專利名稱：一種壓氣機和渦輪一體化的輪盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及燃氣輪機或組合發(fā)動機領(lǐng)域，具體涉及應用于各種燃氣輪機或組合 發(fā)動機中的壓氣機和渦輪一體化輪盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
技術(shù)背景21世紀高性能發(fā)動機，在提高發(fā)動機可靠性和維護性的同時，為了提高發(fā)動機的推 力和推重比，必須減輕發(fā)動機結(jié)構(gòu)重量，提高發(fā)動機的結(jié)構(gòu)效率和燃氣溫度，為此發(fā)展 和采用了先進的輕質(zhì)高性能材料與高結(jié)構(gòu)效率的整體、輕量化結(jié)構(gòu)是研究的主要趨勢。 而現(xiàn)有燃氣輪機、組合動力系統(tǒng)的常規(guī)壓氣機或旋轉(zhuǎn)沖壓壓縮轉(zhuǎn)子與驅(qū)動渦輪是相互分 開的，通過公共軸相互連接，由渦輪帶動壓氣機工作，公共軸通過支撐部件保持與外機 匣相對固定.。并且，流動過程中對渦輪的冷卻需要從壓氣機引氣，然后通過冷氣管道引 導至渦輪，管道設(shè)計也比較復雜。因而現(xiàn)有設(shè)計技術(shù)，壓氣機和渦輪各為獨立輪盤，重 量重，軸向長度長，占用空間大，中間還采用支撐部件對流場有影響，軸承數(shù)量多，冷 卻管道相對冗長，機構(gòu)復雜，機械損失也較大。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種壓氣機和渦輪一體化的輪盤，其具有效率高、結(jié)構(gòu)簡單 緊湊、體積小、重量輕、制造成本低、拆裝方便、易于維護、可靠性高等優(yōu)點。 為了達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下-一種壓氣機和渦輪一體化的輪盤，主要由壓氣機葉冠、密封裝置、壓氣機或旋轉(zhuǎn)沖壓壓 縮轉(zhuǎn)子、中間隔板、渦輪葉片和渦輪輪轂組成，密封裝置包括葉冠密封裝置、隔板密封裝置 和輪轂密封裝置；渦輪輪轂設(shè)置在軸上或內(nèi)接于軸承，渦輪輪轂外表面設(shè)有渦輪葉片，輪轂 密封裝置設(shè)于渦輪輪轂上，渦輪葉片可以是單排動葉或多排動葉；渦輪葉片的頂部設(shè)有中間 隔板，中間隔板上涂有隔熱層并設(shè)有隔板密封裝置，防止壓氣機和渦輪之間發(fā)生泄漏，中間 隔板內(nèi)可根據(jù)需要設(shè)計渦輪冷卻氣孔，冷卻氣流由壓氣機抽氣經(jīng)中間隔板流向渦輪葉片的內(nèi) 部，渦輪葉片的冷卻可以采用多種冷卻方式；中間隔板的上部設(shè)有壓氣機或旋轉(zhuǎn)沖壓壓縮轉(zhuǎn) 子，在壓氣機或旋轉(zhuǎn)沖壓壓縮轉(zhuǎn)子的頂部可以根據(jù)需要設(shè)置帶葉冠密封裝置的葉冠或不設(shè)置 葉冠，當壓氣機或旋轉(zhuǎn)沖壓壓縮轉(zhuǎn)子不采用葉冠時，葉頂與靜止的外機匣之間的間隙控制可 以根據(jù)設(shè)計需要采用主動間隙控制或被動間隙控制，還可以在外機匣的內(nèi)壁涂上一層易磨涂 層，在中間隔板的頂部復以耐磨材料來控制外機匣與中間隔板頂部之間的泄漏損失。上述葉冠密封裝置、隔板密封裝置和輪轂密封裝置可以采用篦齒密封裝置或刷式密封裝置，采用篦齒密封裝置時，在葉冠頂部、中間隔板和輪轂上采用單道或多道篦齒；采用刷式 密封裝置時，采用一個由許多細鋼絲制成的刷組成的靜子環(huán)，靜子環(huán)主要有前環(huán)、背環(huán)和夾 于兩者之間的細絲組成。