CN104603396B - 用于轴向可穿流的涡轮机的转子和连接两个拉杆元件的双螺母 - Google Patents

用于轴向可穿流的涡轮机的转子和连接两个拉杆元件的双螺母 Download PDF

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Abstract

用于轴向可穿流的涡轮机的转子和用于连接两个拉杆元件的双螺母。本发明涉及一种用于轴向可穿流的涡轮机的转子(10)，所述转子包括：一定数量的多个盘形的转子构件(12)或者鼓形的转子构件(16)；和至少一个延伸穿过所述转子构件(14)的销状的拉杆(20)，在所述拉杆的突出的端部上分别旋拧有配对支承件(26，28)用于轴向地夹紧设置在其间的所述转子构件(14)。为了提供可实现更短的维护间隔时间的转子，提出：所述拉杆(20)包括至少两个轴向相邻的拉杆元件(30，32)，所述拉杆元件分别经由连接机构(34)能松开地彼此连接。用于连接两个拉杆元件(30，32)的双螺母(35)。

Description

用于轴向可穿流的涡轮机的转子和连接两个拉杆元件的双螺母
技术领域
本发明涉及一种用于轴向可穿流的涡轮机的转子，包括多个盘形的或者鼓形的转子构件和至少一个穿过所述转子构件延伸的拉杆，在所述拉杆的突出的端部上分别旋拧有用于轴向夹紧设置在其间的转子构件的配对支承件。
背景技术
这类转子从广泛存在的关于固定式燃气轮机的现有技术中已知。例如在出版者Christoph Lechner和Seume的书籍《固定式燃气轮机》中在629页示出开始提到的转子。所述转子以所谓的盘式结构类型构成，其中转子盘在其外环周上承载用于压缩机或者用于燃气轮机的涡轮机单元的叶片。在压缩机盘和涡轮机盘之间设置有中间的空心轴作为鼓形的构件。中央的拉杆伸展穿过所有的转子构件，所述拉杆借助于两个配对支承件、上游的空心轴和下游的空心轴使设置在这两个空心轴之间的转子构件彼此夹紧。在此，拉杆弹性地伸展直至到其屈服极限，由此各个转子构件彼此夹紧。
具有分散式拉杆的类似的结构也是可行的，其中位于相同的半径上的例如十二个拉杆均匀分布地设置。
此外从EP 2 415 967 A1中已知：燃气轮机的以盘式结构类型构成的转子被划分为压缩机部段和涡轮机部段，其相应的中央的拉杆旋入到使该拉杆彼此连接的中间的轴中。在此，压缩机盘在旋拧在端侧的第一预紧螺母和中间的轴之间被夹紧并且涡轮机盘同样在中间的轴和旋拧在端侧的第二预紧螺母之间被夹紧，其中压缩机部段和涡轮机部段的预紧是彼此不相关的。
此外从DE 10 2005 052 819 A1中已知压缩机转子的另一种盘式夹紧。根据该教导，多件式的拉杆包括两个拉套筒以及一个压套筒。
此外从US5,454,662中已知一种双螺母。
同样已知的是，盘形的或者鼓形的转子构件彼此焊接。甚至上述实施方案的组合也是已知的，其中例如压缩机转子被焊接并且涡轮机单元的转子构件经由借助于螺栓的旋拧在环周上被夹紧。
发明内容
本发明的目的是，提出用于轴向可穿流的涡轮机的转子的对此可替换的构型。本发明的其它目的是，提供对此所需要的构件。
