CN109356720A - 微型燃气轮机发电机组和无人机 - Google Patents

微型燃气轮机发电机组和无人机 Download PDF

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Abstract

一种微型燃气轮机发电机组和无人机,该微型燃气轮机发电机组包括发电机、压气机和透平、燃烧室和喷嘴;所述发电机、所述压气机和所述透平安装在转轴上;所述喷嘴的出口端插入所述燃烧室内;所述压气机的排气端与所述燃烧室连通,所述燃烧室的排气端与所述透平连通。该无人机包括该微型燃气轮机发电机组。本发明公开的微型燃气轮机发电机组未设置回热器,降低了整机体积和重量,便于安装和应用。

Description

微型燃气轮机发电机组和无人机
技术领域
本发明涉及发动机设备技术领域,具体的涉及一种微型燃气轮机发电机组以及设置有此微型燃气轮机发电机组的无人机。
背景技术
微型燃气轮机发电机组工作时首先通过压气机连续的从大气吸入空气并将空气压缩,压缩后的空气通过气道或者管路等将其通入燃烧室内,并在燃烧室内与通过喷嘴雾化的燃气混合后燃烧生成高温高压的气体;生成的高温高压气体再进入到透平中膨胀做功,推动透平转动并带动压气机和发电机一起高速旋转,实现了气体或液体燃料的化学能部分转化为机械功,并输出电功。
为了进一步的提高燃烧效率降低对空气的污染,现有技术中微型燃气轮机发电机组一般都设置有回热器,用于将压气机压缩后的空气与透平排出的燃气进行换热,一方面可以充分利用燃气轮机的排气余热,另一方面还可以提高燃烧室燃烧的基础温度。如中国专利CN207018092U公开了一种回热器和燃气轮机,该回热器包括壳体、位于壳体内的换热器以及第一环形集气腔和第二环形集气腔。虽然该专利中壳体厚度相对较薄,相比现有技术,该方案可以大大减轻回热器的整体质量,从而缩短回热器达到热平衡所需时间,提高换热效率。然而由于增设了回热器微型燃气轮机发电机组体积和重量不可避免的会随之增大,使得安装和应用都受到限制。
为解决上述问题,本发明提供了一种不带回热器的微型燃气轮机发电机组和包括该发电机组的无人机。
发明内容
本发明的目的是提供一种微型燃气轮机发电机组和包括该发电机组的无人机,以实现燃气轮机小型化、轻量化。
本发明的第一方面提供了一种微型燃气轮机发电机组,包括发电机、压气机、透平和燃烧室;
所述发电机、所述压气机和所述透平位于机壳内并以此固定安装在转轴上;所述压气机的进气端与外界连通,排气端与所述燃烧室的入口连通,所述燃烧室的排气端与所述透平的进气端连通,透平的排气端与外界连通。
进一步的,所述燃烧室设置在透平远离压气机的一侧,或者所述燃烧室设置在透平和压气机之间。
进一步的,所述转轴包括第一转轴和第二转轴,所述发电机设置在所述第一转轴上,所述压气机、所述透平设置在所述第二转轴上;所述第一转轴和第二转轴通过联轴器连接。
进一步的,所述联轴器包括轴主体和卡接凸棱;
所述卡接凸棱为沿所述轴主体的径向向外延伸形成的凸起;
所述凸起为条状结构,其延伸方向与所述轴主体的轴线平行,且其长度与所述轴主体的长度相匹配;
所述第一转轴的一端和所述第二转轴的一端均设置有与所述联轴器匹配的盲孔;所述联轴器的两端分别插接在两个所述盲孔中。
进一步的,包括轴承润滑系统,所述轴承润滑系统包括:
第一油路、第二油路以及与第二转轴同轴设置的第一轴承和第二轴承、轴承套、喷油环和抵接装置;