上述壓氣機的葉片可以是單排動葉或多排動葉，旋轉(zhuǎn)沖壓壓縮轉(zhuǎn)子可以是采用端壁壓縮 技術(shù)、側(cè)壁壓縮技術(shù)或混合壓縮技術(shù)的壓縮轉(zhuǎn)子。當采用壓氣機抽氣時，可對壓氣機端壁進 行抽氣，控制端壁損失，也可以對壓氣機葉片開槽進行抽氣，控制葉片分離；當采用旋轉(zhuǎn)沖 壓壓縮轉(zhuǎn)子抽氣時，可在壓縮面氣流易分離處采取抽吸，同時在喉部吸除附面層。壓氣機和渦輪一體化的輪盤可以是單一部件，也可以是采用單個或多個渦輪葉片組成的 模塊化渦輪組件安裝在輪盤上，常規(guī)壓氣機采用單個或多個壓氣機葉片組成的模塊化壓氣機 組件安裝在輪盤上，旋轉(zhuǎn)壓縮轉(zhuǎn)子也可以采用整體部件或采用模塊化組件。本實用新型的有益效果如下將壓氣機和渦輪設(shè)計為一體化結(jié)構(gòu)，具有效率高、結(jié)構(gòu) 簡單緊湊、體積小、重量輕、制造成本低、拆裝方便、易于維護、可靠性高的優(yōu)點。


圖1是本實用新型一種壓氣機和渦輪一體化的輪盤結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、壓氣機葉冠，2、葉冠密封裝置，3、壓氣機，4、中間隔板，5、隔板密封裝 置，6、渦輪葉片，7、渦輪輪轂，8、輪轂密封裝置。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細地描述如圖l所示，本實用新型壓氣機和渦輪一體化的輪盤作為燃氣輪機壓氣機和渦輪使用 時，來流氣流進入壓氣機3增壓，主流氣體進入回流式燃燒室燃燒，產(chǎn)生高溫燃氣；壓氣機3采用端壁和附面層抽吸，抽吸的氣流作為渦輪冷卻氣流直接通向渦輪葉片6的內(nèi) 部，冷卻渦輪；高溫燃氣經(jīng)過回流式燃燒室后，方向回轉(zhuǎn)，重新經(jīng)過一體化輪盤，推動 輪盤中的渦輪做功，渦輪旋轉(zhuǎn)帶動輪盤上的壓氣機3工作，從渦輪出來的高溫燃氣再帶動自由渦輪，將燃氣輪機的熱能轉(zhuǎn)化為可用機械功。本實用新型壓氣機和渦輪一體化的輪盤作為組合發(fā)動機使用時，經(jīng)過壓氣機3的氣體 為氧化劑，而經(jīng)過渦輪的氣體為燃料氣體或富燃料燃氣，作為氧化劑的氣體和作為燃料 的氣體或富燃料燃氣從輪盤同側(cè)進入，燃料氣體或富燃料燃氣經(jīng)渦輪膨脹做功，帶動壓 氣機3工作，將作為氧化劑的氣體增壓，然后，通過渦輪的燃料氣體或富燃料燃氣與通 過壓氣機3的氧化劑氣體混合燃燒，產(chǎn)生高溫燃氣，高溫高壓燃氣在發(fā)動機尾噴管中膨 脹，產(chǎn)生推力。
權(quán)利要求1. 一種壓氣機和渦輪一體化的輪盤，其特征在于，該輪盤主要由壓氣機葉冠(1)、密封裝置、壓氣機或旋轉(zhuǎn)沖壓壓縮轉(zhuǎn)子(3)、中間隔板(4)、渦輪葉片(6)和渦輪輪轂(7)組成，密封裝置包括葉冠密封裝置(2)、隔板密封裝置(5)和輪轂密封裝置(8)，渦輪輪轂(7)設(shè)置在軸上或內(nèi)接于軸承，渦輪輪轂(7)外表面設(shè)有渦輪葉片(6)，輪轂密封裝置(8)設(shè)在渦輪輪轂(7)上，渦輪葉片(6)的頂部設(shè)有中間隔板(4)，中間隔板(4)上涂有隔熱層并設(shè)有隔板密封裝置(5)，中間隔板(4)的上部設(shè)有壓氣機或旋轉(zhuǎn)沖壓壓縮轉(zhuǎn)子(3)，在壓氣機或旋轉(zhuǎn)沖壓壓縮轉(zhuǎn)子(3)的頂部設(shè)有帶葉冠密封裝置(2)的壓氣機葉冠(1)。