[发明专利]通过混合动力驱动的压缩机/涡轮转子扭矩传递装置

说明书

技术领域

本发明涉及燃气涡轮机转子中的扭矩传递装置。

背景技术

在燃气涡轮机中，在高压燃烧空气中燃烧燃料而产生的高压高温燃烧气体用于驱动涡轮，通过这种方式，燃烧气体的能量转化为机械输出。通常，燃烧气体是由涡轮所驱动的轴流式压缩机所供应。因此，通常将轴流式压缩机和输出涡轮二者的转子结合起来从而形成一体式燃气涡轮机转子。此外，燃气涡轮机转子的轴流式压缩机部分通常构成方式是将若干转子盘彼此邻近地放置，并使用贯穿螺栓将这些转子沿着轴向方向紧固。轴流式压缩机的转子叶片嵌在各自对应的转子盘的外围上。

一系列单个的轮和轴是通过轴向延伸穿过此堆轮和轴的螺栓组而固持在一起，在此情况下，螺栓中的张力同时挤压轮和轴，并且随后无需依靠螺栓的切变强度，摩擦力即可使得扭矩能够在整个界面上传递。法兰面摩擦因子、螺栓组件和机械操作中的显著变化可以致使转子的扭矩传输能力发生较大的变化。持续在高温下的操作能够致使螺栓发生应力松弛的情况，从而进一步地降低了转子的扭矩容量。

摩擦传动机械的扭矩能力方面的限制已经得到解决，其方法是使用高压缩率、高燃烧温度的较新机械进行较高温的操作。此外，使用低热值的合成燃料(“处理”燃料)进行的操作增加了给定机械的可行输出，同时不会对转子构造造成任何改变。如果转子上的扭矩要求超过实际能力(actual capabilities)，那么这些轮将相对彼此发生滑动，通常会形成螺旋型(corkscrewed)或“凸轮型(cammed)”转子。由此产生的失衡将导致机械因振动不可接受而被关闭，并且还将需要对转子进行拆卸和重新组装，而这既耗时又昂贵。

发明内容

根据本发明的一项示例性实施例，用于燃气涡轮机转子的扭矩传递装置包括多个相邻的旋转机械轮。每个轮包括位于第一轴向侧上的第一法兰和位于第二轴向侧上的第二法兰。所述第一法兰具有多个第一齿，所述多个第一齿围绕所述第一法兰的圆周延伸、并由第一槽隔开，而所述第二法兰具有多个第二齿，所述多个第二齿围绕所述第二法兰的圆周延伸、并由第二槽隔开。第一轮的所述第一齿收纳在相邻的第二轮的第二槽中、以便通过所述齿的切变(shear)来传递扭矩，而所述第一法兰与所述第二法兰经配合、以用于通过这两个法兰之间的摩擦来传递扭矩。

附图说明

图1为根据一项示例性实施例的混合动力扭矩传递装置的局部截面图；

图2为图1所示混合动力扭矩传递装置中一部分的局部截面图；

图3为图1所示混合动力扭矩传递装置中另一部分的局部截面图；

图4为混合动力扭矩传递装置的定心轮的榫舌接头(rabbetjoint)；

图5为混合动力扭矩传递装置的定心轮的榫舌接头；

图6为根据另一项示例性实施例的混合动力扭矩传递装置；以及

图7为根据另一项示例性实施例的混合动力扭矩传递装置。

具体实施方式

参考图1，轴流式压缩机和/或燃气涡轮机中的扭矩传递装置包括多个级或轮2，这些级或轮是由轴向紧固螺栓或周向布置的紧固螺栓阵列(未图示)而固持在一起。每个轮2可以是完全相同的，并且只需要对一个轮进行详细描述。

轮2包括第一法兰14，所述第一法兰从第一轴向侧(例如，上游侧)延伸并包括多个轴向延伸齿条或齿6，这些齿条或齿界定了轴向延伸齿6之间的多个第一槽8。轮2进一步包括第二法兰10，所述第二法兰从第二轴向侧(例如，下游侧)延伸，并包括多个径向延伸齿条或齿4，这些齿条或齿界定了径向延伸齿4之间的多个槽22。

第一法兰14包括第一定心(centering)(或槽口(rabbet))表面32，该表面经配置用于，在第一轮的径向延伸齿4被收纳在第二轮的轴向延伸齿6之间的槽8中时，与前述轮2的第二法兰10的第二定心(或槽口)表面12配合。第一定心表面32和第二定心表面12可以形成榫舌接头(rabbet joint)，从而可以协助将这些轮定心、并提高该传递装置的径向负载能力(load capability)。

参照图2，这些轮被夹紧负载16轴向夹紧在一起，所述夹紧负载由轴向紧固螺栓、或周向布置的紧固螺栓阵列(未图示)提供。扭矩18中一部分将通过法兰10、14之间的摩擦来传递，并且扭矩18的剩余部分将通过径向延伸齿4处的切变34来传递。例如，这种传递装置经配置使得一半的扭矩18通过法兰14、10之间的摩擦传递，而另一半则通过齿的切变34传递。扭矩传递分布对某个范围内的扭矩负载可能是不敏感的。