CN109736951B - 微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统，包括：转子轴、衬套、甩油盘、第一密封件以及第二密封件；转子轴中空设置；衬套同轴套设在转子轴的外侧，其内壁与转子轴的外壁之间留有间隙；甩油盘套设在转子轴的一端，其盘面与衬套的端部之间留有间隙；第一密封件将转子轴的另一端封闭；第二密封件将衬套和转子轴之间的间隙封闭；润滑油从转子轴的端部注入，流入转子轴和衬套的间隙中，再通过甩油盘和衬套的间隙处流出。本公开提供的微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统充分利用现有零件结构，设计了润滑系统的内、外滑油油路，简化了燃气轮机结构。

Description

微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统

技术领域

本公开涉及燃气轮机设计制造技术领域，尤其涉及一种微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统。

背景技术

燃气轮机润滑油系统是燃气轮机辅助系统中的重要组成部分，其作用是在燃气轮机机组启动、正常运行及停机过程中，为燃气轮机中的各个轴承、传动装置及附属设备提供充分的、温度和压力合适的润滑油，确保机组安全可靠地运行，防止转动件过热产生形变或损毁。

相比于中型、重型燃气轮机，微小型燃气轮机结构紧凑、转子转速更高，相应的其轴承转速高，并处于燃气轮机中心位置，转子轴承的润滑系统一方面承担了润滑转动部件、减少磨损的作用，另一方面起冷却散热的作用。

然而，在实现本公开的过程中，本申请发明人发现，由于微小型燃气轮的转子系统一般采用背靠背的2-0-0悬臂式转子支承结构，通常的作法是分别对前、后轴承单独布置润滑系统，其结构相对较复杂。

公开内容

(一)要解决的技术问题

基于上述技术问题，本公开提供一种微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统，以缓解现有技术中的微小型燃气轮的转子系统一般分别对前、后轴承单独布置润滑系统，其结构相对较复杂的技术问题。

(二)技术方案

本公开提供一种微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统，包括：转子轴，其中空设置；衬套，其同轴套设在所述转子轴的外侧，且其内壁与所述转子轴的外壁之间留有间隙；甩油盘，套设在所述转子轴的一端，其盘面与所述转子轴的轴线垂直，该甩油盘的盘面与所述衬套的端部之间留有间隙；第一密封件，其设置在所述转子轴的另一端，将所述转子轴的端部封闭；以及第二密封件，其设置在所述衬套远离所述甩油盘的一端，将所述衬套和所述转子轴之间的间隙封闭；其中，所述转子轴上靠近所述第二密封件处设置有滑油孔；润滑油从所述转子轴的端部注入，经由所述滑油孔流入所述转子轴和所述衬套的间隙中，再通过所述甩油盘和所述衬套的间隙处流出。

在本公开的一些实施例中，其中：前轴承设置于所述转子轴和所述衬套之间靠近所述甩油盘的一端；后轴承设置于所述转子轴和所述衬套之间靠近所述第二密封件的一端，且临近所述滑油孔设置。

在本公开的一些实施例中，所述滑油孔包括三个，三个所述滑油孔沿所述转子轴的周向均匀设置。

在本公开的一些实施例中，所述甩油盘朝向所述衬套端面的一侧设置有肋板。

在本公开的一些实施例中，所述衬套外侧与该微小型燃气轮机的进气机匣连接。

在本公开的一些实施例中，其中：所述第一密封件为钢丝螺套；所述转子轴采用悬臂设置，所述钢丝螺套与该微小型燃气轮机的涡轮通过长螺栓连接。

在本公开的一些实施例中，其中：所述第二密封件为篦齿封严结构；所述转子轴靠近该篦齿封严结构的一端设置有引气槽，所述引气槽沿所述转子轴的长度方向设置，且所述引气槽与所述滑油孔分别设置在所述篦齿封严结构的两端。

在本公开的一些实施例中，所述引气槽与所述滑油孔角向对应设置。

在本公开的一些实施例中，经由所述甩油盘和所述衬套的间隙处流出的所述滑油进入齿轮箱中，对所述齿轮箱进行润滑。

在本公开的一些实施例中，所述甩油盘和所述转子轴之间、所述转子轴和所述第一密封件之间均采用螺纹连接，且该螺纹的旋向与所述转子轴的旋转方向相反。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开提供的微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统具有以下有益效果的其中之一或其中一部分：