沿第二转轴的轴向方向上,所述第一轴承和第二轴承按预定间隔设置在第二转轴上,其中,所述第一轴承和第二轴承的转子与所述第二转轴固定连接,定子与所述轴承套的内表面抵接,所述轴承套设置有定位止口,所述第一轴承定子的一侧面与所述定位止口的一侧面抵接,转子的一侧面与定位元件抵接;
沿所述第二转轴的径向方向上,所述喷油环位于所述轴承套和所述第二转轴之间,所述喷油环的外表面与所述轴承套的内表面抵接,所述喷油环一侧面与第二轴承的定子的一侧面抵接;
沿第二转轴的轴向方向上,抵接装置与所述定位止口的另一侧面和所述喷油环的另一侧面抵接;
第一油路贯穿所述轴承套,且其出口朝向所述第一轴承;
第二油路贯穿所述轴承套和所述喷油环,且其出口朝向所述第二轴承。
进一步的,所述抵接装置为弹性装置或弹簧。
进一步的,包括燃料供给装置,所述燃料供给装置包括喷嘴和喷嘴密封法兰,所述喷嘴密封法兰的法兰面与所述机壳的内壁贴合固定,法兰颈与燃烧室外壁固定连接;喷嘴的喷嘴本体与燃烧室内壁固定连接,燃烧室外壁和燃烧室内壁构成的通道与喷嘴本体上的进气孔连通,所述喷嘴本体依次穿过机壳的喷嘴安装孔,喷嘴密封法兰的法兰盘,喷嘴密封法兰的法兰颈,燃烧室内壁后置于燃烧室内;喷嘴密封法兰的法兰颈的内径大于喷嘴本体的外径,喷嘴本体与喷嘴密封法兰的法兰盘之间存在间隙。
进一步的,包括密封环,所述喷嘴包括固定连接或一体成型的喷嘴本体和喷嘴法兰;所述机壳上设置有与所述喷嘴法兰配装的喷嘴安装法兰和喷嘴安装孔;
所述喷嘴本体下部穿过机壳的喷嘴安装孔置于所述机壳内;紧固件穿过所述喷嘴法兰和喷嘴安装法兰的紧固孔连接所述喷嘴法兰和喷嘴安装法兰;
所述喷嘴本体,喷嘴法兰和喷嘴安装法兰构成环形密封腔,所述密封环置于所述环形密封腔内;
所述喷嘴法兰和喷嘴安装法兰之间存在间隙,喷嘴本体和喷嘴安装孔之间存在间隙。
进一步的,所述密封环为弹性密封环,所述密封腔的高度小于所述弹性密封环的高度:
和/或
所述密封腔的宽度小于所述弹性密封环的宽度。
本发明的第二方面提供了一种无人机,设置有如上述任一技术方案所述的微型燃气轮机发电机组。
本发明提供的微型燃气轮机发电机组和无人机具有如下有益的技术效果:
(1)、本发明的微型燃气轮机发电机组,减少了回热器的设置,降低了微型燃气轮机发电机组的体积和重量,实现微型燃气轮机发电机组的小型化和轻量化,便于安装在汽车和无人机上。
(2)、本发明的微型燃气轮机发电机组,将燃烧室设置在压气机和涡轮之间,进一步缩小整机的体积和重量,更适用于无人机上。
(3)、本发明的微型燃气轮机发电机组,采用具有卡接凸棱的联轴器,将轴主体的两端分别插入待连接的两根轴中,通过设置在轴主体的侧面上的卡接凸棱与待连接的两根轴适配卡合,传递转动能量;加工、生产和安装都比较简单,节省时间成本;此外,凸起的长度与轴主体的长度相匹配,可以增加凸起与轴主体的连接强度,保证转动能量的传递。
(4)、本发明的微型燃气轮机发电机组,通过设置轴承润滑系统,使得在微型燃气轮机工作过程中,第二转轴的转动、热胀冷缩等因素会导致第二轴承在第二转轴上发生微小距离的移动;弹性抵接装置的预紧力作用对喷油环施加轴向力,以使喷油环始终保持贴紧第二轴承,达到油路的出口始终朝向第二轴承,并向轴承提供润滑油,提高润滑油的利用率和润滑效果,此外,弹性抵接装置对角接触球轴承施加预紧力,消除了轴承轴向游隙,减少轴承运行过程中的噪声及振动,提高轴承刚度和轴承旋转精度。除此之外,设置回油路,实现润滑油的回收,避免润滑油泄露,影响整机性能。
