CN107002493B - 转子，轴流式压缩机，用于安装的方法 - Google Patents

转子，轴流式压缩机，用于安装的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多级轴流式压缩机(ACO)的转子(R)，所述转子沿着旋转轴线(X)延伸，其中转子(R)具有轴(SH)，其中轴(SH)具有转子叶片槽(RBG)，其中转子(R)的沿环周方向(CD)并排设置的并且在转子叶片槽(RBG)上分别借助于叶根(RBF)固定的转子叶片(RB)分别形成转子叶片级(RBS)，其中轴向相继地设有至少两个转子叶片级(RBS)，并且轴向地在两个转子叶片级(RBS)之间在轴(SH)中设有沿环周方向延伸的空隙槽(IG)，其中转子叶片槽(RBG)通到空隙槽(IG)中，并且这种布置构成为，使得转子叶片(RB)的叶根(RBF)能够径向地引入空隙槽(IG)中，并且能够从那里推入到转子叶片槽(RBG)中。为了改进空气动力学和为了简化安装而提出：转子(R)包括空隙覆盖件(IC)，所述空隙覆盖件覆盖空隙槽(IG)，其中空隙覆盖件(IC)以沿环周方向(CD)分成空隙覆盖件区段(ICS)的方式构成。

Description

转子，轴流式压缩机，用于安装的方法
技术领域
本发明涉及一种多级轴流式压缩机的转子，所述转子沿着旋转轴线延伸，其中转子具有轴，其中轴具有转子叶片槽，其中转子的沿环周方向并排设置并且分别借助于叶根固定在转子叶片槽上的转子叶片分别形成转子叶片级，其中轴向相继地设有至少两个转子叶片级，并且轴向地在两个转子叶片级之间在轴中设有沿环周方向延伸的空隙槽，其中转子叶片槽通到空隙槽中，并且这种布置构成为，使得转子叶片的叶根能够径向地引入到空隙槽中，并且能够从那里推入到转子叶片槽中，其中转子包括空隙覆盖件，所述空隙覆盖件覆盖空隙槽，其中空隙覆盖件以沿环周方向分成空隙覆盖件区段的方式构成，其中空隙覆盖件区段形状配合地固定在轴上。
此外，本发明也涉及一种轴流式压缩机和一种用于安装具有上述转子的轴流式压缩机的方法。
背景技术
叶片在轴流式压缩机的实心轴上的最通常的固定提出：在轴上设有沿环周方向延伸的具有底切部的槽，并且具有相应的同样以底切的方式构成的根部的旋转的转子叶片在特定的环周位置上在特定的环周位置中的穿引部位上径向地引入到所述环周槽中，并且随后移动到为完成安装的轴或为完成安装的转子设置的环周端部位置上。转子叶片的根部在此通常构成为锤头形根部，并且轴与叶片的连接是形状配合的。
锤头形根部连接已经从US 8,858,181B2已知。
也能够借助于非底切地构成的叶根在轴上实现可承受更少负载的连接，例如借助于插接栓，所述插接栓以沿轴向方向插入的方式将轴肩与沿轴向方向被钻孔的叶根形状配合地连接。
这种构成方案例如从US 2,671,634中已知。
从DE69525014T2中已经已知：涡轮机的实心转子在转子叶片级之间设有沿环周方向延伸的槽覆盖件。
轴向地在上述构型的压缩机的两个转子叶片级之间通常设有导向叶片级，所述导向叶片级将穿流轴流式压缩机的工艺流体定向，以进入到位于下游的转子叶片级中。固定在沿环周方向延伸的环周槽中的转子叶片的优点在于小的生产耗费，因为环周槽能够通过简单的车削加工制造。作为锤头形的根部几何形状结合轴中的环周槽和叶片在转子上的取向产生影响，使得在轴材料和叶根材料之间仅提供有限的接触面，用于将力从叶片传递到轴上，所述锤头形在能承受较高负载的轴流式压缩机中通常设计用于形状配合地固定。尤其地，为每个单独的转子叶片仅提供对应于级的转子叶片的数量的、在环周上小的环周区段，以便借助于根部的底切部，将力传递到环周槽中的底切部上。在此，在锤头形根部的几何形状方面，这是因为底切部的贴靠面的沿环周方向的宽度不能够超出环周区段的宽度。