CN204312136U - 燃气轮机转子的轮盘止口定位结构及燃气轮机转子 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及燃气轮机转子领域，公开了一种燃气轮机转子的轮盘止口定位结构，两个所述轮盘轴向叠加，在两个所述轮盘相对的一端面设有轴向凸起，另一端面设有轴向凹槽，所述轴向凸起的外径与轴向凹槽的内径过盈配合；所述轴向凸起设有过盈量调节缺口；所述过盈量调节缺口为设置在所述轴向凸起的轴向端面上的圆环状缺口。本实用新型的轮盘止口定位结构使转子的轮盘在装配时可采用较小的过盈量，减小装置挤压应力，且便于装配，降低了对工装的要求，同时确保转子在工作状态时紧密配合不松动，保证了燃气轮机转子的整体性。同时，本实用新型还提供一种燃气轮机转子。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃气轮机转子领域，特别是涉及一种燃气轮机转子的轮盘止口定位结构及燃气轮机转子。
背景技术
燃气轮机转子包括在压气机侧的区段、在透平机侧的区段以及连接两区段的中间轴，两区段均包括多级轮盘，多级轮盘的相邻两个轮盘的端面相对配合。在两个相邻的轮盘的一个端面加工出轴向凸起，其相对的另一个端面上加工出轴向凹槽，轴向凸起插接入轴向凹槽形成止口定位配合。轴向凸起与轴向凹槽的安装配合需要有严格的同轴度的要求。
为实现径向及轴向定位要求，燃气轮机转子的各级轮盘在装配时，止口定位配合处采用过盈配合，即轴向凸起的外径与轴向凹槽的内径形成过盈配合。常规的燃气轮机转子为了保证工作时相邻轮盘止口定位配合处不松脱，通常给定了较大的初始装配过盈量，在工作状态下，由于离心力和温度的影响，配合处会发生变形，配合处的过盈量发生变化。显然，过盈量大，则相邻叶轮径向配合就紧，轮盘过盈处的应力也就较大，影响轮盘局部结构强度，过大的过盈量甚至可能使配合的轴向凹槽的外壁开裂，同时会使相邻轮盘间的安装较为困难。若过盈量太小，在工作转速下配合过盈面将可能发生松动，影响转子定心。为了使多级轮盘之间的配合能够位于合理范围，需要经过反复调整轮轮盘型线才能完成安装。另外，现有技术的转子安装结构有时甚至会导致结构的耐久性降低，需要使用高强度的材料或者加厚轮盘厚度乃至开发新的装配工艺，存在引起高成本化的问题。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型的目的是提供燃气轮机转子的轮盘止口定位结构，提高轮盘间的紧密配合程度，并且提供燃气轮机转子。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种燃气轮机转子的轮盘止口定位结构，两个所述轮盘轴向叠加，在两个所述轮盘相对的一端面设有轴向凸起，另一端面设有轴向凹槽，所述轴向凸起的外径与轴向凹槽的内径过盈配合；所述轴向凸起设有过盈量调节缺口；所述过盈量调节缺口为设置在所述轴向凸起的轴向端面上的圆环状缺口。
其中，所述过盈量调节缺口的轴向深度大于等于轴向凸起的1/2长度，且小于所述轴向凸起的轴向端面与所述轮盘轴向中心线的距离；所述过盈量调节缺口的径向尺寸大于所述轴向凸起的外径与内径差的1/6，且小于所述轴向凸起的外径与内径差的3/5。
其中，所述轴向凸起为凸环，所述过盈量调节缺口为沿所述凸环的内径面与凸环的轴向端面交界位置切除的圆环状缺口。
其中，所述圆环状缺口的截面为矩形。
其中，所述圆环状缺口的截面为类三角形，所述三角形沿所述凸环的轴向端面向内倾斜。
本实用新型还提供一种燃气轮机转子，包括在压气机侧的压气机转子单元、在透平机侧的透平转子单元以及用于连接两转子单元的中间轴，所述压气机转子单元和透平转子单元均包括多级轴向叠加的轮盘，在相邻两个所述轮盘相对的一端面设有轴向凸起，另一端面设有轴向凹槽，所述轴向凸起的外径与轴向凹槽的内径过盈配合；所述轴向凸起设有过盈量调节缺口；所述过盈量调节缺口为设置在所述轴向凸起的轴向端面上的圆环状缺口。
其中，多级所述轮盘的轴向同一位置设有拉杆孔，并通过拉杆连接多级所述轮盘。
(三)有益效果
本实用新型的燃气轮机转子的轮盘止口定位结构，在止口定位结构的轴向凸起设有过盈量调节缺口，从而使轴向凸起在转子升速过程中发生径向的变化，使轮盘之间越转越紧，因此，转子的轮盘在装配时可采用较小的过盈量，减小装置挤压应力，且便于装配，降低了对工装的要求，同时确保转子在工作状态时紧密配合不松动，保证了燃气轮机转子的整体性，减小或避免了振动及长期工作下可能出现的相邻轮盘微量滑动或相对位移，提升产品燃气轮机的质量及取得较好的经济效益。
