一种转子系统及燃气轮机技术方案

本申请公开了一种转子系统及燃气轮机，该转子系统包括转轴、涡轮、供气体以及至少一个径向轴承体，转轴开设有轴内腔、连通孔及涡轮对接孔，轴内腔沿转轴的轴向延伸并在转轴的一端具有开口，连通孔和涡轮对接孔的一端口与轴内腔连通，另一端口开设在转轴的外表面上。至少一个径向轴承体对应连通孔的位置套设在转轴外，并与转轴之间具有径向轴承间隙，径向轴承间隙与连通孔连通。涡轮涡轮具有中空结构，并且包括相连接的涡轮内腔、涡轮气膜孔以及涡轮连通孔，涡轮套设在轴体外，且涡轮连通孔与涡轮对接孔连通。供气体与转轴气封配合，供气体具有供气通道，供气通道分别与轴内腔和供气源连通。该转子系统能够提高燃气轮机的效率及稳定性。稳定性。稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种转子系统及燃气轮机


[0001]本申请属于热机领域，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]燃气轮机的热效率和功率输出随涡轮进口温度的提高而增加，一般涡轮进口温度每提高40℃，燃气轮机输出功率可提高10％，热效率可提高1.5％[1]。然而涡轮进口温度的提高受制于直接暴露于高温燃气中涡轮叶片材料的耐受温度，大幅提高涡轮进口温度可能导致涡轮叶片结构强度降低，进而造成叶片变形或烧蚀故障。同时涡轮附近的高温环境也影响着设置在涡轮附近的其他部件的性能，例如密封圈。因此，涡轮叶片在一定程度上直接决定了燃气轮机的性能水平，如何在满足燃气轮机长寿命安全运行的前提下提高涡轮进口温度，是研发高性能燃气轮机的关键性技术难题。