(5)、本发明的微型燃气轮机发电机组,通过在燃料供给装置中设置密封结构,喷嘴法兰和喷嘴安装法兰之间存在间隙,喷嘴本体和喷嘴安装孔之间存在间隙;所述间隙的间隙值是为了震动及温度差导致的变形等预留的;可以避免由于喷嘴、机壳等相关部件发生变形而导致使用寿命的降低。
附图说明
图1为发明中燃烧室设置在透平远离压气机一侧的微型燃气轮机发电机组整体主视图;
图2为图1中的A-A剖视图;
图3为发明中燃烧室设置在透平和压气机之间的微型燃气轮机发电机组整体主视图;
图4为发明中微型燃气轮机发电机组的一剖视图;
图5为本发明中联轴器的立体图;
图6为本发明中一种优选实施例的联轴器的立体图;
图7是图4中的D部放大图;
图8为图2中的B部放大图。
附图标记:
1、发电机,2、压气机,3、透平,4、燃烧室,6、第一转轴,7、第二转轴,8、联轴器,9、喷嘴,10、机壳,11、密封环,12、喷嘴密封法兰, 13、紧固件;14、轴承套,15、喷油环,16、抵接装置,17、第一油路,18、第二油路,19、定距环,20、第一轴承,21、第二轴承,23、回油路;
101、喷嘴安装法兰,102、唇部;
111、凹槽;
141、第一油槽,142、定位止口,143、定位元件,144、润滑油供油管;
181、第一支路,182、第二积油槽,183、油孔;
231、第一回油支路,232、第二回油支路,233、第三回油支路;
41、燃烧室外壁,42、燃烧室内壁,43、内外壁通道;
81、轴主体,82、卡接凸棱,83、圆角;
91、喷嘴本体,92、喷嘴法兰,93、进气孔。
具体实施方式
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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的限制。此外,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“抵接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参照图1至图4,本实施例提供了一种微型燃气轮机发电机组,包括同轴连接且依次设置的发电机1、压气机2和透平3,燃烧室4设置在透平3 远离压气机2的一端(如图2所示),或者,燃烧室4设置在透平3和压气机 2之间,以进一步缩小燃气轮机的体积和重量(如图3所示);发电机1、压气机2、透平3和燃烧室4均设置在机壳10内。所述发电机1和压气机2通过第一转轴6、第二转轴7以及联轴器8轴连接;联轴器8的两端分别连接第一转轴6和第二转轴7以实现第一转轴6和第二转轴7同步转动。
微型燃气轮机发电机组由静止起动时,需起动机带动微型燃气轮机旋转或者将发电机设置为启发一体式电机,将所述启发一体式电机转化为电动机带动微型燃气轮机旋转,待加速到能独立运行后,起动机才脱开或者将所述启发一体式电机转化为发电机。
工作时,压气机2连续的从大气吸入空气并将空气压缩,压缩后的空气通过气道或者管路等将其通入燃烧室4内,并在燃烧室4内与通过喷嘴9雾化的燃气混合后燃烧生成高温高压的气体;生成的高温高压气体再进入到透平3中膨胀做功,推动透平3转动并带动压气机2和发电机1一起高速旋转,实现了气体或液体燃料的化学能部分转化为机械功,并输出电功。
在本发明中,如图2所示,压气机2与透平3安装在第二转轴7上,而发电机1安装在第一转轴6上,第一转轴6与第二转轴7通过联轴器8连接,实现第一转轴6与第二转轴7的同步转动、传递能量。如图5所示,联轴器 8包括轴主体81和卡接凸棱82,卡接凸棱82设置在轴主体81的侧面上。