与此相应地，环周槽的提供用于力传递的几何形状连同锤头形根部在转子叶片的特定质量的情况下有限地影响转子的转速和直径。如果比力过高，那么已知的是，转子叶片不再借助于环周槽形状配合地固定在轴上，而是借助于用于每个单独的转子叶片的基本上轴向-切向伸展的单独的固定槽固定在轴上。轴中的用于转子叶片的所述固定槽在此能够直线地或以恒定的半径弯曲地构成。转子叶片借助设有底切部的转子叶片根部推入到所述固定槽中，其中推入运动的运动方向设有至少一个轴向分量。通常，推入方向以下述角度倾斜于转子的旋转轴线伸展：所述角度对于叶身的和叶根的取向在机械上是尤其有利的。用于这种转子叶片固定的固定槽不是借助于车削方法加工到轴中的，而是铣削到轴中或以其他方式产生。
在实心转子或不是由各个盘轴向地组装成的一件式地构成的轴的情况下，为了将这样构成的转子叶片根部推入到沿环周方向延伸的槽的相应的固定槽中，需要在推入到固定槽中之前将转子叶片根部径向地引入。固定槽在此通到环周槽中。替代环周槽，也能够设有轴肩。对于每个叶片单独的固定槽也构成为圣诞树槽。
从US 2014/0037396A1中已经已知圣诞树形槽。
环周槽由本发明称作为空隙槽，并且在穿流轴流式压缩机时产生在空气动力学方面提高损耗的影响。空隙槽因此也借助于导向叶片覆盖带朝向流动通道被覆盖。导向叶片覆盖带在此作为由沿环周方向延伸的单独区段构成的静止构件固定在导向叶片的径向内部的尖部上。径向向内地，导向叶片级的导向叶栅与此相应地由沿环周方向延伸的覆盖带限界，其中转子借助所述覆盖带的径向外部的表面在从转子叶片级到导向叶片级的轴向过渡部处基本上不应具有径向突变。因为覆盖带为静止构件并且在覆盖带和转子之间设有相应的轴密封件，所以在覆盖板和轴之间设有相应的运动缝隙，所述运动缝隙必须考虑轴向间隙需求和径向间隙需求。所述运动缝隙在通过流动通道溢流时产生提高损耗的影响。借助于导向叶片的覆盖带来覆盖转子叶片级之间的转子的环周槽的解决方案此外是耗费的，因为覆盖带和轴密封件在制造和安装方面是复杂的。
发明内容
本发明的目的是，实现一种轴流式压缩机的转子，所述转子避免现有技术的缺点。
为了实现根据本发明的目的，提出一种根据本发明的前面限定类型的转子。此外，提出一种具有根据本发明的这种转子的轴流式压缩机。此外，本发明提出一种用于生产具有根据本发明的转子的轴流式压缩机的方法。下文包含本发明的有利的改进方案。除了本发明的通过明确的引用和示例性的阐述示出的特征组合之外，公开的特征的下述组合也属于本发明，所述组合对本领域技术人员是有意义的，但是没有明确地或相同地通过所述引用和实施例公开。
就本发明而言的多级轴流式压缩机由工艺流体基本上在压缩级中轴向地迎流，并且进行基本上轴向的出流离开最后的压缩级。各个压缩级通常包括导向叶片级和转子叶片级。本发明将旋转轴线理解成下述轴线，轴流式压缩机的转子围绕所述轴线可转动地构成。以所述方式(只要没有另作说明)涉及所有能与轴线相关的说明，如轴向、径向、环周方向、切向。转子的转子叶片级的各个转子叶片借助于叶根固定在转子的轴上，其中叶根属于转子叶片。
本发明的一个有利的改进方案提出，每个转子叶片级与轴中的至少一个沿环周方向延伸的空隙槽相关联。所述空隙槽根据本发明借助于空隙覆盖件径向向外被覆盖。
本发明的另一个适当的改进方案提出，一个空隙槽与两个相邻的转子叶片级相关联，使得转子叶片级为了固定转子叶片分别具有转子叶片槽，所述转子叶片槽对于两个转子叶片级通到相同的环周槽中。在具有多个转子叶片级的多级轴流式压缩机中，以所述方式可行的是，仅在转子叶片级之间的每隔一个空隙中设有用于安装转子叶片的空隙槽。以所述方式能够考虑的是，在转子叶片级之间的空隙以交替的顺序分别具有空隙槽和不具有空隙槽。顺序能够例如表现成：转子叶片级、空隙槽、转子叶片级、不具有空隙槽的空隙、转子叶片级、空隙槽、转子叶片级……。也能够考虑的是，提出每个转子叶片级配属有一个空隙槽和一个空隙槽配属于刚好两个相邻的转子叶片级的可能性之间的混合形式。这种混合形式尤其在奇数个转子叶片级的情况下是适当的。
