转子系统及燃气轮机技术方案

本实用新型专利技术公开了一种转子系统，包括转轴、涡轮和壳体部件，涡轮固定安装于转轴上，壳体部件围绕涡轮设置，涡轮具有中空结构并且包括相连接的涡轮内腔和涡轮气膜孔，壳体部件对应涡轮的叶顶具有环形的第一轴承面，涡轮气膜孔位于涡轮的叶顶且出气口朝向第一轴承面。本实用新型专利技术公开的转子系统，通过在转子系统的涡轮端设置气体轴承结构，对涡轮端进行支撑，从而有效提高了涡轮端转动稳定性。本实用新型专利技术还公开了一种燃气轮机。公开了一种燃气轮机。公开了一种燃气轮机。

【技术实现步骤摘要】
转子系统及燃气轮机


[0001]本技术属于热机领域，具体涉及一种转子系统及燃气轮机。

技术介绍

[0002]燃气轮机主要由压气机、燃烧室和涡轮三大部件组成，并配以进气、排气、控制、传动和其他辅助系统，它以空气为介质，是一种将燃料燃烧产生的热能转换成机械功对外输出的回转式动力机械。其工作过程如下：靠涡轮驱动而旋转的压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩升压，压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合燃烧，成为高温燃气后流入涡轮中膨胀做功，做功后的燃气压力降至大气压力最终排入大气。燃烧加热升温后形成的高温燃气，其做功能力大大提高，使涡轮的出功明显大于压气机耗功，有较多富余的功对外输出以驱动负载。
[0003]燃气轮机的转子系统中，涡轮需要进行高速旋转并且工作温度较高，例如，对于小功率燃气轮机，燃气轮机的转子系统的转速可达或超过140000RPM(转/分钟)，涡轮的工作温度可达950～1000℃，涡轮叶轮的工作线速度极高，从而承载的离心力高达100MPa。高温使得涡轮处难以设置轴承来提供转动支撑，使得涡轮容易出现较大幅度的摆动。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种转子系统，及燃气轮机。本技术通过在转子系统/燃气轮机的涡轮端设置气体轴承结构，对涡轮端进行支撑，从而有效提高了涡轮端转动稳定性。
[0005]本技术采用如下技术方案：
[0006]第一方面，本技术实施例提供一种转子系统，包括转轴、涡轮和壳体部件，涡轮固定安装于转轴上，壳体部件围绕涡轮设置，涡轮具有中空结构并且包括相连接的涡轮内腔和涡轮气膜孔，壳体部件对应涡轮的叶顶具有环形的第一轴承面，涡轮气膜孔位于涡轮的叶顶且出气口朝向第一轴承面。
[0007]进一步地，涡轮中的至少部分叶片的涡轮气膜孔的数量为多个，位于叶顶的多个涡轮气膜孔呈阵列排布。
[0008]进一步地，部分涡轮气膜孔位于涡轮的叶片前缘和/或叶片后缘。
[0009]进一步地，涡轮气膜孔为阶梯孔，且径向小端朝向第一轴承面。
[0010]进一步地，涡轮还包括涡轮进气孔，涡轮进气孔靠近转轴设置并且与涡轮内腔连通。
[0011]进一步地，涡轮进气孔与外部大气连通。
[0012]进一步地，转轴具有供气通道，供气通道一端与涡轮进气孔连通，另一端连接至转轴上其他位置。
[0013]进一步地，转子系统还包括内空气轴承，供气通道的另一端与内空气轴承连通。
[0014]进一步地，转子系统还包括安装于轴承座内的第一径向轴承和/或推力轴承，供气
通道的另一端与轴承座内的气路连通。
[0015]进一步地，转子系统还包括固定安装于转轴上的压气机，涡轮进气孔的进气端进气来自于压气机的出气端。
[0016]进一步地，壳体部件为导叶组件，导叶组件包括第一支座、第二支座和位于两个支座之间的具有轴向气道的叶片组，涡轮还包括涡轮推力喷孔，涡轮推力喷孔的出气口朝向第一支座壁面。
[0017]第二方面，本技术实施例提供一种燃气轮机，包括如上所述的转子系统，以及燃烧室，燃烧室的出口端与涡轮的进气端连通。
[0018]根据本技术实施例的转子系统，通过设置具有中空结构的涡轮，并且涡轮包括相连接的涡轮内腔和涡轮气膜孔，涡轮气膜孔的出气口朝向壳体部件的第一轴承面，涡轮内腔中的压力气经由涡轮气膜孔喷向第一轴承面，形成径向支撑力，从而改善高速运转时涡轮的径向摆动，增加涡轮转动时的稳定性。
附图说明
[0019]通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征，附图并未按照实际的比例绘制。