附图说明
图1为本实用新型的燃气轮机转子结构示意图；
图2为本实用新型的燃气轮机转子的轮盘止口定位结构实施例1剖视图(仅示出轮盘的一半)；
图3为本实用新型的燃气轮机转子的轮盘止口定位结构实施例1第二级轮盘的剖视图；
图4为本实用新型的燃气轮机转子的轮盘止口定位结构实施例2剖视图；
图5为本实用新型的燃气轮机转子的轮盘止口定位结构实施例2剖视图；
图6为本实用新型的燃气轮机转子的轮盘止口定位结构实施例3剖视图。
图中，1：压气机轴头；2：压气机拉杆螺母；3：压气机轮盘；4：压气机动叶；5：压气机拉杆；6：透平轮盘；7：透平动叶；8：透平拉杆；9：透平拉杆螺母；10：透平轴头；20：中心回转轴线；21：轮盘止口定位结构；50：第一级轮盘；60：第二级轮盘；51：轴向凹槽；61：轴向凸起；100：压气机转子单元；200：中间轴；300：透平转子单元；600：轮盘轴向中心线；601：凸起外环面；602：凸起轴向端面；603：凸起内环面；605、605-1、605-2、605-3：过盈量调节缺口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
图1为燃气轮机转子的结构示意图，从前到后依次包括在压气机侧的压气机转子单元100、中间轴200和在透平机侧的透平转子单元300三部分。压气机转子单元包括压气机轴头1、压气机轮盘3及安装在压气机轮盘3上的一圈周向隔开的压气机动叶4、压气机拉杆5及压气机拉杆螺母2。压气机动叶4设置在压气机轮盘3的外侧，在压气机轮盘3的驱动下可压缩空气做功。相邻压气机轮盘3彼此轴向堆叠，端面相对布置，通过压气机拉杆5和压气机螺母2预紧，并与压气机轴头1连接，形成压气机转子单元100，压气机轮盘3可绕中心回转轴线20旋转。透平转子单元300包括透平轴头10、透平轮盘6及安装在透平轮盘6上的一圈周向隔开的透平动叶7、透平拉杆8及透平螺母9。透平动叶7安装在透平轮盘6的径向外侧，可使得高温高压燃气的内能转化为透平转子单元300旋转的功。与压气机转子单元100相似，透平轮盘6的轴向盘面设有拉杆孔，通过透平拉杆7和透平螺母9沿轴向堆叠，并与透平轴头10连接，可沿轴线堆叠形成透平转子单元300。透平转子单元300通过中间连接轴200与压气机转子单元100连接，驱动压气机及与压气机相连的发电机，以产生电能。
图2为燃气轮机转子的轮盘止口定位结构21的示意图，图3为第二级轮盘60的结构剖视图。参照图2和图3所示，轮盘止口定位结构21表示多级轮盘轴向堆叠后的任意两相邻的轮盘之间的配合结构，本实施例中，轮盘止口定位结构21适用于图1中所示的透平转子单元300中的任意相邻两级透平轮盘6的配合结构，或压气机转子单元100中的任意相邻两级压气机轮盘3的配合结构。轮盘止口定位结构21包括第一级轮盘50和第二级轮盘60两个轮盘沿轴向叠加。第一级轮盘50和第二级轮盘60为本领域内的压气机轮盘3、透平轮盘6或本领域内已知的其他轮盘。第一级轮盘50和第二级轮盘60可以为实心轮盘也可以为空心轮盘。参照图2所示，第一级轮盘50的右端面与第二级轮盘60的左端面相对，在第一级轮盘50右端面设有一个轴向凹槽51，在第二级轮盘60左端面设有一个轴向凸起61。轴向凸起61插接入轴向凹槽51中，为保证相邻轮盘的同轴度，实现径向定心与定位，轴向凸起61与轴向凹槽51相对于彼此在径向和切向对齐对准，轴向凹槽51的内环面501与轴向凸起61的外环面601对齐，且轴向凸起61的外径与轴向凹槽51的内径形成过盈配合。第二级轮盘60的轴向凸起61的轴向端面602平整。当轮盘为空心轮盘时，轴向凸起61为圆环，轴向凸起61的内环面603为一个平整的环面。当轮盘为实心轮盘，轴向凸起61不存在内环面。
参照图2和3所示，在轴向凸起61上设置过盈量调节缺口605，过盈量调节缺口605为设置在轴向凸起61的轴向端面602上的圆环状缺口。过盈量调节缺口605的轴向深度大于等于轴向凸起的1/2长度，且小于轴向凸起605的轴向端面与轮盘轴向中心线600的距离。例如过盈量调节缺口605的轴向深度取值为轴向凸起的1/2、3/4或3/5。过盈量调节缺口605的径向尺寸大于轴向凸起的外径(直径)与内径(直径)差的1/6，且小于轴向凸起的外径(直径)与内径(直径)差的3/5。例如过盈量调节缺口605的径向尺寸取值为轴向凸起的外径(直径)与内径(直径)差的1/5、1/4、2/5、1/3或1/2。特别地，当轮盘为实心轮盘时，轴向凸起61没有内环面，此时，轴向凸起的内径为0。通过设置过盈量调节缺口605，当轮盘转动时，在第一级轮盘50和第二级轮盘60之间的轴向位移不变的情况下，增大轴向凸起61的径向位移，使轴向凸起压向轴向凹槽51，从而实现第一级轮盘50与第二级轮盘60的止口定位配合，不需要在安装时就使用较大过盈量，可以减小轮盘止口定位结构21的所需的初始过盈量。参照图2和3所示，本实施例的轴向突起61为凸环，过盈量调节缺口605为沿凸环的内径面与凸环的轴向端面交界位置切除的圆环状缺口，该圆环状缺口的横截面呈类矩形结构。
