燃气轮机制造技术

一种燃气轮机包括压气叶轮、涡轮叶轮、主轴、燃烧室和机匣，压气叶轮、涡轮叶轮和燃烧室被容纳在机匣中，且主轴被支承在机匣中。其中，在压气叶轮的压气叶轮轮毂中集成有启发电机。该燃气轮机结构简单、紧凑，利于小型化，并且可靠性高，使用寿命也相应得到延长。

gas turbine

A gas turbine includes a compressor impeller, a turbine impeller, a spindle, a combustion chamber and a casing. The compressor impeller, a turbine impeller and a combustion chamber are contained in the casing, and the spindle is supported in the casing. Among them, the inspiration motor is integrated in the hub of the compressor impeller of the compressor impeller. The gas turbine has the advantages of simple structure, compactness, miniaturization, high reliability and prolonged service life.

【技术实现步骤摘要】
燃气轮机
本专利技术涉及动力装置领域，具体来说，本专利技术公开了一种燃气轮机。
技术介绍
燃气轮机是一种内燃式动力机械装置。燃气轮机的运行原理是，将燃料燃烧产物作为工质，使其连续地流入燃气轮机的叶轮，带动叶轮转动，从而将燃料的化学能转化为机械能。目前常用的燃气轮机按照结构形式，可分为重型燃气轮机、轻型燃气轮机以及微型燃气轮机等，而这些类型的燃气轮机可应用于多种场合，例如作为航空发动机、船舶发动机、或者应用在发电机组中，等等。燃气轮机的优点在于，可容易地进行多台燃气轮机的集成扩容，可适应多种燃料，燃料消耗率低，运行过程中噪音低、排放低、振动小、维修率低，并且可对燃气轮机进行远程遥控和诊断，等等。图1示出了常规的燃气轮机的结构原理示意图。其中，燃气轮机1的主要部分包括压气机10、涡轮20和燃烧室30，压气机10的压气叶轮和涡轮20的涡轮叶轮之间由轴40相连接。在运行过程中，首先由外部的动力源来启动压气机10，由此压气机10从周围的大气中吸入空气，并将其压缩。压缩后的空气被输送到燃烧室30中。这样，压缩空气与喷入燃烧室中的燃料发生燃烧反应，生成高温燃气。高温燃气流入涡轮20中，并膨胀做功，推动涡轮叶轮转动，涡轮叶轮则通过轴40带动压气叶轮一同转动。燃烧后的高温燃气在带动压气机的同时，还有多余的能量作为燃气轮机的输出机械功。该机械功可用来发电、作为飞行器或船舶的推进力等。启动燃气轮机的外部动力源的一种例子是外部的压缩空气源，该压缩空气源向压气机10提供压缩空气，吹动压气叶轮转动。不过，这种使用压缩空气源的方案的应用场合受到限制，需要在其附近提供压缩空气源。另一种方式是如图1中所示的那样使用启发电机50来进行启动。该启发电机50的输出轴经由齿轮变速箱与压气叶轮相连。在启动燃气轮机时，启发电机50带动压气叶轮初始地转动，将外界空气吸入压气机10中，压气机10产生压缩空气。不过，对于启发电机方式的驱动源，所使用的启发电机以及连接启发电机与燃气轮机的传动装置会占据较大的空间，并且启发电机与压气机之间的齿轮传动机构的效率较低，并且容易磨损，从而维护成本比较高。因此，在燃气轮机的领域中，需要能够至少部分地解决上述问题的新型的燃气轮机。
技术实现思路
因此，本专利技术是为解决以上所述现有的燃气轮机所存在的问题而做出。本专利技术的目的是提供一种具有改进结构的燃气轮机，该燃气轮机包括启发电机，同时又结构紧凑，占据的空间较小。此外，本专利技术的燃气轮机还能够更加安全和稳定地运行。本专利技术的燃气轮机包括：压气叶轮，压气叶轮安装在主轴上；涡轮叶轮，涡轮叶轮安装在主轴上；燃烧室，燃烧室位于压气叶轮的下游以及涡轮叶轮的上游；以及机匣，压气叶轮、涡轮叶轮和燃烧室被容纳在机匣中，且主轴被支承在机匣中。其中，在压气叶轮的压气叶轮轮毂中形成有空腔，在空腔中容纳有启发电机，其中，启发电机的转子相对于压气叶轮轮毂固定地设置在空腔中，启发电机的定子与转子同轴地设置，并相对于机匣固定定位。由此，在本专利技术的燃气轮机中，启发电机集成在压气叶轮中，这样，现有的电机中的传动轴、电机轴承等部件可省略，这一方面提高了传动效率，另一方面电机运行的可靠性也提高，延长了整体寿命。而且这样的结构还有助于使燃气轮机的结构更加紧凑，减少了燃气轮机的体积和重量。较佳地，转子可通过以下方式中的至少一种固定设置在空腔中：转子以过盈配合的方式镶嵌在空腔中；以及转子固定连接在空腔的内壁上。将转子固定设置在空腔中，使得转子相对于压气叶轮保持静止，即，转子的转动可带动压气叶轮转动。进一步地，定子固定连接在机匣上。在一种优选的结构中，在压气叶轮中设置有通气孔，通气孔一端与空腔流体连通，另一端则流体连通到压气叶轮的外部。通过该通气孔，被压气叶轮所抽吸的空气中的一部分可流经电动机，对电动机起到冷却作用。这样，就不必再为电动机设置专用的冷却装置，进一步有助于使燃气轮机小型化。其中，通气孔的一端与转子和定子之间的间隙流体连通。附加地或替代地，通气孔的另一端位于压气叶轮轮毂的轮毂侧面，或者位于压气叶轮的压气叶轮背面，其中压气叶轮背面为压气叶轮的面对涡轮叶轮的那一面。较佳地，通气孔为锥形孔，其中，沿着从空腔到压气叶轮的外部的方向，通气孔的孔径渐增。该锥形孔的结构可增大被引入通气孔的气流流速，以提高冷却效率。在进一步优选的结构中，在启发电机与空腔的交界面处形成有至少一个通气槽，比如形成有围绕启发电机的周向布置的多个通气槽。该通气槽有助于增加对启发电机的通风面积，增加空气对启发电机的冷却量。较佳地，该通气槽与通气孔流体连通，由此形成空气循环通道。在一种较佳的结构中，通气槽的数量等于通气孔的数量。当通气槽的数量和通气孔的数量相等时，在加工压气叶轮过程中，有可能一次操作同时形成一个通气槽和一个通气孔，由此提高加工效率。较佳地，通气槽设置在空腔的与启发电机相交界的内壁上，和/或通气槽设置在启发电机的与空腔相交界的外表面上。总的来说，本专利技术的燃气轮机具有以下的优点：结构紧凑且重量轻；结构简单，因而提高了传动效率，增加其运行可靠性，进而可延长使用寿命；此外，该燃气轮机自带冷却结构，无需为电机冷却提供专用的冷却装置，从而进一步简化结构。附图说明图1示出了一种现有技术的燃气轮机的结构原理示意图。图2示出了本专利技术的第一实施例的燃气轮机的结构示意图。图3是图2的燃气轮机的压气叶轮中设置有启发电机的部分的局部放大图。图4是本专利技术的第一实施例的一种变型结构的燃气轮机的结构示意图。图5是本专利技术的第一实施例的另一种变型结构的燃气轮机的结构示意图。图6a示出了本专利技术的第二实施例的燃气轮机的结构示意图。图6b沿图6a中的箭头M看的局部示意性端视图，其中示意性地示出了压气叶轮、启发电机的转子和启发电机的定子之间的安装关系，且其中显示出在压气机叶轮与启发电机之间的交界面上设置有通气槽。图6c是图6a的燃气轮机的压气叶轮中设置有启发电机的部分的局部放大图。图7a是示出了本专利技术的第二实施例的一种变型结构的燃气轮机的结构示意图。图7b是沿图7a中的箭头M看的局部示意性端视图，其中示意性地示出了压气叶轮、启发电机的转子和启发电机的定子之间的安装关系，且其中显示出在压气机叶轮与启发电机之间的交界面上设置有通气槽。具体实施方式下面将结合图2～7b对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当了解，附图中所示的仅仅是本专利技术的较佳实施例，其并不构成对本专利技术的范围的限制。本领域的技术人员可以在附图所示的实施例的基础上对本专利技术进行各种显而易见的修改、变型、等效替换，这些都落在本专利技术的保护范围之内。<第一实施例>图2～5示出了本专利技术的第一实施例的燃气轮机100及其变型结构的示意性结构图。在图2所示的结构中，燃气轮机100包括压气叶轮110和涡轮叶轮120。压气叶轮110和涡轮叶轮120安装在主轴130上，或者换言之，压气叶轮110和涡轮叶轮120通过主轴130而联接在一起，以在燃气轮机100运行时互相联动。安装压气叶轮110和涡轮叶轮120的主轴130可以是单根轴，或者也可以是压气叶轮110安装在第一轴上，涡轮叶轮120安装在第二轴上，然后第一轴和第二轴固定地联接在一起，共同构成燃气轮机100的主轴130。燃气轮机100还包括图中未示出的燃烧室，具体来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气轮机，所述燃气轮机包括：压气叶轮，所述压气叶轮安装在主轴上；涡轮叶轮，所述涡轮叶轮安装在所述主轴上；燃烧室，所述燃烧室位于所述压气叶轮的下游以及所述涡轮叶轮的上游；以及机匣，所述压气叶轮、所述涡轮叶轮和所述燃烧室被容纳在所述机匣中，且所述主轴被支承在所述机匣中；其特征在于，在所述压气叶轮的压气叶轮轮毂中形成有空腔，在所述空腔中容纳有启发电机，其中，所述启发电机的转子相对于所述压气叶轮轮毂固定地设置在所述空腔中，所述启发电机的定子与所述转子同轴地设置，并相对于所述机匣固定定位。

