[發明專利]一種燃氣輪機壓氣機的雙層鼓筒加強型轉子結構

有效

• 申請號: 202111533228.3
• 申請日: 2021-12-15
• 公開（公告）號: CN113931872B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 王鳴;王蕊;閃頌武;梁豪豪;楊萬金;陳濤;富健強
• 申請（專利權）人: 成都中科翼能科技有限公司
• 主分類號: F04D29/26
• 分類號: F04D29/26;F04D29/60
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 鄧江紅

本發明屬于燃氣輪機的壓氣機轉子技術領域，具體涉及一種燃氣輪機壓氣機的雙層鼓筒加強型轉子結構，相鄰級工作葉輪之間設置有內鼓筒和外鼓筒；所述內鼓筒能夠拉緊工作葉輪，以平衡腹板在軸向方向上的應力。本方案中的加強型轉子結構，在達到結構強度、剛度、穩定性等性能加強的同時，對混合式轉子的原始形狀改變量小，轉子零件及其連接的穩定可靠，還能夠能顯著提高轉子結構的剛性；由于采用內外雙層鼓筒的結構，能夠提升其抗沖擊性能，在自然風的沖擊力或海浪顛簸等自然因素經由外機匣傳遞的沖擊力的作用下，均能保證轉子的穩定運轉，在轉子徑向以及軸向上都具有更強的剛度以及更加合理的應力分布，延長了轉子結構的使用壽命。

技術領域

本發明屬于燃氣輪機的壓氣機轉子技術領域，具體涉及一種燃氣輪機壓氣機的雙層鼓筒加強型轉子結構。

背景技術

燃氣輪機是一種將燃氣的能量轉變為有用功的內燃式動力機械，在多個領域中被廣泛應用，比如：應用于民用發電領域中或作為動力裝置應用于飛機或大型船舶中。燃氣輪機的工作過程是：壓氣機連續地從大氣中吸入空氣并對空氣進行壓縮；壓縮后的空氣進入燃燒室，與燃燒室中噴入的燃氣混合后燃燒，進而成為高溫燃氣，隨即高溫燃氣流入到燃氣渦輪處膨脹做功，并利用高溫燃氣推動渦輪帶著壓氣機一起旋轉；燃氣輪機是一種清潔性好、效率高的裝置，具有體積小、重量低等優點。

燃氣輪機自問世以來，由于其具有功率大、體積小、啟動快、工作穩定以及可使用多種燃料等優點，獲得國內外的廣泛認可，同時國內外眾多科技工作者也對其開展了大量的研究工作，并在較短時間內已經取得了跨越式的發展。在燃氣輪機方面的技術水平的優劣也同時反映了一個國家科學技術水平和軍事實力的高低。

壓氣機是燃氣輪機的重要部件之一，用來對進入燃機的空氣進行增壓，空氣壓力達到預定值后，能夠作為后續組件（如燃燒室）的氣源。壓氣機轉子作為壓氣機中至關重要的部件，是一個高速旋轉并對氣流做功的組合件。在高轉速條件下，組成轉子的零件及其連接處要承受巨大的慣性力、氣體力、扭矩和復雜的振動負荷。若傳力或定心方案設計不當，可能造成轉子結構運行失穩，嚴重時甚至存在損毀的風險；同時可能使轉子結構的平衡不好、剛性不足，造成高速旋轉過程中產生劇烈抖動的情況。

壓氣機轉子的基本結構形式有鼓式、盤式和混合式等，鼓式、盤式和混合式的轉子各有其優缺點，并且在各型燃機中也都有應用。其中，混合式轉子是由葉輪、鼓筒和軸等部分組成的結構。鼓筒可以和葉輪做成一體或者單獨制成，扭矩由軸、鼓、盤進行逐級傳遞。這種混合式轉子兼有鼓式轉子抗彎、剛性好及盤式轉子強度好、承載能力高等優點，其應用前景廣泛。

目前，壓氣機的混合式轉子為了保證安全可靠，一般根據工作中影響螺栓預緊力的各個因素，比如轉子和螺桿材料受熱后引起的膨脹量差、轉子所受彎矩、軸向力等因素嚴格控制螺栓預緊力的大小，以使得螺栓內應力和轉子剛度在合理范圍內變化。但是，在實際工作中，壓氣機轉子工作環境惡劣復雜且多變，相鄰級葉輪之間的連接螺栓自身應力狀態不穩定，在高周循環工作過程中極易產生疲勞損壞，同時影響整個轉子結構的剛性，并引發振動等未知問題。

因此，有必要設計一種壓氣機的新型加強型轉子結構，能夠提高連接的安全可靠性的同時，對工作時產生的應力進行部分或全部的補償抵消，從而達到提升轉子結構的剛度、使壓氣機能夠在復雜環境中安全可靠運行的目的。

發明內容

為了解決現有技術中的壓氣機的轉子結構在高速旋轉的工作狀態時承受的應力影響轉子結構穩定性和可靠性的問題，本方案提供了一種燃氣輪機壓氣機的雙層鼓筒加強型轉子結構。

本發明所采用的技術方案為：