具体的,轴主体81由金属制成,且为圆柱体;圆柱体的两个圆面叫底面,周围的面叫侧面;卡接凸棱82设置在圆柱体的侧面上。
在使用时,在待连接的两根轴的端面上开设有与联轴器8相匹配的凹槽,将轴主体81的两端分别插入两根轴上设置的凹槽中即完成了安装,加工、生产和安装都比较简单,节省时间成本。
在一个优选的实施例中,卡接凸棱82为沿轴主体81的径向向外延伸形成的凸起。具体的,在圆柱体的侧面上沿圆柱体的径向向外延伸形成出的凸起为卡接凸棱82。轴主体81与卡接凸棱82为一体式结构,可以通过模具铸造成型后进行精加工。
凸起为条状结构,其延伸方向与轴主体81的轴线平行;也可以理解为条状结构的凸起的长度方向与轴主体81的轴线平行。
在一个优选的实施例中,凸起的长度与轴主体81的长度相匹配,即凸起的长度与轴主体81的长度相等,以增加凸起与轴主体81的连接强度,进而达到在传递转动能量的过程中凸起的断裂。
凸起的截面或者理解为凸起在与轴主体81轴线垂直一面上的投影可以为多边形;具体可以是矩形、三角形等。
在一个实施例中,凸起远离轴主体81的一面为弧面;优选的,凸起在与轴主体81轴线垂直一面上的投影为半圆形。凸起的侧面设置为弧面可以降低安装和转动过程中的磨损,延长联轴器8的使用寿命。
为了提高安装后传动的强度,在一个实施例中,凸起为多个,多个凸起均匀分布在轴主体81的侧面上;这里的均匀分布理解为等间距分布。均匀分布的多个卡接凸棱82能够在传递转动能量时将转动产生的剪切力均匀的分解到每个卡接凸棱82上,避免卡接凸棱82的折断,进而延长联轴器8的使用寿命。
具体的,凸起为四个,四个凸起呈十字形设置在轴主体81的侧面上。
为了方便安装,将轴主体81的端面与其侧面的连接处形成有圆角83,即轴主体81的端面与其侧面的交界处形成有圆角83;凸起的端面与凸起的侧面连接处设置有圆角83,即凸起的端面与侧面交界处设置有圆角83。该凸起的侧面是指凸起远离轴主体81的一面。凸起和轴主体81上设置的圆角83 能够起到一定的导向作用,便于将凸起插入待连接轴中。
在一优选实施例中,如图6所示,将轴主体81中段的直径设置为小于轴主体的前,后两段的直径。具体的,轴主体中段的直径为轴主体的前,后两段的直径的40%-60%,优选50%。将轴主体中段的直径设置为小于轴主体的前,后两段的直径,将所述轴主体未插入第一转轴和第二转轴盲孔部分的直径设置小于轴主体插入第一转轴和第二转轴盲孔部分的直径,第一转轴和第二转轴不同心或者转动过程中发生振动时,成本较低的联轴器优先损坏,避免连接在第一转轴和第二转轴的高成本的轴承损坏。
本实施例公开了一种传动机构,包括有如上述实施方式所述的联轴器。具体的,包括第一转轴6和第二转轴7,第一转轴6的一端和第二转轴7的一端均设置有与联轴器8匹配的盲孔;联轴器8的两端分别插接在两个盲孔中。
在具体安装使用中,将第一转轴6靠近第二转轴7的端面以及第二转轴 7靠近第一转轴6的端面上分别开设一个与上述联轴器8相匹配的盲孔,仅需将联轴器8的两端分别插入第一转轴6和第二转轴7上开设的盲孔中即实现了第一转轴6和第二转轴7的连接,达到第一转轴6和第二转轴7同步转动。
在工作过程中,燃烧室4和透平3不仅工作温度高,而且还承受微型燃气轮机发电机组在起动和停机时,因温度剧烈变化引起的热冲击,工作条件恶劣。且由于喷嘴9的一端连接燃料供给装置,一端插入燃烧室4内;因此需要将喷嘴9与机壳10密封。
请参照图7,本实施例提供了一种喷嘴密封结构,包括喷嘴9、机壳10 和密封环11。
