用于熱力渦輪機的轉(zhuǎn)子制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)總體涉及一種用于熱力渦輪機，特別是燃?xì)鉁u輪機的轉(zhuǎn)子(10)，其被設(shè)計成在該燃?xì)鉁u輪機的轉(zhuǎn)子內(nèi)部傳導(dǎo)介質(zhì)，例如壓縮機空氣。為了在內(nèi)部以低流損失傳導(dǎo)所述介質(zhì)并同時限定可以較簡單和經(jīng)濟地制造的轉(zhuǎn)子(10)，單獨制造的葉輪(50)被設(shè)置在兩個轉(zhuǎn)子盤(34，42)相互毗鄰的輪轂區(qū)域之間。所述葉輪的第一側(cè)(54)抵靠第二轉(zhuǎn)子盤(42)的輪轂區(qū)域，并且與第一側(cè)(54)相對的第二側(cè)(56)具有多個從徑向外部向徑向內(nèi)部延伸的肋條(40)。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】用于熱力渦輪機的轉(zhuǎn)子
本專利技術(shù)涉及一種用于熱力渦輪機的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子被配置在內(nèi)部用于傳導(dǎo)介質(zhì)。
技術(shù)介紹
從全面可用現(xiàn)有技術(shù)中已知用于熱力渦輪機諸如軸流壓縮機和燃?xì)鉁u輪機的轉(zhuǎn)子具有不同的設(shè)計。例如，焊接的轉(zhuǎn)子已知用于燃?xì)鉁u輪機，在該情況下，不同寬度的焊接轉(zhuǎn)子鼓彼此焊接以形成單片轉(zhuǎn)子。其次，已知的是堆疊多個盤形元件(也稱為轉(zhuǎn)子盤)并在一個或多個系桿的幫助下支撐它們，以形成固定結(jié)構(gòu)。甚至所述設(shè)計的組合也是已知的。轉(zhuǎn)子葉片被安裝在所有轉(zhuǎn)子的外側(cè)上，在燃?xì)鉁u輪機的情況下，該轉(zhuǎn)子葉片可被分配給例如壓縮機或渦輪機單元。不管何種設(shè)計，介質(zhì)可以經(jīng)由被設(shè)置在轉(zhuǎn)子外殼中的孔被引入轉(zhuǎn)子的內(nèi)部，以從供給位置將所述介質(zhì)傳導(dǎo)到第二軸向位置，在所述第二軸向位置該介質(zhì)被從轉(zhuǎn)子再次移除。這種方法特別是在燃?xì)鉁u輪機中被使用，以從轉(zhuǎn)子側(cè)燃?xì)鉁u輪機的壓縮機主流動路徑中移除冷卻空氣，并將其傳導(dǎo)到渦輪機單元，從那里被再次引導(dǎo)出轉(zhuǎn)子內(nèi)部，它可以用于冷卻空氣的目的和/或密封空氣的目的。為了使得燃?xì)廨啓C的壓縮機的空氣的空氣動力學(xué)高效移除和在轉(zhuǎn)子內(nèi)部的空氣的高效傳導(dǎo)成為可能，不同結(jié)構(gòu)是已知的。例如，DE19617539A1公開了傳導(dǎo)空氣到轉(zhuǎn)子中心，其考慮到轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，經(jīng)由徑向延伸的肋條旋流流動進(jìn)入轉(zhuǎn)子腔。傳導(dǎo)使得從孔離開的空氣的圓周速度隨著半徑變小而降低，從而防止不允許的大渦流的形成。出于這個原因，肋條在英語中被稱為“去旋流器(deswielers)”。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的一個目的是提供一種替代解決方案，其中首先，在轉(zhuǎn)子內(nèi)部的壓力和流動損失進(jìn)一步被降低，并且其次其是可以簡單并因此經(jīng)濟地被制造的解決方案。本專利技術(shù)的目的是通過根據(jù)權(quán)利要求1的特征的轉(zhuǎn)子實現(xiàn)的。有利的改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中被指定，其特征可以根據(jù)反向引用彼此結(jié)合。