用于固定涡轮机壳体的紧固件组件和用于固定壳体的方法技术

一种壳体，包括：第一壳体区段和构造成连结到第一壳体区段以形成壳体的第二壳体区段；第一孔，其延伸通过第一壳体区段的部分；第二孔，其延伸通过第二壳体区段的部分，其中，第一孔和第二孔构造成当第一壳体区段和第二壳体区段连结时对齐；衬套，其安置在第二孔中；紧固件，其具有构造成延伸通过第一孔、延伸到第二孔中并且安置在衬套中且接合衬套的轴，其中，衬套的热膨胀系数大于紧固件的轴的热膨胀系数，且紧固件的热膨胀系数大于第一壳体区段和第二壳体区段中的各个的热膨胀系数。

Fastener assembly for fixing turbine shell and method for fixing shell

A shell includes: a first shell section and a second shell section constructed to connect to the first shell section to form the shell section; a first hole, which extends through the part of the first shell section; a second hole, which extends through the part of the second shell section, wherein the first hole and the second hole are constructed to align when the first shell section and the second shell section are connected, and their safety is ensured; The fastener has a shaft constructed to extend through the first hole, into the second hole, and to be placed in the bushing and engage the bushing, in which the thermal expansion coefficient of the bushing is greater than that of the fastener shaft, and the thermal expansion coefficient of the fastener is greater than that of each of the first shell section and the second shell section.

