燃?xì)廨啓C及燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種燃?xì)廨啓C和一種燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng),所述燃?xì)廨啓C包括壓縮機、渦輪部和轉(zhuǎn)子,所述轉(zhuǎn)子貫穿壓縮機和渦輪部。燃?xì)廨啓C還設(shè)有推力平衡面,所述推力平衡面相對于所述轉(zhuǎn)子不可轉(zhuǎn)動且位于所述渦輪部內(nèi)。所述燃?xì)廨啓C還包括:推力軸承,裝配于所述轉(zhuǎn)子上;管路,所述管路的一端與所述壓縮機連通,另一端與所述渦輪部連通,且所述管路內(nèi)的氣體可作用于所述推力平衡面上;壓力控制閥,裝配于所述管路上,用于控制所述管路內(nèi)氣體壓力的大小。本實用新型的燃?xì)廨啓C和燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)可控制作用在推力軸承上的推力,而不需要增加推力軸承的強度,有利于降低成本。
【專利說明】
燃?xì)廨啓C及燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及能源技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種燃?xì)廨啓C和一種燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)廨啓C(GasTurbine)是一種以連續(xù)流動的氣體作為工質(zhì)、把熱能轉(zhuǎn)換為機械功的旋轉(zhuǎn)式動力機械。推力軸承是燃?xì)廨啓C的重要組成部件,推力軸承可承受轉(zhuǎn)子在運行過程中的軸向推力,確定和保持轉(zhuǎn)子在軸向上的位置。
[0003]通常情況下,推力軸承所承受的軸向推力為壓縮機內(nèi)氣體作用于轉(zhuǎn)子上推力的矢量和渦輪部內(nèi)氣體作用于轉(zhuǎn)子上推力的矢量之和。由于壓縮機內(nèi)氣體作用于轉(zhuǎn)子上的推力和渦輪部內(nèi)氣體作用于轉(zhuǎn)子上的推力為變量,所述軸向推力也為一變量,為了使推力軸承能夠承受所述軸向推力的最大值,需要使推力軸承具備足夠強的機械性能,例如,使用強度較佳的材料制備推力軸承,使推力軸承的尺寸足夠大,然而,這些做法不利于降低成本。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中尚未發(fā)現(xiàn)如何控制所述軸向推力的有效方法。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]有鑒于此,本實用新型的目的是提出一種燃?xì)廨啓C和一種燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng),可控制作用在推力軸承上的推力F,而不需要增加推力軸承的強度,有利于降低成本;還可根據(jù)施加在推力平衡面上的推力的大小,適當(dāng)降低推力軸承的強度,如減小推力軸承的尺寸或使用強度更低的材料制備推力軸承。
[0006]本實用新型提供了一種燃?xì)廨啓C,其包括壓縮機、渦輪部和轉(zhuǎn)子,所述轉(zhuǎn)子貫穿壓縮機和渦輪部。燃?xì)廨啓C還設(shè)有推力平衡面,所述推力平衡面相對于所述轉(zhuǎn)子不可轉(zhuǎn)動且位于所述渦輪部內(nèi)。所述燃?xì)廨啓C還包括:推力軸承,裝配于所述轉(zhuǎn)子上;管路,所述管路的一端與所述壓縮機連通,另一端與所述渦輪部連通,且所述管路內(nèi)的氣體可作用于所述推力平衡面上;壓力控制閥,裝配于所述管路上,用于控制所述管路內(nèi)氣體壓力的大小。
[0007]在燃?xì)廨啓C的一種示意性實施例中,所述推力平衡面設(shè)于所述轉(zhuǎn)子上或設(shè)于一推力平衡件上,所述推力平衡件與所述轉(zhuǎn)子不可相對轉(zhuǎn)動連接。
[0008]在燃?xì)廨啓C的一種示意性實施例中,所述渦輪部內(nèi)還設(shè)有氣流通道,所述氣流通道與所述管路連通,所述推力平衡面位于所述氣流通道內(nèi)。
[0009]在燃?xì)廨啓C的一種示意性實施例中,所述燃?xì)廨啓C還包括:推力傳感器,所述推力傳感器配置于所述推力軸承上,用于感測所述推力軸承所承受的推力F,所述推力為所述渦輪部內(nèi)氣體壓力FT、所述壓縮機內(nèi)氣體壓力Fe及作用于所述推力平衡面152上的推力Fb矢量之和。
[0010]在燃?xì)廨啓C的一種示意性實施例中,所述燃?xì)廨啓C還包括:控制裝置,所述控制裝置實時接收所述推力傳感器感測到的所述推力軸承所承受的推力F,并根據(jù)所述推力軸承所承受的推力F對所述壓力控制閥進(jìn)行控制,而調(diào)整所述管路內(nèi)氣體壓力的大小。