具体的,喷嘴9包括固定连接或一体成型的喷嘴本体91和喷嘴法兰92。
在机壳10上设置有与喷嘴法兰92配装的喷嘴安装法兰101和喷嘴安装孔。
喷嘴本体91下部穿过机壳10的喷嘴安装孔置于机壳10内;紧固件13 穿过喷嘴法兰92和喷嘴安装法兰101的紧固孔连接喷嘴法兰92和喷嘴安装法兰101。
喷嘴本体91,喷嘴法兰92和喷嘴安装法兰101构成环形密封腔,密封环11置于环形密封腔内。
喷嘴法兰92和喷嘴安装法兰101之间存在间隙,该间隙为喷嘴法兰92 和喷嘴安装法兰101上下之间的间隙。喷嘴本体91和喷嘴安装孔之间存在间隙,该间隙为喷嘴本体91和喷嘴安装孔沿周向之间的间隙。该间隙是为了震动及温度差导致的变形等预留的,可以避免由于喷嘴、机壳等相关部件发生变形而导致使用寿命的降低。
具体的,紧固件13的外径小于喷嘴法兰92和喷嘴安装法兰101上的紧固孔,使得紧固件13与喷嘴法兰92和喷嘴安装法兰101上的紧固孔之间形成间隙。由于微型燃气轮机发电机组的震动以及燃烧室内外温度差,导致燃烧室与机壳之间会发生少量的相对位移;将紧固孔设置成与紧固件之间形成有间隙,以此达到不妨碍燃烧室与机壳之间的相对位移的作用。
在一个优选的实施例中,密封腔的高度小于密封环11的高度;和/或密封腔的宽度小于密封环11的宽度。这样设置使密封环处于压缩状态,在燃烧室与机壳之间发生少量相对位移时还能达到密封的效果。
在一个优选的实施例中,喷嘴法兰92和喷嘴安装法兰101之间的间隙为0.1-0.2mm;具体的,可以为0.1mm、0.15mm或者0.2mm。
喷嘴本体91和喷嘴安装孔之间的间隙单边为0.1-0.2mm;具体的,可以为0.1mm、0.15mm或者0.2mm。
密封环11可选用弹性密封环或石墨密封环。密封环11为唇形密封环,其中,且唇形密封环的唇部102朝向机壳10。密封环向其内部凹陷形成凹槽形成唇型结构,且唇口朝向机壳,这样在内部压力作用下,使唇边紧贴密封面,压力越高,唇边和密封面贴合的就越紧,即使密封唇边磨损,也具有一定的自动补偿能力。
在一个优选的实施例中,环形密封腔和密封环11的横截面为梯形。
如图7所示,喷嘴密封法兰12的法兰面与机壳10的内壁贴合,法兰颈与燃烧室外壁41固定连接;紧固件13穿过喷嘴法兰92、喷嘴安装法兰101 和喷嘴密封法兰12的紧固孔连接喷嘴法兰92、喷嘴安装法兰101和喷嘴密封法兰12;喷嘴本体91与燃烧室内壁42固定连接,燃烧室外壁41和燃烧室内壁42构成的内外壁通道43与喷嘴本体91上的进气孔93连通,喷嘴本体 91依次穿过机壳10的喷嘴安装孔、喷嘴密封法兰12的法兰盘、喷嘴密封法兰12的法兰颈和燃烧室内壁42后置于燃烧室4内。该喷嘴的工作过程为:空气经过压气机压缩成高压气体后从压气机出口流出,通过燃烧室4的内外壁通道43以及喷嘴本体91上的进气口93进入喷嘴本体91,使得从喷嘴喷出的燃料迅速雾化,进入燃烧室充分燃烧,提高燃料的燃烧率。
喷嘴密封法兰12的法兰颈的内径大于喷嘴本体91的外径,喷嘴本体91 与喷嘴密封法兰12的法兰盘之间存在间隙。喷嘴本体91与喷嘴密封法兰12 的法兰盘之间的间隙单边为0.1-0.2mm,优选0.15mm。
而在燃气轮机工作工程中,为保证相关旋转部件,需设置径向轴承,为了保证轴承的正常工作,需要一套轴承润滑系统。
