本申請涉及動力設備領域，尤其涉及一種汽輪機無葉片葉輪、轉(zhuǎn)子及多通道汽輪機。

背景技術：

汽輪機是以高溫蒸汽為工質(zhì)，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機械能的動力設備，主要用于驅(qū)動工業(yè)流程中各種泵、鼓風機、壓縮機及發(fā)電機。汽輪機雖然種類繁多，但是基本結(jié)構(gòu)大致相同。

參見圖1，傳統(tǒng)的葉片式汽輪機主要包括汽缸1、定子和轉(zhuǎn)子；汽缸1將汽輪機與外部大汽隔開，形成封閉的汽室；定子包括設置汽缸上的隔板槽，配置在隔板槽內(nèi)的隔板2以及固定在隔板2上的噴嘴3；轉(zhuǎn)子包括沿汽室縱向設置的主軸6、安裝在主軸6上的輪盤5以及固定在輪盤5上的動葉片4；動葉片4與隔板2交替排列。蒸汽進入汽室后，在噴嘴3內(nèi)膨脹，進而將熱能轉(zhuǎn)換為動能；由噴嘴3輸出的高速蒸汽流經(jīng)動葉片4，使動葉片4旋轉(zhuǎn)做功，從而將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為動葉片4旋轉(zhuǎn)的機械能。

但是，葉片式汽輪機的動葉片大部分是從根部到末端，由厚到薄旋展開的形狀，幾何結(jié)構(gòu)復雜，不利于加工生產(chǎn)及裝配；且由于動葉片的離心拉應力和轉(zhuǎn)速的平方成正比，因此，動葉片在高速旋轉(zhuǎn)的情況下，易因離心拉應力過大而導致斷裂，造成轉(zhuǎn)子受力不均，使汽輪機振動，給整個汽輪機造成損害。

技術實現(xiàn)要素：

本申請?zhí)峁┝艘环N汽輪機無葉片葉輪、轉(zhuǎn)子及多通道汽輪機，以解決傳統(tǒng)葉片式葉輪在高速旋轉(zhuǎn)的情況下，葉片因離心拉力過大而導致斷裂的問題。

第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N汽輪機無葉片葉輪，包括設有數(shù)列汽孔組的圓盤，每列汽孔組包括至少一個汽孔；

