CN105089817B - 一种燃气轮机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气轮机，涉及燃气轮机技术领域。所述燃气轮机包含第一传动轴(1)、第二传动轴(2)、挠性联轴器(3)、压气机静子(4)及排气蜗壳(6)，其中，所述第一传动轴(1)的一端与所述挠性联轴器(3)的一端连接，第一传动轴(1)的另一端用于连接负载，第一传动轴(1)的中部与所述压气机静子(4)连接；所述第二传动轴(2)的一端与挠性联轴器(3)的另一端连接，第二传动轴(2)的另一端用于连接负载，第二传动轴(2)的中部与所述排气蜗壳(6)连接。本发明有益之处在于：燃气轮机的动力涡轮轴设置有两个输出端，满足了燃气轮机的动力涡轮要求在压气机静子端和排气蜗壳端同时输出扭矩的要求。

Description

一种燃气轮机

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，具体涉及一种燃气轮机。

背景技术

在现有燃气轮机中，动力涡轮轴为一端输出结构，输出端位于压气机前(冷端)或排气蜗壳附近(热端)，某型燃气轮机设计中要求实现冷端、热端同时输出功率，而现有的动力涡轮轴结构为单输出，不能满足现冷端、热端同时输出扭矩的要求，需要新设计一种结构使动力涡轮能够在冷端、热端同时输出功率。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃气轮机，以解决背景技术中现有燃气轮机的动力涡轮轴无法实现冷端与热端同时输出功率的问题。

本发明的技术方案是：提供一种燃气轮机，包含第一传动轴、第二传动轴、挠性联轴器、压气机静子及排气蜗壳，其中，所述第一传动轴的一端与所述挠性联轴器的一端连接，第一传动轴的另一端用于连接负载，第一传动轴的中部与所述压气机静子连接；所述第二传动轴的一端与挠性联轴器的另一端连接，第二传动轴的另一端用于连接负载，第二传动轴的中部与所述排气蜗壳连接；

所述挠性联轴器包含中间连接件及两个连接盘，其中，所述中间连接件轴向设置有两个环形法兰，且两个环形法兰对称设置，所述两个环形法兰上相背离的两端端面上设置有环形凸台，在所述环形法兰的直径方向自所述环形凸台至所述环形法兰的外圆边缘之间沿圆周方向均布设置有连接通孔；所述连接盘分为套筒、支撑柄和法兰盘三部分，所述套筒中空，套筒的内孔与所述第一传动轴或第二传动轴连接；所述支撑柄一端与所述套筒的外圆连接，另一端与所述法兰盘连接；所述法兰盘为环形法兰盘，且圆周均布设置有连接通孔；所述两件连接盘与所述中间连接件上的环形法兰连接。

优选地，所述中间连接件过中心轴线的半剖截面为U形，所述U形外侧面与中间连接件的中心轴线夹角为80度至90度，所述U形的内侧面与中间连接件的中心轴线夹角为78度至89度。

优选地，所述环形法兰的轴向厚度在环形法兰的直径方向从内至环形凸台处均匀减薄，最薄处的厚度为1.5毫米至3毫米，环形凸台的半径为100毫米至300毫米。

优选地，所述支撑柄的内侧面与套筒的中心轴线夹角为45度至60度，所述支撑柄的外侧面与套筒的中心轴线夹角为40度至56度。

优选地，所述支撑柄的厚度从与所述套筒的连接端至与所述法兰盘的连接端均匀递减，且最薄处的厚度为1.5毫米至3毫米，所述支撑柄与所述法兰盘的连接处设置有内直口，所述内直口用于和环形凸台配合，且内直口的半径为100毫米至300毫米。

优选地，所述套筒与第一传动轴或第二传动轴之间通过普通平键连接。

优选地，所述套筒与第一传动轴或第二传动轴之间通过花键连接。

优选地，所述套筒与第一传动轴或第二传动轴之间为无键连接。

优选地，所述套筒与第一传动轴或第二传动轴之间通过胀套连接。

本发明的有益效果：燃气轮机的第一传动轴的中部与压气机静子连接，第二传动轴的中部与排气蜗壳连接，第一传动轴的一端与第二传动轴的一端通过挠性联轴器连接，第一传动轴的另一端和第二传动轴的另一端均连接有负载，满足了燃气轮机动力涡轮要求在压气机静子端和排气蜗壳端同时输出扭矩的要求。

