一种具有嵌入式叶片的燃气轮机制造技术

本发明专利技术提供了一种具有嵌入式叶片的燃气轮机，机匣和支撑圆筒同轴设置，轮毂同轴设置于机匣内部，轮毂可相对机匣旋转；在轮毂的靠近压气机进气口一侧设置有压气机动叶，在机匣的与压气机动叶对应位置设置有压气机静叶；在轮毂的靠近涡轮出气口一侧设置有涡轮动叶，在机匣的与涡轮动叶对应位置设置有涡轮静叶；燃烧室为环形燃烧室，固定于机匣外周。本发明专利技术的压气机叶片和涡轮叶片两端均固定，可以消除泄漏流动，提高了压气机和涡轮的效率；可以采用比悬臂式叶片尺寸大的叶片，提高了压气机单级压比、提高了涡轮单级作功能力，而且减轻了叶片的重量；提高了压气机和涡轮的性能。

Gas turbine with embedded blade

The present invention provides a gas turbine with embedded blade, setting casing and supporting the cylindrical coaxial wheels are coaxially arranged in the casing inside the hub casing relative rotation; in the hub near the compressor inlet side is provided with a compressor rotor, the corresponding position in the casing and compressor rotor is provided with a compressor stator in the hub; near the turbine outlet is arranged at one side of turbine blade, the casing and the turbine blade is arranged corresponding to the position of blade; the combustion chamber is fixed on the annular combustion chamber, peripheral casing. The invention of the compressor and turbine blades are fixed at both ends, can eliminate the leakage flow, improve the efficiency of the compressor and turbine blades can be used; large size than the cantilever blade, improves the compressor pressure ratio of single stage, single stage to improve the turbine power, and reduce the weight of the blade; improve the performance of the compressor and turbine.

