[發明專利]一種無主軸的燃氣渦輪

有效

• 申請號: 201911067767.5
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN110821570B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 張家忠;賈睿東;任澤宇;李裴裴
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F01D5/02
• 分類號: F01D5/02;F01D5/14;F01D9/02;F01D25/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 郭瑤

一種無主軸的燃氣渦輪，其特征在于，包括殼體、轉子組件、定子組件和軸承組件，其中：轉子組件和軸承組件安裝在殼體內，軸承組件支撐轉子組件，定子組件與殼體相連；轉子組件包括轉子環和若干轉子葉片，若干轉子葉片設置在轉子環上，轉子環設置在殼體上；定子組件包括輪緣與若干導向葉片，若干導向葉片設置在輪緣上，輪緣設置在殼體上。本發明具有占用空間小、能量轉換效率高、輸出機械功率大和振動小等優點，特別適合應用于新一代先進空天飛行器和現代民用客機的發動機技術。

技術領域

本發明涉及航空發動機渦輪技術領域，具體涉及一種無主軸的燃氣渦輪。

背景技術

航空發動機技術一直是世界各國爭相研究的焦點和熱點，人類航空史上的每一次重要變革都與航空發動機技術進步密不可分。燃氣渦輪發動機是目前應用最廣泛的航空發動機，是20世紀50年代以來主要的航空動力形式，其具有結構緊湊、綜合性能高、穩定工作范圍寬等優點，一直是大氣層內亞聲速和低超聲速空天飛行器的最佳動力選擇，且在可預見的未來，還沒有任何其他動力形式可以完全取代它。

但是，隨著現代工業建設需要和先進飛行器的發展，航空發動機的性能要求越來越高，研究人員在不斷地尋找改進燃氣渦輪發動機性能的方式，渦輪成為航空發動機優化設計首要考慮的關鍵部件之一。由于傳統航空燃氣渦輪發動機的熱力循環方式是基于等壓燃燒的Brayton循環，提高此類發動機的綜合性能主要通過提高增溫比和增壓比實現。提高增壓比，會導致空氣加熱量降低,比推力減小，而提高增溫比又受制于渦輪部件的耐高溫能力。因此，傳統的航空發動機軸流渦輪的劣勢逐漸凸顯，已經無法更好地滿足性能要求。傳統帶主軸燃氣渦輪部件多、結構復雜、體積占用空間大、能量損耗大，振動和噪聲控制困難、建造和維護成本高等，這些缺陷導致了人們逐漸將目光轉向更加先進的無軸推進技術。

發明內容

本發明為了提高燃氣渦輪的效率和功率，提供一種在輪緣上安裝葉片的無輪轂轉子旋轉的高效率、大功率、穩定性好和集成度高的無主軸燃氣渦輪。

為實現上述目的，本發明采用以下的技術方案：

一種無主軸的燃氣渦輪，包括殼體、轉子組件、定子組件和軸承組件，其中：轉子組件和軸承組件安裝在殼體內，軸承組件支撐轉子組件，定子組件與殼體相連；轉子組件包括轉子環和若干轉子葉片，若干轉子葉片設置在轉子環上，轉子環設置在殼體上；定子組件包括輪緣與若干導向葉片，若干導向葉片設置在輪緣上，輪緣設置在殼體上。

本發明進一步的改進在于，轉子環包括柱形結構和錐形結構，錐形結構設置在柱形結構上，轉子環的錐形面和柱面上設置有用于隔離氣體侵蝕的轉子防護層。

本發明進一步的改進在于，轉子環安裝在殼體的內腔中，在該內腔軸向方向上，轉子環的錐形面和殼體之間形成轉子環錐形摩擦副；轉子環錐形摩擦副之間形成動壓油膜，或者轉子環錐形摩擦副之間加有潤滑劑。

本發明進一步的改進在于，位于錐形面上的轉子防護層上周向等間距設置有若干微槽，位于柱形面上的轉子防護層上設置有用于阻止氣體泄漏的密封齒。

本發明進一步的改進在于，微槽的個數與轉子葉片個數相同。

本發明進一步的改進在于，微槽呈人字形或矩形。

本發明進一步的改進在于，人字形的微槽包括人字形螺旋槽和密封齒，矩形的微槽包括矩形螺旋槽和密封齒。

本發明進一步的改進在于，轉子葉片和導向葉片向殼體內伸出，導向葉片出口對著轉子葉片進口，一組導向葉片、轉子葉片構成第一級，以級為單位軸向安裝；轉子環由安裝在轉子環端部的軸承組件和轉子環錐形摩擦副支撐。

本發明進一步的改進在于，與轉子環相對的殼體壁面上設置有定子防護層。