[發明專利]用于渦輪機的轉子

無效

• 申請號: 201080024176.0
• 申請日: 2010-03-30
• 公開（公告）號: CN102449267A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 沃爾夫岡·扎卡賴亞斯
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F01D5/02
• 分類號: F01D5/02;F01D25/16
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;田軍鋒

技術領域

本發明涉及一種用于渦輪機的轉子，其具有軸和設置在所述軸上的作為用于止推軸承的元件的縱向止推墊圈，所述止推軸承用于軸向支承所述軸。

背景技術

在如燃氣輪機或蒸汽輪機或渦輪壓縮機的渦輪機的軸上設置有例如具有葉輪的形式的工作機構，通過所述工作機構增加或減少在渦輪機的流入口和流出口之間的靜壓差。通過操作工作機構，能夠將大的力沿軸的軸向方向傳遞到軸上，所述力由止推軸承吸收。止推軸承包括縱向止推墊圈和在定子上的軸承元件，所述縱向止推墊圈是轉子的部件，縱向止推墊圈根據通過磁力或通過潤滑的滑動的軸承類型支承在所述軸承元件上。

在工業渦輪機中，特別是在化學工業中使用的渦輪機中，時常需要在大于每分鐘10000轉的范圍內的轉速。這樣的高的轉速要求工作機構和縱向止推墊圈具有極高的強度，為了吸收和傳遞高的軸向推力，所述縱向止推墊圈具有相對大的半徑，并且因此受到高的離心力。為了確保所要求的高強度，通常情況下使用屈服點為1000N/mm²的高合金鋼。

如果特別是在工業領域中，渦輪機與腐蝕性氣體發生接觸，例如在壓縮含硫化氫的氣體時，那么工作機構和縱向止推墊圈也發生化學作用，以至于影響它們的強度。但是，不被硫化氫腐蝕的鋼僅具有最大為700N/mm²的強度。因此，與不設計成暴露于如此腐蝕性的化學氣體的機器相比，與硫化氫或類似的腐蝕性氣體發生接觸的渦輪機僅能夠以更低的轉速工作。

發明內容

本發明的目的是，提出一種用于渦輪機的轉子，所述轉子既設計用于借助化學腐蝕性氣體工作，也能夠以在超過10000U/min(轉/分鐘)的范圍內的高轉速工作。

所述目的通過開始所述類型的轉子得以實現，其中，根據本發明，所述縱向止推墊圈具有用于徑向支承在軸上的第一圓柱形接觸面和用于在軸上自定心的第二錐形接觸面。

在這種情況下，本發明基于下述思想，即，在已知的實施形式中，縱向止推墊圈借助于以液壓方式的收縮配合安裝在轉子的軸上。在這種情況下，縱向止推墊圈液壓地擴寬，并且朝著止擋推到軸的略呈錐形的接觸面上。軸螺母將熱壓套裝的縱向止推墊圈軸向保持在位置上。為了使縱向止推墊圈不在軸的接觸面上滑動，所述縱向止推墊圈還必須在大的離心力的情況下仍然能夠保持它的在接觸面上的穩定壓配合，這要求壓配合必須非常牢固。因此，縱向止推墊圈的鋼受到非常高的負載。

如果在沒有熱壓配合的情況下也實現穩定的連接，那么取消由于收縮而作用在縱向止推墊圈上的力，并且所述縱向止推墊圈能夠將它的全部強度用于承受離心力。通過由于消除來自熱壓配合的應力而出現的應力的降低，即便在高轉速時也能夠使用用于縱向止推墊圈的適于壓縮硫化氫的材料。

通過第一圓柱形的接觸面，縱向止推墊圈能夠徑向保持在它的位置上，并且因此避免了不平衡。第二錐形接觸面用于將切向力從縱向止推墊圈傳遞到軸上，以便所述縱向止推墊圈不相對于軸轉動。為了傳遞所述力，縱向止推墊圈的錐形接觸面適宜地由軸螺母壓靠在軸的或固定在所述軸上的構件的配對面上。

有利的是，渦輪機是一種渦輪機械，特別是渦輪壓縮機。特別有利的是，本發明可應用于為磁性軸承的部件的這樣的縱向止推墊圈。由于磁性軸承，所述縱向止推墊圈相對大地構成，并且因此在快速轉動的情況下受到很強的機械負載。通過磁性的支承能夠實現特別低摩擦的支承。

錐形接觸面用于使縱向止推墊圈在軸上自定心。錐形接觸面適宜地不直接鄰接在第一圓柱形接觸面上，以便避免鋒利的邊緣，所述邊緣能夠在將縱向止推墊圈推到軸上時損壞所述軸。因此，兩個接觸面例如通過如斜面的平坦的中間平面適宜地相互間隔一定距離，或者能夠通過倒圓部相互連接。

在本發明的一個有利的實施形式中，第二接觸面是錐形，使得相對于縱向止推墊圈的徑向擠壓回彈。因此，避免了在支承面擠壓時縱向止推墊圈的擴寬，以至于縱向止推墊圈受到機械地保護。所述擠壓反作用于離心力，并且因此在縱向止推墊圈的強度上產生有利地影響。

為了同時傳遞切向力，錐形接觸面和它的配對面能夠構成為赫斯連接(Hirthverbindung)。但是，所述實施形式具有的缺點是，所述實施形式伴隨著高的制造耗費。因此，具有截錐面的形式的錐度是優選的，在所述錐度的情況下通過力配合，即通過靜摩擦，實現將力從接觸面傳遞到配對面。在這種情況下，使縱向止推墊圈的錐形接觸面壓靠在配對面上的力大到使得在接觸面上產生的力由于摩擦力矩能夠將必要的起動力矩在第二接觸面不滑動的情況下傳遞到所述第二接觸面的配對面上。