CN104619954B - 用于组装或拆卸可轴向穿流的涡轮机的包括一定数量的转子构件的转子的方法和这种转子 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于可轴向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)或鼓形的转子构件(16)和至少一个延伸穿过转子构件(14)的销形的拉杆(20)，在所述拉杆的突出的端部处分别旋拧有配对支承件(26，28)以轴向地夹紧设置在其间的转子构件(14)。为了提供借助于其能够实现较短的服务间隔时间的转子(10)而提出，在这两个配对支承件(26，28)之间将连接机构(34)旋拧在拉杆(20)上，借助于所述连接机构(34)在这两个配对支承件(28)中的一个松开之后将设置在连接机构(34)和这两个配对支承件(26)中的另一个之间的转子构件(12，14)彼此夹紧。

Description

用于组装或拆卸可轴向穿流的涡轮机的包括一定数量的转子构件的 转子的方法和这种转子
技术领域
本发明涉及一种用于可轴向穿流的涡轮机的转子，所述转子包括一定数量的多个盘形的或鼓形的转子构件和至少一个延伸穿过转子构件的拉杆，在所述拉杆的突出的端部处分别旋拧有配对支承件以轴向地夹紧设置在其间的转子构件。
此外，本发明涉及一种用于组装和拆卸这种转子的方法。
背景技术
这种转子从广泛存在的关于固定式燃气轮机的现有技术中众所周知。例如，在编者Christoph Lechner和Seume的书“Gasturbinen”(固定式燃气轮机)中在629页上指出开始提到的转子。转子以所谓的盘构造方式构成，其中转子盘在其外环周上承载或者用于压缩机的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全部转子构件，所述拉杆借助于两个配对支承件即前部的空心轴和后部的空心轴，将设置在这两个空心轴之间的转子构件彼此夹紧。在此，拉杆弹性地扩展到其屈服极限，由此各个转子构件彼此夹紧。
EP 2 447 471 A2公开一种飞行器推进器的燃气轮机转子，其中压缩机盘由第一拉杆部段夹紧并且涡轮机盘独立地由第二拉杆部段夹紧，以便因此使相应的转子部段彼此无关地借助不同的力预紧。
EP 2 415 967 A1对于固定式燃气轮机公开相同的内容，所述固定式燃气轮机同样包括具有压缩机部段和涡轮机部段的以盘结构方式构成的转子，所述部段的相应的中央的拉杆旋入到使它们彼此连接的中间的轴中。在此，压缩机盘在端侧旋拧的第一预紧螺母和中间的轴之间夹紧并且涡轮机盘同样在中间的轴和同样在端侧旋拧的第二预紧螺母之间夹紧，其中压缩机部段和涡轮机部段的预紧彼此无关。
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装置。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。
借助于分散式的拉杆的类似的构造也是可行的，其中例如十二个拉杆以位于相同半径上的方式相同分布地设置。
同样已知的是，盘形的或者也可以是鼓形的转子构件彼此焊接。甚至上述例如焊接压缩机转子并且将涡轮机单元的转子构件经由借助螺栓旋紧而在环周处夹紧的实施方案的组合也是已知的。
发明内容
本发明的目的是，提出一种用于可轴向穿流的涡轮机的转子的对此替选的结构形式。本发明的其他目的是：提供一种为此所需要的用于组装和拆卸这种转子的方法。
针对所述方法的目的通过一种用于组装能轴向穿流的涡轮机的转子的方法来实现，所述转子包括一定数量的转子构件，
其中通过将第一配对支承件和连接机构旋紧在拉杆上使第一转子部段中的盘形的第一转子构件或鼓形的第一转子构件在所述第一配对支承件和所述连接机构之间夹紧，
其特征在于，设有如下步骤：
通过将第二配对支承件旋紧在所述拉杆上使第一转子构件和第二转子部段中的第二转子构件在所述第一配对支承件和第二配对支承件之间夹紧，
其中在所述第二转子部段夹紧时松开所述连接机构的夹紧。
针对所述方法的目的还通过一种用于部分地拆开能轴向穿流的涡轮机的转子的方法来实现，所述转子包括夹紧的盘形的转子构件或鼓形的转子构件，
其特征在于，
在通过松开旋拧在拉杆上的第二配对支承件来松开具有盘形的第二转子构件的第二转子部段的夹紧时，使第一转子部段的第一转子构件在第一配对支承件和旋拧在所述拉杆上的连接机构之间夹紧。关于转子的目的通过一种用于能轴向穿流的涡轮机的转子来实现，所述转子包括
-一定数量的盘形的转子构件或鼓形的转子构件，
-至少一个延伸穿过所述盘形的转子构件的拉杆，在所述拉杆的突出的端部处分别旋拧有第一配对支承件和第二配对支承件以轴向地夹紧设置在其间的所述盘形的转子构件和所述鼓形的转子构件，
其特征在于，
