[实用新型]一种凹式推力结构微型燃气轮机

说明书

本实用新型公开了一种凹式推力结构微型燃气轮机，包括转子系统、电机机匣、燃气轮机机匣和燃烧室，其中，转子系统包括转轴，转轴上依次设置推力轴承、第一径向轴承、电机、压气机、第二径向轴承和透平，转轴和电机近压气机侧线包之间设有第三轴承；电机机匣罩设于电机的外周；燃气轮机机匣罩设于压气机和透平的外周，且与电机机匣连接；燃烧室与燃气轮机机匣连接；推力轴承两侧均设置推力盘，推力盘与转轴固定连接。本实用新型的凹式推力结构微型燃气轮机，转轴通过两端的轴承支撑，可以避免因转子轴端悬置导致的重量不平衡，运转平稳性好。两推力盘比单推力盘加工时车削量小、耗材少、工艺相对简单，质量分布相对均匀，转轴高度旋转时稳定性更好。

技术领域

本实用新型涉及一种凹式推力结构微型燃气轮机，属于微型燃气轮机技术领域。

背景技术

在微型燃气轮机发电技术领域，微型燃气轮机发电机组通常是包括同轴安装的发电机和微型燃气轮机。具体地，微型燃气轮机主要包括压气机、燃烧室及透平三大部件，空气进入压气机后被压缩成高温高压的空气，然后供给燃烧室与燃料混合燃烧，其产生的高温高压燃气在透平中膨胀做功，推动透平转动，进而带动发电机发电。由于发电机中的磁性部件和线圈绕组等不耐高温，所以发电机无法安装于转子系统的热端，即透平一侧；现有技术中一般都是将发电机安装于微型燃气轮机的转轴的进气端，即压气机的进气端。为了支撑转轴，会在转轴和定子之间、位于定子的两端部设置径向轴承作为支点；而燃气轮机尾部(即出气端)还有压气机、透平、燃烧室等组件，重量较大，存在以下问题：转轴不能过长，否则会造成尾部向下倾斜、头部上翘，且转子运行不平稳、震动严重等问题。

此外，目前常用的轴上推力盘多为凸式，其存在的问题是，推力盘与转轴一体制成，加工时，需要在整根轴料上车削加工，由于推力盘高度较大，会产生较大的车削量，浪费材料，且由于车削次数多，需要多次去应力，工艺复杂。而且，由于单个推力盘质量较重，在转轴高速运转时，会产生惯性力，造成转轴偏离轴线转动，在转子系统中即表现为转动平稳性差，震动严重。

发明内容

针对上述现有技术，本实用新型提供了一种凹式推力结构微型燃气轮机。本实用新型的凹式推力结构微型燃气轮机，将两支点分置于转轴两端，使转轴平衡性更好，转子系统运行稳定性好。本实用新型可解决转轴尾部尺寸限制，解决转子系统运行不平稳、震动严重的问题，并可解决现有一体式推力轴承结构复杂、易被破坏的技术问题。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种凹式推力结构微型燃气轮机，包括转子系统、电机机匣、燃气轮机机匣和燃烧室，其中，所述转子系统包括转轴，转轴上依次设置推力轴承、第一径向轴承、电机、压气机、第二径向轴承和透平，转轴和电机近压气机侧线包之间设有第三轴承(即转轴外套轴承，轴承外套线包)；所述电机机匣罩设于电机的外周；所述燃气轮机机匣罩设于压气机和透平的外周，且与电机机匣连接；所述燃烧室与燃气轮机机匣连接，且燃烧室的进气口与压气机的排气口连接，燃烧室的排气口与透平的进气口连接；所述推力轴承两侧均设置推力盘，所述推力盘与转轴固定连接；两个推力盘加推力轴承，呈现凹形，形成凹式推力结构。

进一步地，所述推力轴承的结构为：左右两片轴承单元相对设置，且两片轴承单元之间设置气腔，轴承壳体上的进气孔持续通气，沿两片轴承单元之间的缝隙进入轴承气腔，从两片轴承单元的气孔进入两侧，在轴承单元与推力盘之间形成气膜，起到轴向止推作用。

进一步地，所述第三轴承的材质为尼龙增强塑料、聚乙烯、聚碳酸酯、碳纤维、玻璃纤维、氧化铝或碳化硅中的一种或多种的复合。

进一步地，所述压气机的排气口与燃烧室的进气口之间设置有扩压器，以进一步提高进入透平做功的高温高压气体的压力。

进一步地，所述压气机和透平之间设置有加强环，第二径向轴承套设在加强环上，加强环依靠气膜支撑于第二径向轴承内。设置加强环的作用是：满足对转子刚度的要求(转子系统高速旋转过程中，对转轴的强度有很高的要求)，同时加强环可作为第二径向轴承的安装轴。