气体轴承组件及燃气轮机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种气体轴承组件，用于安装于转轴上，该气体轴承组件包括轴承座与轴承本体；轴承座套设在转轴外，轴承本体套设于转轴并位于轴承座内，轴承本体与转轴间隙配合并具有第一间隙，轴承本体的径向外侧壁具有环形凹槽，环形凹槽与轴承座的径向内侧壁围成环形气腔；所述轴承本体上开设有连通环形气腔与第一间隙的通孔；所述轴承座上设有静压气孔，静压气孔的一端与环形气腔连通，另一端与外部气源连通；所述轴承座上开设有导入孔与导出孔。本实用新型专利技术还公开了一种包括该气体轴承组件的燃气轮机。本实用新型专利技术通过在轴承座上开设导入孔与导出孔，形成冷却气路，实现气体轴承的冷却，可延长密封件的有效密封时间以及气体轴承的寿命。轴承的寿命。轴承的寿命。

【技术实现步骤摘要】
气体轴承组件及燃气轮机


[0001]本技术涉及一种气体轴承组件及燃气轮机，属于轴承


技术介绍

[0002]气体轴承(又称为气浮轴承)指的是用气体(通常是空气，但也有可能是其它气体)作为润滑剂的轴承，气体轴承采用无接触的支承方式，依靠环形气腔中的压力气膜实现转子系统的支撑。由于其具有摩擦系数和摩擦力矩小、运动精度高等特点，在一些高转速的场合使用越来越普遍，例如燃气轮机。
[0003]气体轴承可支持静压工作状态和动压工作状态，其中静压工作状态是指通过外部气源向气体轴承供气，轴承通过节流孔向轴表面吹气，以在轴承与轴表面之间的间隙形成具有一定承载刚度的润滑气膜，该工作过程需要外部气源持续供气。动压工作状态是指当设备运行达到一定转速时，利用空气轴承表面的切向运动而形成气体润滑膜，可以不需要外部气源持续供气，只需要在启动阶段设备转速达到预定转速前供气即可，从而可延长外部气源设备使用寿命。
[0004]气体轴承通常采用橡胶密封件(例如密封圈)保证气腔的气密效果，以保证气体轴承的供气稳定，使气体轴承稳定运行。然而，当气体轴承应用于高温环境时，例如应用于燃气轮机的热端，动压状态下的气体轴承内部不断蓄热，橡胶密封件在高温环境下容易熔化而丧失密封性，从而导致轴承漏气，进而容易导致设备无法再启动。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术，本技术提供了一种气体轴承组件，以及包括该气体轴承组件的燃气轮机。本技术的气体轴承组件，通过在轴承座上开设导入孔与导出孔，形成冷却气路，实现气体轴承的冷却。/>[0006]本技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种气体轴承组件，用于安装于转轴上，包括轴承座与轴承本体；其中，轴承座套设在转轴外，轴承本体套设于转轴并位于轴承座内，轴承本体与转轴间隙配合并具有第一间隙，轴承本体的径向外侧壁具有环形凹槽，环形凹槽与轴承座的径向内侧壁围成环形气腔；
[0008]所述轴承本体上开设有连通环形气腔与第一间隙的通孔；
[0009]所述轴承座上设有静压气孔，静压气孔的一端与环形气腔连通，另一端与外部气源连通；
[0010]所述轴承座上开设有导入孔与导出孔，导入孔的一端与环形气腔连通，另一端与高压气源连通，工作时高压气源的气压大于动压状态下环形气腔内的气压，且高压气源的温度小于动压状态下环形气腔内的温度；导出孔的一端与环形气腔连通，另一端与预定空间连通，工作时预定空间的气压小于动压状态下环形气腔内的气压。
[0011]进一步地，所述通孔的数量可以是多个，多个通孔可以环绕转轴设置。
[0012]进一步地，所述静压气孔通过静压管道与外部气源连通。
[0013]进一步地，所述外部气源可以是空气压缩机。
[0014]进一步地，所述导入孔的轴心与导出孔的轴心平行设置，如此设置使得从导入孔流出的高压气体逆时针和顺时针流动到达导出孔的路径相同，从而可延长高压气体在环形气腔内流经的路径，进而提高冷却效果。
[0015]进一步地，所述导入孔的轴心与导出孔的轴心在转轴的轴心方向上具有一定的距离，该距离为L1,L1大于0。更进一步地，所述环形气腔的轴向长度为L2，L1满足以下条件：L2/2＜L1＜L2，如此设置可延长导入孔与导出孔在转轴轴向上的距离，从而延长冷却气体在环形气腔内经过的路径，进而提高冷却效果。
[0016]进一步地，所述轴承本体上开设有用于套设转轴的轴承孔，导入孔的直径与轴承孔的直径比值在0.05～0.15的范围内，导出孔的直径与轴承孔的直径比值在0.05～0.15的范围内。