本实施例提供了一种轴承润滑系统,该轴承优选为角接触球轴承,如图 8所示,该润滑系统包括第二转轴7、第一轴承20和第二轴承21;第一轴承 20和第二轴承21均具有定子和转子。在第二转轴7上且沿第二转轴7的轴向方向上,第一轴承20和第二轴承21按预定间隔设置在第二转轴7上,并且第一轴承20和第二轴承21的转子与第二转轴7固定连接;轴承套14套设在第一轴承20和第二轴承21上,并且其内表面与第一轴承20和第二轴承 21的定子抵接。
轴承套14设置有定位止口142,定位止口142靠近轴承套14的一端设置,定位止口142为轴承套14的内表面向内延伸出的凸起。
第一轴承20定子的一侧面与定位止口142的一侧面抵接,第一轴承20 转子的一侧面与固定在第二转轴7上的定位元件143抵接。
沿第二转轴7的径向方向上,喷油环15位于轴承套14和第二转轴7之间,喷油环15的外表面与轴承14的内表面抵接,喷油环15一侧面与第二轴承21的定子的一侧面抵接;
沿第二转轴7的轴向方向上,抵接装置16与定位止口142另一侧面和喷油环5另一侧面抵接,即抵接装置16的两端分别与定位止口142的另一侧面和喷油环15的另一侧面抵接。
第一油路17贯穿轴承套14设置,且其出口朝向第一轴承20;第二油路 18贯穿轴承套14和喷油环15设置,且其出口朝向第二轴承21。
具体的,第二油路18由相互连通的第一支路181和第二支路组成。第一支路181设置在轴承套14内,第二支路设置在喷油环15内。更具体的,轴承套14内且靠近第二轴承21的一侧设置有第一支路181。第一支路181的进口与第一积油槽141连通,该第一积油槽141设置在轴承套14外表面,通过设置第一积油槽141来存储润滑油,以对轴承的润滑提供充足的润滑油。
第一支路181为一个竖直设置的通孔。在一个优选的实施例中,第一支路181为一个竖直设置的圆柱孔。
在本实施例中,喷油环15为圆柱筒状结构;第二支路包括依次连通的第二积油槽182和油孔183。
具体的,喷油环15的外壁向内凹陷形成第二积油槽182,第二积油槽182 为环形结构,沿喷油环15的外周设置。油孔183贯穿喷油环15,并且与第二积油槽182连通。由于第二轴承的工作温度较高,需大量的润滑油润滑和降温,环形的第二积油槽能够预先存储润滑油,进而对轴承持续的提供润滑油,提高润滑和降温的作用。
第二积油槽182沿喷油环15轴向的宽度大于轴承套14上竖直设置的圆柱孔即第一支路181的直径。在工作过程中,第二转轴的转动等因素会导致轴承套和喷油环在第二转轴上发生小距离的移动,第一支路的出口宽度小于第二支路的进口宽度;可以达到在发生小距离的位移时,第一支路与第二支路始终保持连通,进而对轴承持续的提供润滑油,达到润滑和降温的作用。
在一个优选的实施例中,油孔183为多个,且等间距分布。具体的,油孔183可以选用三个。
具体的,抵接装置16为弹性装置,优选为弹簧。
在轴承套14外表面形成第一积油槽141,第一积油槽141分别与润滑油供油管144、第一油路17和第二油路18的入口连通。
为了保证微型燃气轮机的正常工作,需确保压气机2和透平在预定位置和预定的轴向距离工作,在一个优选的实施例中,还包括定距环19;定距环 19沿第二转轴7的径向方向上设置,定距环19位于第二转轴7和抵接装置 16之间并与第二转轴7固定连接;且定距环19位于第一轴承20和第二轴承 21之间,定距环19的两端面分别与第一轴承20和第二轴承21的转子抵接。通过设置定距环,实现轴向定位,避免第一轴承和第二轴承的距离小于预定距离而导致第一支路与第二支路没有完全连通,以致润滑油供给不足。
为了提高润滑油的流动性,增加润滑以及冷却效果,还增设了回油系统。