就流动的小的损耗率而言尤其适宜的是空隙槽借助于空隙覆盖件覆盖，使得在位于上游的转子叶片级和空隙覆盖件之间以及在空隙覆盖件和位于下游的转子叶片级之间存在沿径向外部的表面的轴向方向的基本上连续的径向过渡部。在该处尤其出现根据本发明的优点，因为在空隙覆盖件和轴基体或轴之间不存在运动缝隙，因为空隙覆盖件连同轴形成固定的连接并且一起转动地安置。在此，在具有导向叶片覆盖带的解决方案中，由于尤其固定构件和旋转构件的热学不同的膨胀程度和膨胀方向几乎不可能的是，实现无突出棱的过渡。
根据本发明，轴至少在两个转子叶片级的和空隙槽的轴向部段上构成为一件式的构件。尤其优选地，轴构成为在轴流式压缩机上的一件式的轴向不分开的构件。对于由盘构成的转子，如其在燃气轮机的领域中常见的那样，本发明的应用并非在相同的程度上是有利的，因为转子的盘状的组成提供覆盖空隙的其他可能性。因此，优选的是在多个转子叶片级上的轴向至少部段地不分开的、尤其实心的一件式的轴构成方案。
另一个有利的实施方案提出，空隙覆盖件设置和构成为，使得转子叶片在轴向的端部位置中在转子叶片槽中借助于空隙覆盖件固定以防止移动。空隙覆盖件在此不仅满足流动引导的空气动力学的功能，而且也满足转子叶片在预设的轴向位置中固定在转子上的机械功能。在此能够考虑的是，转子叶片的叶根贴靠在空隙覆盖件上或者能够以与相应的空隙覆盖件的间隙接触。相应的轴向的间隙配合或压配合能够在构造上设为用于所述目的。在转子叶片根部形状配合地锚固在轴上防止径向脱离时，通过空隙覆盖件实现形状配合地阻碍转子叶片的轴向运动。转子叶片根部构成为所谓的圣诞树形根部是尤其适当的，使得与锤头形根部相比，以径向相继设置的方式，圣诞树形根部的多个表面贴靠在转子叶片槽的相应的贴靠面上。
本发明的一个有意义的改进方案提出，空隙覆盖件区段形状配合地固定在轴上。对此，每个空隙覆盖件区段配设有锤形根部，所述锤形根部能够插入到空隙槽的相应的沿环周方向延伸的成型件中。
本发明的一个适当的改进方案提出，为每个空隙槽设有至少一个空隙锁件，所述空隙锁件设置在空隙槽的特定的第一环周位置上，为了径向引入空隙覆盖件区段，空隙槽在所述第一环周位置上与在轴的其余环周上不同地构成。
在此，根据本发明提出，空隙槽至少部分地以在环周上延伸的方式具有第一底切部，所述第一底切部构成为与空隙覆盖件区段的第二底切部形状配合地沿径向方向以锁止运动的方式共同作用。在该点恰好有意义的是，使用空隙锁件，用于在所述环周位置上覆盖空隙，并且同时固定全部空隙覆盖件区段的相应的环周位置，所述全部空隙覆盖件区段设置在所述空隙槽中。空隙锁件在此能够借助于螺旋装置固定在轴上防止径向脱离。
在特定的所述第一环周位置上，空隙槽有利地不具有第一底切部。根据本发明的轴流式压缩机提出，径向地与空隙槽和导向叶片级相对置，在那里的导向叶片构成为不具有覆盖带的自支撑的导向叶片，其中所述导向叶片级轴向地与至少一个转子叶片级相邻地设置。
除了轴流式压缩机的转子之外，本发明也提出一种用于安装所述转子的方法，所述方法可特定地用于转子的根据本发明的构成方案。在第一步骤中，在此提供轴，所述轴在第二步骤中装配有转子叶片，所述转子叶片借助叶根径向地引入到空隙槽中并且随后借助于将转子叶片的叶根推入到转子叶片槽中被固定。然后转子叶片或转子叶片根部在转子的轴上的轴向位置借助于安装空隙覆盖件区段形状配合地固定在轴上。
附图说明
下面根据特定的实施例参考附图详细说明本发明。附图示出：
图1示出两个相邻的转子叶片级和具有空隙覆盖件的空隙槽的三维示意图，
