[实用新型]气体轴承组件及燃气轮机

说明书

本实用新型公开了一种气体轴承组件，包括轴承座、轴承本体和密封圈，轴承本体套设于转轴并位于轴承座内，轴承本体具有环形气腔；轴承本体上具有环形密封圈安装槽，密封圈安装槽与环形气腔之间形成环形凸起；密封圈安装槽中容纳有密封圈；所述密封圈包括至少一个环形的密封单元，密封单元包括：具有至少一个容纳槽的环形密封外层，以及位于容纳槽内的环形弹性支撑部，弹性支撑部通过弹力使密封外层扩张以使密封单元与轴承座和所述轴承本体贴紧密封。本实用新型还公开了包括该气体轴承组件的燃气轮机。本实用新型通过对气体轴承密封结构的改进，尤其是对密封圈结构的改进，增强了密封圈的密封效果，即使是在高温工况下也能够长久地保持密封效果。

技术领域

本实用新型涉及一种气体轴承组件及燃气轮机，属于轴承技术领域。

背景技术

燃气轮机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，是一种旋转叶轮式热力发动机。其主要包括压气机、燃烧室、涡轮三大部件：压气机从外界大气环境吸入空气，并逐级压缩使之增压，同时空气温度也相应提高；压缩空气被压送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的气体；然后再进入到涡轮中膨胀做功，推动涡轮带动压气机和外负荷转子一起高速旋转，实现了气体或液体燃料的化学能部分转化为机械功，并可通过连接发电机输出电能。

非接触式轴承(例如气体轴承)由于其摩擦系数和摩擦力矩小、运动精度高等特点，在一些高转速的场合使用越来越普遍。气体轴承依靠轴承间隙中的压力气膜实现转子系统的支撑。气体轴承通常采用密封圈(例如氟胶密封圈)保证气腔的气密效果，以保证气体轴承的供气稳定，使气体轴承稳定运行。然而，燃气轮机的燃烧室出口气体温度往往高达900℃，涡轮处的温度达500～600℃，邻近涡轮设置的气体轴承受到燃烧室和涡轮的热辐射影响，气体轴承中常用的密封圈容易受高温熔化、失效，从而影响气腔处的密封效果，导致气腔漏气，进而使得气体轴承的气膜不稳定、支撑力不足，影响气体轴承稳定运行。另外，在燃气轮机运行过程中，转轴由于振动等因素与气体轴承定子出现接触，涡轮的热量会通过转轴、气体轴承定子传导至气体轴承的密封圈，使得密封圈受热熔化，导致气腔漏气。

实用新型内容

针对上述现有技术，本实用新型提供了一种气体轴承组件，以及包括该气体轴承组件的燃气轮机。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种气体轴承组件，用于安装于转轴上，包括轴承座、轴承本体和密封圈，其中，

所述轴承本体套设于转轴并位于轴承座内，所述轴承本体具有绕转轴设置的环形气腔；

所述轴承本体上具有位于环形气腔两侧的环形密封圈安装槽，密封圈安装槽与环形气腔之间形成环形凸起，该环形凸起与轴承座之间间隙设置；

所述密封圈安装槽中容纳有所述密封圈，所述密封圈紧贴于轴承座和轴承本体以使其间形成密封；

所述密封圈包括至少一个环形的密封单元，所述密封单元包括：具有至少一个容纳槽的环形密封外层，以及位于容纳槽内的环形弹性支撑部，所述弹性支撑部通过弹力使密封外层扩张以使密封单元与轴承座和轴承本体贴紧密封。

进一步地，当所述气体轴承组件为径向轴承组件时，所述轴承本体与转轴间隙配合并具有第一间隙，所述轴承本体的径向外侧具有环形凹槽，所述环形凹槽与轴承座的径向内侧壁围成环形气腔。

进一步地，当所述气体轴承组件为推力轴承组件时，所述轴承本体与设在转轴上的推力盘在轴向上对置安装且具有第一间隙，所述轴承本体的轴向外侧具有环形凹槽，所述环形凹槽与轴承座的轴向内侧壁围成环形气腔。

进一步地，所述轴承本体上具有贯通环形气腔与第一间隙的通孔。

进一步地，所述轴承座上设置有与环形气腔连通的气孔，以将环形气腔与外部气源连通。