[0017]进一步地，所述高压气源为空气压缩机。
[0018]进一步地，所述预定空间为外界大气。
[0019]进一步地，所述导出孔通过导出管道与预定空间连通，导出管道上设置有第一阀门，用于控制导出管道的开通与封堵。
[0020]进一步地，所述导出孔与静压气孔可以是同一个贯通孔，该贯通孔的一端与环形气腔连通，另一端通过导出管道与预定空间连通，并通过静压管道与外部气源连通，导出管道上设置有第一阀门，静压管道上设置有第二阀门。更进一步地，所述第一阀门与第二阀门可以是同一个三通阀门，三通阀门分别连通导出孔(静压气孔)、静压管道与导出管道。
[0021]进一步地，所述导入孔通过导入管道与高压气源连通，导入管道上设置有第三阀门，用于控制导入管道的开通与封堵。
[0022]一种燃气轮机，包括上述气体轴承组件。
[0023]进一步地，所述燃气轮机包括转轴、压气机、涡轮、燃烧室和气体轴承组件，其中，压气机、涡轮安装于转轴，气体轴承组件的轴承本体套设于转轴且与转轴间隙配合；气体轴承组件位于燃气轮机的热端。
[0024]进一步地，所述燃气轮机还可以包括二级转轴和自由涡轮，自由涡轮套设在二级转轴上，二级转轴与转轴同轴，燃烧室内的高温高压气体吹向涡轮做功后，继续吹向自由涡轮做功。
[0025]本技术的气体轴承组件处于静压状态时，来自于外部气源的高压气体通过静压气孔注入到环形气腔内，再通过通孔分配注入到轴承本体与转轴之间的第一间隙内，在第一间隙内形成气膜，在转轴相对于轴承本体转动时，气膜在转轴与轴承本体之间形成支撑。该气体轴承组件处于动压状态时，高压气源通过导入孔向环形气腔内通入小流量的高压气体，在压差的作用下，气体在环形气腔周向流动一段距离后，到达导出孔所在位置，通过导出孔排出环形气腔，流向低压的预定空间，形成冷却气路，从而可将环形气腔内的热量以及轴承座与轴承本体上的热量排出，进而降低气体轴承的温度，保护密封圈。
[0026]本技术的气体轴承组件及燃气轮机，在轴承座上开设导入孔与导出孔，导入孔连通气体轴承的环形气腔并与高压气源(例如压气机的出口)连通，导出孔连通气体轴承的环形气腔并与外界大气或其他低压空间连通。气体轴承在动压状态时，高压气源内的高
压气通过导入孔持续通入气体轴承的环形气腔内，流经环形气腔，然后再通过导出孔排出，从而将气体轴承上的热量以及环形气腔内的热量排出，可有效降低气体轴承的温度，延长密封件的有效密封时间以及气体轴承的寿命。与导入孔连通的导入管道上可以设置第三阀门，以降低冷却气路对气体轴承的静压工作状态造成的影响。
[0027]本技术使用的各种术语和短语具有本领域技术人员公知的一般含义。提及的术语和短语如有与公知含义不一致的，以本技术所表述的含义为准。
附图说明
[0028]图1：气体轴承组件的结构示意图1。
[0029]图2：气体轴承组件的结构示意图2。
[0030]图3：气体轴承组件的截面示意图，图中箭头所示方向为气流方向。
[0031]图4：燃气轮机的结构示意图1，图中箭头所示是冷却气路的流动路径与方向。
[0032]图5：燃气轮机的结构示意图2，图中箭头所示是冷却气路的流动路径与方向。
[0033]其中，100、转轴；210、轴承座；220、轴承本体；230、密封圈；240、第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气体轴承组件，用于安装于转轴上，其特征在于，包括轴承座与轴承本体；轴承座套设在转轴外，轴承本体套设于转轴并位于轴承座内，轴承本体与转轴间隙配合并具有第一间隙，轴承本体的径向外侧壁具有环形凹槽，环形凹槽与轴承座的径向内侧壁围成环形气腔；所述轴承本体上开设有连通环形气腔与第一间隙的通孔；所述轴承座上设有静压气孔，静压气孔的一端与环形气腔连通，另一端与外部气源连通；所述轴承座上开设有导入孔与导出孔，导入孔的一端与环形气腔连通，另一端与高压气源连通，导出孔的一端与环形气腔连通，另一端与预定空间连通，预定空间的气压小于动压状态下环形气腔内的气压。2.根据权利要求1所述的气体轴承组件，其特征在于：所述导入孔的轴心与导出孔的轴心平行设置。3.根据权利要求1所述的气体轴承组件，其特征在于：所述导入孔的轴心与导出孔的轴心在转轴的轴心方向上的距离为L1,L1大于0。4.根据权利要求3所述的气体轴承组件，其特征在于：所述环形气腔的轴向长度为L2，L1满足以下条件：L2/2＜L1＜L2。5.根据权利要求...

【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：