轮盘、燃气轮机转子和燃气轮机的制作方法

1.本发明涉及燃气轮机技术领域，具体涉及一种轮盘、燃气轮机转子和燃气轮机。


背景技术：

2.重型燃气轮机主要分为焊接转子、中心拉杆转子及分布式拉杆转子三种转子形式。焊接转子，通过焊接方式将转子的各级盘连接在一起；分布式拉杆转子，通过分布在盘周围多根拉杆将各级盘连接在一起，并通过盘端面齿进行传递扭矩；中心拉杆转子，通过中心的拉杆将各级盘拉紧，并通过盘端面齿进行传递扭矩。相关技术中，端面齿间存在间隙，导致热通道内工质及能量损失；且轮盘间必须使用比较大的预紧力拉紧，保证端面齿在运行过程中始终啮合。对于拉杆要较高的强度要求。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种轮盘、燃气轮机转子和燃气轮机。
4.本发明实施例的燃气轮机转子，包括：
5.拉杆；
6.轮盘组件，所述轮盘组件包括多个轮盘，多个所述轮盘套设在所述拉杆上，相邻两个轮盘中的一者具有围绕其轴线间隔设置的多个凸齿，相邻两个轮盘中的另一者具有围绕其轴线间隔设置的多个凹槽，其中每个所述凸齿的长度方向和每个所述凹槽的长度方向均为所述拉杆的轴向，多个所述凸齿一一对应地配合在多个所述凹槽内。
7.因此，根据本发明实施例的燃气轮机转子具有可减少燃气轮机内工质损失和能量损失的优点。
8.在一些实施例中，每个所述轮盘包括本体，所述本体具有用于穿过所述拉杆的通孔，其中相邻两个所述轮盘中的一者的所述本体上设有第一凸环，所述第一凸环环绕所述通孔设置，相邻两个所述轮盘中的另一者的所述本体上设有安装槽，所述安装槽的深度方向为所述拉杆的轴向，所述第一凸环配合在所述安装槽内，
9.多个所述凸齿沿所述拉杆的周向间隔地设在所述第一凸环的外周面上，多个所述凹槽沿所述拉杆的周向间隔地设在所述安装槽的侧壁面上；
10.或者，多个所述凹槽沿所述拉杆的周向间隔地设在所述第一凸环的外周面上，多个所述凸齿沿所述拉杆的周向间隔地设在所述安装槽的侧壁面上。第一凸环和安装槽作为凸齿的载体，可使得相邻的两个轮盘进行传递扭矩时凸齿不易断裂，以便凸齿插合在凹槽内时更加稳固。
11.在一些实施例中，所述轮盘组件包括第一端部轮盘、中间轮盘和第二端部轮盘，所述中间轮盘在所述拉杆的轴向上位于所述第一端部轮盘和所述第二端部轮盘之间，所述第一端部轮盘的所述本体上设有所述第一凸环和所述安装槽中的一者，所述第二端部轮盘的所述本体上设有所述第一凸环和所述安装槽中的一者。由此可减少第一端部轮盘和第二端
部轮盘的加工步骤，从而提高加工效率。
12.在一些实施例中，所述中间轮盘的数量为多个，其中
13.多个所述中间轮盘中的一部分的所述本体上设有所述第一凸环和所述安装槽，所述第一凸环和所述安装槽在所述拉杆的轴向上位于所述中间轮盘的所述本体的两端；
14.和/或，多个所述中间轮盘中的一部分的所述本体上设有两个所述第一凸环，两个所述第一凸环在所述拉杆的轴向上位于所述中间轮盘的所述本体的两端；
15.和/或，多个所述中间轮盘中的一部分的所述本体上设有两个所述安装槽，两个所述安装槽在所述拉杆的轴向上位于所述中间轮盘的所述本体的两端。
16.在一些实施例中，所述本体具有在所述拉杆的轴向上相对的第一端面和第二端面；
17.所述第一凸环设在所述第一端面和所述第二端面中的一者上，所述安装槽设在所述第一端面和所述第二端面中的另一者上；
18.或者，所述第一端面和所述第二端面中的一者上设有所述第一凸环，所述第一端面和所述第二端面中的另一者上设有第二凸环，所述第二凸环环绕所述通孔设置，其中所述第二凸环和所述本体之间限定出所述安装槽或者所述安装槽设在所述第二凸环的在所述拉杆的轴向上远离所述本体的端面上。
19.在一些实施例中，相邻两个所述轮盘中的所述一者的所述第一凸环设有多个第一通孔，多个所述第一通孔围绕所述轮盘的轴线间隔设置，每个所述第一通孔沿所述轮盘的径向贯穿所述第一凸环，相邻两个所述轮盘中的所述另一者的所述安装槽设有多个第二通孔，多个所述第二通孔围绕所述轮盘的轴线间隔设置，每个所述第二通孔沿所述轮盘的径向贯穿所述安装槽的侧壁面，多个所述第一通孔与多个所述第二通孔一一配合；和
