具有卸載區域的用于蒸汽輪機的轉子制造技術

本發明專利技術涉及一種具有卸載區域的用于渦輪機的轉子（5），其中所述卸載區域的特征在于在周向方向（16）上設置的多個凹部（15），其中所述多個凹部（15）幾乎螺旋形地延伸。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于具有卸載區域的用于渦輪機的轉子。
技術介紹
用于渦輪機、尤其用于蒸汽輪機的轉子必須符合提高的要求。當前，這種轉子必須經受高的蒸汽溫度，這導致對具有良好材料強度的良好材料的需求。此外，要求具有始終較高的渦輪機功率的蒸汽輪機，這導致，轉子上的阻力矩增大。此外，對用于蒸汽輪機的轉子要求細長的實施形式，這又導致增大的極阻力矩。此外，在客戶方面通常期望更靈活的運行方式。這種靈活的運行方式導致在快速起動時增大的熱應力。這導致轉子的增大的負荷。用于蒸汽輪機的轉子基本上沿著轉動軸線構造成是圓柱形的并且沿著轉動軸線受到不同的熱負荷和機械負荷。因此，例如在轉子的入流區域中受到高的熱負荷。原則上，轉子必須符合下述當然相互矛盾的目標的要求。因此，一方面在轉子動態方面，期望沿著渦輪機軸線或轉動軸線具有盡可能恒定的橫截面或恒定的阻力矩變化的轉子。這意味著，在考慮到缺口因素的情況下，轉子在沿著轉動軸線的任一軸向位置上承受得住要傳遞的功率和由此產生的扭矩。另一方面，考慮用于降低轉子中的熱感生應力的卸載槽。這種卸載槽基本上位于蒸汽輪機的入流區域中并且局部地減小橫截面以及極阻力矩。盡管如此，為了符合涉及到蒸汽溫度、渦輪機功率、轉子和靈活的運行方式的對蒸汽輪機的期望的要求，必須繼續優化轉子。已知的用于蒸汽輪機的轉子制造成具有卸載槽，所述卸載槽在入流區域中具有旋轉對稱的和圓形的橫截面。通常針對卸載槽的所述結構并且具體地針對最小的轉子直徑的選擇，接受符合更上面描述的相互矛盾的要求的折中方案。值得期望的是具有符合上述發展趨勢的轉子。
技術實現思路
因此，本專利技術的目的在于提出一種符合上述發展趨勢的轉子。所述目的通過一種具有卸載區域的用于渦輪機的轉子來實現，其中設置有在周向方向上設置的多個凹部。本專利技術不同于迄今的構型，在迄今的構型中，在入流區域中設有具有旋轉對稱的和圓形的橫截面的卸載槽。相反地，根據本專利技術轉子在卸載區域中設有凹部，所述凹部沿周向方向設置。所述凹部在周向方向上圍繞轉動軸線設置并且具有非軸對稱的橫截面輪廓。橫截面輪廓此外具有與螺紋相似地螺旋型地以螺旋線延伸的缺口和側壁。通過轉子的卸載區域的所述設計方案，首先保證了適當地傳遞扭矩，因為轉子的直徑基本上是不變的。此外，還降低了卸載區域中的熱感生應力，因為凹部導出熱感生應力。在從屬權利要求中提出有利的改進形式。因此，有利的是，凹部彼此間以等距的間距設置。通過凹部沿周向方向等距的分布，能夠阻止不平衡性且阻止不期望的干擾的轉子動態。通過凹部構造成彼此相同的有利的改進形式，能夠此外對轉子動態產生正面影響。因此能夠有效地避免不平衡性。凹部基本上長形地構成。在另一個有利的改進形式中，凹部以角度α相對于轉動軸線傾斜，所述角度α位于10°和80°之間、優選地是45°。通過所述傾斜，螺紋螺旋型的類似于螺旋線地延伸的結構是可能的。在一個有利的改進形式中，凹部具有深度，其中所述深度在軸向方向上首先增大并且隨后減小。通過所述措施，雖然橫截面是非軸對稱的，但能夠實現沿周向方向均勻的卸載作用。理想地，在一個有利的改進形式中，凹部具有始端區域和末端區域，其中凹部在始端區域和末端區域中與轉子表面齊平。通過所述設計方案，幾乎最小化缺口應力集中，這對轉子動態且對轉子的機械特性產生正面影響。附圖說明根據圖1至5詳細地闡明本專利技術的實施例，但不局限于所述實施例。在此示出了:圖1示出蒸汽輪機的橫截面圖，圖2示出根據現有技術的轉子的一部分的橫截面圖，圖3示出根據本專利技術的轉子的一部分的俯視圖，圖4示出根據本專利技術的轉子的橫截面圖，圖5示出根據本專利技術的轉子的橫截面圖。具體實施例方式帶有相同的附圖標記的部件基本上具有相同的工作原理。圖1示出貫穿蒸汽輪機I的一部分的橫截面。蒸汽輪機I基本上具有外殼體2和設置在外殼體2之內的內殼體3。在內殼體3之內以能夠旋轉的方式支承圍繞轉動軸線4設置的轉子5。轉子5具有沿轉動軸線的方向依次設置的轉子葉片排6，其中僅前兩排設有附圖標記6。