图2示出另一个实施变型形式中的两个相邻的转子叶片级连同设置在其之间的空隙槽和空隙覆盖件的三维示意图，和
图3示出轴流式压缩机的两个相邻的转子叶片级连同位于其之间的、在具有空隙槽和空隙覆盖件的空隙的区域中的导向叶片级的示意剖面图。
具体实施方式
图1和2分别根据两个相邻的转子叶片级RBS示出本发明的不同的变型形式的三维示意图。图3示出贯穿轴流式压缩机ACO的两个相邻的转子叶片级RBS的示意纵剖图，所述轴流式压缩机在此仅局部地示出。为了简化视图，转子叶片级RBS分别仅作为唯一的转子叶片RB描绘，其中沿着环周方向CD实际上以并排设置多个转子叶片的方式得到转子叶片级RBS。
轴流式压缩机ACO的转子R的轴SH沿着转动轴线X延伸。在相应的视图中分别以沿轴向顺序列举的方式示出：转子叶片级RBS、具有空隙槽和空隙覆盖件IC的空隙和另一个转子叶片级RBS。在图3中，在转子叶片级之间与空隙槽IG径向对置地也描绘由导向叶片GV构成的导向叶片级GVS。导向叶片GV构成为不具有沿环周方向延伸的位于导向叶片径向内部的覆盖带并且与此相应地自支撑。转子叶片RB分别在转子叶片槽RBG中形状配合地与轴SH连接。为了所述目的，叶根RBF引入到转子叶片槽RBG中，所述转子叶片槽防止转子叶片RB从转子R的轴SH中径向分离。如在图2中描绘的，转子叶片根部RBF以锤头的形式构成并且在形状上与轴SH中的转子叶片槽匹配，使得锤头形根部的底切部与转子叶片槽的底切部形成防止轴向分离的形状配合的连接。替选地，叶根也能够构成为圣诞树形根部或者具有带有底切部的其他形状。在两个转子叶片级RBS之间存在轴SH中的空隙槽IG，所述空隙槽沿环周方向CD延伸。转子叶片槽全部通到所述空隙槽IG中，其中为每个单独的转子叶片RB设有转子叶片槽RBG。在此，为两个转子叶片级RBS设有唯一的空隙槽IG以在空隙槽IG两侧安装转子叶片RB。转子叶片RB借助其转子叶片根部RBF径向地引入到空隙槽IG中并且随后基本上轴向地推入到转子叶片槽RBG中。在全部转子叶片RB在其端部位置中定位在转子R或轴SH中之后，空隙覆盖件IC为了径向向外地覆盖空隙槽IG安置在轴SH或转子R上。替选地，也能够将空隙覆盖件IC的各个空隙覆盖件区段安装在下述区域中，转子叶片RB利用空隙槽IG已经引入在所述区域中并且与此相应地借助于空隙覆盖件区段ICS在其端部位置中固定以防止轴向移动。空隙覆盖件区段ICS封闭空隙槽IG，使得在上游的转子叶片级RBS和空隙槽IG之间或在空隙覆盖件IC和下游的转子叶片级RBS之间沿轴向方向得到基本上平滑的和连续的过渡部。空隙覆盖件区段ICS形状配合地安置在轴SH上。为了径向引入空隙覆盖件区段ICS，轴SH或空隙槽IG在空隙槽IC的特定的第一环周位置上与在其余环周上不同地构成。该点示意地在图1中描绘，在那里空隙覆盖件区段ICS具有锤头形根部并且所述锤头形根部借助第二底切部L2能够沿环周方向引入到空隙槽IG的具有第一底切部的相应的成型部中。在第一环周位置上，空隙槽不具有第一底切部L1，使得径向引入空隙覆盖件区段ICS的锤头形根部是可行的。图1的锤头形根部的替选方案示出本发明的在图2中描绘的变型形式，在那里空隙覆盖件区段ICS具有Omega形状并且第二底切部L2延伸超出空隙槽IG的轴向区域。相应的第一环周位置在图2中未示出，并且为了径向插入空隙覆盖件区段ICS必须具有凹部，所述凹部轴向延伸到转子叶片级RBS的区域中。
图3示出空隙覆盖件区段ICS如何能够在第一环周位置上构成为空隙锁件ICL和固定在轴SH上的可行性。在省略借助于第一底切部L1和第二底切部L2实现的形状配合的条件下，如这在空隙槽IG的其余的环周位置上优选设置的那样，空隙锁件ICSL借助于螺丝SR径向地固定和防止沿环周方向脱离。以所述方式，全部空隙覆盖件区段ISC也形状配合地在环周位置中固定。原则上可行的是，全部空隙覆盖件区段ICS借助于螺丝SR附加地或仅固定在轴SH上，在本发明的一个特殊的改进方案中也不具有其他的防止轴向分离的形状配合。