在所述第一配对支承件和所述第二配对支承件之间将连接机构旋拧在所述拉杆上，所述连接机构在通过所述第一配对支承件和所述第二配对支承件夹紧的所述盘形的转子构件和所述鼓形的转子构件中仅稍微地参与或者不参与所述盘形的转子构件和所述鼓形的转子构件的夹紧并且在所述第二配对支承件松开之后通过所述连接机构和所述第一配对支承件使设置在所述连接机构和所述第一配对支承件之间的所述盘形的转子构件夹紧。有利的设计方案和改进形式在下文中说明。
借助本发明首次提出：在组装转子时，在多个步骤中夹紧涡轮机的模块化的转子的转子构件。首先，将设置在第一转子部段中的转子构件(下面也称为第一转子构件)在第一配对支承件和连接机构之间夹紧。为此，将配对支承件和连接机构以如此大的程度旋拧到拉杆上直到全部设置在其间的第一转子部件通过这两者牢固地彼此压紧。在第二步骤中，被分配给第二转子部段的转子构件(下面称作为第二转子构件)随后在连接机构侧串到拉杆上。然后第二配对支承件旋拧在拉杆的自由端部上，借助于所述配对支承件将第二转子构件还有第一转子构件在这两个配对支承件之间夹紧。在第二配对支承件夹紧时，因此松开第一配对支承件和连接机构之间的夹紧，使得在组装转子结束时连接机构仅略微参与或者不再参与夹紧。全部转子构件因此以夹状的方式由这两个与拉杆结合的配对支承件夹紧。
因此，在拆卸转子时，显然能够以相反的顺序执行方法步骤，使得为了拆卸可轴向穿流的涡轮机的包括夹紧的盘状的转子构件的转子，首先通过松开旋拧在拉杆上的第二配对支承件将具有第二盘形的转子构件的第二转子部段松开，其中在此期间第一转子部段的盘形的第一转子构件在第一配对支承件和旋拧在连杆上的连接机构之间夹紧。
因此，转子包括一定数量的盘形的或鼓形的转子构件和至少一个延伸穿过转子构件的拉杆，在所述拉杆的突出的端部处分别旋拧有配对支承件以轴向地夹紧设置在其间的转子构件，其中在这两个配对支承件之间将连接机构旋拧在拉杆上，使得在这两个配对支承件中的一个松开之后，设置在连接机构和这两个配对支承件中的另一个之间的转子构件通过所述连接机构和另一个配对支承件夹紧。
优选地，转子沿其纵向延伸具有第一转子端部部段、至少一个另外的转子部段和第二转子端部部段，其中连接机构沿轴向观察设置在另外的转子部段的一个中。针对所述方法限定的第一转子部段包括第一转子端部部段和另外的转子部段，而第二转子部段对应于第二转子端部部段。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，使得设置在第二转子端部部段上的配对支承件松开之后，相邻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将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：尽管转子尚未完全地装配转子构件，但是在第一安装步骤中串到第一拉杆元件上的转子构件已经能够通过这两个配对支承件中的一个和连接机构夹紧。此后另外的盘形的或鼓形的转子构件才能够在连接机构侧串到拉杆上，之后紧接着第二配对支承件能够旋拧在拉杆的端部上，由此转子的全部盘形的或鼓形的转子构件最终彼此夹紧。根据本发明在此提出：由这两个配对支承件中的一个和连接元件在此期间对盘形的或鼓形的转子构件的一部分产生影响的夹紧在此再次松开。就此而言，暂时的和最终的夹紧彼此配合为，使得借助于转子构件在这两个配对支承件之间的最终夹紧至少部分地、然而优选完全地松开配对支承件和连接元件的最初夹紧。这尤其对于燃气轮机机组而言是令人感兴趣的，其中应当使用盘结构方式的模块化的转子代替焊接的压缩机转子，所述模块化的转子此外同样应当与涡轮机转子并且借助拉杆夹紧。这在操作上受负荷的燃气轮机的维护工作期间改进了转子的可操作性并且缩短了用于执行维护工作的时间间期，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。替代于此显然也可以考虑的是，连接元件单件式地与拉杆连接。
根据有利的第一改进形式，连接机构具有用于将流体从转子(端部)部段中的一个穿导到另一个转子(端部)部段的多个开口。尤其优选的是如下设计方案：其中通过将开口设作为用于冷却流体的穿通开口的方式，相应的连接机构具有设置在环周上的环绕的轴环。在将转子应用在燃气轮机中时，因此例如可行的是，在压缩机中将被抽出的压缩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，在那里冷却空气能够用于冷却目的。通过应用在连接机构的环周处的轴环可行的是，需要用于穿导流体的穿通开口设置在更大的半径上。就此，能够实现更大的穿流横截面从而以低的压力损耗穿导更大的冷却空气质量流。
此外优选的是，连接机构也能够用于实现在涡轮机运行期间支撑拉杆以减少振动。为此仅需要在所涉及的连接机构处径向地支撑转子构件中的至少一个。
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，另外的转子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空心轴或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。
