一种燃气轮机高压转子防热振动变形的补强结构制造技术

本发明专利技术属于燃气轮机技术领域，具体涉及一种燃气轮机高压转子防热振动变形的补强结构，包括转接轴、调整垫和衬套；所述燃气轮机的高压转子上具有篦齿盘，篦齿盘通过鼓筒轴连接到高压涡轮处；高压涡轮内连接有涡轮轴；所述衬套设于转接轴的一端；所述转接轴的一端通过所述衬套抵于篦齿盘的盘心处；转接轴的另一端伸至高压涡轮的中心处并抵于涡轮轴上；所述调整垫设置于衬套与转接轴的连接处并传递轴向的支撑力。利用了高压转子和高压涡轮的原有结构，有效弱化了零部件本身的弹性模量与热应力耦合变化对高压转子刚度产生的不利影响，降低了发动机工作的不同阶段中因高温和高温差造成的变形的问题，有力保障了燃气轮机的安全可靠运行。靠运行。靠运行。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机高压转子防热振动变形的补强结构


[0001]本专利技术属于燃气轮机
，具体涉及一种燃气轮机高压转子防热振动变形的补强结构。

技术介绍

[0002]燃气轮机是一种将燃气的能量转变为有用功的内燃式动力机械，在多个领域中被广泛应用，比如：应用于民用发电领域中或作为动力装置应用于飞机或大型船舶中。燃气轮机的工作过程是：压气机连续地从大气中吸入空气并对空气进行压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与燃烧室中喷入的燃气混合后燃烧，进而成为高温燃气，随即高温燃气流入到燃气涡轮处膨胀做功，并利用高温燃气推动涡轮带着压气机一起旋转；燃气轮机是一种清洁性好、效率高的装置，具有体积小、重量低等优点。
[0003]燃气轮机自问世以来，由于其具有功率大、体积小、启动快、工作稳定以及可使用多种燃料等优点，获得国内外的广泛认可，同时国内外众多科技工作者也对其开展了大量的研究工作，并在较短时间内已经取得了跨越式的发展。在燃气轮机方面的技术水平的优劣也同时反映了一个国家科学技术水平和军事实力的高低。
[0004]燃气轮机的零部件在工作时的温度很高，并且位于不同部位的零部件甚至同一零部件不同区域的温度都有可能有较大的差别；在燃气轮机的启动、高速运转以及停车等等过程中的不用阶段，燃气轮机上的各个零部件上的温度将会发生非常显著的变化。例如：在燃气轮机停车之后，燃气轮机内部的热量将会通过外机匣向外散发，而燃气轮机外层结构温度逐渐降低快，而内层结构温度依然较高，并且内层结构的温度降低速度慢，使得燃气轮机的整体呈外冷内热的状态，此外，在燃气轮机轴向上的各个区域处的零部件的温度也都不相同。
[0005]上述现象在高压压气机的高压转子和高压涡轮所在的区域上尤其明显。并且由于温度分布不均衡时将会产生的热应力，而这种热应力将会导致高压转子发生一定的热弯曲，从而导致燃气轮机内部的刚度矩阵发生变化，即：在较大的温差情况下，将会造成高压转子和高压涡轮之间的零部件的连接以及零部件本身会因为产生较大的热振动而发生变形，当变形情况严重时将有可能影响燃气轮机的安全运行。
[0006]目前，国内为应对高压转子可能产生的热振动变形问题所采取的处理措施较为单一，一方面是通过改变高压转子以及高压涡轮的结构，并对零部件的形状和尺寸等要素进行重新设计，例如：改变高压转子的叶盘或叶片的结构，使其内部的刚度合理分布；另一方面，技术人员也会通过改变零部件的材料来提升零部件本身的抗变形的能力，例如：将温度较高且温差变化较大部位的材料改为高温粉末合金，从而降低因高温和温差产生的热应力和热弯曲变形产生的不利影响。以上两种解决方案均存在一定的弊端，其中改变结构形式的方案，工作难度高，工作量大，大大增加了研发成本；改变材料的方案会带来成本增高以及未知的不确定因素，势必对燃气轮机的工作性能和可靠性造成一定的负面影响。
[0007]因此，有必要设计一种能够对已有燃气轮机的高压转子和高压涡轮之间的连接结
构进行补强的结构，从而降低成本和难度。

