具有可轴向移动的涡轮转子轴的燃气轮机转子制造技术

本发明专利技术涉及一种用于燃气轮机的燃气轮机转子，所述燃气轮机转子具有压缩机转子轴（100），涡轮转子轴（200）和将两个转子轴连接的、力接合的联接装置（310），其中联接装置（310）构成为，使得即使当两个转子轴（100，200）相对彼此移动时仍存在力接合连接。在此，涡轮转子轴（200）在朝向压缩机转子轴（100）的端部上延长，使得所述涡轮转子轴在轴向方向（A）上搭叠压缩机转子轴（100）并且联接装置（300）将涡轮转子轴（200）的延长端部（210）与压缩机转子轴（100）沿径向方向（R）相互连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的燃气轮机转子、一种根据权利要求4所述的相应的燃气轮机以及用于这种燃气轮机的压缩机的依此的转子轴和用于这种燃气轮机的涡轮的依次的转子轴。
技术介绍
燃气轮机除了一个或多个燃烧室之外基本上包括压缩机和连接在下游的涡轮，所述压缩机和涡轮经由共同的转子轴在轴向方向上连接。如在用于产生能量的任意机器中，尽可能高的效率、即产生的能量与所使用的能量之比是重要的参量。因此，在燃气轮机方面在EP1131537B1中描述的方法应用所谓的液压间隙优化，以便优化燃气轮机的总效率。在此，燃气轮机转子相反于热气的流动方向移动，以便在构造为锥形的热气通道中将转子叶片尖部和热气通道壁之间的径向间隙最小化。在此，将涡轮转子与压缩机转子连接的拉杆如此支承，使得所述拉杆能够沿轴向方向移动。由此，为了优化，能够移动有助于涡轮效率的涡轮间隙。但是同时，通过伴随于此的压缩机转子的移动同时调整出了不利于压缩机效率的径向的压缩机间隙。为了避免这种矛盾的效果进而进一步优化总效率已经设想:将共同的转子在压缩机与涡轮的交界处分离并且经由轴向联接器将两个转子部分力接合地联接。但是在此，联接器必须构造为，使得即使在相对于压缩机转子轴轴向地移动涡轮转子轴时仍存在力接合。因此，能够移动涡轮转子进而优化其效率，而不必同时移动压缩机转子。因此，通过液压间隙优化引起的涡轮效率提高不再同时造成压缩机效率的变差，这与原本的目标相反。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种用于燃气轮机的进一步改进的燃气轮机转子。借助燃气轮机的燃气轮机转子实现本专利技术目的，所述燃气轮机转子包括压缩机转子轴和可相对于压缩机转子轴轴向移动的涡轮转子轴以及将两个转子轴一直连接的联接装置，其中压缩机转子轴构成为空心轴，涡轮转子轴被引导穿过所述空心轴。通过将涡轮转子轴延长超过压缩机转子轴的总轴向长度，得到用于联接装置的尤其大的支撑面，进而得到从涡轮转子到压缩机转子的力矩传递。如果压缩机转子轴构成为空心轴，那么涡轮转子轴的延长的端部被引导穿过所述压缩机转子轴，使得两个转子轴在燃气轮机中具有共同的轴线。如果将联接装置分成位于压缩机转子轴的两个端部处的两个区域，那么存在尤其坚固的联接装置。如果在燃气轮机中设有两个轴承，一个用于轴向地定位压缩机转子轴并且一个用于轴向地定位涡轮转子轴，那么压缩机转子和涡轮转子能够关于燃气轮机壳体彼此独立地移动。因此，能够对于两个部分一涡轮和压缩机一彼此分开地进行间隙优化，使得能够实现燃气轮机的最佳的总效率。因此能够避免压缩机中的效率损失，所述效率损失在两个轴的已知的刚性联接的情况下基于有助于涡轮效率的轴向移动而出现。因此，通过将两个转子轴的根据本专利技术的构型与具有用于轴向地移动的两个轴承的联接装置组合能够在压缩机中和在涡轮中相互独立地进行间隙优化，而没有限制燃气轮机转子的功能。由于这种单独的调整，燃气轮机也能够在扩展的工作范围内例如在部分负荷或者热启动时运行。因此，尤其在热启动中可能必要的是，甚至扩大间隙，以便避免在该临界状态下压缩机叶片触及壳体。附图说明现在将根据下面的附图示例地阐明本专利技术。其示出:图1示出燃气轮机的已知的燃气轮机转子的示意图，图2示出联接装置的根据本专利技术的第一构型的示意图，图3示出横贯图2中示出的实施例的剖面图，图4示出第二实施例的示意图。具体实施例方式图1中示意地示出用于燃气轮机的已知的燃气轮机转子。燃气轮机除了用于产生热气的燃烧装置I之外包括具有压缩机转子轴100的压缩机10、涡轮20，所述涡轮具有涡轮转子轴200以及在压缩机转子轴和涡轮转子轴之间的力接合的联接装置300。