【技术实现步骤摘要】
用于固定涡轮机壳体的紧固件组件和用于固定壳体的方法
本专利技术涉及用以固定涡轮机的壳体的区段的紧固件，且具体地涉及固定蒸汽涡轮的内部壳体的区段的螺栓和螺母组件。
技术介绍
涡轮机的壳体典型地分成区段，例如上部壳体区段和下部壳体区段。区段通过紧固件连结，例如通过螺栓和螺母组件，其张紧以在上部壳体区段和下部壳体区段之间的连结处上提供闭合力，且由此阻止工作流体从涡轮机中泄漏出。涡轮机的内部工作流体处于高温下，且这些高的温度将机器的内部壳体加热。例如，现代蒸汽涡轮中的蒸汽温度可处于接近600摄氏度的温度。这些高的工作流体温度将内部壳体加热且导致壳体膨胀。同样地，在内部壳体在工作流体停止流动之后冷却时，内部壳体收缩。内部壳体的膨胀和收缩可影响将壳体固定在一起的紧固件。材料各具有热膨胀系数，其指示材料对于标准的温度变化的热膨胀量。形成内部壳体的金属的热膨胀系数可与形成将壳体固定在一起的螺栓的金属的热膨胀系数显著地不同。如果螺栓的热膨胀显著大于内部壳体的热膨胀，那么螺栓将以比内部壳体的膨胀更大的程度膨胀(例如变长)。随着螺栓以比内部壳体更大的程度膨胀，螺栓中的使上部内部壳体节段和下部内部壳体节段之间的连结处保持闭合的预张力减小。螺栓上的预张力的这种减小导致工作流体(例如蒸汽)通过上部内部壳体节段和下部内部壳体节段之间的连结处而泄漏。近年来固定内部壳体的螺栓的预张力减小的风险变得更明显，这是因为被选择用来形成内部壳体以承受现代蒸汽涡轮中较热的蒸汽温度的材料具有比固定壳体的螺栓更低的热膨胀系数。为了允许有更高的蒸汽温度，通常利用设计成更好地承受更高温度的新的内部壳体来替换内部壳体。新的内部壳体设计成配合在现有的外部壳体中且固定到现有的外部壳体。重复使用外部壳体减少了升级涡轮机(例如蒸汽涡轮)的成本。用于形成新的内部壳体的材料可具有比用于固定内部壳体的螺栓显著更低的热膨胀系数。因为具有低的热膨胀系数的内部壳体配合到现有的外部壳体中，并且因为蒸汽涡轮中的蒸汽温度日益增加，所以近年来产生了技术问题。类似的技术问题可出现在其它涡轮机中。针对该技术问题的常规的方法需要在内部壳体和外部壳体的某些部分之间有相对大的间隙。对于与其外部壳体不具有足够的间隙的内部壳体，仍需要针对该技术问题的解决方案。
技术实现思路
为了解决涡轮机的内部壳体的壳体和固定壳体的紧固件之间不同的热膨胀的技术问题，衬套嵌入壳体中且构造成接纳紧固件。衬套将紧固件固定到壳体。当内部壳体被加热时，由于衬套的热膨胀系数，衬套以补偿紧固件和壳体的膨胀的差异的方式膨胀。例如，如果紧固件的热膨胀大于内部壳体的热膨胀，那么衬套可具有比紧固件更大的热膨胀。当壳体、紧固件和衬套被加热时，衬套的热膨胀可使紧固件的固定到衬套的端部进一步延伸到内部壳体中。因为螺栓的端部进一步延伸到壳体中，所以由于紧固件比内部壳体更大的热膨胀而导致的螺栓预张力的丧失更少。本专利技术的实施例为一种壳体，其包括：第一壳体区段和构造成连结到第一壳体区段以形成壳体的第二壳体区段；第一孔，其延伸通过第一壳体区段的部分；第二孔，其延伸通过第二壳体区段的部分，其中，第一孔和第二孔构造成当第一壳体区段和第二壳体区段连结时对齐；衬套，其安置在第二孔中；紧固件，其具有构造成延伸通过第一孔、延伸到第二孔中并且安置在衬套中且接合衬套的轴，其中，衬套的热膨胀系数大于紧固件的轴的热膨胀系数，且紧固件的热膨胀系数大于第一壳体区段和第二壳体区段中的各个的热膨胀系数。本专利技术的实施例为一种用于涡轮机的壳体，其包括：第一壳体区段，其具有第一配合表面；第二壳体区段，其具有构造成邻接第一壳体区段的第一配合表面的第二配合表面；第一螺栓孔，其延伸通过第一壳体区段的部分且在第一配合表面处具有开口；第二螺栓孔，其延伸通过第二壳体区段的部分且在第二配合表面处具有开口，其中，第一螺栓孔和第二螺栓孔构造成当第一配合表面邻接第二配合表面时沿轴向对齐；衬套，其安置在第二螺栓孔中；以及螺栓，其构造成延伸通过第一螺栓孔、延伸到第二螺栓孔中并且安置在衬套中且接合衬套，其中，衬套的热膨胀系数大于螺栓的热膨胀系数，且螺栓的热膨胀系数大于第一壳体区段和第二壳体区段中的各个的热膨胀系数。本专利技术的实施例为一种用以紧固用于涡轮机的壳体区段的方法，其包括：将衬套插入第一壳体区段中的第一孔中；使接近衬套的第一端部的带螺纹的外部表面与接近孔的开口端的内部螺纹表面接合；将螺栓插入衬套和第一孔中；使接近螺栓的第一端部的螺纹外部表面与接近衬套的第二端部的带螺纹的内部表面接合，其中，衬套的第二端部与衬套的第一端部相反；将第一壳体区段连结到第二壳体区段，使得第一孔与第二壳体区段中的第二孔对齐；使螺栓延伸通过第二孔，且使螺母接合到接近螺栓的第二端部的螺纹，其中，衬套的热膨胀系数大于螺栓的热膨胀系数，且螺栓的热膨胀系数大于第一壳体区段和第二壳体区段中的各个的热膨胀系数。技术方案1.一种壳体，包括：第一壳体区段和构造成连结到所述第一壳体区段以形成所述壳体的第二壳体区段；第一孔，其延伸通过所述第一壳体区段的部分；第二孔，其延伸通过所述第二壳体区段的部分，其中，所述第一孔和第二孔构造成当所述第一壳体区段和第二壳体区段连结时对齐；衬套，其安置在所述第二孔中；紧固件，其具有轴，所述轴构造成延伸通过所述第一孔、延伸到所述第二孔中并且安置在所述衬套中且接合所述衬套，其中，所述衬套的热膨胀系数大于所述紧固件的所述轴的热膨胀系数，且所述紧固件的热膨胀系数大于所述第一壳体区段和第二壳体区段中的各个的热膨胀系数。技术方案2.根据技术方案1所述的壳体，其特征在于，所述衬套在所述衬套的第一端部区域处具有带螺纹的外部表面，且在与所述第一端部区域相反的第二端部区域处具有带螺纹的内部表面。技术方案3.根据技术方案2所述的壳体，其特征在于，所述衬套的所述带螺纹的外部表面接合所述第二孔的带螺纹的内部表面，并且所述衬套的所述带螺纹的内部表面接合所述紧固件的所述轴的带螺纹的外部表面。技术方案4.根据技术方案1所述的壳体，其特征在于，所述紧固件包括螺母，其具有接合所述轴的端部的带螺纹的内部表面，并且所述螺母具有邻接所述第一壳体区段的表面的下部表面。技术方案5.根据技术方案1所述的壳体，其特征在于，所述壳体为内部壳体，其容纳在外部壳体中。技术方案6.根据技术方案1所述的壳体，其特征在于，所述壳体为蒸汽涡轮的内部壳体。技术方案7.根据技术方案1所述的壳体，其特征在于，所述紧固件为螺栓和螺母组件，并且所述轴为所述螺栓的螺纹轴。技术方案8.根据技术方案1所述的壳体，其特征在于，所述衬套具有长度，其定尺寸成使得所述衬套的热膨胀使所述轴延伸到所述第二孔中达与所述轴的纵向热膨胀相当的距离。技术方案9.根据技术方案1所述的壳体，其特征在于，所述第一壳体区段为上部壳体区段且所述第二壳体区段为下部壳体区段。技术方案10.一种用于涡轮机的壳体，包括：第一壳体区段，其具有第一配合表面；第二壳体区段，其具有构造成邻接所述第一壳体区段的所述第一配合表面的第二配合表面；第一螺栓孔，其延伸通过所述第一壳体区段的部分且在所述第一配合表面处具有开口；第二螺栓孔，其延伸通过所述第二壳体区段的部分且在所述第二配合表面处具有开口，其中，所述第一螺栓孔和第二螺栓孔构造成当所述第一配合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种壳体，包括：第一壳体区段和构造成连结到所述第一壳体区段以形成所述壳体的第二壳体区段；第一孔，其延伸通过所述第一壳体区段的部分；第二孔，其延伸通过所述第二壳体区段的部分，其中，所述第一孔和第二孔构造成当所述第一壳体区段和第二壳体区段连结时对齐；衬套，其安置在所述第二孔中；紧固件，其具有轴，所述轴构造成延伸通过所述第一孔、延伸到所述第二孔中并且安置在所述衬套中且接合所述衬套，其中，所述衬套的热膨胀系数大于所述紧固件的所述轴的热膨胀系数，且所述紧固件的热膨胀系数大于所述第一壳体区段和第二壳体区段中的各个的热膨胀系数。

