CN1902378A - 用于燃气轮机的盘式转子圆盘 - Google Patents

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Abstract

一种用于燃气轮机的盘式转子圆盘，包括：中心部分(22)、中间部分(24)、外部部分(28)、用于一系列系杆和容纳相应系列叶片的一系列切槽(50)的一系列轴向贯通孔(27)，所述中心部分(22)包括中心轴向贯通孔(23)、位于中心部分(22)的第一端处的第一凸缘(30)和位于中心部分(22)的第二端处的第二凸缘(40)。所述系列的孔(27)被设置在所述圆盘的外部部分(28)中，以便使转子获得较高的动特性并且同时使转子获得足够长的有效寿命。

Description

用于燃气轮机的盘式转子圆盘
本发明涉及一种用于燃气轮机的盘式转子圆盘，特别是涉及一种用于燃气轮机轴流式压缩机的盘式转子圆盘。
在现代燃气轮机中所使用的盘式转子的转子动稳定性要求在挠曲和扭转惯量特性方面具有严格限制的结构。
在工程技术中存在的一个困难在于：将对于较高动特性特别是在挠曲和扭转惯量方面的要求与对于能够耐受较高疲劳应力循环的坚固结构的要求达到协调一致。
其原因在于：转子由沿轴向受到一系列系杆约束的一系列圆盘构成，所述系杆被插入到远离最大应力区域的一系列孔中，从而避免使其结构受到应力。
这些区域由外部成形的部分所表示，其中存在一系列用以容纳相应系列叶片的切槽，所述叶片有力地震动每一圆盘的结构。
本发明的一个目的在于提供一种用于燃气轮机的盘式转子圆盘，所述圆盘允许盘式转子具有较高的动特性，例如挠曲和扭转惯量，并且同时坚固且稳定，以便能够使盘式转子自身获得足够长的有效寿命。
本发明的另一个目的在于提供一种用于燃气轮机的盘式转子圆盘，所述圆盘允许较高的安全等级，并且同时使盘式转子自身获得足够长的有效寿命。
本发明的另一个目的在于提供一种用于燃气轮机的盘式转子圆盘，所述圆盘具有降低的应力集中水平。
本发明的另一个目的在于提供一种用于燃气轮机的盘式转子圆盘，所述圆盘坚固且可靠。
根据本发明的这些目的通过提供一种如权利要求1所述的用于燃气轮机的盘式转子而得以实现。
在从属权利要求中列出了本发明的其它技术特征。
通过以下示例性和非限制性的描述并结合所附的示意图，根据本发明的用于燃气轮机的盘式转子圆盘的特征和优点将会更加明显。在所述附图中：
图1是根据本发明的一系列盘式转子圆盘中的一个圆盘的优选实施例的上部右视图；
图2是沿图1中线II-II截取的剖视图；
图3是图2所示剖面的详图；
图4是图2所示剖面的详图；
图5是从图1所示圆盘上方进行观察的视图；
图6是沿图1中线VI-VI截取的剖视图；
图7是沿图5中线VII-VII截取的剖视图；和
图8是沿图7中线VIII-VIII截取的剖视图。
参照所述附图，这些图中示出了一种用于燃气轮机，特别是用于轴流式压缩机的盘式转子圆盘20，所述盘式转子包括沿轴向受到一系列系杆约束的一系列圆盘和用于所述系列圆盘20中的每一个圆盘的一系列叶片。
所述圆盘20具有中心部分22、中间部分24和外部部分28。
所述外部部分28大体上呈截锥形状并且装备有底部表面31和成形的外侧表面29。
所述圆盘20的外部部分28包括一系列优选为圆形的轴向贯通孔27，用于相应系列的系杆以形成单组圆盘20。
所述系列的孔27位于外部部分28的底部表面31上。
此外，所述系列孔27中的各孔沿与所述圆盘的轴线共轴的底部表面31上的圆周61彼此等间距进行设置。
由于所述系列的孔27位于外部部分28上，因此得到具有较高动特性的圆盘。
所述圆盘包括一系列切槽50，所述切槽沿外部部分28的外侧表面29等间距进行设置，用以容纳(housing)相应系列的叶片。
中心部分22具有中心轴向贯通孔23，并且在中心部分22的第一端处具有第一底部凸缘24，且在中心部分22的第二端处具有第二底部凸缘40。
第一底部凸缘30和第二底部凸缘40分别装备有凸形接头和凹形接头，从而以较高的精确度对正所述系列圆盘20的中心。
所述凸形接头和凹形接头允许至少两个圆盘20通过过盈配合而受到约束并且同时允许它们准确地进行对中调节。
所述第一底部凸缘30大体上为具有底部表面32、具有更大直径的外侧部表面34和具有与孔23相同直径的内侧部表面的圆柱体。
中间部分24包括第一底部表面25和通过接头与所述第三外部部分28相连的第二底部表面26。
底部表面32优选通过斜面38与外侧部表面34相连，并且外侧部表面34还通过凹部(relief)36与中间部分24的第一底部表面25相连。
第二凸缘40大体上为圆柱形的环，与中心部分22的第二端部相一致，所述环相对于起到用于另一圆盘20的相应凸形接头的凹形接头作用的中心孔23而言具有扩大的圆柱形截面。
第二凸缘40包括第一内部底部表面42、内部侧部表面44、外部底部表面45和外部侧部表面47。
第一内部底部表面42优选通过凹部46与内部侧部表面44相连，并且内部侧部表面44还通过斜面与第二外部底部表面45相连。
第一内部底部表面42与内部侧部表面44、凹部46和斜面48一起限定出第二凸缘40的扩大的圆柱形截面。
内部侧部表面44可通过过盈配合与另一圆盘20的所述部分30的相应的外侧部表面34相联接，以便通过将圆盘彼此插在一起而还使第一凸缘30的底部表面32与第二凸缘40的第一内部底部表面42相联接。
以这种方式，有可能联接所述系列圆盘20中的所有圆盘，从而相对于不存在这种类型的凸形/凹形接头的情况而言并且还由于存在斜面34和44以及凹部36和46，以较高的精确度沿轴向对正所述系列圆盘20的中心，保持由此产生更佳惯量特性的极值中心(extremelycenter)。
外部侧部表面47通过接头与中间部分24的第二底部表面26相连，并且还与第二外部底部表面45相连。由于外部部分28受到较大的应力，因此重要的是定位所述系列的孔27，从而不在涡轮机运行过程中增强由叶片所导致产生的机械应力和热应力。
圆盘20优选所具有的所述系列孔27的孔的总个数等于用于所述系列叶片的所述切槽50中的切槽的总个数。
已进行的揭示了所述叶片与所述孔的相对位置的多种试验和分析是极其重要的。
所述孔为轴向贯通孔，即平行于所述圆盘20的轴线，而所述切槽相对于所述圆盘自身的轴线沿两个方向，即沿轴向和垂直方向进行倾斜。
点80被确定用于参照用于对正圆盘20上所述系列叶片中的相对叶片的中心的每个切槽。
点80是如图8所示圆盘20的中部侧部截面的切槽轴线与侧部表面29的延长线的交点。
参照图1，有可能注意到表示孔27的中心与相邻切槽中的点80的位置之间的角度参照关系的角度83。
角度83的大小在2-10，优选在4-8六十进制度(sexagesimaldegree)的范围内。
参见图7，可以注意到，通过由此相对于所述孔定位所述切槽，得到有足够大抵抗力的截面，所述截面允许对循环应力具有较好的阻力并且因此使部件获得足够长的有效寿命。
同时，在已将所述系列的孔27中的各孔定位在圆盘20的外部部分上之后，优选使得圆周61的直径接近于圆盘20的直径，从而转子20获得较高的挠曲和扭转惯量特性。
因此可以看到根据本发明的用于燃气轮机的盘式转子圆盘实现了以上所详细说明的目标。
由此可以设想出能够对根据本发明的用于燃气轮机的盘式转子圆盘作出多种改变和变型，这些都被包含在本发明的理念中。
此外，在实践中，所使用的材料、及其设计和部件均可根据技术需要进行改变。