20.相邻两个所述轮盘还具有多个固定件，多个固定件中的每一者设在与其对应的所述第一通孔和所述第二通孔内。多个固定件与多个第一通孔和多个第二通孔配合可提高了拉杆的可靠性；或者在满足拉杆需要提供的预紧力的情况下，改用较为低廉材料的拉杆(拉杆强度较低的拉杆)，以便降低成本。
21.本发明还提出了一种轮盘，所述轮盘具有多个凸齿和多个凹槽中的至少一者，多个所述凸齿围绕所述轮盘的轴线间隔设置，多个所述凹槽围绕所述轮盘的轴线间隔设置，其中每个所述凸齿的长度方向和每个所述凹槽的长度方向均为所述轮盘的轴向。
22.在一些实施例中，每个所述轮盘包括本体，本体具有通孔，所述通孔的轴线与所述轮盘的轴线一致，所述本体上设有第一凸环和安装槽中的至少一者，所述第一凸环环绕所述通孔设置，所述安装槽的深度方向为所述轮盘的轴向；
23.多个所述凸齿间隔地设在所述第一凸环的外周面上，多个所述凹槽间隔地设在所述安装槽的侧壁面上；
24.或者，多个所述凹槽间隔地设在所述第一凸环的外周面上，多个所述凸齿间隔地设在所述安装槽的侧壁面上。
25.在一些实施例中，所述本体具有在所述轮盘的轴向上相对的第一端面和第二端面，所述第一端面和所述第二端面中的一者上设有第一凸环，所述第一凸环环绕所述通孔设置，所述第一端面和所述第二端面中的另一者上设有安装槽；
26.或者，所述第一端面和所述第二端面中的一者上设有所述第一凸环，所述第一端
面和所述第二端面中的另一者上设有第二凸环，所述第二凸环环绕所述通孔设置，其中所述第二凸环和所述本体之间限定出所述安装槽或者所述安装槽设在所述第二凸环的在所述轮盘的轴向上远离所述本体的端面上。
27.在一些实施例中，所述本体上设有所述第一凸环和所述安装槽，所述第一凸环和所述安装槽在所述轮盘的轴向上位于所述本体的两端；
28.或者，所述本体上设有两个所述第一凸环，两个所述第一凸环在所述轮盘的轴向上位于所述本体的两端；
29.或者，所述本体上设有两个所述安装槽，两个所述安装槽在所述轮盘的轴向上位于所述本体的两端；
30.或者，所述本体上设有所述第一凸环，所述第一凸环在所述轮盘的轴向上位于所述本体的一端；
31.或者，所述本体上设有所述安装槽中，所述安装槽在所述轮盘的轴向上位于所述本体的一端。轮盘的结构有多种，可根据具体情况采用不同的结构的轮盘，从而提高轮盘的适应性。
32.本发明还提出了一种燃气轮机，包括上述的燃气轮机转子。
附图说明
33.图1是根据本发明实施例的燃气轮机转子的示意图。
34.图2是根据本发明实施例的轮盘的一种结构示意图。
35.图3是根据本发明实施例的轮盘的一种结构示意图。
36.附图标记：
37.燃气轮机转子100；
38.拉杆1，前轴头11，后轴头12；
39.轮盘2，本体201，第一端面2011，第二端面2012，通孔202，第一端部轮盘203，中间轮盘204，第二端部轮盘205，凸齿21，凹槽22，第一凸环23，安装槽24，第二凸环25，第一通孔26，第二通孔27。
具体实施方式
40.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
41.下面参考附图描述本发明实施例的燃气轮机转子100。如图1至图3所示，根据本发明实施例的燃气轮机转子100包括拉杆1和轮盘组件。
42.轮盘组件包括多个轮盘2，多个轮盘2套设在拉杆1上。相邻两个轮盘2中的一者具有围绕其轴线间隔设置的多个凸齿21，相邻两个轮盘2中的另一者具有围绕其轴线间隔设置的多个凹槽22。其中，每个凸齿21的长度方向为拉杆1的轴向，每个凹槽22的长度方向为拉杆1的轴向，多个凸齿21一一对应地配合在多个凹槽22内。
43.根据本发明实施例的燃气轮机转子100通过在相邻两个轮盘2上设置可相互配合的多个凸齿21和多个凹槽22，从而使得相邻两个轮盘2中的一者转动时，可通过多个凸齿21和多个凹槽22的相互配合带动相邻两个轮盘2中的另一者转动，即相邻两个轮盘2上通过多