附图说明
根据实施例在附图中详细阐述本发明。在此，在附图描述中说明其他的特征和优点。附图示出：
图1示出贯穿根据本发明的用于可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的纵剖图在连接机构的区域中的部分；
图3示出根据一个替选的实施例的根据图2的相同的部分；
图4示出具有设置在环周上的轴环的连接元件；
图5示出根据图4的连接元件的立体视图，以及
图6示出根据图2的径向地支撑在转子构件上的连接元件的纵剖图。
具体实施方式
在全部附图中，相同的特征设有相同的附图标记。
图1示出贯穿可轴向穿流的涡轮机的转子10的纵剖图。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的构造方式是基本上模块化的并且称作为盘构造方式。因此，转子10包括一定数量的在此也称作为盘形的转子构件14的转子盘12。此外，转子10也包括鼓形的转子构件16，所述鼓形的转子构件在所述实施例中称作为中间的空心轴18。除了中间的空心轴18之外，也存在在端侧旋拧到拉杆20上的前部的空心轴22以及旋拧在相对置的端部上的后部的空心轴24。前部的空心轴22在此也称作为第一配对支承件26并且后部的空心轴22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将转子构件14、16彼此夹紧并且使其牢固地彼此压紧。为了实现上述内容，拉杆20通过这两个配对支承件26、28弹性地拉伸。
根据本发明提出：构成为螺母35的连接机构34在转子10的内部中旋拧在拉杆20上，以便仅在组装或拆卸转子期间夹紧设置在转子10的部段中的转子构件14、16。
转子10可在理论上轴向地划分成第一转子端部部段38、另一个转子部段40和第二端部转子部段42，其中连接机构34轴向观察设置在所述另一个转子部段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，并且第二端部转子部段42构成为涡轮机转子48。在另一个转子部段40的区域中，燃气轮机的燃烧室径向地设置在转子10外部。为了在燃气轮机维护情况下必要时仅拆卸涡轮机转子48的转子盘12，而不同时拆卸中央的空心轴18和设置在压缩机转子44中的转子盘12而提出：在设置在第二转子端部部段42上的配对支承件28松开之后，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将设置在其间的转子构件14、16彼此夹紧。为了实现上述内容，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在纵剖图中示出另一个转子部段40和第二转子端部部段42之间的过渡区域中的部分。在拉杆20上旋拧有作为连接机构34的螺母35。中间的空心轴18在径向上与螺母35相邻地设置。螺母35具有锥形面50，所述锥形面的斜度与中间的空心轴18的向内指向的面52相对应。此外，在螺母35的两个旋入开口37之间中心地设有较小的轴环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在端侧旋拧在拉杆20上。随后，该组件竖直地架设，使得各个盘形的或鼓形的转子构件14、16能够从上方能够安放到第一配对支承件26上。随后，将螺母35旋拧到拉杆元件30的尚空闲的端部上，直到位于螺母35和第一配对支承件26之间的转子构件14、16彼此夹紧。随后，将设置用于涡轮机转子48的转子盘12从上方串到并且安放到拉杆20的涡轮机侧的端部上。最后，第二配对支承件28旋拧到拉杆20的尚空闲的端部上。在此，整个拉杆20弹性地拉伸，使得再次松开螺母35或连接机构34和第一配对支承件26的夹紧。
根据图2的实施例，不仅能够在中间的空心轴18中而且能够在螺母35中设置轴向延伸的孔60，借助所述孔能够将冷却机构从一个转子(端部)部段引导至另一个转子(端部)部段。
图3示出与图2的相同的部分，然而其中在螺母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螺母35和中间的空心轴18的径向重叠在此利用设置在其间的设有凸缘的套筒62进行。
图4示出用于将转子构件14、16夹紧在第一配对支承件(在图4中未示出)和连接机构34之间的另一个实施例。连接机构34再次设计为具有两个彼此对置的旋入开口37的螺母35。在旋入开口37之间中心地在外环周处设有较大的轴环54，在所述轴环中设有在环周之上均匀分布的开口64以用于使冷却流体穿过。轴环54的两个平行的侧面56在半径上过渡为拱起的向下倾斜的侧沿57，所述侧沿终止于旋入开口37处。图5示出具有旋入开口37的该螺母35以及四个均匀分布的穿通开口64的立体图。