附图说明

图1是本发明燃气轮机的挠性联轴器连接第一传动轴和第二传动轴的示意图；

图2是本发明的燃气轮机的第一传动轴和压气机静子连接及第二传动轴和排气蜗壳连接的示意图；

图3是本发明的燃气轮机的挠性联轴器的连接盘的示意图；

图4是本发明的燃气轮机的挠性联轴器的中间连接件的示意图。

其中：1-第一传动轴，2-第二传动轴，3-挠性联轴器，4-压气机静子，5-轴承，6-排气蜗壳，31-中间连接件，32-连接盘，311-环形法兰，312-环形凸台，321-套筒，322-支撑柄，323-法兰盘。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例一：

如图1至图4所示，一种燃气轮机，包含第一传动轴1、第二传动轴2、挠性联轴器3、压气机静子4及排气蜗壳6。

本发明中由于燃气轮机的动力涡轮轴要求在轴冷端和热端同时输出功率，由于温度不同的影响，燃气轮机的动力涡轮轴发生变形，相对压气机静子的位置会发生变化，以致对负载产生影响。为了消除燃气轮机的动力涡轮轴由于温度变形对负载产生的影响，第一传动轴1与第二传动轴2之间通过挠性联轴器3连接。

挠性联轴器3的优点在于：挠性联轴器3对所连接的第一传动轴1与第二传动轴2的安装精度要求较低，可以对第一传动轴1与第二传动轴2的安装在轴向、径向、角向或者三种形式的综合误差起到补偿作用。

在本实施例中，挠性联轴器3包含有中间连接件31及两个连接盘32。其中，中间连接件31做为挠性联轴器3的弹性元件，中间连接件31为环形结构，在中间连接件31的轴向方向两端设置有两个环形法兰311，且两个环形法兰311对称设置，两个环形法兰311上相背离的两端端面上设置有环形凸台312，在环形法兰311的直径方向自环形凸台312至环形法兰311的外圆边缘之间沿圆周方向均布设置有连接通孔，所述连接通孔用于连接连接盘32，所述环形凸台312用于和连接盘32上的内直口配合，对连接盘32起到径向定位作用。

中间连接件31上过其中心轴线的半剖截面为U形，在U形的外侧面与中间连接件31的中心轴线夹角为88.5°，外侧面与中间连接件31的中心轴线的夹角为90度。环形法兰311在中间连接件31的轴向方向的厚度在环形法兰311的径向方向从内至环形凸台312处均匀递减，且在U形的内侧面与外侧面自环形凸台312的位置至环形法兰311的外圆边缘之间为平面。

可以可理解的是，环形法兰311在中间连接件31轴向的内侧面与中间连接件31的中心轴线的夹角还可以根据实际情况设定。例如，在一个备选实施例中，环形法兰311在中间连接件31轴向的外侧面与中间连接件31的中心轴线的夹角设定为80度，环形法兰311在中间连接件31轴向的内侧面与中间连接件31的中心轴线的夹角设定为78度，环形法兰311在中间连接件31的轴向方向的厚度在环形法兰311的径向方向从内至环形法兰的边缘均匀递减，且在U形的内侧面与外侧面从环形凸台312的位置至环形法兰311的外圆边缘之间为平面；在另一个备选实施例中，环形法兰311在中间连接件31轴向的外侧面与中间连接件31的中心轴线的夹角设定为90度，环形法兰311在中间连接件31轴向的内侧面与中间连接件31的中心轴线的夹角设定为89度。环形法兰311在中间连接件31轴向的外侧面与中间连接件31的中心轴线的夹角可以在80度至90度之间任意设定，环形法兰311在中间连接件31轴向的内侧面与中间连接件31的中心轴线的夹角可以在78度至89度之间任意设定。

环形凸台312的外圆半径为160毫米，环形法兰311在环形凸台312处的轴向厚度为2毫米。

可以理解的是，环形凸台312的位置可以根据实际情况设定。例如，在一个备选实施例中，环形凸台312的外圆半径为100毫米；在另一个备选实施例中，环形凸台312的外圆半径为300毫米；且环形凸台312的位置可以设置在环形法兰311上半径在100毫米至300毫米的圆上。

