[发明专利]一种斜向推力结构的压气机及转子系统

说明书

本发明公开了一种斜向推力结构的压气机，包括转轴，转轴上套设叶轮和电机，叶轮外罩设静子，其中，静子上正对叶轮的部分均匀开设一圈或多圈气孔，该处进气后可分解为轴向和径向的气流，径向气流将使叶轮悬浮于静子内稳定转动，轴向气流将叶轮向后推，静子用作空气轴承同时起到了径向轴承和推力轴承的作用。本发明还公开了一种转子系统。本发明的斜向推力结构的压气机，以静子兼做空气轴承，可以减少甚至取代原有的径向轴承及推力轴承。在保证运行稳定的基础上，可减少所设置的径向轴承、推力轴承的个数，从而可以缩短转轴长度，减轻重量，减少所占用空间，利于集成化设计，降低加工及装配难度。在设置同样个数的径向轴承时，则运行更加稳定。

技术领域

本发明涉及一种静子兼做空气轴承的斜向推力结构的压气机及转子系统，属于压气机技术领域。

背景技术

工业燃气轮机主要包括压气机、燃烧室及透平三大部件。压气机是利用高速旋转的叶片给气体(多为空气)做功以提高气体压力的部件，其将空气压缩成高温高压的空气，然后供给燃烧室燃料燃烧，产生的高温高压燃气在透平中膨胀做功。

目前的压气机普遍采用多个径向轴承和推力轴承组成的轴承组，往往需要足够长的转轴来进行安装，带来的问题是压气机轴向尺寸增加，若将该类型的压气机用在微型燃气轮机发电机组等设备中，会增大设备所占用的空间，同时增加整体重量，不利于集成化设计；且布置多个轴承所带来的加工及装配误差会增大，加工及装配难度高。

另外，目前的压气机采用的叶轮多为半开式叶轮，在如何获得较小的摩擦损失和流动阻力、较高的效率、轻巧并具有高强度等方面尚有改进的余地。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种斜向推力结构的压气机，以静子兼做空气轴承，可以减少甚至取代原有的径向轴承及推力轴承。本发明还提供了一种转子系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种斜向推力结构的压气机，包括转轴，转轴上套设叶轮和电机，叶轮外罩设静子，其中，静子上正对叶轮叶片的部分均匀开设一圈或多圈气孔，该处进气后可分解为轴向和径向的气流，径向气流将使叶轮悬浮于静子内稳定转动，轴向气流将叶轮向后推，静子用作空气轴承同时起到了径向轴承和推力轴承的作用。

进一步的，所述电机的一侧或/和两侧设置套设于转轴的径向轴承，或不设径向轴承。设有两个径向轴承时，相当于共有三个径向轴承支撑，整体振动小，运行稳定。不设径向轴承或者只含有其中一个时，转轴长度缩短，容易保障轴上零件同轴度，加工更容易，集成度高，整机可靠性高。

进一步的，所述径向轴承为空气轴承。

进一步的，所述转轴上可设或者不设推力轴承，具体根据轴向力计算结果确定，如果轴向力过大、难以抵消，则需要设置推力轴承。

进一步的，所述叶轮的结构为：包括后盖、叶片、套体和前盖，其中，后盖设置在套体尾端，且后盖与套体中心设置一体的通孔用于套设并固定于转轴上；叶片环绕套体设置且朝同一方向旋转，叶片的一端与套体外壁连接，另一端与后盖端面连接；前盖罩设于叶片上，前盖呈圆台环状；前盖的进气面为沿叶片脊线轮廓光滑过渡的曲面，背气面设有与叶片端部相吻合的凹槽，各凹槽对应的叶片端部嵌入凹槽内紧配合连接；叶片、后盖和前盖之间形成流道；前盖尾部和后盖之间由叶片隔成间隔的出风口，气体由叶片前部经流道从出风口流出。

进一步的，所述后盖、叶片和套体一体成型。

进一步的，所述叶片外缘在轴向上凸出于后盖端面。

进一步的，所述叶片包括较长的主叶片和较短的分流叶片，主叶片和分流叶片依次间隔设置。所述前盖凹槽分为主叶片槽和分流叶片槽，分别对应主叶片和分流叶片端部设置。

进一步的，所述前盖的前沿凸出于叶片前沿，或平于叶片前沿，或短于叶片前沿。