转子汽轮机制造技术

本发明专利技术涉及一种转子汽轮机，其目的是为了提供一种结构简单，运行稳定，蒸汽动能利用率高的新型转子汽轮机。本发明专利技术转子汽轮机包括缸体、主转子和子转子，子转子为横截面大体是月牙形的柱体，子转子两个尖角J、J’之间设有曲线l1和l1’，主转子大体为圆柱体，主转子的外壁上均匀分布有弧形凹槽，缸体的内壁大体为圆柱体，缸体内壁上设有至少一组内凸起，每组内凸起包含凸点T和T’，凸点T和T’的两侧分别通过曲线l2和l2’与缸体内壁相连，当子转子转动至内凸起位置处时，凸点T或T’依次与子转子内的曲线l1和l1’相接触，尖角J和J’分别与内凸起上的曲线l2和l2’始终相接触。

【技术实现步骤摘要】
转子汽轮机
本专利技术涉及一种汽轮机。
技术介绍
汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械，来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。汽轮机由转动部分和静止部分所组成，汽轮机转动部件的组合体称为转子，它包括主轴、叶轮(或转鼓)、动叶栅、联轴器及装在轴上的其他零件。蒸汽作用在动叶栅上的力矩，通过叶轮、主轴和联轴器传递给发电机或其他设备，并使它们旋转而作功。汽轮机转子在高压蒸汽的推动下高速旋转，不仅要承受汽流的作用力和由叶片、叶轮本身离心力所引起的应力，而且还承受着由温度差所引起的热应力。此外，当转子不平衡质量过大时，将引起汽轮机的振动。因此，转子的工作状况对汽轮机的安全、经济运行有着很大的影响。叶片是汽轮机中数量最大和种类最多的零件，它的结构、材料和装配质量对汽轮机的安全和经济运行有极大的影响。在汽轮机的事故中，叶片事故约占60％～70％左右，所以必须予以足够的重视。叶片应具有良好的流动特性、足够的强度、满意的转动特性、合理的结构和良好的工艺性能。这些要求使得叶片的加工工艺更复杂，成品率较低，且故障率较高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种结构简单，运行稳定，蒸汽动能利用率高的新型转子汽轮机。本专利技术转子汽轮机，包括缸体、主转子和至少两个子转子，所述主转子和子转子纵向设置在缸体内部，且主转子与缸体共轴设置，缸体的轴向两端设有大端盖，所述子转子为横截面大体是月牙形的柱体，子转子截面外圆半径为r，子转子外圆圆心O’与子转子两个尖角之间构成子转子开口角β，所述子转子两个尖角之间为内弧面，所述内弧面相对子转子的β角平分线对称，所述内弧面的端部形成两曲线，所述内弧面上与一曲线相对应的部分设有过气槽，过气槽为凹槽，所述主转子大体为圆柱体，其截面半径为R，所述主转子圆心O与子转子外圆圆心O’之间的圆心距为L，R+r>L>R，所述主转子的外壁上均匀分布有与子转子数量相等的弧形凹槽，所述弧形凹槽适于子转子在其中自转，且弧形凹槽始终容纳子转子的至少一部分，所述缸体的内壁大体为圆柱体，缸体截面半径为L+r，缸体内壁上设有至少一组内凸起，每组所述内凸起均包含两个沿缸体内壁均匀分布的凸点，所述凸点的两侧分别通过一个弧面与缸体内壁相连接，两个所述弧面的端部分别形成一曲线，所述两曲线相对缸体的通过两个凸点的半径对称，所述两弧面上都设有卸压槽，所述凸点的两侧分别通过一个弧面与缸体内壁相连接，两个凸点两侧的弧面的端部分别形成一曲线，所述两曲线相对缸体的通过凸点的半径对称，所述凸点两侧的弧面上都设有卸压槽，其中所述凸点一侧的