[0020]图1为根据本技术一个实施例的转子系统的结构示意图。
[0021]图2为图1中涡轮的一个实施例的局部放大示意图；
[0022]图3为图1中涡轮的另一个实施例的局部放大示意图；
[0023]图4为图1中涡轮的又一个实施例的局部放大示意图；
[0024]图5为图1中涡轮的再一个实施例的局部放大示意图；
[0025]图6为根据本技术另一个实施例的转子系统的结构示意图；
[0026]图7为根据本技术又一个实施例的转子系统的结构示意图；
[0027]图8为根据本技术再一个实施例的转子系统的结构示意图；
[0028]图9为图8中涡轮的一个实施例的局部放大示意图；
[0029]图10为根据本技术一个实施例的燃气轮机的结构示意图。
具体实施方式
[0030]下面将详细描述本技术的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本技术进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本技术，并不被配置为限定本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本技术的示例来提供对本技术更好的理解。
[0031]如图1所示，图1为根据本技术一个实施例的转子系统的结构示意图，本技术提供一种转子系统，包括转轴100、涡轮300和壳体部件700，涡轮300固定安装于转轴100上，壳体部件700围绕涡轮300设置。
[0032]其中，转轴100的材质可以是钢，也可以是其他合适金属、合金或复合材质。转轴
100通过轴承支撑于燃气轮机的壳体或轴承座。该轴承优选为空气轴承，也可以是磁轴承或气磁混合轴承等其他非接触轴承。
[0033]壳体部件700可以是壳体的一部分，也可以是连接于壳体的其他功能部件，如支座、轴承座、端座等。壳体部件700对应涡轮300的叶顶具有环形的第一轴承面701。第一轴承面701的轴向宽度大于涡轮300的叶顶的轴向宽度，以提供更充足的受力面并引导气流流动。
[0034]涡轮300可以是轴流式涡轮。在其他实施例中，涡轮300也可以是离心式涡轮。涡轮300的材质可以是耐高温材料，例如镍或镍合金。在转子系统用于燃气轮机时，涡轮300一般与燃烧室400的排气端相连，以接收来自于燃烧室400的高温燃气并利用高温燃气做功。
[0035]具体地，如图2所示，图2为图1中涡轮的一个实施例的局部放大示意图，涡轮300具有中空结构并且包括相连接的涡轮内腔320和涡轮气膜孔302。图1和图2示例性地示出涡轮300为中空涡轮，具体包括涡轮壳体310，涡轮内腔320由涡轮壳体310围绕形成，涡轮气膜孔302开设于涡轮壳体310并连通涡轮内腔320。中空的涡轮300可以由两片或更多片的壳体件固定连接(例如焊接)而成。在其他实施例中，涡轮内腔320还可以是连通通道以为涡轮气膜孔302供气。
[0036]涡轮气膜孔302位于涡轮300的叶顶且出气口朝向第一轴承面701。涡轮300本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转子系统，包括转轴、涡轮和壳体部件，涡轮固定安装于所述转轴上，所述壳体部件围绕所述涡轮设置，其特征在于，所述涡轮具有中空结构并且包括相连接的涡轮内腔和涡轮气膜孔，所述壳体部件对应所述涡轮的叶顶具有环形的第一轴承面，所述涡轮气膜孔位于所述涡轮的叶顶且出气口朝向所述第一轴承面。2.根据权利要求1所述的转子系统，其特征在于，所述涡轮中的至少部分叶片的所述涡轮气膜孔的数量为多个，位于叶顶的多个所述涡轮气膜孔呈阵列排布；和/或，部分所述涡轮气膜孔位于所述涡轮的叶片前缘和/或叶片后缘。3.根据权利要求1所述的转子系统，其特征在于，所述涡轮气膜孔为阶梯孔，且径向小端朝向所述第一轴承面。4.根据权利要求1所述的转子系统，其特征在于，所述涡轮还包括涡轮进气孔，所述涡轮进气孔靠近所述转轴设置并且与所述涡轮内腔连通。5.根据权利要求4所述的转子系统，其特征在于，所述涡轮进气孔与外部大气连通；或者，所述转轴具有供气通道，所述供气通道一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：段萌珠，
申请(专利权)人：星辰萌想科技北京有限公司，
类型：新型
国别省市：