所述數(shù)列汽孔組圍繞圓盤的中心并在圓盤的表面周向排列；

所述數(shù)列汽孔組用于對蒸汽施加能量或者從蒸汽獲得能量，以使所述圓盤旋轉(zhuǎn)。

第二方面，本申請還提供了一種汽輪機轉(zhuǎn)子，包括具有n個壓力級的主軸，n為不小于1的正整數(shù)；

所述每個壓力級由數(shù)個上述的汽輪機無葉片葉輪構(gòu)成；

每個壓力級中鄰近其他壓力級的汽輪機無葉片葉輪的圓盤兩個表面均設有數(shù)列汽孔組，且每個汽孔均為盲孔；

壓力級內(nèi)的汽輪機無葉片葉輪的每個汽孔均為通孔；

位于主軸兩端的汽輪機無葉片葉輪的圓盤的內(nèi)側(cè)表面設有數(shù)列汽孔組，且每個汽孔均為盲孔；

所述圓盤的外側(cè)表面設有燕尾型的平衡槽；

所述平衡槽靠近所述圓盤的邊緣。

第三方面，本申請?zhí)峁┮环N多通道汽輪機，包括由汽缸圍成的殼體，所述殼體內(nèi)設有上述的汽輪機轉(zhuǎn)子；

所述殼體的內(nèi)壁上安裝有進汽隔圈；

所述汽輪機轉(zhuǎn)子的每個壓力級的無葉片葉輪與所述進汽隔圈交替排列；

所述進汽隔圈設有蒸汽通道以及與所述蒸汽通道相連通的噴汽嘴組；

所述殼體設有蒸汽通道相連通的進汽口，且所述殼體的底部還設有與每個壓力級相對應的排汽口；

所述每個壓力級中鄰近其他壓力級的汽輪機無葉片葉輪與汽缸之間設有汽封；

所述汽輪轉(zhuǎn)子第一壓力級對應的進汽隔圈的蒸汽通道與導管相連接，且所述導管上設有主汽閥；

所述汽輪轉(zhuǎn)子第k-1壓力級對應的排汽口通過導管與第k壓力級對應的進汽口相連接，k為不大于n的正整數(shù)。

由以上技術方案可知，本申請?zhí)峁┝艘环N汽輪機無葉片葉輪、轉(zhuǎn)子及多通道汽輪機，汽輪機無葉片葉輪包括設有數(shù)列汽孔組的圓盤，每列汽孔組包括至少一個汽孔；所述數(shù)列汽孔組圍繞圓盤的中心并在圓盤的表面周向排列。設置在進汽隔圈上的噴嘴組噴出高溫蒸汽，當汽流通過汽孔時，由于汽流受到汽孔內(nèi)壁的限制而被迫改變流動方向，因而在汽孔內(nèi)壁上產(chǎn)生扭力，使無葉片葉輪轉(zhuǎn)動，進而帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動做功。因此，本申請無需動葉片和隔板，可有效防止傳統(tǒng)汽輪機動葉片斷裂現(xiàn)象的發(fā)生，從而減少維修時間和成本；并且在與傳統(tǒng)的葉輪式汽輪機具有相同功率的情況下，可大大降低汽輪機的體積，同時，降低制造工藝的難度和制造成本；而且汽流對無葉片葉輪無軸向力，進而消除無葉片葉輪與主軸之間的軸向作用力，提高轉(zhuǎn)子的耐久性以及減少汽流能耗損失。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為傳統(tǒng)葉輪式汽輪機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本申請?zhí)峁┑囊环N汽輪機無葉片葉輪的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本申請?zhí)峁┑囊环N汽輪機無葉片葉輪的工作原理圖；

圖4為本申請?zhí)峁┑囊环N汽輪機無葉片葉輪的另一個實施例的主視圖

圖5為圖4的后視圖；

圖6為本申請?zhí)峁┑囊环N汽輪機無葉片葉輪的又一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本申請?zhí)峁┑囊环N汽輪機無葉片葉輪的又一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為圖7的剖面圖；

圖9為圖7的側(cè)視圖；

圖10為本申請?zhí)峁┑囊环N汽輪機無葉片葉輪的工作原理圖；

圖11為本申請?zhí)峁┑囊环N汽輪機無葉片葉輪的又一個實施例的主視圖；

圖12為圖11的后視圖；

圖13為圖11的剖面圖；

圖14為圖11的側(cè)視圖；

圖15為本申請?zhí)峁┑囊环N汽輪機無葉片葉輪的又一個實施例的主視圖；

圖16為圖15的剖面圖；

圖17為圖15的側(cè)視圖；

圖18為本申請?zhí)峁┑囊环N汽輪機無葉片葉輪的進汽通道的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖19為本申請?zhí)峁┑囊环N汽輪機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖20為本申請?zhí)峁┑囊环N汽輪機的單壓力級的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖21為本申請?zhí)峁┑囊环N汽輪機的噴汽通道與汽孔的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖22為本申請?zhí)峁┑囊环N汽輪機的無葉片葉輪與噴汽嘴組的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖23為本申請?zhí)峁┑囊环N多通道汽輪機的工作原理圖；

圖24為本申請?zhí)峁┑囊环N多通道汽輪機的轉(zhuǎn)子與噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖25為本申請?zhí)峁┑囊环N多通道汽輪機的轉(zhuǎn)子與外部器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖26為本申請?zhí)峁┑囊环N多通道汽輪機的噴汽隔圈的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖27為圖26沿a-a的剖面圖；