两个转子轴100和200经由相应的支架(示意地示出)来支承，使得可以轴向地移动两个转子轴。在此，联接器300构成为，使得即使在两个转子轴相向或相反地限定移动的情况下仍总是存在力接合。图2示意性示出根据本专利技术的燃气轮机转子的第一具体的实施形式。在此涡轮20的转子轴200，朝着压缩机10的方向延长远至使得延长的端部210完全地搭叠压缩机转子轴100。通过在此仅示出的轴承R以已知的方式径向地支承所述延长的涡轮转子轴200。此夕卜，为了在涡轮20中进行液压间隙优化而设有用于轴向地移动涡轮转子轴200的轴向轴承T-HS0。在此处示出的实施例中，压缩机转子轴100构成为空心轴，所述空心轴为了在压缩机10中进行液压间隙优化而还具有用于轴向地移动压缩机转子轴100的轴向轴承V-HS0。由于涡轮转子轴200延长超过压缩机转子轴100，能够在涡轮转子轴延长部210的外周上大面积地构成联接装置300。因此，涡轮转子轴延长部210在此同时形成压缩机的径向轴承。在此，两个轴向轴承T-HSO和V-HSO设置在压缩机10的冷的、入流侧的端部处。借助两个轴向轴承T-HSO、V-HSO可以彼此独立地定位和彼此独立地移动两个转子轴100、200。如根据横贯燃气轮机转子的图3中示出的剖面图可见，联接装置例如能够构成为花键轴连接装置310。在此，花键轴连接装置310的一个花键轴圈(Keilwellenkranz)在构成为空心轴的压缩机转子轴100的内面上延伸，与第一花键轴圈相对应的第二花键轴圈在涡轮转子轴200的延长的端部210的外面上延伸。在此，两个花键轴圈接合到彼此中，使得确保压缩机转子轴100与涡轮转子轴200的力接合的联接。为了更好的理解在燃气轮机之内的布置，在图2和图4中示出作为收敛的流动通道的压缩机10和作为扩散的流动通道的涡轮20，设置在转子轴上的转子叶片位于这些流动通道中。图4示出一个替选的实施方案，其中联接装置分成在压缩机转子轴100的两侧上的两个区域321和322。在此，啮合进而压缩机转子轴和涡轮转子轴100、200之间的力接合的联接也能够如在图3中示出的那样构成。此外，所述联接装置具有与图2中的实施方案相同的特征。本专利技术不限于之前描述的实施方案。相反地，也能够考虑各个特征的组合、变型或者补充，所述特征能够引出根据本专利技术的思想的其他可能的实施形式。因此，也能够例如以适当的方式延长压缩机转子轴并且接合到构成为空心轴的涡轮转子轴中。此外，两个示出的实施方案的联接装置能够组合，以便实现还更好的力矩传递。在此总是重要的是，根据本专利技术的燃气轮机转子构成为，使得在进行液压间隙优化时压缩机中的效率损失不提高并且可能甚至能够通过压缩机10的单独的移动而得到改善。因此，通过在压缩机的侧上进行这种超过正常状态的单独的间隙优化能够实现获得整个燃气轮机的附加的效率和扩展的工作范围。通过相对于燃气轮机壳体来分开地移动压缩机和涡轮和由此实现的分开的间隙优化，燃气轮机能够匹配于相应的流动状态进而也能够使用在部分负荷工作中。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.05 EP 10171951.61.关于燃气轮机的燃气轮机转子，包括压缩机转子轴(100)和能相对于所述压缩机转子轴(100)轴向移动的涡轮转子轴(200)以及将这两个转子轴(100，200) 一直连接的联接装置(300 )，其特征在于，所述压缩机转子轴(100 )构成为空心轴，所述涡轮转子轴(200 )被引导穿过所述空心轴。2.根据权利要求1所述的燃气轮机转子，其特征在于，所述联接装置是花键轴连接装置(310)，所述花键轴连接装置的一个花键轴圈在构成为空心轴的压缩机转子轴的内面上沿周向方向延伸，并且所述花键轴连接装置的与第一花键轴圈相对应的第二花键轴圈在所述涡轮转子轴(200)的延长端部(210)的外面上沿周向方向延伸。3.根据权利要求1至2之一所述的燃气轮机转子，其特征在于，所述联接装置包括用于将压缩机转子轴(100)与涡轮转子轴(200)力接合地连接的两个区域(321，322)，其中第一区域(321)位于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡·布老恩，克里斯托弗·布策克，于尔根·黑恩，彼得·施罗德，休伯特斯·米夏埃尔·维格尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：