关于转子的目的通过根据本发明的一种用于轴向能穿流的涡轮机的转子来实现，所述转子包括：一定数量的多个盘形的转子构件或者鼓形的转子构件，至少一个延伸穿过所述转子构件的拉杆，在所述拉杆的突出的端部上分别旋拧有配对支承件，用于轴向地夹紧设置在其间的所述转子构件，其中，所述拉杆包括至少两个轴向相邻的拉杆元件，所述拉杆元件分别经由连接机构能松开地彼此连接，两个所述拉杆元件的弹性的伸展彼此配合为，使得通过所述转子构件在两个所述配对支承件之间的夹紧，至少部分地、然而优选完全地松开配对支承件和连接元件以及设置在它们之间的所述转子构件的夹紧。针对构件的目的通过根据本发明的一种用于连接轴向能穿流的涡轮机的两个拉杆元件的双螺母来实现，所述双螺母在两个旋入口之间居中地具有向内定向的环圈或者分隔腹板，所述双螺母在两个所述旋入口之间居中地在其外环周上具有环绕的轴环。有利的设计方案和改进方案在下文中提出。
本发明没有使用拉杆的迄今为止的实施方式，其中这些拉杆不可分割地构成。现在根据本发明提出：所述一个或多个拉杆在轴向上被划分为至少两个拉杆元件，其中直接相邻的拉杆元件分别经由连接机构可松开地彼此连接。
优选地，转子沿着其纵向延伸部包括第一转子端部部段、至少一个另外的转子部段和第二转子端部部段，其中连接机构在轴向上观察设置在另外的转子部段中的一个中。尤其优选的是如下设计方案，其中连接机构和转子构件中的一个设计为，使得当设置在第二转子端部部段上的配对支承件松开后，邻接于第二转子端部部段的连接机构与设置在第一转子端部部段上的配对支承件一起使设置在其间的转子构件彼此夹紧。该设计方案的特别的优点在于：在第一安装步骤中，串在第一拉杆元件上的转子构件已经能够通过两个配对支承件之一和连接机构夹紧，虽然转子尚未完全地配备有转子构件。在固定第二或者其它的拉杆元件之后，其它的盘形的或者鼓形的转子构件才串在该拉杆元件上，此后第二配对支承件紧接着能够旋拧在第二或者其它的拉杆元件的端部上，由此转子的所有的盘形的或者鼓形的转子构件最终能够彼此夹紧。根据本发明，在此提出：在此期间由两个配对支承件之一和连接元件作用于盘形的或者鼓形的转子构件的一部分的夹紧，在此再次被松开。就此而言这两个拉杆元件的弹性的旋转彼此配合为，使得通过转子构件在这两个配对支承件之间的夹紧至少部分地、然而优选完全地松开配对支承件和连接元件的最初夹紧。这尤其是对于燃气轮机机组而言是令人感兴趣的，其中应使用盘式结构类型的模块化的转子来替代被焊接的压缩机转子，所述模块化的转子此外同样应与涡轮机转子夹紧并且借助于拉杆夹紧。这在运行上受负荷的燃气轮机的维修工作期间改进了转子的手动可操作性并且缩短了用于执行维修工作的持续时间，因为不是整个转子都必须被拆散，而是仅涡轮机侧的转子部段被拆散。尤其优选的是，连接机构构成为螺母，轴向相邻的拉杆元件的彼此对置的端部旋入到所述螺母中。替代于其显然也可以考虑的是，连接元件不可分割地与拉杆元件中的一个连接。换句话说：拉杆元件在一端上也能够具有内螺纹作为连接机构用于旋拧另一个拉杆元件。
根据第一有利的改进方案，连接机构具有用于将流体从转子(端部)部段中的一个输送到转子(端部)部段中的另一个的多个开口。尤其优选的是如下设计方案，其中通过所述开口设置作为用于冷却流体的贯通口的方式，相应的连接机构具有设置在环周上的环绕的轴环。在燃气轮机中使用转子时，因此例如可能的是，将在压缩机中被抽出的压缩机空气导入到转子的内部中并且引导该空气穿过连接机构进入涡轮机转子中，在该处冷却空气能够用于冷却目的。通过使用在连接机构的环周上的轴环，可能的是，将用于引导流体穿过的贯通口设置在更大的半径上。就此可实现更大的穿流横截面从而以少的压力损耗引导更大的冷却空气质量流穿过。
此外优选的是也能够使用连接机构来实现在涡轮机运行期间支撑拉杆以减少振动。为此仅需要将转子构件中的至少一个径向支撑在相关的连接机构上。
