[發(fā)明專利]改善軸力特性的蒸汽渦輪

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580070545.2
• 申請日: 2015-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN107109942A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李在俊;李相勛;吳星瑾;李相明;任周昌;金基太;張英逸
• 申請（專利權(quán)）人: POSCO能源公司
• 主分類號(hào): F01D1/06
• 分類號(hào): F01D1/06;F01D1/14;F01D1/32
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 王朋飛,張晶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種蒸汽渦輪，更具體地，涉及一種能夠減少軸承組件的負(fù)荷的蒸汽渦輪，所述軸承組件支撐傳遞以多級(jí)連接的多個(gè)噴嘴旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的渦輪軸。

背景技術(shù)

圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的蒸汽渦輪的結(jié)構(gòu)圖。

參照圖1，作為現(xiàn)有技術(shù)，蒸汽渦輪系統(tǒng)由第一渦輪1和第二渦輪2兩級(jí)(stage)組成，使在各渦輪中作用的扭力相同，并抵消作用于支撐渦輪軸3的軸承4的軸方向負(fù)荷，從而降低軸承的負(fù)荷。

但是，在這種現(xiàn)有技術(shù)的蒸汽渦輪系統(tǒng)中，由兩級(jí)構(gòu)成渦輪導(dǎo)致成本上升，并且，渦輪的整體大小會(huì)變大。

作為其他現(xiàn)有技術(shù)，較多提出利用蒸汽噴射的反作用的蒸汽渦輪，這種蒸汽渦輪根據(jù)排出的蒸汽能量的反作用獲得旋轉(zhuǎn)能量，并且結(jié)構(gòu)簡單的同時(shí)，能夠獲得較高的熱效率，因此，適合作為中小容量的原動(dòng)機(jī)。

例如，公開專利：第10-2012-47709號(hào)(公開日期：2012.05.14)、公開專利：第10-2013-42250號(hào)(公開日期：2013.04.26)以及授權(quán)專利：第10-1229575號(hào)(授權(quán)日期：2013.01.29)中公開了反作用式渦輪設(shè)備。

圖2是現(xiàn)有技術(shù)的反作用式渦輪的部分切割結(jié)構(gòu)圖。

參照圖2，蒸汽渦輪由風(fēng)輪20和殼體30組成。所述風(fēng)輪20具有多個(gè)噴嘴旋轉(zhuǎn)體21，所述噴嘴旋轉(zhuǎn)體與渦輪軸10一起向切線方向噴射工作流體，所述殼體30可旋轉(zhuǎn)地支撐風(fēng)輪20，并提供工作流體的流路以通過工作流體旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪20。

風(fēng)輪20由多個(gè)噴嘴旋轉(zhuǎn)體21沿著渦輪軸10相互隔開，并以多級(jí)構(gòu)成，每個(gè)噴嘴旋轉(zhuǎn)體21由一對圓盤構(gòu)成，并具有流入孔和多個(gè)噴嘴孔，所述流入孔的一側(cè)軸方向流入工作流體，所述噴嘴孔沿著形成在一對圓盤內(nèi)部的排氣流路，向切線方向噴射工作流體。

殼體30包括：主體部31，其大致為圓筒狀；流入部32，設(shè)置在主體部31一側(cè)以使工作流體流入；排氣部33，設(shè)置在主體部31以位于流入部32的另一側(cè)排出工作流體；隔墻34，形成在主體部31的內(nèi)周面并位于各個(gè)噴嘴旋轉(zhuǎn)體21之間。

殼體30設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)支撐渦輪軸10的軸承35。

圖3是現(xiàn)有技術(shù)的蒸汽渦輪的剖面結(jié)構(gòu)圖，從右側(cè)流入的工作流體(蒸汽)流入各噴嘴旋轉(zhuǎn)體21的中央，并通過向噴嘴旋轉(zhuǎn)體21的外表面的切線方向形成的噴嘴孔吐出之后，流入下一級(jí)的噴嘴旋轉(zhuǎn)體，從而旋轉(zhuǎn)各級(jí)噴嘴旋轉(zhuǎn)體21。

圖4是現(xiàn)有技術(shù)的蒸汽渦輪的主要部分結(jié)構(gòu)圖，在各噴嘴旋轉(zhuǎn)體21中，通過沿渦輪軸10的軸方向流動(dòng)的工作流體產(chǎn)生軸方向力，因此，整體地向圖中的左側(cè)方向，對軸承35施加軸力F3，并且軸承35產(chǎn)生反力F4以支承。

如上所述，現(xiàn)有技術(shù)的蒸汽渦輪基于通過軸方向的工作流體流動(dòng)結(jié)構(gòu)而起作用的軸方向力而縮短軸承的壽命，并且，因需要能夠支撐軸方向負(fù)荷的特殊的軸承(可傾瓦塊軸承：tilting pad bearing等)而成為增加渦輪制造費(fèi)用的因素。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

1.公開專利公報(bào)：第10-2012-0047709號(hào)(公開日期：2012.05.14)

2.公開專利公報(bào)：第10-2013-0042250號(hào)(公開日期：2013.04.26)

3.授權(quán)專利公報(bào)：第10-1229575號(hào)(授權(quán)日期：2013.01.29)

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題而提供一種能夠減少軸承組件的負(fù)荷的蒸汽渦輪，所述軸承組件支撐傳遞以多級(jí)連接的多個(gè)噴嘴旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的渦輪軸。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的蒸汽渦輪的特征在于，包括：殼體；渦輪軸，在所述殼體內(nèi)，被軸承121可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐；多個(gè)盤狀噴嘴旋轉(zhuǎn)體，與所述渦輪軸一體地結(jié)合，在內(nèi)部形成至少一個(gè)以上的噴嘴孔，并沿著所述渦輪軸的軸方向?qū)盈B，以使工作流體噴射的同時(shí)旋轉(zhuǎn)，其中，所述噴嘴孔相對于所述噴嘴旋轉(zhuǎn)體的外周面法線方向(n)，向渦輪軸的軸方向(c)傾斜。

優(yōu)選地，本發(fā)明的特征在于，所述噴嘴孔以旋轉(zhuǎn)對稱于所述噴嘴旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸的方式設(shè)置多個(gè)。

優(yōu)選地，本發(fā)明的特征在于，所述噴嘴孔向工作流體的流動(dòng)方向傾斜。

優(yōu)選地，本發(fā)明的特征在于，各噴嘴旋轉(zhuǎn)體的噴嘴孔的傾斜角度互不相同。

(三)有益效果