[实用新型]轴与机匣一体化的透平机械

说明书

技术领域

本公开属于流体机械、能源动力装备和发电系统领域，涉及一种轴与机匣一体化的透平机械。

背景技术

透平机械主要分为轴流式和径流式(离心式或向心式)两种。在轴流式机械中，流体沿轴向流动；径流式机械中，流体主要沿着径向流动。还存在一种斜流式机械，流体的流动方向介于上述两者之间。透平机械的工质可以是气体、液体或超临界工质，包括蒸汽、燃气、空气和其他气体或混合气体，如水、油或其他液体。

近年来，超临界工质透平机械成为研发重点，超临界工质密度大、工作压力高，为了发挥最佳工作效率，需要根据流体理论对叶轮结构和转速等进行优化设计，而流动结构设计的结果往往要求叶轮具有很小的直径和很高的转速，与此相应，轴的尺寸、支承结构的设计会受到限制。另一方面，转子系统的动力学特性与轴径尺寸和支承刚度密切相关，细长轴的临界转速和强度都很低，不能满足传动要求。具体而言，超临界流体的透平机械一般具有较小的叶轮直径，较高的转速，尤其是小流量径流式透平，叶轮外径只有数十毫米，而转速达数万转每分钟以上。现有技术中的透平机械的驱动轴与轮毂联结或做成一体，轴径尺寸小于等于叶轮内径，造成轴径过细，强度和刚度不足，转动特性不能满足要求，由此造成透平机械的流动结构设计与转子系统的动力学结构设计之间发生矛盾，需要创新思路予以解决。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种轴与机匣一体化的透平机械，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种轴与机匣一体化的透平机械，包括：机匣600；叶轮机匣侧结构110，设置于机匣600的一侧，其长度大于机匣600的长度；叶轮轮背侧结构120，与叶轮机匣侧结构110为一体式；以及主轴700，设置于叶轮轮背侧结构120的下端，与叶轮轮背侧结构120相连接，支承叶轮轮背侧结构120。

在本公开的一些实施例中，轴与机匣一体化的透平机械还包括：第一轴承210，设置于叶轮机匣侧结构110的左端，支承叶轮机匣侧结构110超过机匣600的延长部分；以及第二轴承220，设置于主轴700的下端，用于支承主轴700。

在本公开的一些实施例中，轴与机匣一体化的透平机械还包括：进气管道500，为静止结构，与机匣600相连接；叶片流道800，设置于叶轮机匣侧结构110与叶轮轮背侧结构120之间的空间，叶片流道800与进气管道500的进气端相连；以及密封结构300，设置于进气管道500与叶轮机匣侧结构110之间，阻止气体泄漏。

在本公开的一些实施例中，轴与机匣一体化的透平机械还包括：叶轮端盖400，设置于叶轮前端。

在本公开的一些实施例中，轴与机匣一体化的透平机械为主动式透平机械或者从动式透平机械。

在本公开的一些实施例中，主动式透平机械包括：汽轮机、膨胀机、涡轮；从动式透平机械包括：压缩机、泵。

在本公开的一些实施例中，轴与机匣一体化的透平机械为流道对称布置的透平机械或者主动机与从动机紧密靠在一起布置的透平机械。

在本公开的一些实施例中，主动机与从动机紧密靠在一起布置的透平机械包括：压缩机-膨胀机背靠背、压气机-涡轮背靠背。

在本公开的一些实施例中，叶轮机匣侧结构110为分体式结构，该分体式结构包括两部分，一部分作为叶轮机匣，另一部分作为轴，将所述两部分分别加工，然后连接起来形成叶轮机匣侧结构110。

在本公开的一些实施例中，作为叶轮机匣的部分和作为轴的部分采用以下方式中的一种或几种进行连接：焊接、销钉、扣齿或螺栓。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开提供的轴与机匣一体化的透平机械，具有以下有益效果：

将机匣侧与主轴做成一体化结构，在轴内实现进排气，从而使轴径尺寸不再受叶轮大小的限制，有效解决了流动结构设计与转子动力学设计之间的矛盾；且本公开是一种通用化的设计，可用于各种透平机械，具有广泛的应用前景，符合设计规范，加工工艺和装配易于实现。

附图说明

图1为根据本公开实施例轴与机匣一体化的透平机械的结构示意图。

图2为现有技术中转子系统采用普通两支点式支承方式布置的封闭式叶轮离心压缩机。

图3为现有技术中转子系统采用悬臂式布置方式的封闭式叶轮离心压缩机。

【符号说明】

110-叶轮机匣侧结构； 120-叶轮轮背侧结构；

210-第一轴承； 220-第二轴承；