在一个优选的实施例中，过盈量调节缺口605的轴向深度略大于轴向凸起的长度，而尽量远离轮盘轴向中心线600的距离；过盈量调节缺口605的径向尺寸等于轴向凸起的外径(直径)与内径(直径)差的1/4。该实施例的优势在于最大化了缺口设计对过盈量的调节作用，又最小化了该缺口设计对轮盘强度的削弱作用。
参照图4和5所示，本实施例的轴向凸起61为凸环，过盈量调节缺口605-1以及过盈量调节缺口605-2为沿凸环的内径面603与凸环的轴向端面602交界位置切除的圆环状缺口，该圆环状缺口的横截面呈三角形结构，三角形沿凸环的轴向端面向内倾斜。
参照图6所示，本实施例的轴向凸起61为凸台，过盈量调节缺口605-3为沿轴向凸起61的轴向端面602切除的圆环状缺口，该圆环状缺口的横截面呈矩形结构。
通过本实用新型的轮盘止口定位结构，在止口定位结构的轴向凸起设有过盈量调节缺口，从而使轴向凸起在转子升速过程中发生径向的变化，使轮盘之间越转越紧，因此，转子的轮盘在装配时可采用较小的过盈量，减小装置挤压应力，不需要多次调整轮盘的型线即能安装，提高安装简便性，降低了对工装的要求，同时确保转子在工作状态时紧密配合不松动，保证了燃气轮机转子的整体性，减小或避免了振动及长期工作下可能出现的相邻轮盘微量滑动或相对位移。不需要对轮盘的材质进行特殊化处理，提升普通材质制成的轮盘的性能，燃气轮机的质量和功效得到提升，取得较好的经济效益。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种燃气轮机转子的轮盘止口定位结构，其特征在于，两个所述轮盘轴向叠加，在两个所述轮盘相对的一端面设有轴向凸起，另一端面设有轴向凹槽，所述轴向凸起的外径与轴向凹槽的内径过盈配合；所述轴向凸起设有过盈量调节缺口；所述过盈量调节缺口为设置在所述轴向凸起的轴向端面上的圆环状缺口。
2.如权利要求1所述的燃气轮机转子的轮盘止口定位结构，其特征在于，所述过盈量调节缺口的轴向深度大于等于轴向凸起的1/2长度，且小于所述轴向凸起的轴向端面与所述轮盘轴向中心线的距离；所述过盈量调节缺口的径向尺寸大于所述轴向凸起的外径与内径差的1/6，且小于所述轴向凸起的外径与内径差的3/5。
3.如权利要求2所述的燃气轮机转子的轮盘止口定位结构，其特征在于，所述轴向凸起为凸环，所述过盈量调节缺口为沿所述凸环的内径面与凸环的轴向端面交界位置切除的圆环状缺口。
4.如权利要求3所述的燃气轮机转子的轮盘止口定位结构，其特征在于，所述圆环状缺口的截面为矩形。
5.如权利要求3所述的燃气轮机转子的轮盘止口定位结构，其特征在于，所述圆环状缺口的截面为类三角形，所述三角形沿所述凸环的轴向端面向内倾斜。
6.一种燃气轮机转子，其特征在于，包括在压气机侧的压气机转子单元、在透平机侧的透平转子单元以及用于连接两转子单元的中间轴，所述压气机转子单元和透平转子单元均包括多级轴向叠加的轮盘，在相邻两个所述轮盘相对的一端面设有轴向凸起，另一端面设有轴向凹槽，所述轴向凸起的外径与轴向凹槽的内径过盈配合；所述轴向凸起设有过盈量调节缺口；所述过盈量调节缺口为设置在所述轴向凸起的轴向端面上的圆环状缺口。
7.如权利要求6所述的燃气轮机转子，其特征在于，多级所述轮盘的轴向同一位置设有拉杆孔，并通过拉杆连接多级所述轮盘。
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Date of cancellation: 20191211 Granted publication date: 20150506 Pledgee: Tsinghua Holdings Co., Ltd. Pledgor: Beijing Huatsing Gas Turbine & IGCC Technology Co., Ltd. Registration number: 2016990000853 |
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