部分將被連接到罩殼的上半部分。在這樣的構(gòu)造中，下半部分罩殼可具有凸緣，上半部分罩殼也可具有對(duì)應(yīng)凸緣，兩者都有鉆孔。鉆孔可包括能夠與桿對(duì)應(yīng)的螺紋，該桿可被插到鉆孔中用于連接兩個(gè)半體。替代地，鉆孔可以不具有螺紋，但是螺栓可以插入穿過兩個(gè)對(duì)準(zhǔn)的鉆孔，螺栓可具有可倚靠在凸緣上的頭部，螺母可以在螺栓的另一端部被擰上，該螺母倚靠在另一個(gè)凸緣上的相對(duì)端部上。螺栓可包括至少一個(gè)螺紋桿，該螺紋桿在其端部與螺母接合。兩個(gè)半體栓接在一起的那種類型的罩殼可在美國(guó)專利申請(qǐng)公布US 2010/0080698 A1中看到。
[0088]本發(fā)明還可用在風(fēng)力渦輪機(jī)領(lǐng)域內(nèi)以提供塔的連接或提供風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的連接。在這樣的風(fēng)力渦輪機(jī)中，張力可能不總是來源于熱和高旋轉(zhuǎn)速度，而是可能來源于影響塔或轉(zhuǎn)子的風(fēng)。
【權(quán)利要求】
1.一種渦輪機(jī)器轉(zhuǎn)子的螺紋桿(1)，所述螺紋桿(I)用于與所述渦輪機(jī)器轉(zhuǎn)子的帶有螺紋的另一部件(2)接合， 所述螺紋桿(I)適于與所述另一部件(2)接合，所述另一部件(2)包括圓柱形第一螺紋(3)，所述第一螺紋(3)沿著所述第一螺紋(3)的軸向延伸范圍具有一致的第一螺距(31)和一致的第一螺紋角(32)，所述螺紋桿(I)包括第二螺紋(4)并包括第三螺紋(5)，所述第二螺紋(4)沿著所述第二螺紋(4)的軸向延伸范圍具有一致的第二螺距(41)和一致的第二螺紋角(42)，所述第三螺紋(5)沿著所述第三螺紋(5)的軸向延伸范圍具有一致的第三螺距(51)和一致的第三螺紋角(52)， 所述第一螺紋角(32)和所述第二螺紋角(42)和所述第三螺紋角(52)基本相等， 所述第一螺距(31)和所述第二螺距(41)和所述第三螺距(51)基本相等， 所述第二螺紋(4)和所述第三螺紋(5)能夠與所述第一螺紋(3)接合， 所述螺紋桿(I)的特征在于 所述第二螺紋(4)和所述第三螺紋(5)由無螺紋區(qū)域(6)軸向隔開，并且 所述第二螺紋(4)的第二螺紋螺旋和所述第三螺紋(5)的第三螺紋螺旋彼此具有軸向偏移(200)，特別是在預(yù)加載非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)中與所述帶有螺紋的另一部件(2)接合時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述螺紋桿(I)，其特征在于 所述軸向偏移(200)小于抗振預(yù)負(fù)載鎖定螺紋構(gòu)造的偏移。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的任一項(xiàng)所述的螺紋桿(I)，其特征在于 所述軸向偏移(200)被構(gòu)造成使得在沒有外軸向力被施加到所述螺紋桿(I)和/或所述另一部件(2)的情況下當(dāng)所述螺紋桿(I)和所述另一部件(2)接合時(shí)，所述第二螺紋(4)和所述第三螺紋(5)提供與所述第一螺紋(3)的軸向游隙，所述外軸向力特別是由于所述渦輪機(jī)器轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而引起的力。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的螺紋桿(I)，其特征在于 在當(dāng)所述螺紋桿(I)與所述另一部件(2)接合的情形中， 所述軸向偏移(200)被構(gòu)造成使得施加在所述部件(2)的第一螺紋(3)的多個(gè)第一螺紋側(cè)腹(33)和所述第二螺紋(4)的多個(gè)第二螺紋側(cè)腹(43)之間的第一力(F1、F2)產(chǎn)生所述第一螺紋側(cè)腹(33)和所述第二螺紋側(cè)腹(43)的承載接觸(100)以及所述第一螺紋側(cè)腹(33)和所述第三螺紋(5)的多個(gè)第三螺紋側(cè)腹(53)的未承載和/或未接觸連接(101)，所述第一力(F1、F2)特別是預(yù)加載力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述螺紋桿(I)，其特征在于 