CN110030043A - 一种用于可倒车涡轮鼓风损失试验的支承环 - Google Patents
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Abstract
一种用于可倒车涡轮鼓风损失试验的支承环，它涉及燃气轮机技术领域。本发明为解决现有倒车涡轮鼓风损失试验没有专门的支撑环，不便于试验，且试验数据不准确的问题。本发明包括密封环、径向轴承、径向轴承压板、内罩壳、承力机匣、轴向轴承压板、轴向轴承、供油管、滑油管、回油管、轴承壳体和多个支柱，轴承壳体的内部设有内腔体，内腔体的前侧通过径向轴承压板固接有径向轴承，内腔体的后侧通过轴向轴承压板固接有轴向轴承，轴承壳体前端的外侧套装有内罩壳，轴承壳体中部的外侧壁沿圆周方向均布固接有多个支柱，每个支柱分别沿径向方向设置，内罩壳的外侧套装有承力机匣，支柱设置在承力机匣内。本发明用于可倒车涡轮鼓风损失试验。
Description
技术领域
本发明涉及燃气轮机技术领域，具体涉及一种用于可倒车涡轮鼓风损失试验的支承环。
背景技术
燃气轮机从诞生之日起，便因功率密度大、反应迅速等特点，受到各国青睐。作为船舶主要动力装置之一的燃气轮机，不能直接倒车是其一大缺陷。目前我国燃气轮机的倒车问题是通过变距桨实现的。虽然变距桨使用的是常规齿轮箱，并能提供平衡的推力控制，但它存在一定的限制和一些缺点。首先，它传递功率有一定的上限，超过这一功率后要付出较大的代价。其次，与大功率燃气轮机匹配的变距桨、轴系和轴承等部件的尺寸、重量比常规的定螺距螺旋桨要大得多，而且更加昂贵。与定螺距桨相比水下部件更大的尺寸导致了在全功率下增加10％的船体阻力，在巡航工作下增加6％的阻力，并且变距桨的构造复杂、维修难度大，特别是在大功率燃气轮机上使用将使设计和系统更加复杂。可倒车燃气轮机的出现从根本上解决了这些问题，即燃气轮机同时具有正、反转的能力，倒车功率由燃气轮机直接提供。
而燃气轮机的倒车功能是通过可倒车涡轮实现的，这种涡轮的动叶片由双层叶片组成，内层叶片为正车涡轮叶片，外层叶片为倒车涡轮叶片，两层叶片连成一体，通过涡轮盘与轴输出功率。当燃气气流全部流经内层叶片时，正车涡轮叶片工作，此时倒车涡轮叶片反转；当燃气气流全部流经外层叶片时，倒车涡轮叶片工作，此时正车涡轮叶片反转。显然，当机组运行时始终有一层涡轮叶片处于反转状态，特别是机组长期处于正车运行状态，此时，倒车涡轮叶片会引起额外的鼓风损失，降低了机组的使用功率及效率。为此，需要对可倒车涡轮进行鼓风损失进行研究。尽管数值计算技术可以得出鼓风损失的相关数值及规律，但更为准确的试验测量更是必不可少的过程。
而目前国内外关于倒车涡轮鼓风损失试验的研究极为少见，人们希望有一种结构相对简单、成本相对低廉且可实现性强的支承环结构，以满足倒车涡轮试验件承力需求，以及倒车涡轮正向和反向旋转试验对滑油的供油及回油要求。
发明内容
本发明为了解决现有倒车涡轮鼓风损失试验没有专门的支撑环，不便于试验，且试验数据不准确的问题，进而提出一种用于可倒车涡轮鼓风损失试验的支承环。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
一种用于可倒车涡轮鼓风损失试验的支承环包括密封环、径向轴承、径向轴承压板、内罩壳、承力机匣、轴向轴承压板、轴向轴承、供油管、滑油管、回油管、轴承壳体和多个支柱，轴承壳体的内部设有内腔体，内腔体的前侧通过径向轴承压板固接有径向轴承，内腔体的后侧通过轴向轴承压板固接有轴向轴承，轴承壳体的前端固接有密封环，轴承壳体前端的外侧套装有内罩壳，轴承壳体中部的外侧壁沿圆周方向均布固接有多个支柱，每个支柱分别沿径向方向设置，内罩壳的外侧套装有承力机匣，支柱设置在承力机匣内，支柱的外侧设有端盖，支柱通过端盖与承力机匣固接，端盖的外侧固接有盖板，