尤其优选的是如下设计方案，其中转子构成为燃气轮机转子，第一转子端部部段构成为压缩机转子，其它的转子端部部段构成为中间的转子部段并且第二转子端部部段构成为涡轮机转子。在此，中间的转子部段能够仅由一个空心轴或者由多个无叶片的转子盘形成并且转子端部部段能够由转子盘形成。此外提出：为了连接两个拉杆元件，双螺母在两个旋入口之间居中地具有向内定向的环圈或者分隔腹板，所述环圈或者分隔腹板防止拉杆元件过深地旋入到双螺母中。
附图说明
根据实施例在附图中详细阐述本发明。在此在附图描述中给出其他的特征和优点。附图示出：
图1示出穿过根据本发明的用于轴向穿流的固定式涡轮机的转子的部分纵剖图；
图2示出根据图1的纵剖图中的在两个彼此连接的拉杆元件的区域中的部分；
图3示出根据一个替选的实施例的根据图2的相同部分；
图4示出用于使两个拉杆元件与设置在环周上的轴环连接的连接元件；
图5在立体视图中示出根据图4的连接元件，以及
图6在根据图2的纵剖图中示出径向地支撑在转子构件上的连接元件。
在所有的附图中，相同的特征设有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出穿过轴向可穿流的涡轮机的转子10的纵向部分剖视图。在所示出的实施例中，转子10设计为燃气轮机转子，其中燃气轮机的其余的组成部分在此未进一步示出。转子10的结构类型是基本模块化的并且可称为盘式结构类型。因此，转子10包括多个转子盘12，所述转子盘在此也称作为盘形的转子构件14。转子10此外也包括鼓形的转子构件16，所述转子构件在所述实施例中也称作为中间的空心轴18。除了中间的空心轴18也存在在端侧旋拧到拉杆20上的上游的空心轴22以及旋拧在相对置的端部上的下游的空心轴24。上游的空心轴22在此也称作为第一配对支承件26并且下游的空心轴24也称作为第二配对支承件28。这两个配对支承件26、28借助于拉杆20使转子构件14、16彼此夹紧并且使这些构件彼此固定压紧。为了实现这个目的，整个拉杆20通过这两个配对支承件26、28弹性地伸展。
根据本发明提出：拉杆20包括两个独立制造的拉杆元件30、32。在所示出的根据图1的实施例中，拉杆20此外包括连接机构34，所述连接机构使这两个不可分割的拉杆元件30、32可松开地彼此连接。连接机构34构成为螺母或者双螺母，所述螺母或者双螺母在其两个旋入口37(图5)之间居中地具有向内定向的环圈36。
转子10在假想中在轴向上可划分为第一转子端部部段38、另外的转子部段40和第二转子端部段42，其中连接机构34在轴向上观察设置在所述另外的转子部段40中。在所示出的燃气轮机转子10中，第一转子端部部段38构成为压缩机转子44，并且第二转子端部部段42构成为涡轮机转子48。在另外的转子部段40的区域中，燃气轮机的燃烧室设置在转子10的径向外部。为了在燃气轮机的维护情况下必要时仅拆卸涡轮机转子48的转子盘12，而不同时拆卸中间的空心轴18和设置在压缩机转子44中的转子盘12，提出：在拆卸设置在第二转子端部部段42上的配对支承件28之后，相邻于第二转子端部部段42的连接机构34与设置在第一转子端部部段38上的配对支承件26一起使设置在其间的转子构件14、16彼此夹紧。为了实现这个目的也可以考虑多个实施例。对此图2、3和4示出不同的实施例。图2至4在纵剖面中示出另外的转子部段40和第二转子端部部段42之间的过渡区域中的部分。所示出的是，这两个拉杆元件30和32以及将其这两个端部彼此连接的作为连接机构34的双螺母。