【技术实现步骤摘要】
一种具有嵌入式叶片的燃气轮机
本专利技术涉及推进器
，尤其是一种具有嵌入式叶片的燃气轮机。
技术介绍
燃气轮机在航空和电力等行业有广泛应用。工业燃气轮机要求效率高、运行稳定安全；航空燃气轮机作为飞机的心脏，在飞机的研制过程中占有很重要的地位，现代飞机技战术指标的不断提高，对航空发动机提出了更高的要求：要求发动机具有高推重比、高效率、大流量、低耗油率和宽广的稳定工作范围。压气机和涡轮是燃气轮机两大核心部件，传统的设计方式有轴流式和离心式。轴流式压气机优点是流量大，缺点是单级压比小，因而需采用多级轴流压气机设计来提高压比，造成了制造成本高、结构复杂、装置重量的不良后果；离心压气机的优点是单级压比高，缺点是通流面积小、流量小。因而本领域迫切需要克服传统压气机的缺点，满足现代燃气轮机的新要求。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术提出了一种具有嵌入式叶片的燃气轮机，压气机单级压比高、涡轮单级作功能力大、整机效率高。(二)技术方案本专利技术提供了一种具有嵌入式叶片的燃气轮机，包括：机匣组件、轮毂和燃烧室；其中，所述机匣组件包括：同轴设置的机匣和支撑圆筒；所述轮毂同轴设置于机匣内部，所述轮毂可相对机匣旋转；在轮毂的靠近压气机进气口一侧设置有压气机动叶，在机匣的与压气机动叶对应位置设置有压气机静叶；在轮毂的靠近涡轮出气口一侧设置有涡轮动叶，在机匣的与涡轮动叶对应位置设置有涡轮静叶；所述燃烧室为环形燃烧室，固定于所述机匣外周；空气由压气机进气口进入后折转为径向流动，轮毂带动压气机动叶旋转，在压气机动叶和压气机静叶的作用下，径向流动的空气减速扩压，进入燃烧室与燃料混合燃烧生成高温高压燃气，高温高压燃气流经涡轮静叶和涡轮动叶增速做功，推动涡轮动叶旋转并带动轮毂旋转，由涡轮出气口排出。优选地，所述压气机动叶和压气机静叶均为嵌入式叶片。优选地，所述压气机动叶包括沿轮毂周向均匀排列的多个动叶片，所述压气机静叶包括沿机匣周向均匀排列的多个静叶片；动叶片和静叶片分别嵌入到轮毂和机匣，动叶片两端均与轮毂固定，静叶片两端均与机匣固定。优选地，所述动叶片和经叶片的数量相同。优选地，所述涡轮动叶和涡轮静叶均为嵌入式叶片。优选地，涡轮动叶包括沿轮毂周向均匀排列的多个动叶片，涡轮静叶包括沿机匣周向均匀排列的多个静叶片；动叶片和静叶片分别嵌入到轮毂和机匣，动叶片两端均与轮毂固定，静叶片两端均与机匣固定。优选地，所述动叶片和经叶片的数量相同。优选地，所述机匣的进气端和排气端各有一组机匣支撑杆，用于支撑机匣和支撑圆筒，每组机匣支撑杆包括多块沿径向延伸的支撑杆。优选地，所述轮毂的进气端和排气端各设置有一轴承，通过所述轴承，轮毂可相对机匣旋转。优选地，燃烧室包括燃烧室入口、燃烧室出口和多个插入燃烧室的燃料管；燃烧室入口与压气机动叶和压气机静叶位置对应，燃烧室出口与涡轮动叶和涡轮静叶位置对应。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术的具有嵌入式叶片的燃气轮机具有以下有益效果：(1)在压气机动叶和压气机静叶构成的通道中，气体沿半径方向朝半径增大的方向流动，在涡轮动叶和涡轮静叶构成的通道中，气体沿半径方向朝半径减小的方向流动。由于沿半径增大方向，周向截面面积增大，使得气体减速扩压；反之，沿半径减小方向，周向截面面积减小，使得气体增速做功，相比于轴流式压气机，其单级压比高、结构简单、体积小，重量轻、成本低；相比于离心式压气机，其通流面积大、流量大，从而提高了压气机和涡轮的性能；(2)压气机叶片和涡轮叶片两端均固定，可以消除泄漏流动，提高了压气机和涡轮的效率；(3)压气机叶片和涡轮叶片两端均固定，改善了叶片上的应力分布，可以采用比悬臂式叶片尺寸大的叶片，提高了压气机单级压比、提高了涡轮单级作功能力，而且减轻了叶片的重量。附图说明图1为本专利技术实施例的具有嵌入式叶片的燃气轮机的三维示意图；图2为本专利技术实施例的具有嵌入式叶片的燃气轮机的半剖示意图；图3为图1略去燃烧室的三维示意图；图4为本专利技术实施例的具有嵌入式叶片的燃气轮机的气流走向示意图。符号说明1-压气机动叶；2-压气机静叶；3-涡轮动叶；4-涡轮静叶；5-燃烧室；6-燃烧室入口；7-燃烧室出口；8-轮毂；9-机匣；10-支撑圆筒；11-压气机进气口；12-机匣支撑杆；13-轴承；14-涡轮出气口；15-燃料管；16-轴承支撑杆。具体实施方式本专利技术提出了一种具有嵌入式叶片的燃气轮机，其压气机采用轴向进气、径向流动增压；其涡轮采用径向流动作功、轴向排气的气动布局方式；其燃烧室为环形结构，布置在机匣外围。本专利技术的燃气轮机，其嵌入式叶片的两端均进行固定，可以增大叶片的强度，可以采用尺寸更大的叶片，压气机单级压比高、涡轮单级作功能力大、整机效率高。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术实施例提供了一种具有嵌入式叶片的燃气轮机，该燃气轮机将压气机、燃烧室和涡轮集成为一体，包括：机匣组件、轮毂8和燃烧室5；其中，机匣组件包括：机匣9、支撑圆筒10和机匣支撑杆12。支撑圆筒10为中空结构，其内部为气流通道，机匣9与支撑圆筒10同轴设置，在机匣9的进气端和排气端各有一组机匣支撑杆12固定支撑机匣9和支撑圆筒10，每组机匣支撑杆12包括多块沿径向延伸的支撑杆，支撑杆的一端连接机匣9内壁，另一端连接支撑圆筒10外壁。轮毂8同轴设置于机匣9内部，在轮毂8的进气端和排气端各设置有一轴承13，轴承13外周固定于机匣9内壁，轴承13内周通过轴承支撑杆16固定于支撑圆筒10，通过所述轴承13使轮毂8可相对机匣9旋转。支撑圆筒的靠近压气机进气口11一侧、且较轴承支撑杆16更靠近其轴线中点的位置设置有环形盘体和圆形盘体，环形盘体和圆形盘体平行设置且垂直于支撑圆筒10的轴线，二者形成一气流腔体，通过支撑圆筒的气流通道与支撑圆筒的压气机进气口11连通。在轮毂的与气流腔体对应位置设置有压气机动叶1，在机匣的与气流腔体对应位置设置有压气机静叶2，压气机动叶1包括沿轮毂8周向均匀排列的多个动叶片，压气机静叶2包括沿机匣9周向均匀排列的多个静叶片。压气机动叶1和压气机静叶2均为嵌入式叶片，即动叶片和静叶片分别嵌入到轮毂8和机匣9上，动叶片两端均与轮毂8固定，静叶片两端均与机匣9固定，相邻动叶片之间、以及相邻静叶片之间形成通道，动叶片和经叶片的数量可以根据情况设置，二者可以相同也可以不同。在轮毂的靠近涡轮出气口14一侧、且较轴承支撑杆16更靠近其轴线中点的位置设置有涡轮动叶3，在机匣的与涡轮动叶对应位置设置有涡轮静叶4，涡轮动叶3包括沿轮毂8周向均匀排列的多个动叶片，涡轮静叶4包括沿机匣9周向均匀排列的多个静叶片。涡轮动叶3和涡轮静叶4均为嵌入式叶片，即动叶片和静叶片分别嵌入到轮毂8和机匣9上，动叶片两端均与轮毂8固定，静叶片两端均与机匣9固定，相邻动叶片之间、以及相邻静叶片之间形成通道，动叶片和经叶片的数量可以根据情况设置，二者可以相同也可以不同。燃烧室5为环形燃烧室，固定于机匣9外周，燃烧室入口6与压气机动叶1和压气机静叶2位置对应，燃烧室出口7与涡轮动叶3和涡轮静叶4位置对应，并包括多个插入燃烧室5的燃料管15。本专利技术的具有嵌入式叶片的燃气轮机，空气由压气机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有嵌入式叶片的燃气轮机，其特征在于，包括：机匣组件、轮毂和燃烧室；其中，所述机匣组件包括：同轴设置的机匣和支撑圆筒；所述轮毂同轴设置于机匣内部，所述轮毂可相对机匣旋转；在轮毂的靠近压气机进气口一侧设置有压气机动叶，在机匣的与压气机动叶对应位置设置有压气机静叶；在轮毂的靠近涡轮出气口一侧设置有涡轮动叶，在机匣的与涡轮动叶对应位置设置有涡轮静叶；所述燃烧室为环形燃烧室，固定于所述机匣外周；空气由压气机进气口进入后折转为径向流动，轮毂带动压气机动叶旋转，在压气机动叶和压气机静叶的作用下，径向流动的空气减速扩压，进入燃烧室与燃料混合燃烧生成高温高压燃气，高温高压燃气流经涡轮静叶和涡轮动叶增速做功，推动涡轮动叶旋转并带动轮毂旋转，由涡轮出气口排出。