在當(dāng)所述螺紋桿(I)與所述另一部件(2)接合的情形中， 所述軸向偏移(200)被構(gòu)造成使得施加在所述另一部件(2)的第一螺紋(3)的第一螺紋側(cè)腹(33)和所述第二螺紋(4)的第二螺紋側(cè)腹(43)之間的大于所述第一力(F1、F2)的第二力(FI’、F2’)產(chǎn)生所述第一螺紋側(cè)腹(33)和所述第二螺紋側(cè)腹(43)的承載接觸(100)以及所述第一螺紋側(cè)腹(33)和所述第三螺紋側(cè)腹(53)的承載接觸(102)，所述第二力(F1’、F2’)特別是由于渦輪機(jī)器轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而引起的。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的螺紋桿(I)，其特征在于 所述無螺紋區(qū)域(6)的直徑(D6)小于所述螺紋桿(I)的第二螺紋(4)的內(nèi)直徑(D42)并小于所述螺紋桿(I)的第三螺紋(5)的內(nèi)直徑(D52)，使得如果軸向力被施加到所述螺紋桿(I)和/或被施加到所述另一部件(2)，特別是在當(dāng)所述螺紋桿(I)與所述另一部件(2)接合的情形中，所述無螺紋區(qū)域(6)的軸向長(zhǎng)度是能夠伸展的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述螺紋桿(I)，其特征在于 所述無螺紋區(qū)域(6)是彈性的，使得如果所述第二力(F1、F2)被施加到所述螺紋桿(I)和/或被施加到所述另一部件(2)，特別是在當(dāng)所述螺紋桿(I)與所述另一部件(2)接合的情形中，所述無螺紋區(qū)域(6)的軸向長(zhǎng)度能夠伸展達(dá)所述軸向偏移(200)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的螺紋桿(I)，其特征在于 所述無螺紋區(qū)域(6)是軸向長(zhǎng)形的。
9.一種渦輪機(jī)器轉(zhuǎn)子的連接組件(10)，所述連接組件(10)用于將螺紋桿(I)與帶有螺紋的另一部件(2)接合，所述螺紋桿(I)特別是包括所述螺紋桿(I)的張力螺柱，所述帶有螺紋的另一部件(2)特別是鎖定螺母， 所述連接組件(10)的特征在于， 所述螺紋桿(I)和所述另一部件(2)是如權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所限定而構(gòu)造的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的連接組件(10)，其特征在于 在沒有外負(fù)載被施加的情況下當(dāng)所述螺紋桿(I)和所述另一部件(2)被互鎖時(shí)，所述第一螺紋(3)和所述第二螺紋(4)具有軸向裕度，并且所述軸向偏移(200)被構(gòu)造為大體上是所述軸向裕度的1/2或1/3。
11.一種包括轉(zhuǎn)子的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，所述轉(zhuǎn)子圍繞轉(zhuǎn)子軸線可旋轉(zhuǎn)地安裝在主體中，軸向方向被定義為沿著所述轉(zhuǎn)子軸線， 所述轉(zhuǎn)子包括螺柱、第一預(yù)負(fù)載螺母或第一轉(zhuǎn)子軸，以及第二預(yù)負(fù)載螺母或第二轉(zhuǎn)子軸， 所述螺柱沿著所述轉(zhuǎn)子軸線延伸并且所述螺柱還包括 -第一外端部和第二外端部，所述第一外端部適于接合所述第一預(yù)負(fù)載螺母或所述第一轉(zhuǎn)子軸，并且所述第二外端部適于接合所述第二預(yù)負(fù)載螺母或所述第二轉(zhuǎn)子軸， -軸，所述軸被連接到所述第一外端部并被連接到所述第二外端部； 其中 所述螺柱被構(gòu)造為如權(quán)利要求1至8的任一項(xiàng)所限定的螺紋桿(I)， 所述第一外端部和所述第二外端部的至少一者包括第二螺紋(4)和第三螺紋(5)和無螺紋區(qū)域(6)，所述第二螺紋(4)和所述第三螺紋(5)和所述無螺紋區(qū)域(6)是如權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所限定而構(gòu)造的， 