圖28為汽缸的整體結(jié)構(gòu)圖；

圖29為下汽缸的俯視圖；

圖30為下汽缸的仰視圖；

圖31為上汽缸的仰視圖；

圖32為下汽缸的俯視圖。

其中，1-汽缸，2-隔板，3-噴嘴，4-動葉片，5-輪盤，6-主軸，7-圓盤，8-汽孔，9-鍵槽，10-主軸孔，11-進汽通道，12-平衡槽，13-主油泵，14-測速齒輪，15-危急遮斷器，16-定位盤，17-第一軸頸，18-第一軸封套，19-第一葉輪，20-第三葉輪，21-第二葉輪，22-第二軸封套，23-第二軸頸，24靠背輪，25-進汽隔圈，26-噴汽口，27-蒸汽通道，28-進汽口，29-排汽口，30-噴汽通道，31-主汽閥，32-導管，33-第一支架，34-第一軸承箱，35-支撐底板，36-第二支架，37-第二軸承箱，38-聯(lián)合軸瓦，39-下汽缸，40-上汽缸，41-下進汽隔圈，42-上進汽隔圈。

具體實施方式

第一方面，本申請實施例提供了一種汽輪機無葉片葉輪，包括設有數(shù)列汽孔組的圓盤7，每列汽孔組包括至少一個汽孔8；

所述數(shù)列汽孔組圍繞圓盤7的中心并在圓盤7的表面周向排列；

所述數(shù)列汽孔組用于從蒸汽獲得能量，以使所述圓盤7旋轉(zhuǎn)。

圓盤7的中心可設有主軸孔10和主軸孔連通的鍵槽9。

每列汽孔組包括多個汽孔8時，如圖2所示，同一列汽孔組的多個汽孔8可沿圓盤7的半徑r徑向排列，并由圓盤7的中心向圓盤7的外緣延伸。上述的內(nèi)容為示意性的，汽孔組的列數(shù)可以更多或更少，每列汽孔組的汽孔8數(shù)也可更多或者更少。

本實施例的工作原理，參見圖3，高溫蒸汽形成的汽流通過汽孔8時，由于汽流受到汽孔8內(nèi)壁的限制而被迫改變流動方向，因而在汽孔8內(nèi)壁上產(chǎn)生扭力，使無葉片葉輪轉(zhuǎn)動。由此可見，本申請實施例提供的汽輪機無葉片葉輪，無需動葉片，可有效防止傳統(tǒng)汽輪機動葉片斷裂現(xiàn)象的發(fā)生，從而減少維修時間和成本；同時，降低制造工藝的難度和制造成本。

可選地，如圖4至圖5，圓盤7的一個表面設有數(shù)列汽孔組，且每個汽孔8均為盲孔；

所述圓盤7的另一個表面設有平衡槽12；

所述平衡槽12靠近所述圓盤7的邊緣。

由于本實施例提供的汽輪機無葉片葉輪僅在一個表面設有汽孔組，且每個汽孔8均為盲孔，即不貫通圓盤7；另一個表面設有靠近圓盤7邊緣的平衡槽12，可在平衡槽12內(nèi)放置平衡塊，用來調(diào)節(jié)動平衡，防止葉輪在旋轉(zhuǎn)時，由于不平衡離心力作用在轉(zhuǎn)子的主軸6上引起震動，產(chǎn)生噪聲和加速主軸6磨損，以致嚴重影響汽輪機的壽命和性能。因此，該汽輪機無葉片葉輪適于安裝在汽輪機轉(zhuǎn)子的兩端，并且設有汽孔組的一面與另一個葉輪相對。

可選地，如圖6所示，圓盤7的兩個表面均設有數(shù)列汽孔組，且每個汽孔8均為盲孔。

本實施例提供的汽輪機無葉片葉輪的圓盤7兩個表面均設有汽孔組，且每個汽孔8均為盲孔，即位于圓盤7兩個表面同一位置的汽孔8也不貫通，因此，該汽輪機無葉片葉輪適于安裝在不同壓力級相鄰的位置，用于隔離兩個壓力級的蒸汽壓力。

