[发明专利]用于涡轮测试台或用于涡轮机的旋转部件、包括所述部件的涡轮测试台以及使用所述测试台的方法

说明书

本发明涉及一种意在被旋转的旋转部件(60)，包括意在围绕旋转轴(24)被紧密调节的毂(62)，以及从毂的轴向端部径向向外延伸的本体(14)。为了使临界速度增加至能够保持紧固，毂(62)包括三个相对厚的环形区域(68，66，70)，该三个厚的环形区域通过两个相对薄的环形区域(64a，64b)彼此分开，以这种方式使得，当旋转部件受到离心力(F)时，两个相对薄的环形区域(64a，64b)形成用作双枢轴的特许变形区域。这种部件能够有利地用作在涡轮测试台或涡轮机中进行平衡的活塞。

技术领域

本发明涉及一种用于涡轮测试台或用于涡轮机的旋转部件，该旋转部件被旋转，特别是以可能引起该部件显著变形的角速度旋转，并且包括用于紧密地安装到能旋转的轴上的毂，以及从毂径向向外延伸的本体。

本发明还涉及一种涡轮测试台，涡轮测试台包括形成平衡活塞的这种旋转部件，该平衡活塞是承受加压流体的压力以将轴向载荷施加到待测试涡轮的部件。

最后，本发明涉及一种用于通过这种测试台来测试涡轮(例如，用于飞行器涡轮机的涡轮)的方法。

背景技术

通常，承受快速旋转运动的上述类型的旋转部件趋于变形，使得部件的本体相对于部件的轴径向向外偏离并随之驱动毂的部件，从而导致部件相对于旋转轴的不希望的松动。

该问题例如涉及涡轮机测试台或其他类型的旋转机器(例如涡轮机)中使用的平衡活塞。

这个问题由图1至图3示出。

图1示出了涡轮测试台8内的这种平衡活塞。该平衡活塞采用旋转部件10的形式，旋转部件包括毂12、从毂12(例如从毂的轴向端部15)径向向外延伸的本体14、以及头部16，头部形成在本体14的径向外端部处并具有密封唇18，密封唇有时被称为“刀口式密封件”。

毂具有径向内表面19，该径向内表面包括环形槽20和两个圆柱形支承座22a、22b，这两个圆柱形支承座通过环形槽20彼此分开并且通常通过收缩而紧密地安装到所述台的转子轴24。该转子轴24被连接到涡轮的转子轴。圆柱形支承座包括第一圆柱形支承座22a和第二圆柱形支承座22b，第一圆柱形支承座相对于环形槽20位于与本体14相同的轴向侧上，第二圆柱形支承座22b位于相对的轴向侧上。

头部16的密封唇18与由涡轮测试台的定子元件28承载的圆柱形轨道26配合，以形成迷宫式密封件。在使用中，这种密封件旨在将加压气体限制在平衡活塞的一侧上，使得密封件能将气体压力转换成抵抗涡轮的轴向载荷。替代地，可使用其他类型的旋转式密封件，例如刷条密封件或耐磨涂层密封件。

图2示出了使用中的旋转部件10。由于其高速旋转，该部件因离心效应而变形。更确切地说，部件的本体14径向向外偏离并且由此驱动第一圆柱形支承座22a，并且渐增地驱动整个毂，并且因此特别是渐增地驱动第二圆柱形支承座22b，从而在两个圆柱形支承座22a、22b中的每个与转子轴24之间产生间隙。旋转部件10的变形进一步引起头部16的倾斜，这可能会损害旋转式密封件的密封。

因此，存在旋转部件10从转子轴24松开的风险，如图3所示，图3是横坐标为转子轴24的转速(单位为转/分钟)并且纵坐标为相对于转子轴24的间隙(单位为毫米)的曲线图。该曲线图包括：

-第一曲线C1，该第一曲线与第一圆柱形支承座22a和转子轴24之间的接触区域32的第一轴向端部30a(图2a)相关，第一轴向端部30a位于与第二圆柱形支承座22b相对的一侧，

-第二曲线C2，第二曲线与第一圆柱形支承座22a和转子轴24之间的接触区域32的第二轴向端部30b(图2a)相关，第二轴向端部30b位于第二圆柱形支承座22b一侧，

-第三曲线C3，第三曲线与第二圆柱形支承座22b和转子轴24之间的接触区域36的第一轴向端部34a(图2a)相关，第一轴向端部34a位于第一圆柱形支承座22a一侧，