Claims (8)

1.一种多级轴流式压缩机(ACO)的转子(R)，所述转子沿着旋转轴线(X)延伸，其中所述转子(R)具有轴(SH)，其中所述轴(SH)具有转子叶片槽(RBG)，其中所述转子(R)的沿环周方向(CD)并排设置的并且在所述转子叶片槽(RBG)上分别借助于叶根(RBF)固定的转子叶片(RB)分别形成转子叶片级(RBS)，
其中轴向相继设有至少两个转子叶片级(RBS)，并且轴向地在两个所述转子叶片级(RBS)之间在所述轴(SH)中设有沿环周方向延伸的空隙槽(IG)，
其中所述转子叶片槽(RBG)通到所述空隙槽(IG)中，并且这种布置构成为，使得所述转子叶片(RB)的叶根(RBF)能够径向地引入所述空隙槽(IG)中，并且能够从那里推入到所述转子叶片槽(RBG)中，
其中所述转子(R)包括空隙覆盖件(IC)，所述空隙覆盖件覆盖所述空隙槽(IG)，
其中所述空隙覆盖件(IC)以沿环周方向(CD)划分成空隙覆盖件区段(ICS)的方式构成，
其中所述空隙覆盖件区段(ICS)形状配合地固定在所述轴(SH)上，
其中所述轴(SH)在两个转子叶片级(RBS)和空隙槽(IG)的至少一个轴向部段上构成为一件式的构件，
其特征在于，
所述空隙槽(IG)至少部分地以在环周上延伸的方式具有第一底切部(L1)，所述第一底切部构成为与所述空隙覆盖件区段(ICS)的第二底切部(L2)形状配合地沿径向方向以锁止一个方向的方式共同作用。
2.根据权利要求1所述的转子(R)，
其中所述空隙覆盖件(IC)覆盖所述空隙槽(IG)，使得在位于上游的转子叶片级(RBS)和所述空隙覆盖件(IC)之间以及在所述空隙覆盖件(IC)和位于下游的转子叶片级(RBS)之间，沿径向外部的表面的轴向方向存在基本上连续的径向过渡部。
3.根据权利要求1或2所述的转子(R)，
其中所述空隙覆盖件(IC)设置和构成为，使得所述转子叶片(RB)在轴向端部位置中在所述转子叶片槽(RGB)中固定以防止移动。
4.根据权利要求1或2所述的转子(R)，
其中为每个空隙槽(IG)设有至少一个空隙锁件(ICSL)，所述空隙锁件设置在所述空隙槽(IG)的特定的第一环周位置上，为了径向地引入所述空隙覆盖件区段(ICS)，所述空隙槽(IG)在所述第一环周位置上与在所述轴(SH)的其余环周上不同地构成。
5.根据权利要求4所述的转子(R)，其中所述空隙槽(IG)在特定的所述第一环周位置上不具有第一底切部(L1)。
6.根据权利要求4所述的转子(R)，
其中所述空隙覆盖件区段(ICS)和/或所述空隙锁件(ICSL)借助于至少一个螺丝(SR)固定在所述轴(SH)上。
7.一种轴流式压缩机(ACO)，其具有根据权利要求1至5中至少一项所述的转子(R)，
其中导向叶片级(GVS)的与所述空隙槽(IG)径向相对地并且与至少一个转子叶片级(RBS)轴向相邻地设置的导向叶片(GV)构成为不具有覆盖带的自支撑的导向叶片(GV)。
8.一种用于安装根据上述权利要求7所述的轴流式压缩机(ACO)的转子(R)的方法，
具有下述步骤：
a)提供所述轴(SH)；
b)将所述转子叶片(RB)的叶根(RBF)径向地引入到所述空隙槽(IG)中；
c)将所述转子叶片(RB)的叶根(RBF)推入到所述转子叶片槽(RBG)中，
d)将所述空隙覆盖件区段(ICS)形状配合地安装在所述轴(SH)上，以固定所述转子叶片(RB)的叶根(RBF)在所述转子叶片槽(RBG)中的轴向位置。
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