[0011]在燃?xì)廨啓C的一種示意性實施例中,所述管路和所述壓力控制閥位于所述壓縮機及所述渦輪部的外部。
[0012]本實用新型還提供一種燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng),其用于燃?xì)廨啓C,所述燃?xì)廨啓C包括壓縮機、渦輪部和轉(zhuǎn)子,所述燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)包括:推力平衡面,所述推力平衡面相對于所述轉(zhuǎn)子不可轉(zhuǎn)動且位于所述渦輪部內(nèi);推力軸承,可裝配于所述轉(zhuǎn)子上;管路,所述管路的一端可與所述壓縮機連通,另一端可與所述渦輪部連通,且所述管路內(nèi)的氣體可作用于所述推力平衡面上;壓力控制閥,可裝配于所述管路上,用于控制所述管路內(nèi)氣體壓力的大小。
[0013]從上述方案中可以看出,在本實用新型的燃?xì)廨啓C及燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)中,設(shè)有相對于轉(zhuǎn)子不可轉(zhuǎn)動的推力平衡面,管路內(nèi)的氣體可作用于推力平衡面上,壓力控制閥可控制管路內(nèi)氣體壓力的大小,管路內(nèi)的氣體對推力平衡面施加推力可調(diào)節(jié)作用在推力軸承上的推力F的大小,從而可控制作用在推力軸承上的推力F,而不需要增加推力軸承的強度,有利于降低成本。此外,還可根據(jù)施加在推力平衡面上的推力的大小,適當(dāng)降低推力軸承的強度,如減小推力軸承的尺寸或使用強度更低的材料制備推力軸承。
【附圖說明】
[0014]下面將通過參照附圖詳細(xì)描述本實用新型的優(yōu)選實施例,使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更清楚本實用新型的上述及其它特征和優(yōu)點,附圖中:
[0015]圖1為本實用新型的一個實施例的燃?xì)廨啓C的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為圖1所示的燃?xì)廨啓C的工作原理簡化示意圖。
[0017]在上述附圖中,所采用的附圖標(biāo)記如下:
[0018]本實用新型
[0019]10燃?xì)廨啓C
[0020]12壓縮機
[0021]122壓縮機葉片
[0022]13燃燒室
[0023]14渦輪部
[0024]141渦輪槳葉
[0025]142氣流通道
[0026]15轉(zhuǎn)子
[0027]152推力平衡面
[0028]16燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)
[0029]162推力軸承
[0030]162a主推力軸承
[0031]162b副推力軸承
[0032]163管路
[0033]164壓力控制閥
[0034]172徑向支撐軸承
[0035]173軸承座
[0036]18推力傳感器
[0037]F、Ft、Fc、Fb作用力
【具體實施方式】
[0038]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚,以下舉實施例對本實用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0039]圖1為本實用新型的一個實施例的燃?xì)廨啓C的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1所示的燃?xì)廨啓C的工作原理簡化示意圖。需要注意的是,為了方便示意起見,圖1中未繪示出燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)的管路和壓力控制閥。請參見圖1和圖2,本實施例的燃?xì)廨啓C10包括壓縮機12、燃燒室13、渦輪部14、轉(zhuǎn)子15和燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)16,壓縮機12、燃燒室13和渦輪部14依次設(shè)置并連通。
[0040]更具體地,燃?xì)廨啓C10在運行時,壓縮機12從外界大氣環(huán)境吸入空氣,并對空氣進(jìn)行逐級壓縮使空氣增壓,同時空氣溫度也相應(yīng)提高;壓縮空氣被壓送到燃燒室13與噴入的燃料混合燃燒生成高溫高壓的燃?xì)?然后高溫高壓的燃?xì)庠龠M(jìn)入到渦輪部14中膨脹做功,推動渦輪部14帶動壓縮機12和轉(zhuǎn)子15—起高速旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)了氣體或液體燃料的化學(xué)能部分轉(zhuǎn)化為機械功,并輸出電功。