技术实现思路

[0008]为了解决现有技术存在的上述问题，本方案提供了一种燃气轮机高压转子防热振动变形的补强结构。
[0009]本专利技术所采用的技术方案为：一种燃气轮机高压转子防热振动变形的补强结构，包括转接轴、调整垫和衬套；所述燃气轮机的高压转子上具有篦齿盘，篦齿盘通过鼓筒轴连接到高压涡轮处；高压涡轮内连接有涡轮轴；所述衬套设于转接轴的一端；所述转接轴的一端通过所述衬套抵于篦齿盘的盘心处；转接轴的另一端伸至高压涡轮的中心处并抵于涡轮轴上；所述调整垫设置于衬套与转接轴的连接处并传递轴向的支撑力。
[0010]上述结构中，当高压转子处因热振动发生变形时，在鼓筒轴和转接轴同时传递轴向的支撑力，降低高压转子因为热振动变形而发生形状变化以及发生与高速涡轮相对位置的变化，提高保证高压转子结构的稳定性，并且由于转接轴的支持位置与鼓筒轴的连接位置不同，从而使得两者之间形成局部杠杆作用，以鼓筒轴的连接处为支点，利用转接轴的支撑，防止篦齿盘的外侧以及篦齿盘的盘体在因为热振动的现象而发生的变形量超标的问题。
[0011]作为上述的补强结构的备选结构和补充设计，所述转接轴包括转子侧轴体和涡轮侧轴体两段，所述转子侧轴体和涡轮侧轴体对接连接。本补充设计中，将转接轴设计为两段，两段之间采用对接方式进行连接，在转子侧轴体用于对接涡轮侧轴体的部位设置第一对接部，该对接部呈环形的阶梯状，而涡轮侧轴体用于对接该第一对接部的一端设置有相应第二对接部，从而使得涡轮侧轴体能够以插接方式对接到转子侧轴体的第一对接部上。此外，由于转接轴采用两段式的结构，能够方便于转接轴的加工以及满足不同位置对刚度、硬度等性能以及对材质选择的需求，并且能够避免对长度较长的零部件进行加工所产生报废率和高额成本。
[0012]作为上述的补强结构的备选结构和补充设计，所述转子侧轴体上设置有径向向外延伸的第二支撑部；所述鼓筒轴与高压涡轮的连接处呈环形；所述第二支撑部的外沿抵于鼓筒轴与高压涡轮连接处的内侧。该第二支撑部的外侧边沿朝向鼓筒轴与高压涡轮的连接处延伸，并能够抵于该连接处的内侧，从而提供径向的支撑力，当该连接处的温度较高或者温差变化较大，并因为热振动现象而发生形变的趋势时，通过该第二支撑部的支撑，能够抵消该连接处形变的力，从而使得该连接处不会因为热振动而发生变形。
[0013]作为上述的补强结构的备选结构和补充设计，所述涡轮侧轴体抵于涡轮轴的端面并为高压涡轮提供径向的支撑力。本方案中的涡轮侧轴体是由涡轮轴的端面提供支撑力的，通过转接轴将涡轮轴上的支撑力传递到篦齿盘上。
[0014]作为上述的补强结构的备选结构和补充设计，在所述转接轴与衬套连接的一端设置有第一支撑部，所述第一支撑部径向凸起于转子侧轴体外周壁并呈圆盘状。该第一支撑部处的转接轴轴身的厚度更厚，转接轴通过该第一支撑部传递轴向的支撑力，从而能够使得篦齿盘被轴向抵紧；篦齿盘本身以及高压转子处的零部件发生热振动现象而变形时，能
够由该转接轴对其变形的趋势进行抑制。
[0015]作为上述的补强结构的备选结构和补充设计，所述衬套一侧的端面边沿处设置有轴向凸齿，轴向凸齿沿衬套的轴向伸出；所述第一支撑部的外沿处设置有对应轴向凸齿的凹槽，所述轴向凸齿为转子侧轴体提供径向向内的支撑力。本方案中的设置的轴向凸齿对第一支撑部提供径向向内的支撑力，从而避免第一支撑部在高速旋转的离心力作用下损坏。
[0016]作为上述的补强结构的备选结构和补充设计，所述衬套的边沿处设置有径向凸齿；所述径向凸齿径向向外延伸并与第一支撑部相抵，以轴向传力。本方案中衬套上设置的径向凸齿能够传递转子侧轴体的支撑力至篦齿盘的盘心处，同时，该衬套也是主要在篦齿盘与转接轴之间起连接作用。
[0017]作为上述的补强结构的备选结构和补充设计，所述衬套的外周面倾斜，使其能够嵌装到篦齿盘盘心处。以上倾斜的结构设计，能够使其更加贴合于篦齿盘，从而辅助于转接轴与篦齿盘的对位。
[0018]作为上述的补强结构的备选结构和补充设计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机高压转子防热振动变形的补强结构，其特征在于：包括转接轴、调整垫（7）和衬套（6）；所述燃气轮机的高压转子（8）上具有篦齿盘（5），篦齿盘（5）通过鼓筒轴（3）连接到高压涡轮（1）处；高压涡轮（1）内连接有涡轮轴（9）；所述衬套（6）套设于转接轴的一端；所述转接轴的一端通过所述衬套（6）抵于篦齿盘（5）的盘心处；转接轴的另一端伸至高压涡轮（1）的中心处并抵于涡轮轴（9）上；所述调整垫（7）设置于衬套（6）与转接轴的连接处并传递轴向的支撑力。2.根据权利要求1所述的燃气轮机高压转子防热振动变形的补强结构，其特征在于：所述转接轴包括转子侧轴体（4）和涡轮侧轴体（2）两段，所述转子侧轴体（4）和涡轮侧轴体（2）对接连接。3.根据权利要求2所述的燃气轮机高压转子防热振动变形的补强结构，其特征在于：所述转子侧轴体（4）上设置有径向向外延伸的第二支撑部（43）；所述鼓筒轴（3）与高压涡轮（1）的连接处呈环形；所述第二支撑部（43）的外沿抵于鼓筒轴（3）与高压涡轮（1）连接处的内侧。4.根据权利要求2所述的燃气轮机高压转子防热振动变形的补强结构，其特征在于：所述涡轮侧轴体（2）抵于涡轮轴（9）的端面并为高压涡轮（1）提供径向的支撑力。5.根据权利要求1所述的燃气轮机高压转子防热振动变形的补强结构，其特征在于：在所述转接轴与衬套（6）连接的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王蕊，王鸣，陈涛，杨万金，肖淑颖，戚光鑫，
申请(专利权)人：成都中科翼能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：