本專利技術(shù)人已經(jīng)認(rèn)識到，在現(xiàn)有技術(shù)中流動損失可以發(fā)生在徑向肋條的區(qū)域，因為所述肋條傾向于在圓周方向上彼此間隔比較寬，并且因此在該點對于從渦輪機移除的介質(zhì)存在大流動橫截面。這是更真實的，因為已知肋條之間的流動通道也具有比較大的軸向延伸。為了消除所述缺點，提出也軸向地劃定肋條之間的流動通道的流動橫截面。軸向劃定優(yōu)選被配置成至少通過沿著肋條的徑向范圍的大部分。出于這個原因，單獨制造的葉輪被設(shè)置在相互毗鄰的轉(zhuǎn)子盤的輪轂區(qū)域之間，其中兩個轉(zhuǎn)子盤中的一個具有孔，用于引入介質(zhì)進(jìn)入轉(zhuǎn)子內(nèi)部，葉輪用第一側(cè)抵靠第二轉(zhuǎn)子盤的輪轂區(qū)域，并且與第一側(cè)相對設(shè)置的所述葉輪的第二側(cè)具有多個從外部延伸到內(nèi)部的肋條。與已知解決方案相反，因此它以本專利技術(shù)的方式被首先提出，即肋條不是兩個轉(zhuǎn)子盤中的一個的單件部分，而是葉輪的一部分，作為肋條載體，其包括肋條被緊固其上的板狀環(huán)。因此，上述改進(jìn)方案可以基本上比轉(zhuǎn)子盤更簡單和經(jīng)濟地制造，其中肋條是轉(zhuǎn)子盤的一個整體組成部分。此外，葉輪可以由不同于轉(zhuǎn)子盤本身的材料來制造，因為邊界條件，例如最大使用溫度，可以不同。因此，轉(zhuǎn)子盤的肋條的相對復(fù)雜的幾何形狀從后者分離，因為專利技術(shù)人已經(jīng)認(rèn)識到，肋條也可以被設(shè)置在單獨的組件，即葉輪上。葉輪可由實心環(huán)機械地制造。作為替代方案，葉輪也可以由單個部件(環(huán)和多個肋條)通過焊接方式接合。在肋條的復(fù)雜幾何形狀的情況下，用于制造葉輪的鑄造方法也是適用的。應(yīng)當(dāng)注意的是，術(shù)語“軸向”和“徑向”以及“外側(cè)”和“內(nèi)側(cè)”總是相對于轉(zhuǎn)子盤或轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線。此外，轉(zhuǎn)子內(nèi)部應(yīng)被理解為在轉(zhuǎn)子內(nèi)部由轉(zhuǎn)子盤劃定的腔。換句話說，第一轉(zhuǎn)子盤的孔不是轉(zhuǎn)子內(nèi)部的一部分。根據(jù)葉輪的第一有利發(fā)展，肋條載體的外緣位于比肋條的外端更大半徑處，其結(jié)果是，在安裝狀態(tài)下，當(dāng)葉輪被安裝在相關(guān)轉(zhuǎn)子盤的輪轂區(qū)域之間時，考慮到被徑向進(jìn)一步引導(dǎo)到外側(cè)的肋條載體，從孔離開的介質(zhì)可以以改進(jìn)的方式向內(nèi)被傳導(dǎo)。因此，可避免在流動通道的流入?yún)^(qū)域內(nèi)的渦流，其將降低介質(zhì)傳導(dǎo)過程中的壓力損失。在本專利技術(shù)的另一個有利改進(jìn)中，每個肋條具有面向第一轉(zhuǎn)子盤的邊緣，并且在輪轂區(qū)域內(nèi)其徑向輪廓對應(yīng)于第一轉(zhuǎn)子盤的徑向輪廓。其結(jié)果是，肋條的邊緣和第一轉(zhuǎn)子盤的輪轂輪廓之間的間隙可以被保持沿著整個徑向肋條范圍相當(dāng)小，這使得能夠沿著肋條進(jìn)行介質(zhì)的高效傳導(dǎo)，而沒有穿過由肋條和輪轂區(qū)域形成的間隙的橫向流動發(fā)生。根據(jù)進(jìn)一步有利的改進(jìn)，葉輪被固定，防止在圓周方向上相對于第二轉(zhuǎn)子盤的相對運動。為此，葉輪可以在肋條載體上具有一個或多個孔，在該孔中容置有銷，所述銷接合進(jìn)入相鄰的第二轉(zhuǎn)子盤內(nèi)的槽中。作為替代方案，該葉輪也可以被擰入第二轉(zhuǎn)子盤。葉輪優(yōu)選收縮配合在第二轉(zhuǎn)子盤上。