[发明专利]燃气轮机的转子

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于燃气轮机的转子，其包括在压气机侧的区段和在 涡轮机侧的区段，其中分别设置一定数量的单个转子件，这些转子件通过 至少一个锚杆互相压紧和组合成一个转子单元，其中每个转子件对于所设 的每个锚杆具有一个沿转子轴向延伸的锚杆孔，所述至少一个锚杆在与各 转子件间隔距离的情况下穿过所述锚杆孔地延伸。此外本发明还涉及一种 具有这样转子的热流体机械。

背景技术

蒸汽和燃气轮机以及回转式压气机均属于热流体机械。它们通常具有 一个被固定的机匣围绕的可旋转地支承的转子。热流体机械的固定的结构 组件还总称为定子。在转子与定子之间，布设沿流体机械轴向延伸的流动 通道，用于流通可压缩的流动介质。在转子上，通常固定伸入到流动通道 内的以及组合成叶片组或叶片排的工作叶片。在是发动机的情况下，例如 是燃气轮机时，工作叶片用于通过传递高温和处于压力状态下的流动介质 的冲量来驱动转子轴。因此流动介质的热能在其膨胀时转化为机械能，机 械能可被利用于例如驱动发电机。

反之，在是属于作工机械的回转式压气机的情况下，转子轴例如由电 动机或内燃机或通过其他方式驱动。设在转子上的工作叶片在这里用于压 缩处于流动通道中的流动介质，在此过程中流动介质同时加热。因此机械 能转化为流动介质的热能。

燃气轮机的转子通常遭受高的机械载荷和热负荷。在燃气轮机运行期 间尤其由于工质的高温和作用在转子上的力，使构成转子的那些转子组成 部分产生大的应力。为了尽管如此一方面能保证工作可靠性，以及另一方 面将转子的生产成本保持在可以接受的范围内，过去曾建议多种结构设计 的可能性。

转子的一种建议的实施形式，例如是可通过单个构件实现其制造。但 是这种制造方法的生产过程比较复杂。尤其不可能与订货无关地预制以及 各单个部分也不可能同时加工，所以需要长的连续生产时间。此外，必须 容忍相邻工作叶片环之间较大的轴向距离，为的是能用相应的刀具加工为 固定叶片所必要的轮廓形状。然而，这种工作叶片环之间因加工引起的比 较大的距离，恶化了转子动力学特性。

此外例如由DE2643886B1还已知，由一个个转子件组合而成的燃气轮 机转子，其中，各个转子件借助锚杆组合在一起。转子的这种结构方式按 CH344737也可以应用于蒸汽轮机。每一个设计为转子盘的转子件具有一个 轴向延伸的孔，拉紧的锚杆可延伸穿过它们。通过在端侧旋紧在锚杆上的 螺母可以将锚杆拉紧，由此可以使在端面彼此贴靠的转子件互相夹紧。因 此转子件被锚杆互相压紧，以及通过所谓的端面齿传递作用在它们上的旋 转力，制在各自端侧的端面齿在两个相互贴靠的转子件之间形成形状封闭 连接。

燃气轮机的转子在端侧通过适用的轴承安装在涡轮机的机匣内。也可 以取代螺母，在锚杆端侧的外面旋上结构复杂的构件，它们除了压紧转子 件外还可以实现其他功能，例如将转子支承在径向和/或止推轴承中。

但是在燃气轮机运行期间在转子内产生振动，其频率主要取决于两个 止推轴承的间距，也就是说与转子的自由振动长度有关，在这种结构形式 中主要取决于锚杆的自由振动长度。随着燃气轮机结构长度的不断增加， 锚杆的自由振动长度也增大，从而导致其固有频率向较低的水平转移，靠 近转子部件的旋转频率。在燃气轮机运行期间频率的转移可导致不允许的 大振幅，其结果是可影响转子的功能和造成涡轮机损坏。

为了应付所述问题，DE2643886B1建议了一些轴环。这些轴环建立转 子盘与锚杆之间的连接，以减小锚杆振动。然而这种轴环不能使用于空心 轴的区域内。

与之不同，由NL50163C已知，将转子的所有转子盘安装在锚杆上。 但是这种结构方式装配困难。作为这种方案的具体化，DE2034088公开了 一些轴瓦，它们围绕着锚杆，以便保持转子盘与锚杆之间的弹性接触。这 种实施形式在装配时也比较麻烦。一般而言值得期望的是，即使在涡轮机 结构长度增加时，锚杆固有频率仍能保持足够高而处于工作转速之上。由 此一方面保证涡轮机的运行可靠性，另一方面可以满足提高功率的需求， 与之相应地，例如有必要增加燃气轮机的结构长度。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题是，提供一种本文开头所述类型的转子， 它保证即使增加结构长度燃气轮机也能可靠地运行。此外，锚杆、尤其中 央空心轴区域内的振幅，应保持尽可能小。