[发明专利]轴流式压缩机的减轻转子

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮机领域中由转鼓和机械固定在转鼓上的叶片组成的压缩机转子。

背景技术

轴流式压缩机是本领域公知的并且特别是被使用在涡轮机中。

这些低压或高压压缩机包括多级又被称为转子叶片的转动叶片，这些叶片级通过旨在于将从前一级中流出的流体向下一级输送之前重新调整该流体的速度向量的整流器级分隔开。

整流器级基本由固定叶片构成，固定叶片又被称为定子叶片，其将外环连接至内环，这两个环全都是同心的并且界定气动射流段(veine aérodynamique)或空气流动区域。

转子叶片级与转鼓相连接。一般性地，压缩机的转鼓是相对于对应涡轮机轴线的其转轴呈回转对称的中空主体。根据流动形式，中空主体具有椭圆形或尖拱形的总体形状。

现今，转鼓和转子叶片通常以钛合金(TA6V)制成，并且转鼓包括周沿隔室，叶片的支脚通过锁闭系统被固定在周沿隔室中。这种结构在文献EP1111246B1的图1上示出。

然而传统的隔室结构具有多种弊端，其中可列举如下：

-为避免隔室的打开和因此保证叶片保持和支脚稳定在隔室内，这些隔室需要属于转鼓的厚重区域；

-容置在这些隔室中的叶片支脚也是厚重的(为叶片质量的40％到50％)；因此产生较大的离心质量，从而引发转鼓中更大的应力；

-隔室的存在会在引入槽的边缘引起应力集中。因此使得传统的隔室设计需要大量材料，而其中仅有较少一部分材料对于机械强度是“有用的”；

-叶片的支脚具有在隔室内的定位的范围，这尤其产生消耗轴向和径向游隙的摆动现象(英语术语rocking)。

文献GB1,163,752提出在轴流式机的转子中与隔室的连接系统的一种可选择的解决方案。叶片包括导叶，导叶配有螺纹构件，螺纹构件嵌接在转子轮毂中，以允许叶片固定于轮毂。

发明内容

本发明旨在提供一种允许消除现有技术的所述弊端的解决方案。

本发明更为特别地旨在提供一种新型的转鼓结构和一种新颖的使叶片与转鼓相连接的连接系统。

本发明的目的还在于提供消除其隔室的转鼓，和因此旨在提供一种新型的转子构造，从而允许减小对径向和轴向游隙的消耗。

本发明的目的还在于实施一种新型的转子结构，其允许优化不同元件(转鼓、叶片)的材料的选择和因此允许非常显著地减轻重量。

本发明涉及用于轴流式涡轮机的压缩机的转鼓的转子级，其包括一列各个配有一缘板的转子叶片、和壁，所述壁总体上相对于涡轮机转轴回转对称并形成中空主体，所述壁包括隔板(voile)和支撑区域，支撑区域在朝向中空主体外部的方向上相对于隔板抬高，所述支撑区域包括一中心部分和一些侧壁，这些侧壁将该中心部分与转鼓隔板相连接，每个所述叶片的所述缘板通过一个或多个固定元件与所述中心部分装配在一起。

根据本发明的一些特别实施方式，转子级包括至少一个以下特征或以下特征的适当组合：

-中心部分在中空主体外的其表面上配有槽座，槽座用于接纳每个所述转子叶片的缘板；

-所述缘板覆盖整个中心部分；

-所述缘板包括至少一个固定元件和/或包括至少一个孔口，孔口允许固定元件的通过；

-中心部分在中空主体内的其表面上包括也称为部件(secteur)的附加构件的安置区；

-中心部分和部件包括各允许固定元件通过的至少一个孔口；

-中心部分与侧壁通过圆形边缘相连接，圆形边缘的顶部界定气动射流段，并且侧壁通过圆形段部与转鼓的隔板相连接；

-侧壁相对于垂直于转轴的垂线倾斜；

-安置区布置在向支撑区域内部凸出的凸出部分上；

-部件和安置区是平坦的；

-中心部分的槽座是平坦的并与叶片缘板的平表面相互配合；

-缘板的形状与中心部分的形状相互补；

-固定元件是螺栓紧固件、锁紧螺栓或铆钉；

-每个螺栓紧固件的杆或者每个锁紧螺栓或铆钉的杆是转子叶片的缘板的整体组成部分；

-部件将夹置在中心部分和螺栓紧固件的螺母之间或夹置在中心部分和锁紧螺栓的挡圈之间或夹置在中心部分和铆钉的变形部分之间；

-转子叶片以MMC铝基复合材料制成，MMC指Metal Matrix Composite即金属基复合材料，或者转子叶片以钛合金制成，并且转鼓以金属材料或以有机基质复合材料制成。

本发明还涉及包括至少一个如上所述的转子级的用于轴流式涡轮机的压缩机的转鼓。