其中一个支柱内设有支柱供油通道，支柱供油通道的一端与轴承壳体的内部连通，供油管的一端与支柱供油通道的另一端连通，供油管的另一端与油箱连接，
轴承壳体上设有两个轴承滑油通道，径向轴承和轴向轴承的轴承保持架分别与轴承滑油通道的一端连通，滑油管的一端与轴承滑油通道的另一端连通，滑油管的另一端与油箱连接，
其中另一个支柱内设有支柱回油通道，支柱回油通道的一端与轴承壳体的内部连通，回油管的一端与支柱回油通道的另一端连通，回油管的另一端与油箱连接。
本发明与现有技术相比包含的有益效果是：
1、本发明提供一种结构相对简单，且成本较低的支承环结构，用于可倒车涡轮鼓风损失试验，满足倒车涡轮供/回润滑油及承力需求。
2、本发明在充分利用借鉴大功率燃气轮机涡轮支承环结构优势的基础上，结合可倒车涡轮结构特点，将五支柱承力结构的支承环用于倒车涡轮鼓风损失试验件，并在支柱内设置了滑油供油管及回油管，不仅满足了可倒车涡轮试验件供/回润滑油及承力需求，而且结构简单。解决了因试验件尺寸小导致润滑供油及回油相对困难的问题，为船用燃气轮机可倒车动力涡轮试验提供了结构相对简单的支承环结构。
3、本发明结构简单，安装方便，用于可倒车涡轮鼓风损失试验，试验准确率可达到95％以上。
附图说明
图1是本发明整体结构的主视图；
图2是图1中的A向视图；
图3是本发明中内罩壳6的主视图；
图4是图3的左视图；
图5是本发明中轴承壳体22的主视剖视图；
图6是本发明中其中一个支柱21的主视图；
图7是图6的俯视图；
图8是图6的左视图；
图9是本发明中轴承壳体22和支柱21的安装示意图；
图10是图9中的C-C向视图；
图11是本发明中承力机匣7的主视剖视图；
图12是图11中的B-B向视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图12说明本实施方式，本实施方式所述一种用于可倒车涡轮鼓风损失试验的支承环包括密封环1、径向轴承2、径向轴承压板3、内罩壳6、承力机匣7、轴向轴承压板14、轴向轴承15、供油管16、滑油管18、回油管23、轴承壳体22和多个支柱21，轴承壳体22的内部设有内腔体22-1，内腔体22-1的前侧通过径向轴承压板3固接有径向轴承2，内腔体22-1的后侧通过轴向轴承压板14固接有轴向轴承15，轴承壳体22的前端固接有密封环1，轴承壳体22前端的外侧套装有内罩壳6，轴承壳体22中部的外侧壁沿圆周方向均布固接有多个支柱21，每个支柱21分别沿径向方向设置，内罩壳6的外侧套装有承力机匣7，支柱21设置在承力机匣7内，支柱21的外侧设有端盖8，支柱21通过端盖8与承力机匣7固接，端盖8的外侧固接有盖板9，
其中一个支柱21内设有支柱供油通道21-1，支柱供油通道21-1的一端与轴承壳体22的内部连通，供油管16的一端与支柱供油通道21-1的另一端连通，供油管16的另一端与油箱连接，
轴承壳体22上设有两个轴承滑油通道22-3，径向轴承2和轴向轴承15的轴承保持架分别与轴承滑油通道22-3的一端连通，滑油管18的一端与轴承滑油通道22-3的另一端连通，滑油管18的另一端与油箱连接，
其中另一个支柱21内设有支柱回油通道21-2，支柱回油通道21-2的一端与轴承壳体22的内部连通，回油管23的一端与支柱回油通道21-2的另一端连通，回油管23的另一端与油箱连接。
