[發明專利]平衡軸向力的多推力盤燃氣輪機

在審

• 申請號: 202011291348.2
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112555026A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 靳新中
• 申請（專利權）人: 靳新中
• 主分類號: F02C7/00
• 分類號: F02C7/00;F02C7/06;F01D11/00;F04D29/66
• 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

本發明公開了一種平衡軸向力的多推力盤燃氣輪機，包括轉軸，包括轉軸，轉軸上依次設置有壓氣機、前徑向軸承、至少一個推力盤及推力軸承、后徑向軸承和透平；轉軸及各軸承外罩設定子，定子外側環繞設置進氣道，進氣道末端連接燃燒室，燃燒室出口朝向透平前端面葉緣；壓氣機后端面和定子前側之間的間隙內設置前氣封；透平渦輪前端與燃燒室出口之間設置后氣封；推力盤和定子端面之間設置第一軸承氣封；定子內圈曲面和轉軸之間設置第二軸承氣封，在第一軸承氣封和第二軸承氣封之間開設泄壓通道。本發明采用多氣封密封設計，更小的降低泄漏，有效克服機組震動帶來的密封性能不穩定的缺點；采用多推力盤分攤軸向力，有效降低軸向力，增加機組穩定性，降低功耗，提升效率。

技術領域

本發明涉及一種平衡軸向力的多推力盤燃氣輪機，涉及燃氣輪機的軸向力領域。

背景技術

工業燃氣輪機主要包括壓氣機、燃燒室及透平三大部件。空氣進入壓氣機后被壓縮成高溫高壓的空氣，然后供給燃燒室燃料燃燒，其產生的高溫高壓燃氣在透平中膨脹做功。燃氣輪機在運行過程中，氣流會對轉子葉片及輪盤產生軸向力作用，從而產生軸向上的力，而為了防止轉子發生軸向上的移動，推力軸承會承受來自燃氣輪機轉子的軸向力。

由氣體動力學可知：燃氣輪機壓氣機轉子上的軸向力是向前的，而渦輪轉子上的軸向力是向后的。例如，在最大工況下，某型燃氣輪機發生器上壓氣機轉子需要承受510kN向前的軸向力，渦輪轉子需要承受226.5kN向后的軸向力。由此可知，壓氣機的轉子和渦輪的轉子的支承部分需要承受巨大的軸向力，即便壓氣機轉子和渦輪轉子連成一體后轉子上的兩個方向相反的軸向力相互抵消了一部分，仍是一個數值相當大的向前的軸向力。因此，必須在壓氣機上設置減荷裝置，用以減少轉子作用在止推軸承上的軸向負荷。

發明內容

針對上述現有技術，本發明提供了一種平衡軸向力的多推力盤燃氣輪機。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種平衡軸向力的多推力盤燃氣輪機，包括轉軸，轉軸上依次設置有壓氣機、前徑向軸承、至少一個推力盤及推力軸承、后徑向軸承和透平，轉軸及各軸承外罩設定子，定子外側環繞設置進氣道，進氣道含有內壁和外壁，進氣道末端連接燃燒室，燃燒室出口朝向透平前端面葉緣；

所述壓氣機后端面和定子前側之間的間隙內設置前氣封，用于減少壓氣機邊緣氣體泄漏流至其背面；

所述透平渦輪前端與燃燒室出口之間設置后氣封，用于減少燃燒室噴出的氣體泄漏至透平的前端；

所述推力盤前側設置的推力軸承，用以承受推力盤前端面的推力；

所述推力盤和定子端面之間設置第一軸承氣封，用于減少壓氣機方向泄漏的氣體；所述定子內圈曲面和轉軸之間設置第二軸承氣封，用于減少透平方向泄漏的氣體，且在第一軸承氣封和第二軸承氣封之間開設泄壓通道，使推力盤后端面壓力減小。

進一步的，所述壓氣機與轉軸固定連接；透平與轉軸固定連接；推力盤與轉軸固定連接或一體成型；前徑向軸承、后徑向軸承均為空氣軸承，套設在轉軸上；推力軸承套設在轉軸上且推力面與推力盤前端相抵。

進一步的，所述推力盤為兩個：分別為前推力盤(靠近壓氣機)和后推力盤(靠近透平)；推力軸承包括兩部分：其中一部分設置在前推力盤的前端，兩端面分別與定子端面和前推力盤前端面相抵；另一部分設置在兩推力盤之間，兩端面分別與前推力盤的后端面、后推力盤的前端面相抵，轉子轉動時推力盤的受力面均為前端面。

進一步的，所述前氣封、后氣封、第一軸承氣封及第二軸承氣封，均為交錯齒氣封或篦齒氣封。氣體通過層流的方式，越過梳齒，氣體由層流變成紊流，降低了流速，使得壓力降低。