个凸齿21和多个凹槽22传递进行传递扭矩。
44.相较于通过两个相互配合的径向凸齿产生的缝隙直接与拉杆连通，每个凸齿21的长度方向和每个凹槽22的长度方向均为拉杆1的轴向，从而使得相邻两个轮盘2之间(在凸齿21和凹槽22配合处)的缝隙具有折弯处。具体地，外界的流体要先经过径向的缝隙后通过轴向的缝隙，然后再次经过径向的缝隙才能进入拉杆1处，由此可使得燃气轮机转子100外的热流难以通过两个轮盘2之间的缝隙进入拉杆1处，即减少了燃气轮机(燃气轮机转子100外)的工质损失和能量损失。
45.因此，根据本发明实施例的燃气轮机转子100具有可减少燃气轮机内工质损失和能量损失的优点。
46.如图1至图3所示，根据本发明实施例的燃气轮机转子100包括拉杆1和轮盘组件。具体地，轮盘组件包括多个轮盘2，每个轮盘2包括本体201，本体201具有用于穿过拉杆1的通孔202，多个轮盘2中的每一者通过其上的通孔202套设在拉杆1上，拉杆1的两端设有前轴头11和后轴头12，前轴头11和后轴头12在拉杆1的轴向上位于多个轮盘2的两端。每个轮盘2上设有叶片，流体穿过叶片从而带动轮盘2转动。
47.相邻两个轮盘2中的一者具有围绕其轴线间隔设置的多个凸齿21，相邻两个轮盘2中的另一者具有围绕其轴线间隔设置的多个凹槽22。轮盘2的轴线可以与拉杆1的轴线重合。其中，每个凸齿21的长度方向和每个凹槽22的长度方向均为拉杆1的轴向，多个凸齿21一一对应地配合在多个凹槽22内。
48.具体地，多个凸齿21一一对应地插合在多个凹槽22内，以便相邻两个轮盘2可通过相互插合的多个凸齿21和多个凹槽22进行传递扭矩。拉杆1的轴向(轴线)和轮盘2的轴向(轴线)一致。例如，拉杆1的轴向和轮盘2的轴向均为左右方向，每个凸齿21的长度方向和每个凹槽22的长度方向均为左右方向，左右方向如图中的箭头a所示。
49.可选地，在正交于拉杆1的轴向的横截面内，凸齿21的投影为四边形、六边形、八边形、梯形、半圆形和圆形中的一者。凹槽22的横截面可以是四边形、六边形、八边形、梯形、半圆形和圆形中的相应一者，以便相配合(插合)的凸齿21和凹槽22形状匹配。
50.如图2和图3所示，相邻两个轮盘2中的一者的本体201上设有第一凸环23，第一凸环23环绕通孔202设置。相邻两个轮盘2中的另一者的本体201上设有安装槽24，安装槽24的深度方向为拉杆1的轴向，第一凸环23配合在安装槽24内。多个凸齿21沿拉杆1的周向间隔地设在第一凸环23的外周面上，多个凹槽22沿拉杆1的周向间隔地设在安装槽24的侧壁面上。或者，多个凹槽22沿拉杆1的周向间隔地设在第一凸环23的外周面上，多个凸齿21沿拉杆1的周向间隔地设在安装槽24的侧壁面上。拉杆1的周向与轮盘2、第一凸环23和安装槽24的周向一致。
51.具体地，每个轮盘2具有第一凸环23和安装槽24中的至少一者，每个轮盘2具有多个凸齿21和多个凹槽22中的至少一者。第一凸环23的外周面和安装槽24的侧壁面为相对的面，第一凸环23插合在安装槽24内，相互配合的凸齿21和凹槽22设在第一凸环23安装槽24相对的面上。以便第一凸环23插合在安装槽24内时，凸齿21可同步插合在与其对应的凹槽22内。也就是说，第一凸环23和安装槽24作为凸齿21的载体，从而使得相邻的两个轮盘2进行传递扭矩时凸齿21不易断裂，以便凸齿21插合在凹槽22内时更加稳固。
52.例如，第一凸环23的轴线与拉杆1(轮盘2)的轴线重合，第一凸环23的轴向为左右
方向，安装槽24的深度方向为左右方向，多个凸齿21间隔地设在第一凸环23的外周面上，多个凹槽22间隔地设在安装槽24的侧壁面上。
53.如图1至图3所示，在一些实施例中，轮盘组件包括第一端部轮盘203、中间轮盘204和第二端部轮盘205，中间轮盘204在拉杆1的轴向上位于第一端部轮盘203和第二端部轮盘205之间。
54.第一端部轮盘203和第二端部轮盘205的结构和与其相邻的轮盘2的结构设置相适配。由此中间轮盘204的结构可为以下的一种或多种。