在轉子葉片排6之間設置有設置在內殼體3中的導向葉片7，其中在圖1中僅兩個導向葉片排7用附圖標記7標明。在工作中，具有高溫度和高壓力的蒸汽通常流入到蒸汽輪機中且流入到入流區域8中并且在流動通道9中沿轉動軸線4的方向膨脹并且在此交替地穿流轉子葉片排6和導向葉片排7。蒸汽的溫度下降，其中壓力降低。轉子在此處于旋轉并且在工作中通常以3000U/min或3600U/min恒速地轉動。高的蒸汽溫度和蒸汽壓力以及相對較高的轉動頻率導致高的熱負荷和機械負荷。尤其在入流區域8中，對轉子5的要求是尤其高的。在圖2中示出根據現有技術的轉子的視圖。基本上，入流區域8設有卸載槽10。所述卸載槽10根據現有技術基本上構成為是旋轉對稱的或是圓形的。這意味著，在橫截面中觀察，卸載槽線11是圓段。當然，圓形的卸載槽10出于強度原因不是理想的，因為內徑12減小，這能夠導致不期望的強度缺陷。此外，沿轉動軸線設有底槽13。在所述底槽13中設置有沒有詳細示出的轉子葉片，其中所述底槽在圖2中構成為錘頭型底槽。在圖3中示出卸載槽10的根據本專利技術的設計方案。替代如同在圖2中示出的、構成為具有旋轉對稱的或圓形的表面的卸載槽10，卸載槽表面14構成為基本上平行于轉動軸線4。根據本專利技術，在卸載區域10中設置有凹部15，所述凹部沿著周向方向16設置。所述凹部15能夠銑削到卸載槽表面14中或通過其他的處理方法加工。凹部15彼此間具有間距17，其中從凹部15到凹部15的間距17保持不變。因此，凹部15以相互間等距的間距設置。凹部15具有寬度和長度，其中長度大于寬度。凹部15在此沿周向方向16構成為基本上彼此相同，以便避免不期望的轉子動態。凹部15以角度α相對于轉動軸線4傾斜，所述角度α在10°和80°之間、優選地是45°。其他有利的角度范圍為10°至70°、20°至60°、30°至50°以及10°至70°、10°至60°、10° 至 50° 以及 20° 至 80°、30° 至 80°、40° 至 80°、50° 至 80°。通過凹部 15的所述傾斜，凹部15的延伸類似于螺旋線，這意味著，凹部15螺旋型地以螺旋線延伸。凹部15因此構成為非軸對稱的。在相對于轉動軸線4的平行線和凹部15的長形結構之間確定角度α。圖4示出沿著圖3中的A-A線的橫截面圖。所述視圖因此示出沿著轉動軸線4的方向的視角。凹部15在此以等距的間距17沿著周向方向16分布。凹部15具有芯半徑18，所述芯半徑從凹部的底部19朝向轉動軸線4確定。此外，凹部15通過外半徑20確定，所述外半徑通過卸載槽表面14和轉動軸線4確定。在橫截面中觀察，凹部15構成為是矩形的或梯形的，其中在過渡部21處出于強度原因應不構造有棱角。在過渡部21中，底部19和側壁22的特征在于流線型的過渡。這意味著，過渡部的特征在于沒有詳細畫出的半徑。至少應避免在所述過渡部21中的干擾的缺口應力集中。圖5示出轉子5的側視圖。凹部15在此朝轉動軸線方向構成為，使得芯半徑18朝轉動軸線方向發生改變。尤其地，芯半徑18在始端區域23和末端區域24中與外半徑20齊平。這意味著，凹部15在始端區域23和末端區域24中與卸載槽表面14齊平。此外，凹部15沿其縱向方向具有連續的延伸。圖5示出貫穿本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.09.08 EP 10175762.31.有卸載區域的用于渦輪機(I)的轉子(5)， 其中所述轉子(5)以能夠圍繞轉動軸線(4)旋轉的方式構成， 其特征在于， 所述轉子具有多個在所述轉子(5)的表面上、沿周向方向(16)設置在所述卸載區域中的凹部(15)， 其中所述凹部(15)相對于所述轉動軸線(4)以角度α傾斜，所述角度α位于10°和80。之間、優選是45°。2.根據權利要求1所述的轉子(5)， 其中所述凹部(15)彼此間以等距的間距(17)設置。3.根據權利要求1或2所述的轉子(5)， 其中所述凹部(15)構造成彼此相同。4.根據上述權利要求之一所述的轉子(5)， 其中所述凹部(15)具有...

【專利技術屬性】
技術研發人員：托馬斯·霍夫鮑爾，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：
國別省市：