支撑环前端即轴承壳体22的前端与试验件机匣连接，轴承壳体22的后端与排气管连接。试验件转子通过径向轴承2和轴向轴承15固定在轴承壳体22的内腔体22-1中，通过径向轴承2和轴向轴承15实现转子的轴向及径向载荷传递给支承环，并且通过设置供油管16、滑油管18和回油管23，满足倒车涡轮正向和反向旋转试验对滑油的供油及回油的要求。
本实施方式的这种支承环不仅可以满足倒车涡轮鼓风损失试验要求，而且结构相对简单，有利于以较低的成本满足试验需求。
采用本发明的支承环，可以以相对简单且成本较低的结构，实现倒车涡轮供/回润滑油及承力功能，满足倒车涡轮鼓风损失试验需求。
具体实施方式二：结合图1、图2、图9和图10说明本实施方式，本实施方式所述支柱21设置在内腔体22-1的外侧。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1、图2、图5和图6至图10说明本实施方式，本实施方式所述轴承壳体22的侧壁上设有壳体供油通道22-2，壳体供油通道22-2的一端与内腔体22-1连通，壳体供油通道22-2的另一端与支柱供油通道21-1的一端连通，
轴承壳体22侧壁上的的前后两端分别设有壳体回油通道22-4，内腔体22-1的前端设有内腔回油通道22-6，内腔回油通道22-6的一端与内腔体22-1连通，内腔回油通道22-6的另一端与轴承壳体22的前端连通，前端壳体回油通道22-4的一端与轴承壳体22的前端连通，后端壳体回油通道22-4的一端与轴承壳体22的后端连通，轴承壳体22上设有集油腔22-5，壳体回油通道22-4的另一端与集油腔22-5连通，集油腔22-5与支柱回油通道21-2的一端连通。其它组成和连接方式与具体实施方式二相同。
本实施方式中，供油试验时，油箱内的润滑油经由供油管16进入到壳体供油通道22-2中，然后进入到内腔体22-1中，油箱内的润滑油经由滑油管18进入到轴承滑油通道22-3，然后进入到径向轴承2和轴向轴承15的轴承保持架中，完成对倒车涡轮供油；回油试验时，油箱内的润滑油经由内腔回油通道22-6、壳体回油通道22-4进入到集油腔22-5中，然后由支柱回油通道21-2进入到回油管23中，返回至油箱，完成对倒车涡轮回油。
具体实施方式四：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述供油管16上设有供油泵，回油管23上设有回油泵，滑油管18上设有滑油泵。其它组成和连接方式与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述一种用于可倒车涡轮鼓风损失试验的支承环还包括空气管19和空气泵，空气管19的一端分别与轴承壳体22的前后两端连通，空气管19的另一端与空气泵连接。其它组成和连接方式与具体实施方式一、二、三或四相同。
如此设计空气管19是用来增加密封环与转子间隙中的空气压力，防止滑油泄露。其中空气管19与空气泵连接，由空气泵输入空气增加压力。
具体实施方式六：结合图1、图2和图6至图8说明本实施方式，本实施方式所述支柱21外侧端面的中部设有定位凸圆21-3，端盖8的内侧端卡装在定位凸圆21-3的外圆周侧壁上，端盖8的外侧端通过多个第一紧固螺钉11与承力机匣7的外侧壁固接，盖板9通过多个第二紧固螺钉10与端盖8外端面的中部固接，供油管16分别穿过所在支柱21的端盖8和盖板9，回油管23分别穿过所在支柱21的端盖8和盖板9。其它组成和连接方式与具体实施方式五相同。
如此设计以便实现对承力机匣7与支柱21之间的支撑定位，从而实现支撑环的支撑定位。
