[实用新型]塔形燃气轮机压气机轮盘结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机压气机轮盘结构设计领域，特别提供一种塔形燃气轮机压气机轮盘结构。

背景技术

地面重型燃气轮机中，采用外围环向均匀分布的轴向拉杆将独立的轮盘串联成整体，形成压气机转子。压气机转子高速旋转压缩空气，将机械能转化成气体内能，提升空气压力、速度和温度。由此得到的高压、高速的空气被输送到燃烧室，与燃料混合燃烧。

一方面，压气机中的空气由进口到出口，温度不断提升，使得轮盘的材料性能随之逐渐下降。在轮盘自身离心力和动叶片离心力的共同作用下，保证轮盘具有足够的强度安全裕度，不发生破裂或者疲劳破坏，是燃气轮机压气机轮盘设计的一个困难。

另一方面，为了提升压气机的性能、避免发生碰磨，对压气机转子与静子之间的密封间隙进行精确设计，是燃气轮机压气机轮盘设计的另一个困难。其原因之一在于：轮盘在高温环境下高速旋转，发生膨胀的同时，还会因为离心弯矩的作用，出现轴向弯曲变形，使得轮盘密封凸缘偏斜，倾斜后的凸缘表面与未倾斜的静子表面之间的缝隙不均匀，不利于气体密封。

传统的地面重型燃气轮机压气机轮盘，布置有：切槽、凸缘、贯通孔，以满足容纳动叶片、传递扭矩、穿过拉杆的功能性要求。受到这些结构特征的限制，压气机轮盘不能直接应用完全等厚度结构或理想锥形结构。

目前的地面重型燃气轮机压气机轮盘结构是：在切槽、凸缘、贯通孔之间布置独立的辐板进行联接，辐板可以是等厚度辐板或锥形辐板。两段独立的辐板之间的几何尺寸和位置的约束关系不能使离心载荷传递路径统一，产生离心弯矩，轮盘额外承担的弯曲应力降低了强度安全裕度，离心弯矩引起的弯曲变形削弱了密封效果。此外，采用等厚度辐板结构的轮盘，结构笨重，不能充分发挥材料性能，存在浪费材料的问题。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的是现有燃气轮机的压气机轮盘在离心弯矩作用下，弯曲应力导致的强度安全裕度小的问题、弯曲变形导致的密封效果差的问题、等厚度腹板结构笨重、浪费材料的问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种塔形燃气轮机压气机轮盘结构，包括轮盘本体，所述轮盘本体为整体呈盘状结构，由内至外依次包括中心孔、中心部分、下腹板、过渡段、中间部分、上腹板以及外部部分；

所述中心部分较所述下腹板的內缘厚，用于轴向上的拼接；

所述过渡段较所述下腹板的外缘厚，所述过渡段轴向贯穿开设有多个用于穿设外围拉杆的贯穿孔；

所述中间部分较所述过渡段和上腹板的內缘厚，用于通过轴向接触摩擦而传递扭矩；

所述外部部分较所述上腹板的外缘厚，所述外部部分的外壁周向布设有多个用于连接动叶片的切槽，轴向两侧分别设有用于与密封环密封接触的进气侧密封凸缘和出气侧密封凸缘；

所述下腹板和上腹板均为由内至外呈渐收式结构，且所述下腹板的轴向两侧对应的与所述上腹板的轴向两侧分别处于同一锥面。

优选的，所述下腹板的轴向两侧锥面之间的夹角为1-10°。

优选的，所述下腹板的轴向两侧锥面之间的夹角为1-6°。

优选的，所述中心部分与所述下腹板之间为圆角过渡。

优选的，所述下腹板与所述过渡段之间为圆角过渡。

优选的，所述过渡段与所述中间部分之间为圆角过渡。

优选的，所述中间部分与所述上腹板之间为圆弧过渡。

优选的，所述上腹板与所述外部部分之间为圆角过渡。

优选的，所述中心部分的一侧设有进气侧定位凸缘，另一侧设有出气侧密封凸缘，所述进气侧定位凸缘的外缘的直径与所述出气侧定位凸缘的內缘的直径相适应。

(三)有益效果

本实用新型提供的一种塔形燃气轮机压气机轮盘结构，包括轮盘本体，轮盘本体为整体呈盘状结构，由内至外依次包括中心孔、中心部分、下腹板、过渡段、中间部分、上腹板以及外部部分；下腹板和上腹板均为由内至外呈渐收式结构，且下腹板的轴向两侧对应的与上腹板的轴向两侧分别处于同一锥面。离心力由外部部分至中心部分逐渐增大，轮盘本体的上腹板和下腹板的厚度随之逐渐增大，轮盘本体的材料性能得到了充分利用；轮盘本体的中心部分、中间部分和外部部分的离心力传递路径与动叶片的离心力传递路径重合，轮盘本体在高速旋转状态下，均匀向外膨胀，轴向弯曲变形得到了有效抑制。

附图说明

图1是本实用新型实施例的一种塔形燃气轮机压气机轮盘结构的轴测视图；