曲线旁边设有第一排气口，所述凸点另一侧的曲线旁边设有第二进气口，所述凸点一侧的曲线旁边设有第二排气口，所述凸点另一侧的曲线旁边设有第一进气口，还包括驱动子转子自转的子转子驱动装置，当主转子绕圆心O转动时，子转子驱动装置驱动子转子绕圆心O’反向转动，凸点与主转子的外壁相接触，且子转子的转动角速度是主转子转动角速度的N倍，所述N为内凸起组数的偶数倍，当子转子转动至内凸起位置处时，所述子转子的开口与内凸起相对，所述凸点依次与子转子内的曲线相接触，所述一个尖角和内凸起上的位于同侧的曲线始终相接触，所述另一尖角和内凸起上的位于同侧的曲线始终相接触，所述曲线为子转子随主转子转动时尖角的运动轨迹，曲线在TOT’为X轴的直角坐标系中的坐标方程为：X＝L*COSα+r*COS(β/2+(1-N)*α)，Y＝L*SINα+r*SIN(β/2+(1-N)*α)，其中α为主转子的旋转角度，β/4≥α≥－β/4；所述曲线为子转子随主转子转动时凸点相对子转子的运动轨迹，曲线在以子转子对称轴为X轴的直角坐标系中的坐标方程为：X’＝-L*Sinα*Sin((1-N)*α)+(-W+L*Sinα*tg(α/2))*Cos((1-N)*α)，Y’＝-L*Sinα*Cos((1-N)*α)-(-W+L*Sinα*tg(α/2))*Sin((1-N)*α)，其中α为主转子的旋转角度，W＝L-R。本专利技术转子汽轮机，其中所述子转子驱动装置包括小端盖、齿轮和齿圈，所述大端盖的内端分别与主转子的轴向两端固定连接，所述大端盖上设有适于小端盖在其中自转的通孔，所述小端盖的内端与子转子的轴向两端固定连接，所述小端盖的外端连接有与子转子共轴的齿轮轴，所述齿轮轴外端穿过通孔连接有齿轮，所述缸体两端向外延伸有凸台，所述齿圈固定安装在缸体的凸台里侧，且齿圈与主转子共轴，所述齿轮与齿圈相啮合，其中齿圈的基圆半径为齿轮基圆半径的N倍。本专利技术转子汽轮机，其中还包括输出轴，所述输出轴通过拐臂与大端盖固定连接，且输出轴与主转子共轴。本专利技术转子汽轮机，其中还包括冷却系统，所述冷却系统包括设置在缸体壁内的第一冷却腔，设置在主转子内的第二冷却腔和设置在子转子内的第三冷却腔，所述第一冷却腔通过设置在缸体壁上的冷却液进、出口与冷却液箱相连通，所述第二冷却腔和第三冷却腔通过设置在大端盖、小端盖、拐臂和输出轴上的贯通冷却通道与冷却液箱相连通。本专利技术转子汽轮机，其中还包括外端盖，所述外端盖与凸台的外端固定连接，所述输出轴的外端穿过外端盖上的轴孔。本专利技术转子汽轮机，其中所述外端盖与凸台连接部位之间设有密封垫，所述轴孔内装有旋转密封圈。本专利技术转子汽轮机，其中所述子转子为两个，所述内凸起为一组，所述凸点T和T’相对缸体轴心对称分布，所述N为2。本专利技术转子汽轮机，其中所述子转子为三个，所述内凸起为一组，所述凸点T和T’相对缸体轴心对称分布，所述N为2。本专利技术转子汽轮机，其中所述子转子为四个，所述内凸起为两组，所述两个凸点T和两个凸点T’交替均匀分布在缸体内壁上，所述N为4。