可以理解的是，环形法兰311最薄处的厚度可以根据实际情况设定。例如，在一个备选实施例中，环形法兰311最薄处的厚度为1.5毫米；在另一个备选实施例中，环形法兰311最薄处的厚度为3毫米；且环形法兰311最薄处的厚度可以根据实际情况在1.5毫米至3毫米之间任意设定。

环形法兰311在中间连接件31的轴向方向的厚度设置为薄壁法兰的优点在于：当第一传动轴1或第二传动轴2因温度影响产生轴向力时，中间连接件31的两个环形法兰311会在中间连接件31的轴向相对靠近或远离，从而消除对负载的影响。

连接盘32分为套筒321、支撑柄322和法兰盘323三部分，套筒321中空，其内孔用于连接第一传动轴1或第二传动轴2。

在本实施例中，连接盘32与第一传动轴1或第二传动轴2通过花键连接，在连接盘32的套筒321内孔设置有内花键，在第一传动轴1和第二传动轴2的一端均设置有外花键。

采用花键连接的优点在于：花键连接安装方便，且花键的承载能力强，可适用于重载负荷的工况。

可以理解的是，连接盘32与第一传动轴1或第二传动轴2还可以通过普通平键连接。在连接盘32的套筒321内设置有键槽，在第一传动轴1和第二传动轴2上与套筒321内孔配合的轴段外圆上也设置有键槽。与花键连接相比，在相同轴径条件下，普通平键连接适用于传动轻载荷。

连接盘32与第一传动轴1或第二传动轴2通过普通平键连接的优点在于：加工加单，提高了加工效率，降低了生产成本。

支撑柄322的两端一端与套筒321连接，另一端与法兰盘323连接，支撑柄322的厚度从与套筒321的连接端至与法兰盘323的连接端均匀递减。支撑柄322的内侧面与套筒321的中心轴线夹角为60度，支撑柄322的外侧面与套筒321的中心轴线夹角为56度。

可以理解的是，支撑柄322的内侧面及外侧面与套筒321的中心轴线的夹角还可以根据实际情况设定。例如，在一个备选实施例中，支撑柄322的内侧面与套筒321的中心轴线夹角为45度，支撑柄322的外侧面与套筒321的中心轴线夹角为40度；在另一个备选实施例中，在一个备选实施例中，支撑柄322的内侧面与套筒321的中心轴线夹角为55度，支撑柄322的外侧面与套筒321的中心轴线夹角为50度；且支撑柄322的内侧面与套筒321的中心轴线夹角可以在45度至60度之间任意设定，支撑柄322的外侧面与套筒321的中心轴线夹角可以在40度至56度之间任意设定。

支撑柄322最薄处的厚度为1.5毫米，支撑柄322与法兰盘323的连接处设置有内直口，内直口用于和环形凸台312配合，且内直口的半径为160毫米。

可以理解的是，支撑柄322最薄处的厚度可以根据实际情况设定。例如，在一个备选实施例中，支撑柄322最薄处的厚度为1.5毫米；在另一个备选实施例中，支撑柄322最薄处的厚度为3毫米；且支撑柄322最薄处的厚度可以根据实际需求在1.5毫米至3毫米之间任意设定。

可以理解的是，内直口的半径可以根据实际情况设定。例如，在一个备选实施例中，内直口的半径为100毫米；在另一个备选实施例中，内直口半径为300毫米；且内直口的半径可以根据需要在100毫米至300毫米之间任意设定。

支撑柄322与法兰盘323连接处设置为薄壁的优点在于：支撑柄322设置为薄壁件，在受到外力时更容易变形，可以消除因第一传动轴1或第二传动轴2因温度的影响对负载造成的附加力。

