[發明專利]用于流體機械的轉子

有效

• 申請號: 201680073595.0
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN108368742B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 斯特芬·雅爾馬爾希特;凱文·米尼
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: F01D5/06
• 分類號: F01D5/06;F04D29/054
• 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;丁永凡

本發明涉及一種用于流體機械的轉子，其包括：多個轉子區段，所述轉子區段分別設有居中的開口并且軸向彼此相鄰地設置；穿過轉子區段的開口延伸的單一的拉桿和兩個夾緊機構，所述夾緊機構設置在拉桿的軸向相對置的端部處并且將轉子區段相互夾緊，其中轉子區段形成至少兩個轉子區段組，在所述轉子區段組之間設置有至少一個另外的夾緊機構。

技術領域

本發明涉及一種用于流體機械的轉子，其包括：多個轉子區段，所述轉子區段分別設有居中的開口并且軸向彼此相鄰地設置；穿過轉子區段的開口延伸的單一的拉桿；和兩個夾緊機構，所述夾緊機構設置在拉桿的軸向相對置的端部處并且將轉子區段相互夾緊。

背景技術

這種轉子在現有技術中以不同的設計方案已知，并且在流體機械中用于：將能量形式相互變換。例如，做功流體的焓和/或流動能量在蒸汽輪機/燃氣輪機中變換成轉子的旋轉能量(渦輪機轉子)。替選地，能夠使用旋轉驅動的轉子，以便抽吸任意的氣體并且為了進一步使用而在工業過程中壓縮(壓縮機轉子)。

已知的轉子包括多個轉子區段，所述轉子區段分別設有居中的開口并且軸向彼此相鄰地設置。在此，轉子區段中的一些構成為所謂的輪盤，所述輪盤分別承載徑向延伸的葉片的凸緣(轉子葉片)。此外，這種轉子大多包括延伸穿過轉子區段的開口的中央的單一的拉桿。在拉桿的軸向相對置的端部處設置有兩個夾緊機構，所述夾緊機構將轉子區段相互夾緊。

在流體機械運行期間，激勵拉桿振動。在此，避免拉桿固有頻率的大小的振動頻率或拉桿固有頻率附近的振動頻率，因為拉桿的這種共振能夠損害流體機械的功能或導致拉桿的損壞/破壞。

渦輪機轉子通常以低的旋轉頻率運行，所述旋轉頻率基本上對應于相應的電網的網絡頻率。在渦輪機轉子中構建的拉桿的固有頻率相應地通常顯著高于該旋轉頻率，因此在渦輪機級中幾乎無法出現拉桿的有害的共振。

對于壓縮機轉子的情況是不同的，因為所述壓縮機轉子以盡可能高的旋轉頻率運行。因為旋轉頻率越高，可實現的壓縮機功率就越大。只要壓縮機轉子的拉桿的固有頻率不允許低于壓縮機轉子的旋轉頻率，那么因此所述固有頻率就是對于壓縮機功率的限制功率的因素。

在該背景下期望的是：提高尤其壓縮機轉子的拉桿的固有頻率，所述固有頻率原則上通過拉桿的尺寸和材料特性以及通過借助于夾緊機構施加到拉桿上的拉力確定。在此，所提到的因素不同地影響拉桿的固有頻率。

拉桿的固有頻率越低，拉桿的自由振動長度就越長。由于多個輪盤和其它的轉子區段，對于壓縮機轉子——進而也對于穿過其的拉桿——能夠完全得到如下長度，所述長度伴隨拉桿的相對低的固有頻率，這強烈地限制壓縮機轉子的可行的旋轉頻率。

相反，拉桿的固有頻率越高，經由夾緊機構施加到拉桿上的拉力就越高。由于此，能夠通過如下方式提高拉桿的固有頻率：轉子區段相對彼此更強地夾緊。但是，拉桿的拉力不能夠任意地提高，因為對于拉桿而言由材料和尺寸所決定不應超過最大允許的拉力，以便防止拉桿的損壞或撕裂。

因此，在實踐中總是不可行的是：結構上設定拉桿的足夠高的固有頻率，以便達到期望的壓縮機功率。

該問題至今為止通過如下方式克服：使用不同的拉桿裝置，所述拉桿裝置通常由多個較短的、偏心設置的拉桿構成。然而，該解決方案的缺點是：不再能夠實現與單一的中央的拉桿關聯的優點，例如簡單的制造和安裝。

上述類型的其它的轉子在參考文獻WO 2015/091436 A1、WO 2014/037521 A1和JP2006 138 255 A中描述。

發明內容

因此，本發明的目的是，實現一種改進的轉子，所述轉子克服上述缺點并且允許更高的旋轉頻率。

為了實現所述目的，本發明提出上述類型的轉子，所述轉子的轉子區段形成至少兩個轉子區段組，在所述轉子區段組之間設置有至少一個另外的夾緊機構。