(1)本公开提供的微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统充分利用现有零件结构，设计了润滑系统的内(转子轴内部)、外(转子轴和衬套之间的间隙)滑油油路，简化了燃气轮机结构；

(2)本公开提供的微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统充分利用现有结构完成了内、外滑油油路的密封，其中，内滑油油路利用了转子轴内用于连接涡轮的钢丝螺套上的螺纹完成内滑油油路的密封；外滑油油路通过在后轴承后端面设置篦齿封严结构，并在转子轴外壁末端设计三个沿周向均匀分布的引气凹槽，将离心叶轮出口的部分高压气引导至篦齿封严结构中实现密封，整个密封系统安全可靠；

(3)前轴承前端设置甩油盘，在燃气轮机工作时甩油盘随转子轴一起转动，在前轴承前端形成一个负压区，将流过前轴承的润滑油吸入甩油盘中并将其沿周向均匀甩出，润滑油在通过甩油盘时通过肋板获得一定的压力后进入齿轮箱，形成回路，无需额外设置回油油路及设备。

附图说明

图1为本公开实施例提供的微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统的结构示意图。

图2为图1所示的微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统中润滑油路径示意图。

图3为图1所示的微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统中转子轴的结构示意图。

图4为图1所示的微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统中甩油盘的结构示意图。

【附图中本公开实施例主要元件符号说明】

10-转子轴；

20-衬套；

30-甩油盘；

40-第一密封件；

50-第二密封件；

60-前轴承；

70-后轴承；

80-进气机匣；

90-涡轮；

100-长螺栓；

110-离心叶轮。

具体实施方式

本公开提供的微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统利用微小型燃气轮机的现有零件结构，设计了润滑系统的内(转子轴内部)、外(转子轴和衬套之间的间隙)滑油油路，简化了燃气轮机结构。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

本公开提供一种微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统，如图1至图2所示，包括：转子轴10、衬套20、甩油盘30、第一密封件40以及第二密封件50；转子轴10中空设置；衬套20同轴套设在转子轴10的外侧，且其内壁与转子轴10的外壁之间留有间隙；甩油盘30套设在转子轴10的一端，其盘面与转子轴10的轴线垂直，该甩油盘30的盘面与衬套20的端部之间留有间隙；第一密封件40设置在转子轴10的另一端，将转子轴10的端部封闭；第二密封件50设置在衬套20远离甩油盘30的一端，将衬套20和转子轴10之间的间隙封闭；其中，转子轴10上靠近第二密封件50处设置有滑油孔，使转子轴10内部空间和转子轴10与衬套20之间的间隙连通；在微小型燃气轮机工作时，位于齿轮箱中的滑油泵将润滑油从油箱中吸出，经由转子轴10的端部流入，转子轴10内部的中空结构作为润滑油的内油路，其内部设置有第一密封件40，防止内油路中的滑油外漏，转子轴10上设置有滑油孔，润滑油经此流出，进入滑油外油路(即转子轴10和衬套20之间的间隙)，依次流过转子轴10上套设的后轴承70及前轴承60，在后轴承70末端设置第二密封件50实现密封，甩油盘30随转子轴10一起高速转动，在前轴承60的前端面形成一个负压区，将流过前轴承的润滑油吸入甩油盘30中并沿其周向均匀甩出。

在本公开的一些实施例中，如图1所示，其中：前轴承60设置于转子轴10和衬套20之间靠近甩油盘30的一端；后轴承70设置于转子轴10和衬套20之间靠近第二密封件50的一端，且临近滑油孔设置。

在本公开的一些实施例中，如图3所示，滑油孔包括三个，三个滑油孔沿转子轴10的周向均匀设置。

在本公开的一些实施例中，如图4所示，甩油盘30朝向衬套20端面的一侧设置有肋板，润滑油在通过甩油盘30时通过肋板获得一定的压力后进入齿轮箱，形成回路，无需额外设置回油油路及设备。