[0041]轉(zhuǎn)子15貫穿壓縮機12和渦輪部14的內(nèi)部,壓縮機12的葉片和渦輪部14的葉片隨轉(zhuǎn)子15同步轉(zhuǎn)動。在本實施例中,轉(zhuǎn)子15上設(shè)有推力平衡面152,推力平衡面152沿著轉(zhuǎn)子15的徑向設(shè)置,但本實用新型不以此為限,在其他實施例中,推力平衡面152還可設(shè)于一推力平衡件上,所述推力平衡件與轉(zhuǎn)子15不可相對轉(zhuǎn)動連接,即當(dāng)轉(zhuǎn)子15轉(zhuǎn)動時,所述推力平衡件和推力平衡面152隨著轉(zhuǎn)子15—起轉(zhuǎn)動。
[0042]燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)16包括推力平衡面152、推力軸承162、管路163和壓力控制閥164,推力軸承162包括主推力軸承162a和副推力軸承162b,主推力軸承162a和副推力軸承162b裝配于轉(zhuǎn)子15上。轉(zhuǎn)子15上還裝配有徑向支撐軸承172和軸承座173,徑向支撐軸承172位于主推力軸承162a和副推力軸承162b之間,其用于承受轉(zhuǎn)子15的重量。徑向支撐軸承172、主推力軸承162a和副推力軸承162b均安裝于軸承座173上。
[0043]在本實施例中,推力軸承162位于壓縮機12的遠(yuǎn)離渦輪部14的一側(cè),發(fā)電機(圖未示)也位于壓縮機12的遠(yuǎn)離渦輪部14的一側(cè);但本實用新型不以此為限,在其他實施例中,當(dāng)發(fā)電機位于渦輪部14的遠(yuǎn)離壓縮機12的一側(cè)時,推力軸承162位于渦輪部14的遠(yuǎn)離壓縮機12的一側(cè)。
[0044]管路163和壓力控制閥164位于壓縮機12和渦輪部14的外部,管路163的一端與壓縮機12連通,另一端與渦輪部14連通,且管路163內(nèi)的氣體可作用于推力平衡面152上。
[0045]需要說明的是,渦輪部14內(nèi)還設(shè)有氣流通道142,氣流通道142與管路163連通,推力平衡面152位于氣流通道142內(nèi),管路163始終與氣流通道142連通,管路163內(nèi)的氣體可流入氣流通道142內(nèi),并作用于推力平衡面152上。
[0046]壓力控制閥164設(shè)于管路163上,壓力控制閥164可調(diào)節(jié)管路163內(nèi)氣體的壓力,使得進(jìn)入氣流通道142內(nèi)的氣體壓力可控。氣流通道142內(nèi)的氣體壓力可通過壓力控制閥164與氣流通道142的距離、壓力控制閥164所調(diào)節(jié)的壓力、管路163及氣流通道142的形狀等參數(shù)估算,也可在氣流通道142安裝壓力傳感器,以對氣流通道142內(nèi)的壓力進(jìn)行感測。
[0047]在本實施例中,燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)16還可包括推力傳感器18和一控制裝置(圖未示),推力傳感器18配置于推力軸承16上,用于感測推力軸承16所承受的推力F。所述控制裝置可與推力傳感器18及壓力控制閥164通信,所述控制裝置可與推力傳感器18及壓力控制閥164電連接,也可以無線的方式通信,例如,推力傳感器18與一無線發(fā)射器電連接,所述無線發(fā)射器可將推力傳感器18感測到的推力以無線發(fā)射的方式發(fā)送給所述控制裝置。所述控制裝置實時接收推力傳感器18感測到的推力軸承16所承受的推力F,并根據(jù)推力軸承16所承受的推力F對壓力控制閥164進(jìn)行控制,從而調(diào)整管路163內(nèi)氣體壓力的大小,進(jìn)而調(diào)節(jié)推力軸承16所承受的推力F。
[0048]具體地,所述控制裝置可將推力軸承16所承受的推力F與一閥值比較,所述閥值可根據(jù)推力軸承16能承受的推力F的極限值設(shè)定,當(dāng)推力軸承16所承受的推力F小于或等于所述閥值時,壓力控制閥164保持當(dāng)前狀態(tài),不作調(diào)整;當(dāng)推力軸承16所承受的推力F大于所述閥值時,控制裝置則計算應(yīng)該作用在推力平衡面152上的推力Fb的大小,再根據(jù)推力Fb計算出管路163輸出氣體壓力的設(shè)定值,接著通過調(diào)節(jié)壓力控制閥164使得管路163輸出氣體壓力達(dá)到所述設(shè)定值。
[0049]在其他實施例中,在有些情況下,所述控制裝置可以省略,例如,對于某一型號的燃?xì)廨啓C,在燃?xì)廨啓C正式運行之前,通過測試,將壓力控制閥164的開度設(shè)為一固定值,后續(xù)不用再作調(diào)整,不管FC、FT如何變化,作用于推力軸承162上的推力F均在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi),SP作用于推力軸承162上的推力F始終小于推力軸承16能承受的推力F的極限值。