具体的,回油系统包括第一回油支路231,第二回油支路232,第三回油支路233和回油路23,第一回油支路231、第二回油支路232和第三回油支路233的一端均与回油路23的一端连通,第一回油支路231的另一端与第一轴承20的外表面连通,第二回油支路232的另一端穿过轴承套14与轴承套 14的内腔连通,第三回油支路233与第二轴承21的外表面连通,回油路23 的另一端与回收油桶连通,通过设置回油系统,避免润滑油流入涡轮一端,被高温燃气烧毁,产生积碳,造成整机性能下降,排气污染增加。
该轴承润滑系统的具体工作过程如下:通过润滑油供油管144向第一积油槽141内供给润滑油;由于第一油路17和第二油路18的入口均与第一积油槽141连通,因此可以将润滑油持续向第一油路17和第二油路18中输送;进而源源不断的向第一轴承20和第二轴承21提供润滑油,降低第一轴承20 和第二轴承21的摩擦力和温度。从第一轴承20和第二轴承21排出的润滑油又通过第一回油支路231、第二回油支路232、第三回油支路233和回油路23流向回收油桶。
在工作过程中,第二转轴的转动等因素会导致第二轴承在第二转轴上发生微小距离的移动;弹性抵接装置的预紧力作用对喷油环施加轴向力,以使喷油环始终保持贴紧轴承,达到油路的出口始终朝向轴承,并向轴承提供润滑油,提高润滑油的利用率和润滑效果。此外,弹性抵接装置对角接触球轴承施加预紧力,消除了轴承轴向游隙,减少轴承运行过程中的噪声及振动,提高轴承刚度和轴承旋转精度。除此之外,设置回油路,实现润滑油的回收,避免润滑油泄露,影响整机性能。
本发明旨在提供一种微型燃气轮机发电机组,包括发电机、压气机和透平、燃烧室和喷嘴;发电机、压气机和透平安装在转轴上;喷嘴的出口端插入燃烧室内;压气机的排气端与燃烧室连通,燃烧室的排气端与透平连通。本发明公开的微型燃气轮机发电机组未设置回热器,因而降低了整机体积和重量,使其小型化和轻量化,便于安装和应用。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种微型燃气轮机发电机组,其特征在于,包括发电机(1)、压气机(2)、透平(3)和燃烧室(4);
所述发电机(1)、所述压气机(2)和所述透平(3)位于机壳(10)内并依次固定安装在转轴上;所述压气机(2)的进气端与外界连通,排气端与所述燃烧室(4)的入口连通,所述燃烧室(4)的排气端与所述透平(3)的进气端连通,透平(3)的排气端与外界连通。
2.如权利要求1所述的微型燃气轮机发电机组,其特征在于:所述燃烧室(4)设置在透平(3)远离压气机(2)的一侧,或者所述燃烧室(4)设置在透平(3)和压气机(2)之间。
3.如权利要求1或2所述的微型燃气轮机发电机组,其特征在于:所述转轴包括第一转轴(6)和第二转轴(7),所述发电机(1)设置在所述第一转轴(6)上,所述压气机(2)、所述透平(3)设置在所述第二转轴(7)上;所述第一转轴(6)和第二转轴(7)通过联轴器(8)连接。
4.如权利要求3所述的微型燃气轮机发电机组,其特征在于:所述联轴器(8)包括轴主体(81)和卡接凸棱(82);
所述卡接凸棱(82)为沿所述轴主体(81)的径向向外延伸形成的凸起;
所述凸起为条状结构,其延伸方向与所述轴主体(81)的轴线平行,且其长度与所述轴主体(81)的长度相匹配;
所述第一转轴(6)的一端和所述第二转轴(7)的一端均设置有与所述联轴器匹配的盲孔;所述联轴器(8)的两端分别插接在两个所述盲孔中。