Claims (10)

1、一种用于燃气轮机的盘式转子圆盘，包括：中心部分(22)、中间部分(24)、外部部分(28)、用于一系列系杆和容纳相应系列叶片的一系列切槽(50)的一系列轴向贯通孔(27)，所述中心部分(22)包括中心轴向贯通孔(23)、位于中心部分(22)的第一端处的第一凸缘(30)和位于中心部分(22)的第二端处的第二凸缘(40)，其特征在于，所述系列的孔(27)被设置在所述圆盘的外部部分(28)中，以便使转子获得较高的动特性并且同时使转子获得足够长的有效寿命。
2、根据权利要求1所述的用于燃气轮机的盘式转子圆盘，其特征在于，所述系列的孔(27)被设置在所述外部部分(28)的底部表面(31)上。
3、根据权利要求2所述的用于燃气轮机的盘式转子圆盘，其特征在于，所述系列的孔(27)中的各孔沿位于底部表面(31)上的圆周(61)彼此等间距进行设置，所述圆周(61)与所述圆盘的轴线共轴。
4、根据权利要求1所述的用于燃气轮机的盘式转子圆盘，其特征在于，所述第一凸缘(30)包括斜面(38)和凹部(36)并且所述第二凸缘(40)包括斜面(48)和凹部(46)。
5、根据权利要求1所述的用于燃气轮机的盘式转子圆盘，其特征在于，所述圆盘(20)所具有的所述系列孔的孔(27)的总个数等于用于所述系列叶片的所述切槽(50)中的切槽(50)的总个数。
6、根据前述权利要求中任一项所述的用于燃气轮机的盘式转子圆盘，点(80)已被确定用于每个切槽，点(80)是圆盘(20)的中部侧部截面的切槽轴线(82)与侧部表面(29)的延长线的交点，并且角度(83)已被确定表示孔(27)的中心与相邻切槽中的点(80)的位置之间的角度参照关系，所述圆盘的特征在于，所述角度(83)的大小在2-10六十进制度的范围内。
7、根据权利要求6所述的用于燃气轮机的盘式转子圆盘，其特征在于，所述角度(83)的大小在4-8六十进制度的范围内。
8、根据前述权利要求中任一项所述的用于燃气轮机的盘式转子圆盘，其特征在于，所述圆周(61)的直径接近于圆盘(20)的直径。
9、一种用于压缩机的盘式转子，包括根据前述权利要求中任一项所述的一系列圆盘(20)且还包括一系列系杆和一系列叶片。
10、一种如前文中所述和如图所示且用于以上所述特定目的用于燃气轮机的盘式转子圆盘。
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