中间的空心轴18在径向上与双螺母35相邻地设置。双螺母35具有锥形的面50，其斜度与中间的空心轴18的向内朝向的面52相对应。此外，在双螺母35的两个旋入口37之间居中地设有较小的轴环54，所述轴环的侧面56贴靠在中间的空心轴18的与其平行的侧面58上。在组装转子10时，首先将第一配对支承件26在一侧上旋拧到拉杆元件30上。紧接着，竖直地搭起该组件，使得各个盘形的或者鼓形的转子构件14、16能够从上方安放到第一配对支承件26上。紧接着，将双螺母35旋拧到拉杆元件30的尚空闲的端部上，其中在此期间位于双螺母35和第一配对支承件26之间的转子构件14、16彼此夹紧。紧接着，将第二拉杆元件32旋入到双螺母35中，此后设置用于涡轮机转子48的转子盘12能够从上方串到并且安放到第二拉杆元件32上。最终，将第二配对支承件28旋拧到拉杆元件32的尚空闲的端部上。在此，整个拉杆20弹性地伸展为，使得双螺母35或连接机构34和第一配对支承件26的连接再次松开。
根据按照图2的实施例，不仅能够在中间的空心轴18中而且能够在双螺母35中设置轴向延伸的钻孔60，借助于所述钻孔，冷却剂能够从一个转子(端部)部段导向另一个转子(端部)部段。
图3示出与图2相同的部分，然而其中在双螺母35和中间的空心轴18的区域中用于轴向夹紧的结构与根据图2的结构相比略微有所改变。对于建立轴向夹紧所需要的双螺母和中间的空心轴18的径向搭接在此在使用设置在其间的设有颈部的套筒62时实现。
图4示出关于夹紧在第一配对支承件(在图4中未示出)和连接机构34之间的转子构件14、16的另一个实施例。连接机构34再次设计为具有两个彼此相对置的旋入口37的双螺母35。在旋入口37之间居中地在外环周上设有更大的轴环54，在所述轴环中在环周上设有均匀分布的开口64用于使冷却流体穿过。轴环54的两个平行的侧面56在一定半径上过渡为拱形的下降的侧沿57，所述侧沿在旋入口37处终止。图5在立体视图中示出具有旋入口37的该双螺母35以及四个均匀分布的贯通口64。
为了避免在运行时拉杆20径向振动，能够在轴环54的外壳侧的面上设置环绕的槽66与位于其中的支撑线68，借助于所述槽和支撑线，拉杆20径向地支撑在转子构件中的一个上，根据图6支撑在中间的空心轴18上。
根据图2至6的实施例的共同之处在于，它们示出燃气轮机转子10，其中第二配对支承件28尚未旋拧到第二拉杆元件32上，使得仅在图2至6中在双螺母35左侧示出的转子构件14、16通过第一配对支承件26夹紧并且在其右侧示出的转子构件14、16不夹紧。
由此，本发明整体上涉及一种用于轴向可穿流的涡轮机的转子10，包括一定数量的多个盘形的或者鼓形的转子构件14、16和至少一个穿过所述转子构件14、16延伸的销形的拉杆20，在所述拉杆的凸出的端部上分别旋拧有用于轴向夹紧设置在其间的转子构件14、16的配对支承件26、28。
为了提供借助于其可实现更短的维护间隔时间的转子10，提出：拉杆20包括至少两个在轴向上相邻的拉杆元件30、32，所述拉杆元件分别经由连接机构34可松开地彼此连接。

Claims (13)

1.一种用于轴向能穿流的涡轮机的转子(10)，所述转子包括：
-一定数量的多个盘形的转子构件(14)或者鼓形的转子构件(16)，
-至少一个延伸穿过所述转子构件(14)的拉杆(20)，在所述拉杆的突出的端部上分别旋拧有配对支承件(26，28)，用于轴向地夹紧设置在其间的所述转子构件(14，16)，