具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述承力机匣7上固接有耳环17。其它组成和连接方式与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述内罩壳6的前端、密封环1和轴承壳体22的前端通过多个连接螺栓20依次固接。其它组成和连接方式与具体实施方式一、二、三、四、六或七相同。
如此设计便于实现内罩壳6、密封环1与轴承壳体22之间的安装和拆卸。
具体实施方式九：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述径向轴承压板3通过多个第三紧固螺钉4与轴承壳体22固接，轴向轴承压板14通过多个第四紧固螺钉12与轴承壳体22固接。其它组成和连接方式与具体实施方式八相同。
如此设计便于实现径向轴承压板3和径向轴承2、轴向轴承压板14和轴向轴承15与轴承壳体22之间的安装和拆卸。
具体实施方式十：结合图1、图2和图9说明本实施方式，本实施方式所述多个支柱21的数量为5个。其它组成和连接方式与具体实施方式一、二、三、四、六、七或九相同。如此设计便于实现支撑环的支撑和准确定位。
工作原理
本实施方式中支撑环的安装方法包括如下步骤：
1、按照可倒车涡轮试验件涡轮子午通流尺寸，参照给出的内罩壳6和承力机匣7结构完成设计；
2、将密封环1、内罩壳6、轴承壳体22连同可倒车涡轮试验件转子及径向轴承2和轴向轴承15进行装配，并用螺栓紧固；
3、将多个支柱21固接在轴承壳体22上；
4、将承力机匣7安装到支柱21上；
5、安装供油管16、滑油管18及回油管23，并将整个支撑环用螺栓紧固。其中供油管16、滑油管18和回油管23的一端分别与轴承壳体22的内部连接，供油管16、滑油管18和回油管23的另一端分别与油箱连接，这样形成一个完整的循环油路；
6、安装空气管19，并用螺栓紧固。空气管19是用来增加密封环与转子间隙中的空气压力，防止滑油泄露。其中空气管19与空气泵连接，由空气泵输入空气增加压力；
7、进行滑油供油及回油试验，确保供/回油能力正常且无泄漏。试验时，供油泵和滑油泵分别从油箱中抽出滑油，排入供油管16、滑油管18中润滑轴承，然后滑油流入到轴承壳体22的集油腔22-5中，集油腔22-5与滑油回油管23连接，通过回油泵抽出滑油排入到油箱中，完成供油及回油试验。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (10)
1.一种用于可倒车涡轮鼓风损失试验的支承环，其特征在于：所述一种用于可倒车涡轮鼓风损失试验的支承环包括密封环(1)、径向轴承(2)、径向轴承压板(3)、内罩壳(6)、承力机匣(7)、轴向轴承压板(14)、轴向轴承(15)、供油管(16)、滑油管(18)、回油管(23)、轴承壳体(22)和多个支柱(21)，轴承壳体(22)的内部设有内腔体(22-1)，内腔体(22-1)的前侧通过径向轴承压板(3)固接有径向轴承(2)，内腔体(22-1)的后侧通过轴向轴承压板(14)固接有轴向轴承(15)，轴承壳体(22)的前端固接有密封环(1)，轴承壳体(22)前端的外侧套装有内罩壳(6)，轴承壳体(22)中部的外侧壁沿圆周方向均布固接有多个支柱(21)，每个支柱(21)分别沿径向方向设置，内罩壳(6)的外侧套装有承力机匣(7)，支柱(21)设置在承力机匣(7)内，支柱(21)的外侧设有端盖(8)，支柱(21)通过端盖(8)与承力机匣(7)固接，端盖(8)的外侧固接有盖板(9)，
其中一个支柱(21)内设有支柱供油通道(21-1)，支柱供油通道(21-1)的一端与轴承壳体(22)的内部连通，供油管(16)的一端与支柱供油通道(21-1)的另一端连通，供油管(16)的另一端与油箱连接，