法兰盘323设置为环形法兰，并且在环形法兰上设置有通孔，法兰盘323通过通孔与中间连接件31连接，且在中间连接件31的轴向对称设置。

第一传动轴1通过两个轴承5支撑在压气机静子4上，第一传动轴1的一端连接负载，另一端设置有花键，并通过花键与挠性联轴器3一端的连接盘32连接。

第二传动轴2通过两个轴承5支撑在排气蜗壳6上，第二传动轴2的一端连接负载，另一端设置有花键，并通过花键与挠性联轴器3另一端的连接盘32连接。

用于支撑第一传动轴1与第二传动轴2的轴承5为滚珠轴承。

实施例二：

实施例二与上述实施例一基本相同，其不同之处在于：挠性联轴器3上的连接盘32与第一传动轴1或第二传动轴2之间为无键连接，连接盘32的套筒321中空，且设置为光孔，第一传动轴1和第二传动轴2上用于和连接盘32连接的一端均设置为光轴，套筒321的光孔与第一传动轴1或第二传动轴2的光轴之间通过胀套胀紧连接。

采用无键连接的优点在于：加工简单，安装方便，由于轴上没有键槽，在相同轴径条件下，第一传动轴1和第二传动轴2可以承载的转矩更大。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种燃气轮机，其特征在于：包含第一传动轴(1)、第二传动轴(2)、挠性联轴器(3)、压气机静子(4)及排气蜗壳(6)，其中，

所述第一传动轴(1)的一端与所述挠性联轴器(3)的一端连接，第一传动轴(1)的另一端用于连接负载，第一传动轴(1)的中部与所述压气机静子(4)连接；

所述第二传动轴(2)的一端与挠性联轴器(3)的另一端连接，第二传动轴(2)的另一端用于连接负载，第二传动轴(2)的中部与所述排气蜗壳(6)连接；

所述挠性联轴器包含中间连接件(31)及两个连接盘(32)，其中，

所述中间连接件(31)轴向设置有两个环形法兰(311)，且两个环形法兰(311)对称设置，所述两个环形法兰(311)上相背离的两端端面上设置有环形凸台(312)，在所述环形法兰(311)的直径方向自所述环形凸台(312)至所述环形法兰(311)的外圆边缘之间沿圆周方向均布设置有连接通孔；

所述连接盘(32)分为套筒(321)、支撑柄(322)和法兰盘(323)三部分，所述套筒(321)中空，套筒(321)的内孔与所述第一传动轴(1)或第二传动轴(2)连接；

所述支撑柄(322)一端与所述套筒(321)的外圆连接，另一端与所述法兰盘(323)连接；

所述法兰盘(323)为环形法兰盘，且圆周均布设置有连接通孔；

所述两件连接盘(32)与所述中间连接件(31)上的环形法兰(311)连接。

2.根据权利要求 1所述的燃气轮机，其特征在于：所述中间连接件(31)过中心轴线的半剖截面为U形，所述U形外侧面与中间连接件(31)的中心轴线夹角为80度至90度，所述U形的内侧面与中间连接件(31)的中心轴线夹角为78度至89度。

3.根据权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于：所述环形法兰(311)的轴向厚度在环形法兰(311)的直径方向从内至环形凸台(312)处均匀减薄，最薄处的厚度为1.5毫米至3毫米，环形凸台(312)的半径为100毫米至300毫米。

4.根据权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于：所述支撑柄(322)的内侧面与套筒(321)的中心轴线夹角为45度至60度，所述支撑柄(322)的外侧面与套筒(321)的中心轴线夹角为40度至56度。

5.根据权利要求4所述的燃气轮机，其特征在于：所述支撑柄(322)的厚度从与所述套筒(321)的连接端至与所述法兰盘(323)的连接端均匀递减，且最薄处的厚度为1.5毫米至3毫米，所述支撑柄(322)与所述法兰盘(323)的连接处设置有内直口，所述内直口用于和环形凸台(312)配合，且内直口的半径为100毫米至300毫米。

6.根据权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于：所述套筒(321)与第一传动轴(1)或第二传动轴(2)之间通过普通平键连接。

7.根据权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于：所述套筒(321)与第一传动轴(1)或第二传动轴(2)之间通过花键连接。

8.根据权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于：所述套筒(321)与第一传动轴(1)或第二传动轴(2)之间为无键连接。

9.根据权利要求8所述的燃气轮机，其特征在于：所述套筒(321)与第一传动轴(1)或第二传动轴(2)之间通过胀套连接。