為此，葉輪在面對第二轉(zhuǎn)子盤的一側(cè)上具有環(huán)形凸圈，該環(huán)形凸圈橫向伸出。雖然所述側(cè)然后不再完全平面到這種程度，它仍然是無肋條的。以與環(huán)形凸圈對應(yīng)的方式，第二轉(zhuǎn)子盤在輪轂區(qū)域內(nèi)具有圓筒狀向外指向的支座，環(huán)形凸圈可收縮配合在該支座上。收縮配合能提供簡單可靠的緊固。為了避免在第二轉(zhuǎn)子盤和葉輪之間造成磨損的相對運動，凸輪可被設(shè)置于收縮配合所涉及的兩個部件中的一個上，凸輪盡可能以正鎖定的方式接合進(jìn)入凹槽，所述凹槽被設(shè)置在收縮配合的兩個部件的另一個上。除了正鎖定凸輪/凹槽配對，防止相對運動的其他固定裝置也可被使用，諸如固定螺釘。其中葉輪是徑向在肋條之間的內(nèi)側(cè)上的第二側(cè)上的中空通道狀結(jié)構(gòu)以便偏轉(zhuǎn)流的研發(fā)方案是特別優(yōu)選的。這減少了當(dāng)介質(zhì)不得不從主要徑向指向流被偏轉(zhuǎn)到主要軸向指向流方向時，在介質(zhì)中的空氣動力學(xué)損失。不言而喻，這也同樣適用于相反的流方向。由本專利技術(shù)整體產(chǎn)生的多個優(yōu)點是：首先，制造的簡化，即潛在的制造缺陷的減少，可以通過減少組件的復(fù)雜性的方式被限定。此外，復(fù)雜的幾何形狀不再設(shè)置在相對較昂貴的部件(轉(zhuǎn)子盤)上，而是被實現(xiàn)在單獨制造的組件(葉輪)上。此外，復(fù)雜幾何形狀的分離導(dǎo)致該轉(zhuǎn)子盤的成本降低，通過轉(zhuǎn)子盤介質(zhì)從主流動路徑的移除被實現(xiàn)。另一方面，第二轉(zhuǎn)子盤可以具有經(jīng)典的配置，因為葉輪承擔(dān)在轉(zhuǎn)子的內(nèi)部改進(jìn)的流傳導(dǎo)的功能。作為結(jié)構(gòu)分離的結(jié)果，不同的材料可以被使用和結(jié)合。因此，本專利技術(shù)總體涉及一種用于熱力渦輪機，特別是燃?xì)鉁u輪機的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子被構(gòu)造成在其內(nèi)部傳導(dǎo)介質(zhì)，例如壓縮機空氣。為了以低流損失地在內(nèi)部傳導(dǎo)所述介質(zhì)，并為了同時限定可以相對簡單和經(jīng)濟地制造的轉(zhuǎn)子，單獨制造的葉輪被提供，其被設(shè)置在相互毗鄰的兩個轉(zhuǎn)子盤的輪轂區(qū)域之間，其平面的第一側(cè)抵靠第二轉(zhuǎn)子盤的輪轂區(qū)域，并且與第一側(cè)相對設(shè)置的其第二側(cè)具有若干從外部朝向內(nèi)部延伸的肋條。本專利技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)點和特征將使用單一的示例性實施例進(jìn)行說明。附圖說明圖1示出了通過渦輪機的轉(zhuǎn)子的縱剖面，圖2示出了通過根據(jù)渦輪機的本專利技術(shù)的轉(zhuǎn)子的縱剖面的細(xì)節(jié)，其具有被設(shè)置在兩個轉(zhuǎn)子盤之間的葉輪，圖3以透視圖中示出葉輪，圖4以剖面示出了葉輪在第二轉(zhuǎn)子盤上的收縮配合，圖5以剖面透視圖示出了第二轉(zhuǎn)子盤的輪轂區(qū)域中的細(xì)節(jié)，圖6以透視圖示出了葉輪的后側(cè)。在所有附圖中，相同的特征設(shè)置有相同的附圖標(biāo)記。具體實施方式圖1示出了熱力渦輪機的轉(zhuǎn)子10的主要示意性構(gòu)造，在組裝狀態(tài)下，其被安裝使得它可以繞其旋轉(zhuǎn)軸線13旋轉(zhuǎn)。在示出的該示例性實施例中，這是固定式燃?xì)鉁u輪機的轉(zhuǎn)子10。轉(zhuǎn)子10也可以在飛機燃?xì)廨啓C中使用?？