55.可选地，第一端部轮盘203的本体201和第二端部轮盘205的本体201上可设有第一凸环23和安装槽24，第一凸环23和安装槽24在轮盘2的轴向上位于本体201的两端。
56.可选地，第一端部轮盘203的本体201和第二端部轮盘205的本体201上可设有两个第一凸环23，两个第一凸环23在轮盘2的轴向上位于本体201的两端。
57.可选地，第一端部轮盘203的本体201和第二端部轮盘205的本体201上可设有两个安装槽24，两个安装槽24在轮盘2的轴向上位于本体201的两端。
58.可选地，第一端部轮盘203的本体201和第二端部轮盘205的本体201上可设有一个第一凸环23，第一凸环23在轮盘2的轴向上位于本体201的一端。
59.可选地，第一端部轮盘203的本体201和第二端部轮盘205的本体201上可设有一个安装槽24，安装槽24在轮盘2的轴向上位于本体201的一端。
60.具体地，第一端部轮盘203和第二端部轮盘205位于轮盘组件的最外端，即第一端部轮盘203和第二端部轮盘205中的每一者仅需和一个轮盘2进行传递扭矩。由此，第一端部轮盘203的本体201上设有第一凸环23和安装槽24中的一者，即可满足第一端部轮盘203和与其相邻的轮盘2上的第一凸环23或安装槽24进行插合；第二端部轮盘205的本体201上设有第一凸环23和安装槽24中的一者，即可满足第二端部轮盘205和与其相邻的轮盘2上的第一凸环23或安装槽24进行插合。第一端部轮盘203的本体201上设有第一凸环23和安装槽24中的一者、第二端部轮盘205的本体201上设有第一凸环23和安装槽24中的一者可减少第一端部轮盘203和第二端部轮盘205每一者的加工步骤，从而提高加工效率。
61.例如，中间轮盘204在左右方向上位于第一端部轮盘203和第二端部轮盘205之间，第一端部轮盘203位于第二端部轮盘205的左侧。第一端部轮盘203的本体201的右端部设有第一凸环23和安装槽24中的一者，第二端部轮盘205的本体201的左端部设有第一凸环23和安装槽24中的一者。
62.如图1至图3所示，所示，在一些实施例中，中间轮盘204的数量为多个，每个中间轮盘204的两侧均具有与其相邻的轮盘2，即每个中间轮盘204的本体201的两端均需设置与相连两个轮盘2配合的第一凸环23或安装槽24，以便每个中间轮盘204可和与其相邻的两个轮盘2进行传递扭矩。每个中间轮盘204的结构和与其相邻的轮盘2的结构相适配，由此中间轮盘204的结构可为以下的一种或多种。
63.可选地，多个中间轮盘204中的一部分的本体201上设有第一凸环23和安装槽24，第一凸环23和安装槽24在拉杆1(轮盘2)的轴向上位于中间轮盘204的本体201的两端。例如，多个中间轮盘204中的一部分的本体201的左端部设有第一凸环23，该本体201的右端部设有安装槽24；或者，多个中间轮盘204中的一部分的本体201的左端部设有安装槽24，该本体201的右端部设有第一凸环23。
64.可选地，多个中间轮盘204中的一部分的本体201上设有两个第一凸环23，两个第一凸环23在拉杆1的轴向上位于中间轮盘204的本体201的两端。例如，多个中间轮盘204中的一部分的本体201的左端部和右端部均设有第一凸环23。
65.可选地，多个中间轮盘204中的一部分的本体201上设有两个安装槽24，两个安装槽24在拉杆1的轴向上位于中间轮盘204的本体201的两端。例如，多个中间轮盘204中的一部分的本体201的左端部和右端部均设有个安装槽24。
66.在一些实施例中，本体201具有在拉杆1的轴向上相对的第一端面2011和第二端面2012，第一端面2011和第二端面2012均为环形面。
67.如图3所示，第一凸环23设在第一端面2011和第二端面2012中的一者上，安装槽24设在第一端面2011和第二端面2012中的另一者上。具体地，第一凸环23的环形端面与第一端面2011和第二端面2012中的该一者相连，第一端面2011和第二端面2012中的该另一者向内开槽以便形成安装槽24，第一端面2011和第二端面2012中的该另一者向内开槽形成安装槽24的方式方便、快捷。