为了在运行时避免拉杆20的径向振动，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中在螺母35左侧示出的转子构件14、16与第一配对支承件26夹紧而不与在其右侧示出的转子构件14、16夹紧。
因此，本发明整体上涉及一种用于可轴向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的或鼓形的转子构件16和至少一个延伸穿过转子构件14、16的销形的拉杆20，在所述拉杆的突出的端部处分别旋拧有配对支承件26、28以轴向地夹紧设置在其间的转子构件14、16。
为了提供借助于其可实现更短的服务间隔时间的转子10而提出：在这两个配对支承件26、28之间将连接机构34旋拧在拉杆20上，借助于所述连接机构34在这两个配对支承件28中的一个松开之后将设置在连接机构34和这两个配对支承件26中的另一个之间的转子构件12、14彼此夹紧。

Claims (11)

1.一种用于组装能轴向穿流的涡轮机的转子(10)的方法，所述转子包括一定数量的转子构件，
其中通过将第一配对支承件(26)和连接机构(34)旋紧在拉杆(20)上使第一转子部段中的盘形的第一转子构件或鼓形的第一转子构件在所述第一配对支承件(26)和所述连接机构(34)之间夹紧，
其特征在于，设有如下步骤：
通过将第二配对支承件(28)旋紧在所述拉杆(20)上使第一转子构件和第二转子部段中的第二转子构件在所述第一配对支承件(26)和第二配对支承件(28)之间夹紧，
其中在所述第二转子部段夹紧时松开所述连接机构的夹紧。
2.一种用于部分地拆开能轴向穿流的涡轮机的转子(10)的方法，所述转子包括夹紧的盘形的转子构件或鼓形的转子构件，
其特征在于，
在通过松开旋拧在拉杆(20)上的第二配对支承件(28)来松开具有盘形的第二转子构件的第二转子部段的夹紧时，使第一转子部段的第一转子构件在第一配对支承件(26)和旋拧在所述拉杆(20)上的连接机构(34)之间夹紧。
3.一种用于能轴向穿流的涡轮机的转子(10)，所述转子包括
-一定数量的盘形的转子构件或鼓形的转子构件，
-至少一个延伸穿过所述盘形的转子构件的拉杆(20)，在所述拉杆的突出的端部处分别旋拧有第一配对支承件(26)和第二配对支承件(28)以轴向地夹紧设置在其间的所述盘形的转子构件和所述鼓形的转子构件，
其特征在于，
在所述第一配对支承件(26)和所述第二配对支承件(28)之间将连接机构(34)旋拧在所述拉杆(20)上，所述连接机构在通过所述第一配对支承件(26)和所述第二配对支承件(28)夹紧的所述盘形的转子构件和所述鼓形的转子构件中仅稍微地参与或者不参与所述盘形的转子构件和所述鼓形的转子构件的夹紧并且在所述第二配对支承件(28)松开之后通过所述连接机构(34)和所述第一配对支承件(26)使设置在所述连接机构(34)和所述第一配对支承件(26)之间的所述盘形的转子构件夹紧。
4.根据权利要求3所述的转子(10)，
其中所述转子(10)沿着其纵向延伸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)沿轴向观察设置在所述另外的转子部段(40)的一个中。
5.根据权利要求3或4所述的转子(10)，
其中所述连接机构(34)构成为螺母(35)。
6.根据权利要求4所述的转子(10)，
其中所述连接机构(34)和所述盘形的转子构件中的一个构成为，使得当设置在所述第二转子端部部段(42)上的所述第二配对支承件(28)松开之后，相邻于所述第二转子端部部段(42)的连接机构(34)与设置在所述第一转子端部部段(38)上的所述第一配对支承件(26)彼此将设置在其间的所述盘形的转子构件夹紧。
7.根据权利要求4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)、至少一个另外的转子部段(40)和第二转子端部部段(42)中的一个穿导到所述第一转子端部部段(38)、至少一个另外的转子部段(40)和第二转子端部部段(42)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)，在所述轴环中设置有作为穿通开口(64)的开口。
9.根据权利要求3或4所述的转子(10)，
其中相应的所述连接机构(34)径向地支撑在所述盘形的转子构件中的至少一个上。
10.根据权利要求4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，和
-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空心轴(18)或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)、至少一个另外的转子部段(40)和第二转子端部部段(42)由转子盘(12)形成。
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