【技术特征摘要】
2017.10.16 US 15/7846211.一种壳体，包括：第一壳体区段和构造成连结到所述第一壳体区段以形成所述壳体的第二壳体区段；第一孔，其延伸通过所述第一壳体区段的部分；第二孔，其延伸通过所述第二壳体区段的部分，其中，所述第一孔和第二孔构造成当所述第一壳体区段和第二壳体区段连结时对齐；衬套，其安置在所述第二孔中；紧固件，其具有轴，所述轴构造成延伸通过所述第一孔、延伸到所述第二孔中并且安置在所述衬套中且接合所述衬套，其中，所述衬套的热膨胀系数大于所述紧固件的所述轴的热膨胀系数，且所述紧固件的热膨胀系数大于所述第一壳体区段和第二壳体区段中的各个的热膨胀系数。2.根据权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述衬套在所述衬套的第一端部区域处具有带螺纹的外部表面，且在与所述第一端部区域相反的第二端部区域处具有带螺纹的内部表面。3.根据权利要求2所述的壳体，其特征在于，所述衬套的所述带螺纹的外部表面接合所述第二孔的带螺纹的内部表面，并且所述衬套的所述带螺纹的内部表面接合所述紧固件的所述轴的带螺纹的外部表面。4.根据权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述紧固件包括螺母，其具有接合所述轴的端部的带螺纹的内部表面，并且所述螺母具有邻接所述第一壳体区段的表面的下部表面。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：TG舒罗克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US