[發(fā)明專利]一種渦輪熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)螺紋連接轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910647940.2
• 申請(qǐng)日: 2019-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN110360148B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王正;馬同玲;侯澤兵;吳小翠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京動(dòng)力機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): F04D29/26
• 分類號(hào): F04D29/26;F04D29/60;F01D5/02;H02K7/00;B23P15/00
• 代理公司: 中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)公司專利中心 11011
• 代理人: 周恒

本發(fā)明涉及一種渦輪熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)螺紋連接轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與制造方法，該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)由壓氣機(jī)葉輪、鎖緊環(huán)、軸套、電機(jī)軸和渦輪轉(zhuǎn)軸裝配而成。所述壓氣機(jī)葉輪、鎖緊環(huán)、軸套、電機(jī)軸和渦輪轉(zhuǎn)軸之間采用螺紋裝配結(jié)構(gòu)連接。在完成轉(zhuǎn)子組成零部件加工的基礎(chǔ)上，首先進(jìn)行電機(jī)軸的裝配，其次進(jìn)行電機(jī)軸與渦輪轉(zhuǎn)軸的裝配，然后進(jìn)行軸套、電機(jī)軸和渦輪轉(zhuǎn)軸之間的裝配，最后進(jìn)行壓氣機(jī)葉輪、軸套、渦輪轉(zhuǎn)軸和鎖緊環(huán)之間的裝配，形成完整的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。該轉(zhuǎn)子的組成零部件之間采用螺紋裝配連接結(jié)構(gòu)，可以有效提高轉(zhuǎn)子的連接強(qiáng)度和剛度，防止渦輪熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子組成零部件在工作過程中發(fā)生松脫，有助于提高轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性與系統(tǒng)的工作可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于閉式循環(huán)渦輪熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種渦輪熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)螺紋連接轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

閉式循環(huán)渦輪熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)作為一種新型高效的熱力轉(zhuǎn)化形式，能夠借助某種氣體工質(zhì)在閉式環(huán)境下通過吸收熱量、膨脹做功、放熱和壓縮等熱力過程實(shí)現(xiàn)熱能向電能的轉(zhuǎn)換。典型的閉式循環(huán)渦輪熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)主要由渦輪、壓氣機(jī)、電機(jī)、回?zé)崞鞯炔考M成。

閉式循環(huán)渦輪熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)子包括渦輪與壓氣機(jī)葉輪轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩部分，是系統(tǒng)中最為核心的部件，對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行、整機(jī)效率、可靠性與壽命起著決定性的作用。閉式循環(huán)渦輪熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，轉(zhuǎn)子處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，其轉(zhuǎn)速可達(dá)幾萬(wàn)轉(zhuǎn)/分或十幾萬(wàn)轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生故障，不僅會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常工作，而且還會(huì)引起閉式循環(huán)渦輪熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)損壞。因此，合理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對(duì)于保證閉式渦輪熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)可靠性至關(guān)重要。

現(xiàn)有的閉式循環(huán)徑流式渦輪熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)子主要包括渦輪、主軸、壓氣機(jī)葉輪、電機(jī)軸、聯(lián)軸器等零部件，借助聯(lián)軸器通過過盈裝配實(shí)現(xiàn)渦輪與壓氣機(jī)葉輪轉(zhuǎn)子同電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的連接，具體為：主軸通過其兩端內(nèi)孔分別同渦輪轉(zhuǎn)子輪背凸臺(tái)和壓氣機(jī)葉輪輪背凸臺(tái)過盈連接在一起形成動(dòng)力轉(zhuǎn)軸，然后通過聯(lián)軸器的兩端內(nèi)孔分別同電機(jī)軸一端和壓氣機(jī)葉輪進(jìn)口端輪轂之間的過盈裝配，將動(dòng)力轉(zhuǎn)軸和電機(jī)軸連接在一起，形成完整的轉(zhuǎn)子。現(xiàn)有轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)采用過盈連接方式，雖然可以在一定程度上保證轉(zhuǎn)子各部件之間的同軸度，但是由于轉(zhuǎn)子過盈連接強(qiáng)度取決于各零部件之間的裝配尺寸及其公差，對(duì)零件裝配部位的加工精度提出了很高要求；加之轉(zhuǎn)子在工作過程中連接部位的實(shí)際過盈量會(huì)減小，降低轉(zhuǎn)子的連接強(qiáng)度，零部件易產(chǎn)生松脫，直接影響閉式循環(huán)渦輪熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的可靠性；此外，這類轉(zhuǎn)子的可重復(fù)裝配性差。

針對(duì)閉式循環(huán)徑流式渦輪熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的高可靠性與長(zhǎng)壽命要求，需要合理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子的組成零部件以及零部件的裝配結(jié)構(gòu)與工藝參數(shù)，保證轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的連接強(qiáng)度與工作可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)閉式循環(huán)渦輪熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，提出一種渦輪熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)螺紋連接轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。根據(jù)閉式循環(huán)渦輪熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的渦輪、壓氣機(jī)和電機(jī)的尺寸參數(shù)，通過合理設(shè)計(jì)壓氣機(jī)葉輪、鎖緊環(huán)、軸套、電機(jī)軸和渦輪轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)尺寸以及螺紋裝配力矩。在完成轉(zhuǎn)子零部件加工的基礎(chǔ)上，首先進(jìn)行電機(jī)軸裝配，其次進(jìn)行電機(jī)軸與渦輪轉(zhuǎn)軸的裝配，然后軸套、電機(jī)軸和渦輪轉(zhuǎn)軸之間的裝配，最后進(jìn)行壓氣機(jī)葉輪、軸套、渦輪轉(zhuǎn)軸和鎖緊環(huán)的裝配，形成完整的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。該轉(zhuǎn)子組成零部件之間采用螺紋裝配及鎖緊結(jié)構(gòu)，可以有效提高轉(zhuǎn)子的連接強(qiáng)度，防止渦輪熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子零部件在工作過程中發(fā)生松脫，有助于提高系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)可靠性。

本發(fā)明的技術(shù)方案：