進一步地，如圖2所示，每個汽孔8均為通孔。

本實施例提供的汽輪機無葉片葉輪，其圓盤7上的汽孔8為通孔，即貫通圓盤7，因此，該汽輪機葉輪適于安裝在一個壓力級內(nèi)的位置。

可選地，每個汽孔8的截面為圓形。圓形相對于其他形狀，如橢圓形，更易排布，適于加工，并且有利于增強葉輪的強度。

進一步地，如圖7至圖17所示，所述每個汽孔8的外緣設有與所述汽孔8連通的進汽通道11，所述進汽通道11位于蒸汽進入汽孔8的一側(cè)。進汽通道11有利于汽流作用于汽孔8的內(nèi)壁，使汽孔8進汽順暢，同時防止對轉(zhuǎn)子的主軸6產(chǎn)生振動。

進一步地，如圖18所示，所述每個進汽通道11是由導汽斜面在所述圓盤7的表面形成的凹槽；

所述導汽斜面的高度由遠離對應汽孔8的一端向與所述汽孔8連接的一端逐漸減小。

優(yōu)選地，導汽斜面遠離對應汽孔8的一端的高度大于與汽孔8連接的一端6mm，這樣不會影響葉輪強度。

進一步地，所述每列汽孔組的每個汽孔8對應進汽通道11的長度由圓盤7的中心向圓盤7的邊緣逐漸增加。位于圓盤7邊緣的汽孔8對應進汽通道11的長度較大，可以增強汽流持續(xù)做功的時間，并產(chǎn)生較大的扭力。

綜上所述，本申請?zhí)峁┑钠啓C無葉片葉輪，無需動葉片，可有效防止傳統(tǒng)汽輪機動葉片斷裂現(xiàn)象的發(fā)生，從而減少維修時間和成本；同時，降低制造工藝的難度和制造成本。

第二方面，如圖19所示，本申請?zhí)峁┮环N汽輪機轉(zhuǎn)子，包括具有n個壓力級的主軸6，n為不小于1的正整數(shù)；

所述每個壓力級由數(shù)個上述的汽輪機無葉片葉輪構(gòu)成；

每個壓力級中鄰近其他壓力級的汽輪機無葉片葉輪的圓盤7兩個表面均設有數(shù)列汽孔組，且每個汽孔8均為盲孔；

壓力級內(nèi)的汽輪機無葉片葉輪的每個汽孔8均為通孔；

位于主軸6兩端的汽輪機無葉片葉輪的圓盤7的內(nèi)側(cè)表面設有數(shù)列汽孔組，且每個汽孔8均為盲孔；

所述圓盤7的外側(cè)表面設有燕尾型的平衡槽12；

所述平衡槽12靠近所述圓盤7的邊緣。

可選地，主軸6的第一軸頸17依次設有測速齒輪14、危急遮斷器15、定位盤16和第一軸封套18，并且第一軸頸17的端部設有主油泵13；主軸6的第二軸頸23依次設有第二軸封套22和靠背輪24；所述主軸6上的葉輪均位于所述第一軸封套18與第二軸封套22之間。主油泵13用于提供前后軸承潤滑油及控制油量；危急遮斷器15用于控制轉(zhuǎn)子超速的安全保護裝置；靠背輪24用于連接發(fā)電設備和其他設備。

示意性的，以三個壓力級的汽輪機轉(zhuǎn)子為例，第一壓力級位于中部，第二壓力級和第三壓力級以第一壓力級為中心對稱分布。主軸6兩端的第一葉輪19的圓盤7內(nèi)表面設有數(shù)列汽孔組，且每個汽孔8均為盲孔；所述圓盤7的外表面設有平衡槽12；所述平衡槽12靠近所述圓盤7的邊緣。圓盤7的內(nèi)表面是面對另一個葉輪的一面，圓盤7的外表面是與圓盤7內(nèi)表面相反的一面。第一壓力級中與第二壓力級相鄰的第三葉輪20的圓盤7兩個表面均設有數(shù)列汽孔組，且每個汽孔8均為盲孔，用來隔離第一壓力級和第二壓力級的蒸汽壓力差；同理，第三壓力級中與第三壓力級相鄰的第三葉輪20的圓盤7兩個表面均設有數(shù)列汽孔組，且每個汽孔8均為盲孔，用來隔離第二壓力級和第三壓力級的蒸汽壓力差。其余的同一壓力級內(nèi)的第二葉輪21的每個汽孔8均為通孔。每個壓力級的汽輪機無葉片葉輪數(shù)量根據(jù)機組功率可以更多或者更少，且汽輪機無葉片葉輪的圓盤7的汽孔8直徑可以更大或者更小；根據(jù)壓力級蒸汽壓力和溫度的增加變化，汽輪機無葉片葉輪的數(shù)量也可增加或減少。