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机，所述燃气轮机包括：压气叶轮，所述压气叶轮安装在主轴上；涡轮叶轮，所述涡轮叶轮安装在所述主轴上；燃烧室，所述燃烧室位于所述压气叶轮的下游以及所述涡轮叶轮的上游；以及机匣，所述压气叶轮、所述涡轮叶轮和所述燃烧室被容纳在所述机匣中，且所述主轴被支承在所述机匣中；其特征在于，在所述压气叶轮的压气叶轮轮毂中形成有空腔，在所述空腔中容纳有启发电机，其中，所述启发电机的转子相对于所述压气叶轮轮毂固定地设置在所述空腔中，所述启发电机的定子与所述转子同轴地设置，并相对于所述机匣固定定位。2.如权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，所述转子通过以下方式中的至少一种固定设置在所述空腔中：所述转子以过盈配合的方式镶嵌在所述空腔中；以及所述转子固定连接在所述空腔的内壁上。3.如权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，所述定子固定连接在所述机匣上。4.如权利要求1～3中任一项所述的燃气轮机，其特征在于，在所述压气叶轮中设置有通气孔，所述通气孔一端与所述空腔流体连通，另一端则流...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦龙伟，陈兴，戴春爽，孙术森，张浩波，宋化星，高忠国，李鹏程，
申请(专利权)人：青岛云深动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37