[发明专利]用于涡轮机的转子

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于涡轮机的转子，其具有轴和设置在所述轴上的作为用于止推轴承的元件的纵向止推垫圈，所述止推轴承用于轴向支承所述轴。

背景技术

在如燃气轮机或蒸汽轮机或涡轮压缩机的涡轮机的轴上设置有例如具有叶轮的形式的工作机构，通过所述工作机构增加或减少在涡轮机的流入口和流出口之间的静压差。通过操作工作机构，能够将大的力沿轴的轴向方向传递到轴上，所述力由止推轴承吸收。止推轴承包括纵向止推垫圈和在定子上的轴承元件，所述纵向止推垫圈是转子的部件，纵向止推垫圈根据通过磁力或通过润滑的滑动的轴承类型支承在所述轴承元件上。

在工业涡轮机中，特别是在化学工业中使用的涡轮机中，时常需要在大于每分钟10000转的范围内的转速。这样的高的转速要求工作机构和纵向止推垫圈具有极高的强度，为了吸收和传递高的轴向推力，所述纵向止推垫圈具有相对大的半径，并且因此受到高的离心力。为了确保所要求的高强度，通常情况下使用屈服点为1000N/mm²的高合金钢。

如果特别是在工业领域中，涡轮机与腐蚀性气体发生接触，例如在压缩含硫化氢的气体时，那么工作机构和纵向止推垫圈也发生化学作用，以至于影响它们的强度。但是，不被硫化氢腐蚀的钢仅具有最大为700N/mm²的强度。因此，与不设计成暴露于如此腐蚀性的化学气体的机器相比，与硫化氢或类似的腐蚀性气体发生接触的涡轮机仅能够以更低的转速工作。

发明内容

本发明的目的是，提出一种用于涡轮机的转子，所述转子既设计用于借助化学腐蚀性气体工作，也能够以在超过10000U/min(转/分钟)的范围内的高转速工作。

所述目的通过开始所述类型的转子得以实现，其中，根据本发明，所述纵向止推垫圈具有用于径向支承在轴上的第一圆柱形接触面和用于在轴上自定心的第二锥形接触面。

在这种情况下，本发明基于下述思想，即，在已知的实施形式中，纵向止推垫圈借助于以液压方式的收缩配合安装在转子的轴上。在这种情况下，纵向止推垫圈液压地扩宽，并且朝着止挡推到轴的略呈锥形的接触面上。轴螺母将热压套装的纵向止推垫圈轴向保持在位置上。为了使纵向止推垫圈不在轴的接触面上滑动，所述纵向止推垫圈还必须在大的离心力的情况下仍然能够保持它的在接触面上的稳定压配合，这要求压配合必须非常牢固。因此，纵向止推垫圈的钢受到非常高的负载。

如果在没有热压配合的情况下也实现稳定的连接，那么取消由于收缩而作用在纵向止推垫圈上的力，并且所述纵向止推垫圈能够将它的全部强度用于承受离心力。通过由于消除来自热压配合的应力而出现的应力的降低，即便在高转速时也能够使用用于纵向止推垫圈的适于压缩硫化氢的材料。

通过第一圆柱形的接触面，纵向止推垫圈能够径向保持在它的位置上，并且因此避免了不平衡。第二锥形接触面用于将切向力从纵向止推垫圈传递到轴上，以便所述纵向止推垫圈不相对于轴转动。为了传递所述力，纵向止推垫圈的锥形接触面适宜地由轴螺母压靠在轴的或固定在所述轴上的构件的配对面上。

有利的是，涡轮机是一种涡轮机械，特别是涡轮压缩机。特别有利的是，本发明可应用于为磁性轴承的部件的这样的纵向止推垫圈。由于磁性轴承，所述纵向止推垫圈相对大地构成，并且因此在快速转动的情况下受到很强的机械负载。通过磁性的支承能够实现特别低摩擦的支承。

锥形接触面用于使纵向止推垫圈在轴上自定心。锥形接触面适宜地不直接邻接在第一圆柱形接触面上，以便避免锋利的边缘，所述边缘能够在将纵向止推垫圈推到轴上时损坏所述轴。因此，两个接触面例如通过如斜面的平坦的中间平面适宜地相互间隔一定距离，或者能够通过倒圆部相互连接。

在本发明的一个有利的实施形式中，第二接触面是锥形，使得相对于纵向止推垫圈的径向挤压回弹。因此，避免了在支承面挤压时纵向止推垫圈的扩宽，以至于纵向止推垫圈受到机械地保护。所述挤压反作用于离心力，并且因此在纵向止推垫圈的强度上产生有利地影响。

为了同时传递切向力，锥形接触面和它的配对面能够构成为赫斯连接(Hirthverbindung)。但是，所述实施形式具有的缺点是，所述实施形式伴随着高的制造耗费。因此，具有截锥面的形式的锥度是优选的，在所述锥度的情况下通过力配合，即通过静摩擦，实现将力从接触面传递到配对面。在这种情况下，使纵向止推垫圈的锥形接触面压靠在配对面上的力大到使得在接触面上产生的力由于摩擦力矩能够将必要的起动力矩在第二接触面不滑动的情况下传递到所述第二接触面的配对面上。