【技术特征摘要】
1.一种具有嵌入式叶片的燃气轮机，其特征在于，包括：机匣组件、轮毂和燃烧室；其中，所述机匣组件包括：同轴设置的机匣和支撑圆筒；所述轮毂同轴设置于机匣内部，所述轮毂可相对机匣旋转；在轮毂的靠近压气机进气口一侧设置有压气机动叶，在机匣的与压气机动叶对应位置设置有压气机静叶；在轮毂的靠近涡轮出气口一侧设置有涡轮动叶，在机匣的与涡轮动叶对应位置设置有涡轮静叶；所述燃烧室为环形燃烧室，固定于所述机匣外周；空气由压气机进气口进入后折转为径向流动，轮毂带动压气机动叶旋转，在压气机动叶和压气机静叶的作用下，径向流动的空气减速扩压，进入燃烧室与燃料混合燃烧生成高温高压燃气，高温高压燃气流经涡轮静叶和涡轮动叶增速做功，推动涡轮动叶旋转并带动轮毂旋转，由涡轮出气口排出。2.如权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，所述压气机动叶和压气机静叶均为嵌入式叶片。3.如权利要求2所述的燃气轮机，其特征在于，所述压气机动叶包括沿轮毂周向均匀排列的多个动叶片，所述压气机静叶包括沿机匣周向均匀排列的多个静叶片；动叶片和静叶片分别嵌入到轮毂和机匣，动叶片两端均与轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：李钢，徐纲，卢新根，朱俊强，穆勇，尹娟，刘富强，杨金虎，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11