本實施例提供的汽輪機轉(zhuǎn)子無需動葉片，可有效防止傳統(tǒng)汽輪機動葉片斷裂現(xiàn)象的發(fā)生，從而減少維修時間和成本；同時，降低制造工藝的難度和制造成本；而且汽流對無葉片葉輪無軸向力，進而消除無葉片葉輪與主軸6之間的軸向作用力，提高轉(zhuǎn)子的耐久性以及減少汽流能耗損失。

可選地，第一壓力級的蒸汽壓力較高，汽孔8的直徑設置的較小，末級的壓力級蒸汽壓力較小，汽孔8的直徑設置的較大，即隨著壓力級逐步做功，汽孔8的直徑逐步增加。

可選地，每個汽孔8的截面為圓形。圓形相對于其他形狀，如橢圓形，更易排布，適于加工，并且有利于增強無葉片葉輪的強度。

進一步地，所述每個汽孔8的外緣設有與所述汽孔8連通的進汽通道11，所述進汽通道11位于蒸汽進入汽孔8的一側(cè)。進汽通道11有利于汽流作用于汽孔8的內(nèi)壁，使汽孔8進汽順暢，同時防止對轉(zhuǎn)子的主軸6產(chǎn)生振動。

進一步地，所述每個進汽通道11是由導汽斜面在所述圓盤7的表面形成的凹槽；

所述導汽斜面的高度由遠離對應汽孔8的一端向與所述汽孔8連接的一端逐漸減小。

優(yōu)選地，導汽斜面遠離對應汽孔8的一端的距離大于6mm，且每列的汽孔8相鄰距離大于6mm，這樣不會影響汽輪機無葉片葉輪強度。

進一步地，所述每列汽孔組的每個汽孔8對應進汽通道11的長度由圓盤7的中心向圓盤7的邊緣逐漸增加。位于圓盤7邊緣的汽孔8對應進汽通道11的長度較大，可以增強汽流持續(xù)做功的時間，并產(chǎn)生較大的扭力。

第三方面，參見圖20、圖23、圖24和圖25，本申請?zhí)峁┮环N多通道汽輪機，包括由汽缸1圍成的殼體，所述殼體內(nèi)設有上述的汽輪機轉(zhuǎn)子；

所述殼體的內(nèi)壁上安裝有進汽隔圈25；

所述汽輪機轉(zhuǎn)子的每個壓力級的汽輪機無葉片葉輪與所述進汽隔圈25交替排列；

所述進汽隔圈25設有蒸汽通道27以及與所述蒸汽通道27相連通的噴汽嘴組；

所述殼體設有蒸汽通道27相連通的進汽口28，且所述殼體的底部還設有與每個壓力級相對應的排汽口29；

所述每個壓力級中鄰近其他壓力級的汽輪機無葉片葉輪與汽缸1之間設有汽封；

所述汽輪轉(zhuǎn)子第一壓力級對應的進汽隔圈25的蒸汽通道27與導管32相連接，且所述導管32上設有主汽閥31；

所述汽輪轉(zhuǎn)子第k-1壓力級對應的排汽口29通過導管32與第k壓力級對應的進汽口28相連接，k為不大于n的正整數(shù)。

汽輪機轉(zhuǎn)子主軸6上的定位盤16安裝于第一軸承箱34的聯(lián)合軸瓦38內(nèi)，主軸6的前部貫穿第一軸承箱34，且與第一軸承箱34內(nèi)的軸承連接；主軸6上的后部貫穿所述第二軸承箱37，且與后第二軸承箱37內(nèi)的軸承連接；第一軸承箱34下部設有第一支架33，第二軸承箱37下部設有第二支架36；第一支架33與支撐底板35滑動連接，第二支架36與支撐底板35固定連接。