轴承壳体(22)上设有两个轴承滑油通道(22-3)，径向轴承(2)和轴向轴承(15)的轴承保持架分别与轴承滑油通道(22-3)的一端连通，滑油管(18)的一端与轴承滑油通道(22-3)的另一端连通，滑油管(18)的另一端与油箱连接，
其中另一个支柱(21)内设有支柱回油通道(21-2)，支柱回油通道(21-2)的一端与轴承壳体(22)的内部连通，回油管(23)的一端与支柱回油通道(21-2)的另一端连通，回油管(23)的另一端与油箱连接。
2.根据权利要求1所述一种用于可倒车涡轮鼓风损失试验的支承环，其特征在于：所述支柱(21)设置在内腔体(22-1)的外侧。
3.根据权利要求2所述一种用于可倒车涡轮鼓风损失试验的支承环，其特征在于：所述轴承壳体(22)的侧壁上设有壳体供油通道(22-2)，壳体供油通道(22-2)的一端与内腔体(22-1)连通，壳体供油通道(22-2)的另一端与支柱供油通道(21-1)的一端连通，
轴承壳体(22)侧壁上的的前后两端分别设有壳体回油通道(22-4)，内腔体(22-1)的前端设有内腔回油通道(22-6)，内腔回油通道(22-6)的一端与内腔体(22-1)连通，内腔回油通道(22-6)的另一端与轴承壳体(22)的前端连通，前端壳体回油通道(22-4)的一端与轴承壳体(22)的前端连通，后端壳体回油通道(22-4)的一端与轴承壳体(22)的后端连通，轴承壳体(22)上设有集油腔(22-5)，壳体回油通道(22-4)的另一端与集油腔(22-5)连通，集油腔(22-5)与支柱回油通道(21-2)的一端连通。
4.根据权利要求3所述一种用于可倒车涡轮鼓风损失试验的支承环，其特征在于：所述供油管(16)上设有供油泵，回油管(23)上设有回油泵，滑油管(18)上设有滑油泵。
5.根据权利要求1、2、3或4所述一种用于可倒车涡轮鼓风损失试验的支承环，其特征在于：所述一种用于可倒车涡轮鼓风损失试验的支承环还包括空气管(19)和空气泵，空气管(19)的一端分别与轴承壳体(22)的前后两端连通，空气管(19)的另一端与空气泵连接。
6.根据权利要求5所述一种用于可倒车涡轮鼓风损失试验的支承环，其特征在于：所述支柱(21)外侧端面的中部设有定位凸圆(21-3)，端盖(8)的内侧端卡装在定位凸圆(21-3)的外圆周侧壁上，端盖(8)的外侧端通过多个第一紧固螺钉(11)与承力机匣(7)的外侧壁固接，盖板(9)通过多个第二紧固螺钉(10)与端盖(8)外端面的中部固接，供油管(16)分别穿过所在支柱(21)的端盖(8)和盖板(9)，回油管(23)分别穿过所在支柱(21)的端盖(8)和盖板(9)。
7.根据权利要求6所述一种用于可倒车涡轮鼓风损失试验的支承环，其特征在于：所述承力机匣(7)上固接有耳环(17)。
8.根据权利要求1、2、3、4、6或7所述一种用于可倒车涡轮鼓风损失试验的支承环，其特征在于：所述内罩壳(6)的前端、密封环(1)和轴承壳体(22)的前端通过多个连接螺栓(20)依次固接。
9.根据权利要求8所述一种用于可倒车涡轮鼓风损失试验的支承环，其特征在于：所述径向轴承压板(3)通过多个第三紧固螺钉(4)与轴承壳体(22)固接，轴向轴承压板(14)通过多个第四紧固螺钉(12)与轴承壳体(22)固接。
10.根据权利要求1、2、3、4、6、7或9所述一种用于可倒车涡轮鼓风损失试验的支承环，其特征在于：所述多个支柱(21)的数量为5个。
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