[發明專利]一種具有壓蓋的渦輪及轉子系統

在審

• 申請號: 201911353086.5
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111022185A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 靳普
• 申請（專利權）人: 迅玲騰風汽車動力科技（北京）有限公司
• 主分類號: F02C3/04
• 分類號: F02C3/04;F02C7/00;F01D25/24;F01D25/00
• 代理公司: 北京嘉途睿知識產權代理事務所(普通合伙) 11793
• 代理人: 李鵬

本發明提供一種具有壓蓋的渦輪及轉子系統，其中所述渦輪包括錐形輪體和葉片，所述輪體的大端面外周邊緣設有第一減重凹口，還包括安裝于渦輪上的壓蓋，所述壓蓋包括環形本體與柱形本體，環形本體一端與柱形本體垂直成型為一體，所述環形本體另一端設有連接部，所述壓蓋通過所述連接部與輪體的大端面固定連接并將所述第一減重凹口整體或部分覆蓋。本發明通過渦輪壓蓋的設置，在減輕渦輪重量的同時，不影響整體氣動效率，提高了燃機總效率。

技術領域

本發明涉及微型燃氣輪機技術領域，尤其涉及一種具有壓蓋的渦輪及轉子系統。

背景技術

微型燃氣輪機以連續流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉，將燃料的能量轉變為有用功，是一種旋轉葉輪式熱力發動機。其主要包括壓氣機、燃燒室、渦輪三大部件：壓氣機從外界大氣環境吸入空氣，并逐級壓縮使之增壓，同時空氣溫度也相應提高；壓縮空氣被壓送到燃燒室與噴入的燃料混合燃燒生成高溫高壓的氣體；然后再進入到渦輪中膨脹做功，推動渦輪帶動壓氣機和外負荷轉子一起高速旋轉，實現了氣體或液體燃料的化學能部分轉化為機械功，并可通過連接發電機輸出電能。

但現有技術中微型燃氣輪機發電機組存在如下缺陷：

現有技術中，渦輪多為一體化部件，制作材料為鎳，重量比較大，當承受微型燃氣輪機轉子系統的高轉速工況時，需要設置槽、孔、洞減輕重量以減輕離心力載荷，但該方式同時會嚴重影響氣動效率，造成多達兩個點的損失，作為微型燃氣輪機的核心動力部分，渦輪的氣動效率損失接近于整機的效率損失，整機也會造成兩個點的效率損失；此外，渦輪轉動同樣需要強度，耐溫要求比較高，尺寸無法變動，渦輪重量不易減輕。

金屬基碳纖維復合材料主要是用于制造高溫高轉速下工作的零部件，是做燃氣渦輪發動機零部件最有前途的應用材料，但由于碳纖維表面惰性大、表面能低，缺乏有化學活性的化學鍵，反應活性低，與基體的結合力差，表面存在較多的缺陷，直接影響了復合材料的力學性能，限制了碳纖維高性能的發揮。此外，對于微型燃氣輪機用碳纖維應用溫度高，增強體與基體之間反應的可能性較大，其制作難度也較高，現有技術中對碳纖維金屬化方法做了很多有效的嘗試和探索，但現有的方法都存在一定的缺陷，復合化的碳纖維材料的質量參差不齊，普適性不強。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種具有壓蓋的渦輪及轉子系統，能夠在減輕渦輪重量的同時，不影響整體氣動效率，且便于批產制造。

本發明的技術方案如下：

根據本發明的一個方面，提供一種具有壓蓋的渦輪，所述渦輪包括錐形輪體和葉片，所述輪體的大端面外周邊緣設有第一減重凹口，渦輪安裝于轉軸上，還包括安裝于渦輪上的壓蓋，所述壓蓋包括環形本體與柱形本體，環形本體一端與柱形本體垂直成型為一體，環形本體另一端設有連接部，所述壓蓋通過所述連接部與輪體的大端面固定連接并將所述第一減重凹口整體或部分覆蓋。

進一步的，所述壓蓋材料為鎳基碳纖維。

進一步的，所述壓蓋的制作方法包括如下步驟：將碳纖維逐步纏繞成圓盤，在碳纖維圓盤上進行鍍鎳，直至每一圈碳纖維上的鎳融合在一起，或者，每圈碳纖維鍍鎳后，整體加熱至鎳熔點，使各個圈層的鎳微熔后融合在一起，形成表面粗糙、凹凸不平、覆蓋有鎳合金的初始圓盤；對初始圓盤進行磨削方式的精加工，得到光滑的、尺寸達到裝配精度要求的精細圓盤。

進一步的，所述壓蓋的連接部為凸塊或者凹孔，所述輪體大端面設置有與連接部配合的凹孔或者凸塊。

進一步的，所述壓蓋和輪體之間在連接部通過焊接或粘接的方式固定連接。

進一步的，所述輪體的大端面軸向設有第二減重凹口，所述第二減重凹口內填充碳纖維復合材料。

進一步的，所述第二減重凹口為喇叭口，所述喇叭口的弧線與渦輪的形狀線相匹配。

進一步的，所述輪體材料為碳纖維復合材料。