技术实现思路

[0004]本申请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，能够提高燃气轮机的效率及稳定性。
[0005]本申请采用如下技术方案：
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种转子系统，该转子系统包括转轴、涡轮、供气体以及至少一个径向轴承体，转轴开设有轴内腔、连通孔及涡轮对接孔，所述轴内腔沿所述转轴的轴向延伸并在转轴的一端具有开口，所述连通孔和所述涡轮对接孔的一端口与所述轴内腔连通，另一端口开设在所述转轴的外表面上。至少一个径向轴承体对应所述连通孔的位置套设在所述转轴外，并与所述转轴之间具有径向轴承间隙，所述径向轴承间隙与所述连通孔连通。涡轮所述涡轮具有中空结构，并且包括相连接的涡轮内腔、涡轮气膜孔以及涡轮连通孔，所述涡轮套设在所述转轴外，且所述涡轮连通孔与所述涡轮对接孔连通。供气体与所述转轴气封配合，所述供气体具有供气通道，所述供气通道分别与所述轴内腔和供气源连通。
[0007]进一步地，所述转轴包括轴体以及套设在所述轴体上的推力盘；所述推力盘具有推力腔以及开设在所述推力盘的两个侧面上的多个推力孔，所述推力孔与所述推力腔连通，所述推力腔与所述轴内腔连通。所述转子系统还包括推力轴承体，间隔套设在所述推力盘的两侧，并与所述推力盘之间具有推力轴承间隙，所述推力轴承间隙与所述推力孔连通。
[0008]进一步地，上述转子系统还包括壳体部件，所述壳体部件围绕所述涡轮设置，所述壳体部件对应所述涡轮的叶顶具有环形的轴承面，所述涡轮气膜孔位于所述涡轮的叶顶且出气口朝向所述轴承面。
[0009]进一步地，所述涡轮气膜孔为阶梯孔，且径向小端朝向所述轴承面。
[0010]进一步地，所述供气体周向上开设有多个气封通道，所述气封通道的一端连通气封气源，另一端朝向所述轴体的外表面或所述轴内腔的内表面。
[0011]进一步地，所述供气体包括密封连接的供气部与环形的密封部，所述供气部与所述轴体的端部间隔相对设置，所述供气部上开设有所述供气通道；所述密封部间隔套设在所述轴体的外表面，所述密封部周向上开设有多个所述气封通道，所述气封通道的一端朝向所述轴体的外表面。
[0012]进一步地，所述供气体伸入所述轴内腔内，并与所述轴内腔的内表面配合形成气封间隙，各个所述气封通道开设在所述供气体上轴内腔的开口与供气通道的出气口之间的位置，所述气封通道的出气口朝向所述轴内腔的内壁并与所述气封间隙连通。
[0013]进一步地，所述供气源的气体压力大于所述涡轮的涡轮前压力。
[0014]进一步地，所述涡轮中的至少部分叶片包括多个所述涡轮气膜孔；所述涡轮气膜孔位于所述涡轮的叶片前缘、叶片后缘和/或叶顶；位于叶片前缘的所述涡轮气膜孔呈阵列排布。
[0015]第二方面，本申请还提供了一种燃气轮机，该燃气轮机包括压气机、燃烧室以及第一方面任一实施例中所述的转子系统，所述压气机套设在所述转子系统的转轴的轴体上，所述燃烧室的入口与所述涡轮相对。
[0016]本申请提供的转子系统，在应用于燃气轮机时，通过设置具有中空结构的涡轮，在燃气轮机运行过程中在涡轮外壁面形成冷却气膜，对涡轮进行保护，从而可以进一步提高涡轮前燃气温度，以提高燃气轮机的效率。并通过在轴内设置轴内腔，从轴内向径向轴承体吹气，将气体轴承的密封部位转移到转轴的端部，当气体轴承设置在高温环境例如燃气轮机的涡轮端时，可避免高温引起的密封部件变形导致丧失密封效果的情况，保证燃气轮机工作的稳定性。
附图说明
[0017]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，本申请的其它特征、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。
[0018]图1为本申请提供的设置一个径向轴承体的转子系统的结构图；
[0019]图2为本申请提供的涡轮的结构图；
[0020]图3为本申请提供的设置两个径向轴承体的转子系统的结构图；
[0021]图4为本申请提供的通过轴内腔向推力轴承间隙吹气的转子系统的结构图；
[0022]图5为本申请提供的设置壳体部件的转子系统的结构图；
[0023]图6为本申请提供的壳体部件与涡轮之间的配合结构图；
[0024]图7为本申请提供的一种供气体与转轴的配合结构图；
[0025]图8为本申请提供的另一种供气体与转轴的配合结构图；
[0026]图9为本申请提供的再一种供气体与转轴的配合结构图；
[0027]图10为本申请提供的又一种供气体与转轴的配合结构图；
[0028]图11为本申请提供的又一种供气体与转轴的配合结构图；
[0029]图12为本申请提供的一种燃气轮机的结构图。
[0030]图标：100
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转轴；110
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轴内腔；120
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连通孔；130
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涡轮对接孔；200
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径向轴承体；210
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径向轴承间隙；300
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涡轮；310
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涡轮内腔；320
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涡轮气膜孔；330
‑ꢀ
涡轮连通孔；340
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涡轮推力喷孔；400
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供气体；410
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供气通道；140
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轴体；150
‑ꢀ
推力盘；151
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推力孔；152
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推力腔；500
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推力轴承体；510
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推力轴承间隙；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，其特征在于，包括：转轴，开设有轴内腔、连通孔及涡轮对接孔，所述轴内腔沿所述转轴的轴向延伸并在转轴的一端具有开口，所述连通孔和所述涡轮对接孔的一端口与所述轴内腔连通，另一端口开设在所述转轴的外表面上；至少一个径向轴承体，对应所述连通孔的位置套设在所述转轴外，并与所述转轴之间具有径向轴承间隙，所述径向轴承间隙与所述连通孔连通；涡轮，所述涡轮具有中空结构，并且包括相连接的涡轮内腔、涡轮气膜孔以及涡轮连通孔，所述涡轮套设在所述转轴外，且所述涡轮连通孔与所述涡轮对接孔连通；供气体，与所述转轴气封配合，所述供气体具有供气通道，所述供气通道分别与所述轴内腔和供气源连通。2.根据权利要求1所述的一种转子系统，其特征在于，所述转轴包括轴体以及套设在所述轴体上的推力盘；所述推力盘具有推力腔以及开设在所述推力盘的两个侧面上的多个推力孔，所述推力孔与所述推力腔连通，所述推力腔与所述轴内腔连通；所述转子系统还包括推力轴承体，间隔套设在所述推力盘的两侧，并与所述推力盘之间具有推力轴承间隙，所述推力轴承间隙与所述推力孔连通。3.根据权利要求1所述的一种转子系统，其特征在于，还包括壳体部件，所述壳体部件围绕所述涡轮设置，所述壳体部件对应所述涡轮的叶顶具有环形的轴承面，所述涡轮气膜孔位于所述涡轮的叶顶且出气口朝向所述轴承面。4.根据权利要求3所述的一种转子系统，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轴承面。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的一种转子...

【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：