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種壓氣機和渦輪一體化的輪盤，其特征在于，所述中間隔板(4) 的內(nèi)部設(shè)有渦輪冷卻氣孔。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種壓氣機和渦輪一體化的輪盤，其特征在于，所述渦輪葉片(6) 的動葉為單排動葉或多排動葉。
4、 如權(quán)利要求l所述的一種壓氣機和渦輪一體化的輪盤，其特征在于，所述壓氣機的動 葉為單排動葉或多排動葉，所述旋轉(zhuǎn)沖壓壓縮轉(zhuǎn)子為采用端壁壓縮技術(shù)、側(cè)壁壓縮技術(shù)或混 合壓縮技術(shù)的壓縮轉(zhuǎn)子。
5、 一種壓氣機和渦輪一體化的輪盤，其特征在于，該輪盤主要由密封裝置、壓氣機或旋 轉(zhuǎn)沖壓壓縮轉(zhuǎn)子(3)、中間隔板(4)、渦輪葉片(6)和渦輪輪轂(7)組成，密封裝置包括 隔板密封裝置(5)和輪轂密封裝置(8)，渦輪輪轂(7)設(shè)置在軸上或內(nèi)接于軸承，渦輪輪 轂(7)外表面設(shè)有渦輪葉片(6),輪轂密封裝置(8)設(shè)在渦輪輪轂(7)上，渦輪葉片(6) 的頂部設(shè)有中間隔板(4)，中間隔板(4)上涂有隔熱層并設(shè)有隔板密封裝置(5)，中間隔板(4)的上部設(shè)有壓氣機或旋轉(zhuǎn)沖壓壓縮轉(zhuǎn)子(3)。
6、 如權(quán)利要求5所述的一種壓氣機和渦輪一體化的輪盤，其特征在于，所述中間隔板(4) 的內(nèi)部設(shè)有渦輪冷卻氣孔。
7、 如權(quán)利要求5所述的一種壓氣機和渦輪一體化的輪盤，其特征在于，所述渦輪葉片(6) 的動葉為單排動葉或多排動葉。
8、 如權(quán)利要求5所述的一種壓氣機和渦輪一體化的輪盤，其特征在于，所述壓氣機的動 葉為單排動葉或多排動葉，所述旋轉(zhuǎn)沖壓壓縮轉(zhuǎn)子為采用端壁壓縮技術(shù)、側(cè)壁壓縮技術(shù)或混 合壓縮技術(shù)的壓縮轉(zhuǎn)子。
專利摘要本實用新型壓氣機和渦輪一體化的輪盤屬于燃氣輪機或組合發(fā)動機領(lǐng)域，其包括渦輪輪轂、渦輪、中間隔板、壓氣機或旋轉(zhuǎn)沖壓壓縮轉(zhuǎn)子、壓氣機葉冠和密封裝置。渦輪輪轂設(shè)計在軸上或內(nèi)接軸承，輪轂上面是渦輪葉片，渦輪葉片頂部接有中間隔板，隔板上涂有隔熱層并設(shè)有密封裝置，隔板上部接有壓氣機或旋轉(zhuǎn)沖壓壓縮轉(zhuǎn)子，在壓氣機頂部可以根據(jù)需要設(shè)置帶密封裝置的葉冠或不設(shè)置葉冠。整個輪盤可以是單一部件，也可以是采用單個或多個渦輪葉片組成的模塊化渦輪組件安裝在輪盤上。本實用新型的有益效果是簡化了燃氣輪機或組合動力系統(tǒng)，提高渦輪進口溫度，具有效率高、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、體積小、重量輕、制造成本低、拆裝方便、易于維護、可靠性高等優(yōu)點。
文檔編號F02C3/00GK201106490SQ20072001497
公開日2008年8月27日 申請日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者丁小娟, 嚴紅明, 鐘兢軍, 韓吉昂 申請人:大連海事大學