小型燃气轮机的组合式向心涡轮制造技术

本实用新型专利技术公开了一种小型燃气轮机的组合式向心涡轮，包括高温进气段和低温排气段，高温进气段与低温排气段沿轴向固定连接；高温进气段和低温排气段的中心圆盘的连接部通过端面齿配合连接，高温进气段和低温排气段的涡轮叶片的连接部通过斜面搭接配合。本实用新型专利技术采用分段组合的形式，由于进气段与排气段的工作温度不同，因此对材料的要求也不一样，可根据需要灵活选择两个涡轮段的材料，从而提高涡轮制造的经济性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种燃气轮机的零部件，具体涉及一种小型燃气轮机的组合式向心涡轮。
技术介绍
小型燃气轮机是指功率为10MW以下的燃气轮机。燃气轮机的工作原理是：压气机从大气中连续吸入空气并将其压缩，压缩后的空气进入燃烧室，与燃气等燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即进入涡轮中膨胀做功输出机械能，一部分机械能用于推动涡轮的叶片带着压气机一起旋转，另一部分机械能经由传动轴输出驱动电机发电等。现有的涡轮形式有两种，一种是涡轮盘和涡轮叶片，涡轮盘与涡轮叶片之间采用榫槽配合的方式固定连接。圆盘采用锻件机加工的方式制造，而涡轮叶片采用铸造的方式，之后再将涡轮叶片装配到涡轮盘上去；第二种是整体精密铸造，但这种方法得到的涡轮，容易导致涡轮中存在夹杂、气孔等缺陷，而在X光无法穿透涡轮本身厚度的情况下，这些铸造缺陷不易检测和发现，但这些缺陷是涡轮长时间高速旋转过程中产生疲劳断裂失效的主要诱因，消除这些缺陷的影响对提高涡轮的使用寿命有着重要的意义。另外，涡轮叶片为空间复杂的曲面结构，采用铸造加工成型会带来一定的精度误差，叶片表面的粗糙度也不易得到控制，对提高涡轮的工作效率不利。此外，涡轮的工作温度分布不均匀，涡轮入口处的温度要远远高于出口处的温度值，而现有的涡轮必须整体采用满足最恶劣部位的材料，而极大地降低经济性。综上所述，现有涡轮的结构设计，在机械加工、检测、运行安全寿命和经济性适用性等方面有着不足之处。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种小型燃气轮机的组合式向心涡轮，它可以极大提高涡轮的机械加工性能，降低涡轮加工制造过程中的难度，同时提高涡轮的制造精度和经济性。为解决上述技术问题，本技术小型燃气轮机的组合式向心涡轮的技术解决方案为：包括高温进气段1和低温排气段2，高温进气段1与低温排气段2沿轴向固定连接；高温进气段1和低温排气段的中心圆盘的连接部3通过端面齿配合连接，高温进气段1和低温排气段的涡轮叶片的连接部4通过斜面搭接配合。所述高温进气段1包括高温段中心圆盘1-1和多个沿周向分布的高温段涡轮叶片1-3，高温段中心圆盘1-1的连接端的中心形成有一连接轴1-2；高温段中心圆盘1-1的连接端面上沿周向分布有多个端面齿1-4，高温段的端面齿1-4沿高温段中心圆盘1-1的径向延伸；每个高温段涡轮叶片1-3的连接端开设有高温段的斜面1-5，高温段的斜面1-5沿径向延伸。所述低温排气段2包括低温段中心圆盘2-1和多个沿周向分布的低温段涡轮叶片2-3，低温段中心圆盘2-1的连接端的中心形成有一连接孔2-2，连接孔2-2与高温段中心圆盘1-1的连接轴1-2相配合；低温段中心圆盘2-1的连接端面上沿周向分布有多个端面齿2-4，低温段的端面齿2-4与高温段的端面齿1-4相配合；每个低温段涡轮叶片2-3的连接端形成有斜面2-5，低温段的斜面2-5与高温段的斜面1-5搭接配合。所述高温段中心圆盘1-1的连接轴1-2伸入低温段中心圆盘2-1的连接孔2-2内，高温段中心圆盘1-1的端面齿1-4与低温段中心圆盘2-1的端面齿2-4相配合，每个低温段涡轮叶片2-3的斜面2-5与对应的高温段涡轮叶片1-3的斜面1-5搭接配合，从而实现高温进气段1与低温排气段2之间的固定连接。所述高温进气段1为锻件整体铣制成形。所述低温排气段2为锻件整体铣制成形。本技术可以达到的技术效果是：本技术采用分段组合的形式，由于进气段与排气段的工作温度不同，因此对材料的要求也不一样，可根据需要灵活选择两个涡轮段的材料，从而提高涡轮制造的经济性；采用分段组合的形式能够有效降低涡轮的机械加工难度，特别是对于大尺寸的径向涡轮，降低锻件的技术难度，减小对设计的约束，并增加了可检测性；此外，分段组合涡轮进气段和排气段之间通过拉杆预紧与叶片搭接结构可以有效增加阻尼，降低涡轮的第一个拍频。