第一軸承箱34和第二軸承箱37內(nèi)的軸承用于支撐主軸6高速旋轉(zhuǎn)；第一支架33用于當汽缸1受熱膨脹，釋放第一軸承箱34滑動的推力；第二支架36用于為汽輪機的膨脹死點。

本實施例的工作原理為：高溫蒸汽通過導管32進入第一壓力級對應的進汽隔圈25的蒸汽通道27，由設置在進汽隔圈25上的噴嘴口26噴出，對第一壓力級的汽輪機無葉片葉輪做功，由于第一壓力級與第二壓力級鄰近的汽輪機無葉片葉輪上為盲孔，且與汽缸1由汽封密封，所以第一壓力級內(nèi)的蒸汽無法流入其他壓力級。第一壓力級的排汽可通過導管32導入第二壓力級對應的進汽隔圈25的進汽口28，這樣第一壓力級的排汽可轉(zhuǎn)換為第一壓力級的進汽，同理，第二壓力級的排汽和轉(zhuǎn)換為第三壓力級的進汽。

進一步地，如圖22、26和27所示，所述噴汽嘴組由數(shù)個噴汽嘴構(gòu)成；

所述每個噴汽嘴包括與對應蒸汽通道27相連通的噴汽通道30和所述噴汽通道30在進汽隔圈25表面形成的噴汽口26；

所述每個噴汽通道30與對應的汽輪機無葉片葉輪的圓盤7表面呈10°-70°傾斜設置。

優(yōu)選地，如圖21所示，所述每個噴汽通道30與對應的汽輪機無葉片葉輪的圓盤表面7的夾角α為30°，以使蒸氣對汽輪機無葉片葉輪產(chǎn)生較大的扭力，使蒸氣的利用率達到最高。

噴汽嘴組的排列可與汽輪機無葉片葉輪的汽孔8的位置相對應，減少蒸汽損耗，以增加蒸汽的利用率。

進一步地，如圖28至圖32所示，所述進汽隔圈25包括上進汽隔圈42和下進汽隔圈41；

所述汽缸1包括上汽缸40和下汽缸39；

所述上進汽隔圈42安裝于上汽缸40的內(nèi)壁；

所述下進汽隔圈41安裝于下汽缸39的內(nèi)壁。

進汽隔圈25分體成型，可降低加工工藝的復雜度，并且便于安裝。

由以上技術方案可知，本申請?zhí)峁┝艘环N汽輪機無葉片葉輪、轉(zhuǎn)子及多通道汽輪機，汽輪機無葉片葉輪包括設有數(shù)列汽孔組的圓盤7，每列汽孔組包括至少一個汽孔8；所述數(shù)列汽孔組圍繞圓盤7的中心并在圓盤7的表面周向排列。設置在進汽隔圈25上的噴嘴3組噴出高溫蒸汽，當汽流通過汽孔8時，由于汽流受到汽孔8內(nèi)壁的限制而被迫改變流動方向，因而在汽孔8內(nèi)壁上產(chǎn)生扭力，使無葉片葉輪轉(zhuǎn)動，進而帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動做功。因此，本申請無需動葉片和隔板2，可有效防止傳統(tǒng)汽輪機動葉片斷裂現(xiàn)象的發(fā)生，從而減少維修時間和成本；并且在與傳統(tǒng)的葉輪式汽輪機具有相同功率的情況下，可大大降低汽輪機的體積，同時，降低制造工藝的難度和制造成本；而且汽流對無葉片葉輪無軸向力，進而消除無葉片葉輪與主軸6之間的軸向作用力，提高轉(zhuǎn)子的耐久性以及減少汽流能耗損失。