其中，所述拉杆(20)包括至少两个轴向相邻的拉杆元件(30，32)，所述拉杆元件分别经由连接机构(34)能松开地彼此连接，
其特征在于，
两个所述拉杆元件(30，32)的弹性的伸展彼此配合为，使得通过所述转子构件(14，16)在两个所述配对支承件(26，28)之间的夹紧，至少部分地松开配对支承件(26)和连接元件(34)以及设置在它们之间的所述转子构件(14)的夹紧。
2.根据权利要求1所述的转子(10)，
其特征在于，
两个所述拉杆元件(30，32)的弹性的伸展彼此配合为，使得通过所述转子构件(14，16)在两个所述配对支承件(26，28)之间的夹紧，完全地松开配对支承件(26)和连接元件(34)以及设置在它们之间的所述转子构件(14)的夹紧。
3.根据权利要求1或2所述的转子(10)，
其中所述转子(10)沿着其纵向延伸部包括第一转子端部部段(38)、至少一个另外的转子部段(40)和第二转子端部部段(42)，
其中所述连接机构(34)在轴向上观察设置在所述另外的转子部段(40)中的一个中。
4.根据权利要求1或2所述的转子(10)，
其中所述连接机构(34)构成为螺母(35)，轴向相邻的拉杆元件(30，32)的彼此对置的端部旋入到所述螺母中。
5.根据权利要求4所述的转子(10)，
其中所述螺母构成为双螺母(35)，所述双螺母在两个旋入口(37)之间居中地具有向内定向的环圈(36)。
6.根据权利要求3所述的转子(10)，
其中所述连接机构(34)和所述转子构件(14)中的一个构成为，使得在设置在所述第二转子端部部段(42)上的所述配对支承件(26，28)松开之后，与所述第二转子部段(42)相邻的所述连接机构(34)与设置在所述第一转子端部部段(38)上的所述配对支承件(26，28)一起将设置在其间的所述转子构件(14)彼此夹紧。
7.根据权利要求3所述的转子(10)，
其中相应的所述连接机构(34)具有用于将流体从所述第一转子端部部段(38)和所述第二转子端部部段(42)中的一个输送到所述第一转子端部部段(38)和所述第二转子端部部段(42)中的另一个的多个开口(64)。
8.根据权利要求7所述的转子(10)，
其中相应的所述连接机构(34)具有设置在环周上的、环绕的轴环(54)，在所述轴环中所述开口设置为贯通口。
9.根据权利要求1或2所述的转子(10)，
其中相应的所述连接机构(34)径向支撑在所述转子构件(14)中的至少一个上。
10.根据权利要求3所述的转子(10)，
其中
-所述转子(10)构成为燃气轮机转子，
-所述第一转子端部部段(38)构成为压缩机转子(44)，
-所述另外的转子部段(40)构成为中间的转子部段，并且
-所述第二转子端部部段(42)构成为涡轮机转子(48)。
11.根据权利要求10所述的转子(10)，
其中所述中间的转子部段由一个空心轴(18)或者多个无叶片的转子盘(12)形成，并且所述第一转子端部部段(38)和所述第二转子端部部段(42)由转子盘(12)形成。
12.一种用于连接轴向能穿流的涡轮机的两个拉杆元件(30，32)的双螺母(35)，
所述双螺母在两个旋入口(37)之间居中地具有向内定向的环圈(36)或者分隔腹板，
其特征在于，
所述双螺母(35)在两个所述旋入口(37)之间居中地在其外环周上具有环绕的轴环(54)。
13.根据权利要求12所述的双螺母(35)，
其中在所述轴环(54)中设有一定数量的轴向延伸的贯通口。
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