本技术的两个涡轮段全部使用锻件整体铣制成形，涡轮内部的质量得以保证，从而提高涡轮的运行时间和强度，提高涡轮的使用寿命。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明：图1是本技术小型燃气轮机的组合式向心涡轮的示意图；图2是本技术的高温进气段的示意图；图3是本技术的低温排气段的示意图。图中附图标记说明：1为高温进气段， 2为低温排气段，3为中心圆盘的连接部， 4为涡轮叶片的连接部，1-1为高温段中心圆盘， 1-2为连接轴，1-3为高温段涡轮叶片， 1-4为高温段的端面齿，1-5为高温段的斜面，2-1为低温段中心圆盘， 2-2为连接孔，2-3为低温段涡轮叶片， 2-4为低温段的端面齿，2-5为低温段的斜面。具体实施方式如图1所示，本技术小型燃气轮机的组合式向心涡轮，包括高温进气段1和低温排气段2，高温进气段1与低温排气段2沿轴向固定连接；高温进气段1和低温排气段的中心圆盘的连接部3采用端面齿配合的方式实现定位和传递载荷，高温进气段1和低温排气段的涡轮叶片的连接部4通过斜面搭接配合的方式实现固定连接。如图2所示，高温进气段1包括高温段中心圆盘1-1和多个沿周向分布的高温段涡轮叶片1-3，高温段中心圆盘1-1的连接端的中心形成有一连接轴1-2；高温段中心圆盘1-1的连接端面上沿周向分布有多个端面齿1-4，高温段的端面齿1-4沿高温段中心圆盘1-1的径向延伸；每个高温段涡轮叶片1-3的连接端形成有斜面1-5，高温段的斜面1-5沿径向延伸；如图3所示，低温排气段2包括低温段中心圆盘2-1和多个沿周向分布的低温段涡轮叶片2-3，低温段中心圆盘2-1的连接端的中心形成有一连接孔2-2，连接孔2-2与高温段中心圆盘1-1的连接轴1-2相配合；低温段中心圆盘2-1的连接端面上沿周向分布有多个端面齿2-4，低温段的端面齿2-4与高温段的端面齿1-4相配合；每个低温段涡轮叶片2-3的连接端形成有斜面2-5，低温段的斜面2-5与高温段的斜面1-5搭接配合；高温段中心圆盘1-1的连接轴1-2伸入低温段中心圆盘2-1的连接孔2-2内，高温段中心圆盘1-1的端面齿1-4与低温段中心圆盘2-1的端面齿2-4相配合，每个低温段涡轮叶片2-3的斜面2-5与对应的高温段涡轮叶片1-3的斜面1-5搭接配合，从而实现高温进气段1与低温排气段2之间的固定连接。高温进气段1和低温排气段2分别通过锻件整体铣制成形的方式进行，能够有效避免传统涡轮在铸造过程形成的夹杂，气孔等缺陷。高温进气段1和低温排气段2采用不同的高温合金材料进行加工制造。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型燃气轮机的组合式向心涡轮，其特征在于：包括高温进气段(1)和低温排气段(2)，高温进气段(1)与低温排气段(2)沿轴向固定连接；高温进气段(1)和低温排气段(2)的中心圆盘的连接部(3)通过端面齿配合连接，高温进气段(1)和低温排气段的涡轮叶片的连接部(4)通过斜面搭接配合。

【技术特征摘要】
1.一种小型燃气轮机的组合式向心涡轮，其特征在于：包括高温进气段(1)和低温排气段(2)，高温进气段(1)与低温排气段(2)沿轴向固定连接；高温进气段(1)和低温排气段(2)的中心圆盘的连接部(3)通过端面齿配合连接，高温进气段(1)和低温排气段的涡轮叶片的连接部(4)通过斜面搭接配合。2.根据权利要求1所述的小型燃气轮机的组合式向心涡轮，其特征在于：所述高温进气段(1)包括高温段中心圆盘(1-1)和多个沿周向分布的高温段涡轮叶片(1-3)，高温段中心圆盘(1-1)的连接端的中心形成有一连接轴(1-2)；高温段中心圆盘(1-1)的连接端面上沿周向分布有多个端面齿(1-4)，高温段的端面齿(1-4)沿高温段中心圆盘(1-1)的径向延伸；每个高温段涡轮叶片(1-3)的连接端形成有斜面(1-5)，高温段的斜面(1-5)沿径向延伸。3.根据权利要求2所述的小型燃气轮机的组合式向心涡轮，其特征在于：所述低温排气段(2)包括低温段中心圆盘(2-1)和多个沿周向分布的低温段涡轮叶片(2-3)，低温段中心圆盘(2-1)的连接端的中心形成有一连接孔(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：高闯，顾正军，黄伟光，杨康，
申请(专利权)人：上海和兰透平动力技术有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31