68.例如，第一凸环23的环形端面与本体201的第一端面2011(左端面)相连，本体201的第二端面2012(右端面)向内(左)开槽以便形成安装槽24。
69.如图2所示，在一些实施例中，第一端面2011和第二端面2012中的一者上设有第一凸环23，第一端面2011和第二端面2012中的另一者上设有第二凸环25，第二凸环25环绕通孔202设置。
70.其中，第二凸环25和本体201之间限定出安装槽24，具体地，第二凸环25的内壁面构成安装槽24的侧壁面，第一端面2011和第二端面2012中的该另一者上构成安装槽24的底壁面。通过第二凸环25和本体201之间限定出安装槽24可减少本体201在轮盘2的轴向上的长度，从而减少本体201的用料和重量，进而便于轮盘2转动。
71.例如，第一凸环23的环形端面与本体201的第一端面2011(左端面)相连，第二凸环25的环形端面与本体201的第二端面2012(右端面)相连。第二凸环25的内壁面构成安装槽24的侧壁面，本体201的第二端面2012构成安装槽24的底壁面。
72.或者，安装槽24设在第二凸环25的在拉杆1的轴向上远离本体201的端面上，也就是说，第二凸环25的在拉杆1的轴向上远离本体201的环形端面上开槽以便构成安装槽24。例如，第二凸环25设在本体201的第二端面2012(右端面)上，第二凸环25的内周面与通孔2的壁面共面，第二凸环25的外周面的直径大于与其配合的第一凸环23的外周面的直径，第二凸环25的右端面向内开槽以便形成安装槽24。
73.可选地，第一凸环23和第二凸环均25为圆环，安装槽24为圆形槽或圆环槽。
74.如图2和图3所示，在一些实施例中，相邻两个轮盘2还具有多个第一通孔26、多个第二通孔27和多个固定件。
75.相邻两个轮盘2中的该一者的第一凸环23设有多个第一通孔26，多个第一通孔26沿轮盘2的周向围绕轮盘2的轴线间隔设置，每个第一通孔26沿轮盘2的径向贯穿第一凸环23。相邻两个轮盘2中的该另一者的安装槽24设有多个第二通孔，多个第二通孔27沿轮盘2的周向围绕轮盘2的轴线间隔设置，每个第二通孔27沿轮盘2的径向贯穿安装槽24的侧壁面，多个第一通孔26与多个第二通孔27一一配合。多个固定件中的每一者设在与其对应的第一通孔26和第二通孔27内，从而使得多个固定件可在轮盘2的轴向上对相邻两个轮盘2进
行固定，以便可以降低拉杆1对轮盘2的预紧力，从而使得在采用同样拉杆1的条件下，也提高了拉杆1的可靠性。或者在满足拉杆1需要提供的预紧力的情况下，改用较为低廉材料的拉杆1(拉杆强度较低的拉杆1)，以便降低成本。例如，紧固件为销钉，销钉可焊接在相邻的两个轮盘2的第一通孔26和多个第二通孔27内，每个轮盘2具有六个第一通孔26，每个轮盘2具有六个第二通孔27。
76.本发明还提出了一种燃气轮机，包括根据本发明实施例的燃气轮机转子100。
77.因此，根据本发明实施例的燃气轮机具有可减少工质损失和能量损失的优点。
78.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
79.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
80.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
81.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
82.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
83.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。