[发明专利]一种花轴及燃气轮机

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，具体涉及一种花轴及燃气轮机。

背景技术

燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。

目前市面上的燃气轮机主要由压气机、燃烧室和燃气透平几大部分组成，工作时压气机从外界大气环境吸入空气，并经过压气机逐级压缩使之增压，同时空气温度也相应提高；高压气体被压送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的燃气；然后再进入到透平中膨胀做功，推动透平带动压气机和外负荷转子一起高速旋转。

压气机进入的高压气体约占1/4～2/5的高压气体进入火焰筒前部，与喷嘴喷出来的燃油混合形成油气混合气，经点火装置点火后燃烧，高压气体中约占3/4～3/5从火焰筒与外套间流过，对火焰筒壁面进行冷却，大量高压气体浪费，至少燃气轮机的效率低。

将化学能转换为机械能的透平，结构复杂；燃气透平转速高达每分钟数万转，在生产过程需要耐高温的材质制成，且制作工艺复杂。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种花轴，其能够使进入压气机的高压气体分两路通过花轴。

在本发明的一些方面提供了一种花轴，其采用的技术方案为：该花轴为阶梯轴，花轴的至少两个台阶段轴向设有贯穿花轴、且相互独立用于高压气体通过的第一进气通道和第二进气通道。

本发明还提供了一种燃气轮机，其采用设计的花轴和叶轮代替传统燃气轮机的燃烧室和透平结构，提高了工作效率。

在其它方面，本发明提供了一种燃气轮机，包括压气机、花轴和内部开设有气体通道的叶轮，花轴上设置有两道相互独立且贯穿于整根花轴的第一进气通道和第二进气通道。花轴的一侧固定安装在压气机尾部的空腔内，花轴的另一侧与叶轮一侧端面固定连接，空腔、第一进气通道、气体通道和废气排出腔连通形成第一气体流道；空腔、第二进气通道和叶轮所在段舱体连通形成第二气体流道；叶轮另一侧端面固定安装在输出轴上；第二气体流道内设置有燃气喷嘴和点火装置。

本发明的有益效果为：约有1/5~1/2的高压气体在第二进气通道的入口前侧的燃料混合燃烧，膨胀的气体通过第一进气通道快速进入叶轮间隙；或者在第二进气通道进口侧与燃料混合燃烧，快速进入叶轮间隙，带动叶轮快速旋转；叶轮带动负载和压气机工作；

另外的1/2~4/5未加热的高压气体进入第一进气通道，在叶轮的内部对叶轮进行冷却的同时被叶轮间隙的气体加热膨胀并从叶轮顶端喷出，带动叶轮旋转；通过对燃气和高压气体的充分利用，工作时燃气轮机的热效率高达95%。

采用结构简单的叶轮代替透平，结构简单的花轴代替燃烧室，降低利率燃气轮机的整机成本。

由于叶轮间隙中流动的是高温膨胀气体，叶轮会被快速的加热升温，而叶轮内部流动的未加热的气体可以对叶轮起一定的冷却作用，从而提高了叶轮的使用寿命。

设置换热器后，高压气体在换热器内能够与排出的废气进行热交换，降低了热量的损耗，提高了热效率。

附图说明

图1为花轴一个实施例的半剖视图；

图2为图1的右视图；

图3为图1的左视图；

图4为图1沿线A-A方向的剖视图；

图5为图1沿线B-B方向的剖视图；

图6为图1沿线C-C方向的剖视图；

图7为图1沿线D-D方向的剖视图；

图8为花轴另一个实施例的半剖视图；

图9为图8的右视图；

图10为图8的左视图；

图11 为A型燃气轮机的剖视图；

图12为B型燃气轮机的剖视图；

图13为花轴、叶轮、进气端面板和输出轴固定安装在一起的半剖视图；

图14为图13在线E-E处的断面图；

图15为图13沿线F-F方向的剖视图；

图16为C型燃气轮机的剖视图；

图17为图16在线H-H处的断面图；

图18为D型燃气轮机的剖视图；

图19为叶片一个实施例的立体图。

其中，100、花轴；101、第一台阶段；102、第二台阶段；103、第三台阶段；104、第四台阶段；105、第一气道；106、第二进气通道；107、安装孔；108、进气口；109、第二气道；