紤]在燃?xì)廨啓C中使用，轉(zhuǎn)子10包括壓縮機段12和渦輪機段14。管16被設(shè)置在兩段12，14之間。壓縮機段12和渦輪機段14都是盤式設(shè)計。在所示的示例性實施例中，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種用于熱力渦輪機的轉(zhuǎn)子(10)，具有至少一對(25)緊鄰的轉(zhuǎn)子盤(18)，每個轉(zhuǎn)子盤(18)具有盤輻(26)，所述盤輻(26)圍繞其旋轉(zhuǎn)軸線(13)環(huán)形地延伸，并在其相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線(13)的徑向內(nèi)端具有輪轂區(qū)域(28)，所述輪轂區(qū)域(28)相對于所述盤輻(26)軸向被加寬并具有相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線(13)同心的中心開口(30)，并在其徑向外端具有用于抵靠相鄰轉(zhuǎn)子盤(18，34，42)并用于容納轉(zhuǎn)子葉片(31)的軸向加寬邊緣區(qū)域(32)，兩個轉(zhuǎn)子盤的第一個(34)具有沿圓周分布的多個孔(36)，所述孔從邊緣區(qū)域(32)向內(nèi)延伸，穿透盤輻(26)并在轉(zhuǎn)子盤(34)的環(huán)面(38)內(nèi)打開，所述環(huán)面(38)被設(shè)置為相對于徑向方向傾斜，其特征在于葉輪(50)被設(shè)置在所述兩個轉(zhuǎn)子盤(34，42)相互毗鄰的輪轂區(qū)域(28)之間，所述葉輪(50)的第一側(cè)(54)抵靠第二轉(zhuǎn)子盤(34)的輪轂區(qū)域(28)，并且與所述第一側(cè)(54)相對設(shè)置的所述葉輪(50)的第二側(cè)(56)具有許多從徑向外側(cè)徑向向內(nèi)延伸的肋條(40)。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2013.07.17 EP 13176860.81.一種用于熱力渦輪機的轉(zhuǎn)子(10)，具有至少一對(25)緊鄰的轉(zhuǎn)子盤(18,34,42)，每個轉(zhuǎn)子盤(18,34,42)具有盤輻(26)，所述盤輻(26)圍繞其旋轉(zhuǎn)軸線(13)環(huán)形地延伸，并在其相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線(13)的徑向內(nèi)端具有輪轂區(qū)域(28)，所述輪轂區(qū)域(28)相對于所述盤輻(26)軸向被加寬并具有相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線(13)同心的中心開口(30)，并在其徑向外端具有用于抵靠相鄰轉(zhuǎn)子盤(18，34，42)并用于容納轉(zhuǎn)子葉片(31)的軸向加寬邊緣區(qū)域(32)，兩個轉(zhuǎn)子盤的第一轉(zhuǎn)子盤(34)具有沿圓周分布的多個孔(36)，所述孔從邊緣區(qū)域(32)向內(nèi)延伸，穿透盤輻(26)并在第一轉(zhuǎn)子盤(34)的環(huán)面(38)內(nèi)打開，所述環(huán)面(38)被設(shè)置為相對于徑向方向傾斜，其特征在于葉輪(50)被設(shè)置在所述兩個轉(zhuǎn)子盤(34，42)相互毗鄰的輪轂區(qū)域(28)之間，所述葉輪(50)的第一側(cè)(54)抵靠第二轉(zhuǎn)子盤(42)的輪轂區(qū)域(28)，并且與所述第一側(cè)(54)相對設(shè)置的所述葉輪(...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：K·科爾克，P·施羅德，V·威茲曼，
申請(專利權(quán))人：西門子股份公司，
類型：發(fā)明
國別省市：德國;DE