本专利技术转子汽轮机中的内凸起将缸体分为两个工作区，当子转子的开口相对凸点T一侧的曲线l2’时，第二进气口向缸体内输入高温蒸汽，高温蒸汽在缸体内压力降低，气体体积膨胀推动子转子向靠近凸点T’运动，子转子将受到的推力作用于主转子上推动主转子转动，子转子在子转子驱动装置的作用下一边向凸点T’一侧运动，一边自转；当子转子自转至子转子开口空间与凸点T’一侧曲线l2上的第二排气口相连通时，膨胀做功之后的蒸汽开始从第二排气口排出缸体；当子转子转动至凸点T’一侧，此时子转子的一个尖角J开始与凸点T’相接触，接着凸点T’经过子转子内弧面JJ’的曲线l1段，而尖角J和J’分别与T’两侧的曲线l2’和l2相接触，而子转子与缸体内壁之间的空间缩小，此过程将膨胀做功之后的蒸汽完全挤压出缸体；当子转子转动至尖角J’与凸点T’相接触时，第一进气口向子转子的开口和曲线l2’构成的空间内注入高温蒸汽，高温蒸汽在缸体内压力降低，气体体积膨胀推动子转子向靠近凸点T运动，重复上述的做功和排气过程。在高温蒸汽膨胀阶段，子转子对主转子作功时，主转子的受力面离主转子圆心O较远，且受力方向基本沿主转子切线方向，因此子转子对主转子作功的力矩较大，作功效率高；而且高温蒸汽膨胀速度较快，膨胀率较高，蒸汽动能利用率高，对子转子的做功时间较长，汽轮机的效率更高；在整个工作过程中，两个子转子同时对主转子进行做功，可以保证子转子的受力平衡，主转子始终绕定轴转动，没有任何的偏心运动，使得动力输出更加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转子汽轮机，其特征在于：包括缸体（1）、主转子（2）和至少两个子转子（3、3’），所述主转子（2）和子转子（3、3’）纵向设置在缸体（1）内部，且主转子（2）与缸体（1）共轴设置，缸体（1）的轴向两端设有大端盖（4、4’），所述子转子（3、3’）为横截面大体是月牙形的柱体，子转子（3、3’）截面外圆半径为r，子转子（3、3’）外圆圆心O’与子转子（3、3’）两个尖角J、J’之间构成子转子开口角β，所述子转子（3、3’）两个尖角J、J’之间设有相对子转子（3、3’）的β角平分线对称的曲线l1和l1’，所述曲线l1和l1’构成子转子（3、3’）的内弧面JJ’，所述内弧面JJ’的曲线l1段上设有过气槽（5），过气槽（5）为凹槽，所述主转子（2）大体为圆柱体，其截面半径为R，所述主转子（2）圆心O与子转子（3、3’）外圆圆心O’之间的圆心距为L，R+r>L>R，所述主转子（2）的外壁上均匀分布有与子转子（3、3’）数量相等的弧形凹槽（6），所述弧形凹槽（6）适于子转子（3、3’）在其中自转，且弧形凹槽（6）始终容纳子转子（3、3’）的至少一部分，所述缸体（1）的内壁大体为圆柱体，缸体（1）截面半径为L+r，缸体（1）内壁上设有至少一组内凸起（7、7’），所述每组内凸起（7、7’）包含两个沿缸体（1）内壁均匀分布的凸点T和T’，所述凸点T和T’的两侧分别通过两条相对缸体（1）的通过T和T’的半径对称的曲线l2和l2’与缸体（1）内壁相连接，所述两条l2曲线上都设有卸压槽（8），其中所述凸点T两侧的l2和l2’曲线上分别设有第一排气口（9）和第二进气口（10），所述凸点T’两侧的l2和l2’曲线上分别设有第二排气口（9’）和第一进气口（10’），还包括驱动子转子（3、3’）自转的子转子驱动装置，当主转子（2）绕圆心O转动时，子转子驱动装置驱动子转子（3、3’）绕圆心O’反向转动，凸点T和T’与主转子（2）的外壁相接触，且子转子（3、3’）的转动角速度是主转子（2）转动角速度的N倍，所述N为内凸起（7、7’）组数的偶数倍，当子转子（3、3’）转动至内凸起（7、7’）位置处时，所述子转子（3、3’）的开口与内凸起（7、7’）相对，所述凸点T或T’依次与子转子（3、3’）内的曲线l1和l1’相接触，所述尖角J和J’分别与内凸起（7、7’）上的曲线l2和l2’始终相接触。...