在本公开的一些实施例中，如图1所示，衬套20外侧与该微小型燃气轮机的进气机匣80连接。

在本公开的一些实施例中，如图1至图2所示，其中：第一密封件40为钢丝螺套；转子轴10采用悬臂设置，钢丝螺套与该微小型燃气轮机的涡轮90通过长螺栓100连接。

在本公开的一些实施例中，如图1、图2以及图4所示，其中：第二密封件50为篦齿封严结构；转子轴10靠近该篦齿封严结构的一端设置有引气槽，引气槽沿转子轴10的长度方向设置，且引气槽与滑油孔分别设置在篦齿封严结构的两端，该引气槽用于将该微小型燃气轮机的离心叶轮110出口的部分高压气引导至篦齿封严结构中实现密封，使整个密封系统安全可靠。

在本公开的一些实施例中，引气槽与滑油孔角向对应设置，在本公开实施例中，三个引气槽与三个滑油孔在三个相同角度上对应设置。

在本公开的一些实施例中，经由甩油盘30和衬套20的间隙处流出的滑油进入齿轮箱中，对齿轮箱进行润滑。

在本公开的一些实施例中，甩油盘30和转子轴10之间、转子轴10和第一密封件40之间均采用螺纹连接，且该螺纹的旋向与转子轴10的旋转方向相反。

依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开实施例提供的微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统有了清楚的认识。

综上所述，本公开提供的微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统利用微小型燃气轮机的现有零件结构，设计了润滑系统的内(转子轴内部)、外(转子轴和衬套之间的间隙)滑油油路，简化了燃气轮机结构。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如前面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统，包括：

转子轴，其中空设置；

衬套，其同轴套设在所述转子轴的外侧，且其内壁与所述转子轴的外壁之间留有间隙；

甩油盘，套设在所述转子轴的一端，其盘面与所述转子轴的轴线垂直，该甩油盘的盘面与所述衬套的端部之间留有间隙，且该甩油盘朝向所述衬套端面的一侧设置有肋板；

第一密封件，其设置在所述转子轴的另一端，将所述转子轴的端部封闭；以及

第二密封件，其设置在所述衬套远离所述甩油盘的一端，将所述衬套和所述转子轴之间的间隙封闭；

其中，所述转子轴上靠近所述第二密封件处设置有滑油孔；

润滑油从所述转子轴的端部注入，经由所述滑油孔流入所述转子轴和所述衬套的间隙中，再在甩油盘工作时其肋板形成的负压区的作用下，使所述转子轴和所述衬套的间隙中的润滑油再通过所述甩油盘和所述衬套的间隙处流出。

2.根据权利要求1所述的微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统，其中：

前轴承设置于所述转子轴和所述衬套之间靠近所述甩油盘的一端；

后轴承设置于所述转子轴和所述衬套之间靠近所述第二密封件的一端，且临近所述滑油孔设置。

3.根据权利要求1所述的微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统，所述滑油孔包括三个，三个所述滑油孔沿所述转子轴的周向均匀设置。

4.根据权利要求1所述的微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统，所述衬套外侧与该微小型燃气轮机的进气机匣连接。

5.根据权利要求1所述的微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统，其中：

所述第一密封件为钢丝螺套；

所述转子轴采用悬臂设置，所述钢丝螺套与该微小型燃气轮机的涡轮通过长螺栓连接。

6.根据权利要求1所述的微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统，其中：

所述第二密封件为篦齿封严结构；

所述转子轴靠近该篦齿封严结构的一端设置有引气槽，所述引气槽沿所述转子轴的长度方向设置，且所述引气槽与所述滑油孔分别设置在所述篦齿封严结构的两端。

7.根据权利要求6所述的微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统，所述引气槽与所述滑油孔在相同角度上对应设置。

8.根据权利要求1所述的微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统，经由所述甩油盘和所述衬套的间隙处流出的所述润滑油进入齿轮箱中，对所述齿轮箱进行润滑。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的微小型燃气轮机转子系统的轴承润滑及密封系统，所述甩油盘和所述转子轴之间、所述转子轴和所述第一密封件之间均采用螺纹连接，且该螺纹的旋向与所述转子轴的旋转方向相反。

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