5.如权利要求1或2所述的微型燃气轮机发电机组,其特征在于:包括轴承润滑系统,所述轴承润滑系统包括:
第一油路(17)、第二油路(18)、与第二转轴(7)同轴设置的第一轴承(20)和第二轴承(21)、轴承套(14)、喷油环(15)和抵接装置(16);
沿第二转轴(7)的轴向方向上,所述第一轴承(20)和第二轴承(21)按预定间隔设置在第二转轴(7)上,其中,所述第一轴承(20)和第二轴承(21)的转子与所述第二转轴(7)固定连接,定子与所述轴承套(14)的内表面抵接,所述轴承套(14)设置有定位止口(142),所述第一轴承(20)定子的一侧面与所述定位止口的一侧面(142)抵接,转子的一侧面与定位元件(143)抵接;
沿所述第二转轴(7)的径向方向上,所述喷油环(15)位于所述轴承套(14)和所述第二转轴(7)之间,所述喷油环(15)的外表面与所述轴承套(14)的内表面抵接,所述喷油环(15)一侧面与第二轴承(21)的定子的一侧面抵接;
沿第二转轴(7)的轴向方向上,抵接装置(16)与所述定位止口(142)的另一侧面和所述喷油环(15)的另一侧面抵接;
第一油路(17)贯穿所述轴承套(14),且其出口朝向所述第一轴承(20);
第二油路(18)贯穿所述轴承套(14)和所述喷油环(15),且其出口朝向所述第二轴承(21)。
6.如权利要求5所述的微型燃气轮机发电机组,其特征在于:所述抵接装置(16)为弹性装置或弹簧。
7.如权利要求1所述的微型燃气轮机发电机组,其特征在于:包括燃料供给装置,所述燃料供给装置包括喷嘴(9)和喷嘴密封法兰(12),所述喷嘴密封法兰(12)的法兰面与所述机壳(10)的内壁贴合固定,法兰颈与燃烧室外壁(41)固定连接;喷嘴(9)的喷嘴本体(91)与燃烧室内壁(42)固定连接,燃烧室外壁(41)和燃烧室内壁(42)构成的通道(43)与喷嘴本体(91)上的进气孔(93)连通,所述喷嘴本体(91)依次穿过机壳(10)的喷嘴安装孔、喷嘴密封法兰(12)的法兰盘、喷嘴密封法兰(12)的法兰颈、燃烧室内壁(42)后置于燃烧室(4)内;喷嘴密封法兰(12)的法兰颈的内径大于喷嘴本体(91)的外径,喷嘴本体(91)与喷嘴密封法兰(12)的法兰盘之间存在间隙。
8.如权利要求7所述的微型燃气轮机发电机组,其特征在于:包括密封环(11),所述喷嘴(9)包括固定连接或一体成型的喷嘴本体(91)和喷嘴法兰(92);所述机壳(10)上设置有与所述喷嘴法兰(92)配装的喷嘴安装法兰(101)和喷嘴安装孔;
所述喷嘴本体(91)下部穿过机壳(10)的喷嘴安装孔置于所述机壳(10)内;紧固件(13)穿过所述喷嘴法兰(92)和喷嘴安装法兰(101)的紧固孔连接所述喷嘴法兰(92)和喷嘴安装法兰(101);
所述喷嘴本体(91),喷嘴法兰(92)和喷嘴安装法兰(101)构成环形密封腔,所述密封环(11)置于所述环形密封腔内;
所述喷嘴法兰(92)和喷嘴安装法兰(101)之间存在间隙,喷嘴本体(91)和喷嘴安装孔之间存在间隙。
9.如权利要求7所述的微型燃气轮机发电机组,其特征在于:所述密封环(11)为弹性密封环(11),所述密封腔(6)的高度小于所述弹性密封环(11)的高度:
和/或
所述密封腔(6)的宽度小于所述弹性密封环(11)的宽度。
10.一种无人机,其特征在于,设置有如权利要求1至9任一项所述的微型燃气轮机发电机组。
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