【技术特征摘要】
1.一种转子汽轮机，其特征在于：包括缸体(1)、主转子(2)和至少两个子转子(3、3’)，所述主转子(2)和子转子(3、3’)纵向设置在缸体(1)内部，且主转子(2)与缸体(1)共轴设置，缸体(1)的轴向两端设有大端盖(4、4’)，所述子转子(3、3’)为横截面大体是月牙形的柱体，子转子(3、3’)截面外圆半径为r，子转子(3、3’)外圆圆心O’与子转子(3、3’)两个尖角(J、J’)之间构成子转子开口角β，所述子转子(3、3’)的两个尖角(J、J’)之间为内弧面(JJ’)，所述内弧面(JJ’)相对子转子(3、3’)的子转子开口角β的角平分线对称，所述内弧面(JJ’)的端部形成两第一曲线(l1、l1’)，所述内弧面(JJ’)上与一第一曲线(l1)相对应的部分设有过气槽(5)，过气槽(5)为凹槽，所述主转子(2)大体为圆柱体，其截面半径为R，所述主转子(2)的圆心O与子转子(3、3’)的外圆圆心O’之间的圆心距为L，R+r>L>R，所述主转子(2)的外壁上均匀分布有与子转子(3、3’)数量相等的弧形凹槽(6)，所述弧形凹槽(6)适于子转子(3、3’)在其中自转，且弧形凹槽(6)始终容纳子转子(3、3’)的至少一部分，所述缸体(1)的内壁大体为圆柱体，缸体(1)截面半径为L+r，缸体(1)内壁上设有至少一组内凸起(7、7’)，每组所述内凸起(7、7’)均包含两个沿缸体(1)内壁均匀分布的凸点(T、T’)，所述凸点(T)的两侧分别通过一个弧面与缸体(1)内壁相连接，两个所述弧面的端部分别形成一第二曲线(l2、l2’)，两条所述第二曲线(l2、l2’)是相对缸体(1)上通过相应的凸点(T、T’)的半径而对称的，两所述弧面上都设有卸压槽(8)，其中一个凸点(T)一侧的第二曲线(l2)旁边设有第一排气口(9)，而在其的另一侧的第二曲线(l2’)旁边设有第二进气口(10)，另一凸点(T’)一侧的第二曲线(l2)旁边设有第二排气口(9’)，而在另一凸点(T’)的另一侧的第二曲线(l2’)旁边设有第一进气口(10’)，还包括驱动子转子(3、3’)自转的子转子驱动装置，当主转子(2)绕圆心O转动时，子转子驱动装置驱动子转子(3、3’)绕外圆圆心O’反向转动，凸点(T、T’)与主转子(2)的外壁相接触，且子转子(3、3’)的转动角速度是主转子(2)转动角速度的N倍，所述N为内凸起(7、7’)组数的偶数倍，当子转子(3、3’)转动至内凸起位置处时，所述子转子(3、3’)的开口与内凸起相对，所述凸点(T、T’)与子转子(3、3’)内的第一曲线(l1、l1’)相接触，一个所述尖角(J)和内凸起上的位于同侧的第二曲线(l2’)始终相接触，另一所述尖角(J’)和内凸起上的位于同侧的第二曲线(l2’)始终相接触，所述第二曲线(l2、l2’)为子转子(3、3’)随主转子(2)转动时尖角(J、J’)的运动轨迹，第二曲线(l2、l2’)在TOT’为X轴的直角坐标系中的坐标方程为：X＝L*COSα+r*COS(β/2+(1-N)*α)，Y＝L*SINα+r*SIN(β/2+(1-N)*α)，其中α为主转子(2)的旋转角度，β/4≥α...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘千省，
申请(专利权)人：刘千省，
类型：发明
国别省市：山西;14