所述第一預(yù)負(fù)載螺母和所述第二預(yù)負(fù)載螺母和所述第一轉(zhuǎn)子軸和所述第二轉(zhuǎn)子軸的至少一者被構(gòu)造為如權(quán)利要求1至8的任一項(xiàng)所限定的另一部件(2)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于 所述第一預(yù)負(fù)載螺母和所述第二預(yù)負(fù)載螺母和所述第一轉(zhuǎn)子軸和所述第二轉(zhuǎn)子軸的至少一者被接合到所述螺柱，使得沿著從所述第一螺紋(3)至所述第二螺紋(4)的第一軸向方向施加預(yù)負(fù)載力，使得所述第一螺紋側(cè)腹(33)和所述第二螺紋側(cè)腹(43)處于承載接觸(100)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于， 所述第一預(yù)負(fù)載螺母和所述第二預(yù)負(fù)載螺母和所述第一轉(zhuǎn)子軸和所述第二轉(zhuǎn)子軸的至少一者被接合到所述螺柱，使得沿著從所述第一螺紋(3)至所述第三螺紋(5)的第一軸向方向施加預(yù)負(fù)載力，使得所述第一螺紋側(cè)腹(33)和所述第三螺紋側(cè)腹(53)處于未承載和/或未接觸連接(101)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13的任一項(xiàng)所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于 在所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間，工作負(fù)載沿著與所述第一軸向方向相對(duì)的第二軸向方向從所述軸被施加到所述第一外端部和/或所述第二外端部，使得所述無螺紋區(qū)域(6)軸向伸展，使得所述第一螺紋側(cè)腹(33)和所述第三螺紋側(cè)腹(53)處于承載接觸(102)。
15.一種用于組裝燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪機(jī)器轉(zhuǎn)子的方法，所述轉(zhuǎn)子包括具有螺紋桿(I)的第一部件和帶有螺紋的另一部件(2)，所述另一部件(2)包括圓柱形第一螺紋(3)，所述螺紋桿(I)包括由無螺紋區(qū)域(6)軸向隔開的第二螺紋(4)和第三螺紋(5)，所述方法包括將所述第二螺紋(4)和所述第三螺紋(5)與所述第一螺紋(3)接合的步驟，其中，當(dāng)與所述帶有螺紋的另一部件(2)接合，特別是處于預(yù)加載非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，所述第二螺紋(4)的第二螺紋螺旋和所述第三螺紋(5 )的第三螺紋螺旋彼此具有軸向偏移(200 )，使得 (i)如果所述轉(zhuǎn)子未旋轉(zhuǎn) -所述另一部件(2)的第一螺紋(3)的第一螺紋側(cè)腹(33)與所述螺紋桿(I)的第二螺紋側(cè)腹(43 )處于承載接觸(100 )，并且 -所述另一部件(2)的第一螺紋(3)的第一螺紋側(cè)腹(33)與所述螺紋桿(I)的第三螺紋(5 )的第三螺紋側(cè)腹(53 )處于未承載和/或未接觸連接(101)，并且 (ii)如果所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) -所述另一部件(2)的第一螺紋(3)的第一螺紋側(cè)腹(33)與所述螺紋桿(I)的第二螺紋側(cè)腹(43 )處于承載接觸(100 )，并且 -所述另一部件(2)的第一螺紋(3)的第一螺紋側(cè)腹(33)與所述螺紋桿(I)的第三螺紋(5 )的第三螺紋側(cè)腹(53 )處于承載接觸(100 )。
【文檔編號(hào)】F01D25/24GK104364472SQ201380029647
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2013年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月6日
【發(fā)明者】T.米爾恩 申請(qǐng)人:西門子公司