[0050]當(dāng)燃?xì)廨啓C10工作時,轉(zhuǎn)子15帶動壓縮機葉片122和渦輪槳葉141轉(zhuǎn)動,壓縮機12內(nèi)氣體壓力為Fe,渦輪部14內(nèi)氣體壓力為FT,從管路163流出的氣體作用于推力平衡面152上的壓力為Fb,F(xiàn)c、Ft、Fb均間接作用于轉(zhuǎn)子15上,F(xiàn)c、Ft、Fb的矢量和則作用于裝配于轉(zhuǎn)子15的推力軸承162上。如圖2所示,F(xiàn)e的方向朝向左,F(xiàn)t的方向朝向右,F(xiàn)b的方向朝向左,因此,作用于推力軸承162上的推力F = Ft-Fc-Fb,由于FT、FC為變量,通過對Fb的調(diào)整即可控制F的大小,可根據(jù)推力軸承162的性能,將F控制在推力軸承162能夠承受的范圍內(nèi),而不需要采用更換的方式使用承受能力更強的推力軸承162,有利于降低成本。
[0051]需要說明的是,在本實施例中,壓縮機12內(nèi)氣體壓力Fe、渦輪部14內(nèi)氣體壓力FT、作用于推力平衡面152上的壓力Fb均為矢量,F(xiàn)c、Ft、Fb方向如圖2所示,但不以此為限,作用于推力軸承162上的推力F為FC、FT及Fb的矢量之和。
[0052]本實用新型的燃?xì)廨啓C及燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)至少具有以下的優(yōu)點:
[0053]1.在本實用新型的燃?xì)廨啓C及燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)中,設(shè)有相對于轉(zhuǎn)子不可轉(zhuǎn)動的推力平衡面,管路內(nèi)的氣體可作用于推力平衡面上,壓力控制閥可控制管路內(nèi)氣體壓力的大小,管路內(nèi)的氣體對推力平衡面施加推力可調(diào)節(jié)作用在推力軸承上的推力F的大小,從而可控制作用在推力軸承上的推力F,而不需要增加推力軸承的強度,有利于降低成本。此外,還可根據(jù)施加在推力平衡面上的推力的大小,適當(dāng)降低推力軸承的強度,如減小推力軸承的尺寸或使用強度更低的材料制備推力軸承。
[0054]2.在本實用新型的燃?xì)廨啓C及燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)的一個實施例中,可在推力軸承上設(shè)置推力傳感器,推力傳感器用于感測推力軸承所承受的推力F,通過調(diào)節(jié)壓力控制閥內(nèi)氣體壓力的大小即可控制推力軸承所承受的推力F,以將推力軸承所承受的推力F控制在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)。
[0055]3.在本實用新型的燃?xì)廨啓C及燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)的一個實施例中,燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)還包括控制裝置,控制裝置可與推力傳感器及壓力控制閥通信,控制裝置實時接收推力傳感器感測到的推力軸承所承受的推力F,并根據(jù)推力軸承所承受的推力F對壓力控制閥進(jìn)行控制,從而調(diào)整管路內(nèi)氣體壓力的大小,進(jìn)而調(diào)節(jié)推力軸承所承受的推力F,可實現(xiàn)推力F的精確調(diào)節(jié)。
[0056]4.在本實用新型的燃?xì)廨啓C及燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)的一個實施例中,管路內(nèi)的氣體來自壓縮機,也就是說,壓縮機提供氣源,而不需要另外設(shè)置氣源,有利于降低成本。
[0057]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已,并不用以限制本實用新型,凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種燃?xì)廨啓C(10),其包括壓縮機(12)、渦輪部(14)和轉(zhuǎn)子(15),所述轉(zhuǎn)子(15)貫穿所述壓縮機(12)和所述渦輪部(14),其特征在于,所述燃?xì)廨啓C(10)還設(shè)有一推力平衡面(152),所述推力平衡面(152)相對于所述轉(zhuǎn)子(15)不可轉(zhuǎn)動且位于所述渦輪部(14)內(nèi),所述燃?xì)廨啓C(10)還包括: 推力軸承(162),裝配于所述轉(zhuǎn)子(15)上; 管路(163),所述管路(163)的一端與所述壓縮機(12)連通,另一端與所述渦輪部(14)連通,且所述管路(163)內(nèi)的氣體可作用于所述推力平衡面(152)上; 壓力控制閥(164),裝配于所述管路(163)上,用于控制所述管路(163)內(nèi)氣體壓力的大小。2.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(10),其特征在于,所述推力平衡面(152)設(shè)于所述轉(zhuǎn)子(15)上或設(shè)于一推力平衡件上,所述推力平衡件與所述轉(zhuǎn)子(15)不可相對轉(zhuǎn)動連接。3.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(10),其特征在于,所述渦輪部(14)內(nèi)還設(shè)有氣流通道(142),所述氣流通道(142)與所述管路(163)連通,所述推力平衡面(152)位于所述氣流通道(142)內(nèi)。4.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(10),其特征在于,所述燃?xì)廨啓C(10)還包括: 推力傳感器(18),所述推力傳感器(18)配置于所述推力軸承上(162),用于感測所述推力軸承(162)所承受的推力(F),所述推力(F)為所述渦輪部(14)內(nèi)氣體壓力(Ft)、所述壓縮機(12)內(nèi)氣體壓力(Fe)及作用于所述推力平衡面(152)上的推力(Fb)矢量之和。5.如權(quán)利要求4所述的燃?xì)廨啓C(10),其特征在于,所述燃?xì)廨啓C(IO)還包括: 控制裝置,所述控制裝置實時接收所述推力傳感器(18)感測到的所述推力軸承(162)所承受的推力(F),并根據(jù)所述推力軸承(162)所承受的推力(F)對所述壓力控制閥(164)進(jìn)行控制,而調(diào)整所述管路(163)內(nèi)氣體壓力的大小。6.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(10),其特征在于,所述管路(163)和所述壓力控制閥(164)位于所述壓縮機(12)及所述渦輪部(14)的外部。7.—種燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)(16),其用于燃?xì)廨啓C(10),所述燃?xì)廨啓C(10)包括壓縮機(12)、渦輪部(14)和轉(zhuǎn)子(15),其特征在于,所述燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)(16)包括: 推力平衡面(152),所述推力平衡面(152)相對于所述轉(zhuǎn)子(15)不可轉(zhuǎn)動且位于所述渦輪部(14)內(nèi); 推力軸承(162),可裝配于所述轉(zhuǎn)子(15)上; 管路(163),所述管路(163)的一端可與所述壓縮機(12)連通,另一端可與所述渦輪部(14)連通,且所述管路(163)內(nèi)的氣體可作用于所述推力平衡面(152)上; 壓力控制閥(164),可裝配于所述管路(163)上,用于控制所述管路(163)內(nèi)氣體壓力的大小。8.如權(quán)利要求7所述的燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)(16),其特征在于,所述推力平衡面(152)設(shè)于所述轉(zhuǎn)子(15)上或設(shè)于一推力平衡件上,所述推力平衡件與所述轉(zhuǎn)子(15)不可相對轉(zhuǎn)動連接。9.如權(quán)利要求7所述的燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)(16),其特征在于,所述燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)(16)還包括: 推力傳感器(18),所述推力傳感器(18)配置于所述推力軸承(16)上,用于感測所述推力軸承(16)所承受的推力(F),所述推力(F)為所述渦輪部(14)內(nèi)氣體壓力(Ft)、所述壓縮機(12)內(nèi)氣體壓力(Fe)及作用于所述推力平衡面(152)上的推力(Fb)矢量之和。10.如權(quán)利要求9所述的燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)(16),其特征在于,所述燃?xì)廨啓C推力軸承系統(tǒng)(16)還包括: 控制裝置,所述控制裝置實時接收所述推力傳感器(18)感測到的所述推力軸承(16)所承受的推力(F),并根據(jù)所述推力軸承(16)所承受的推力(F)對所述壓力控制閥(164)進(jìn)行控制,而調(diào)整所述管路(163)內(nèi)氣體壓力的大小。
【文檔編號】F02C7/06GK205503283SQ201620096164
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年1月29日
【發(fā)明人】魏家卡
【申請人】西門子公司