CN209724495U - 一种微型燃气轮机转子的支承结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微型燃气轮机转子的支承结构，包括静压径向气体轴承、静压径向止推联合气体轴承、引气管路和供气管路，静压径向气体轴承安装在远离压气机叶轮的主轴一端，静压径向止推联合气体轴承安装在靠近压气机叶轮的主轴另一端；压气机的扩压器与压气机外壳体之间开设一条通道，通道通过引气管路与供气管路连通，供气管路穿设于燃气轮机壳体，且供气管路一端延伸至静压径向气体轴承，供气管路的另一端延伸至静压径向止推联合气体轴承。通过本实用新型的技术方案，能够大大提高微型燃气轮机的转速，同时保证稳定可靠性，又避免了静压气体轴承所需的复杂供气设备，大大地简化了微型燃气轮机结构。

Description

一种微型燃气轮机转子的支承结构

技术领域

本实用新型涉及微型燃气涡轮发动机技术领域，更具体的说是涉及一种微型燃气轮机转子的支承结构。

背景技术

微型燃气涡轮发动机主要包括压气机、燃烧室和涡轮机，压气机从大气中吸入空气并将空气压缩，压缩后的空气进入燃烧室与燃料混合后燃烧产生高温燃气，然后高温燃气流入涡轮中膨胀做功，最后推动涡轮做功后的燃气排放到回热器，用于将压气机压缩后的空气与涡轮机排出的燃气进行换热。微型燃气涡轮发动机具有重量轻、功率大、推重比高等优点,与常规发动机相比，由于微型飞行器具有尺寸小、转速高、零件数少、工作时间长、推力易调节、红外辐射低、能重复使用等优点,已在无人作战飞行器、防空武器靶标、精确打击弹药、试验飞行器等装备上大量应用，无论是在军事领域还是在民用领域，它都有十分诱人的应用前景。

但是，目前各国都在加紧对微型燃气涡轮发动机进行设计及研究，而微型燃气轮机在不断提高转速的同时，摩擦发热现象也会十分严重，作为常规轴承的润滑油脂常常会发生变质而引起轴承失稳，此外，常规的润滑方式需要复杂的供油管路等，大大增加了微型燃气轮机的结构复杂程度，并与“微型”这一理念相悖。

因此，提供一种高效稳定的微型燃气轮机转子的支承结构，既能满足其实现更高转速的需求，又可以极大地实现燃气轮机设备尺寸、重量的“微型化”是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种微型燃气轮机转子的支承结构，能够大大提高微型燃气轮机的转速，同时保证稳定可靠性，又避免了静压气体轴承所需的复杂供气设备，大大地简化了微型燃气轮机结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种微型燃气轮机转子的支承结构，包括启动电机、压气机和涡轮机，所述启动电机、所述压气机和所述涡轮机通过同一根主轴连接为一体；所述启动电机的电机外壳与进气管道接触，所述进气管道固定在进气管道壳体上，所述进气管道壳体与燃气轮机壳体固定连接，所述电机外壳与所述进气管道壳体之间通过支板支撑；所述压气机的开口端与环形燃烧室连通，所述环形燃烧室与涡轮机连通，所述涡轮机与回热器连通，所述环形燃烧室固定在所述回热器的容腔内，还包括静压径向气体轴承、静压径向止推联合气体轴承、引气管路和供气管路，所述静压径向气体轴承安装在远离所述压气机叶轮的所述主轴一端，所述静压径向止推联合气体轴承安装在靠近所述压气机叶轮的所述主轴另一端；所述压气机的扩压器与压气机外壳体之间开设一条通道，所述通道通过所述引气管路与所述供气管路连通，所述供气管路穿设于所述燃气轮机壳体，且所述供气管路一端延伸至所述静压径向气体轴承，所述供气管路的另一端延伸至所述静压径向止推联合气体轴承。

进一步的，所述静压径向气体轴承上开设有8个节流孔，且8个所述节流孔沿着所述静压径向气体轴承的周向等间隔布置；所述静压径向气体轴承与所述主轴之间设有一层石墨。

进一步的，所述静压径向止推联合气体轴承包括径向支撑部和止推部，所述径向支撑部与所述止推部垂直布置，所述止推部的一侧设有止推盘；所述径向支撑部和所述止推部上均开设有节流孔，所述径向支撑部与所述主轴之间，以及所述止推部与所述止推盘之间均设有一层石墨。

进一步的，所述节流孔包括进气口、节流小孔和气腔，所述进气口通过所述节流小孔与所述气腔连通，所述气腔与所述石墨接触。

通过采取以上方案，本实用新型的有益效果是：

1)通过静压径向气体轴承提供润滑与支撑，能够大幅地提高微型燃气轮机的运行转速，同时，采用静压气体径向止推联合轴承能够减少设备所需轴承数量，进一步简化结构，而利用微型燃气轮机的离心压气机为静压径向气体轴承和静压气体径向止推联合轴承供气，又能够最大程度地避免采用静压轴承形式所带来的弊端，使微型燃气轮机尽可能的“微型化”；

2)静压径向气体轴承为混合作用形式轴承，在其上开设有节流孔，并在轴瓦处涂一层石墨，外部供气经由小孔节流，再经过多孔质节流流入间隙，故具有小孔节流与多孔质节流的混合作用；

3)静压径向止推联合气体轴承为混合作用形式轴承，并具有同时提供轴向支撑与径向支撑的功能，在径向支撑部和止推部均开设有节流孔，并在径向段轴瓦、止推段止推片处涂有一层石墨，外部气源经过小孔节流以及多孔质节流后再流入间隙，具有小孔节流与多孔质节流的混合作用；

4)石墨既能够起到多孔质节流作用，提高转子运行的稳定性，又能够通过自润滑效应，在低压供气时提供有效支撑，能够使微型燃气轮机在整个工况下顺利运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型提供的一种微型燃气轮机转子的支承结构的整体结构示意图；

图2附图为本实用新型提供的静压径向气体轴承的结构示意图；

图3附图为图2中A-A截面的剖视图；

图4附图为本实用新型提供的静压径向止推联合气体轴承的结构示意图。

图中：1-支板，2-供气管路，3-进气管道壳体，4-进气管道，5-电机外壳，6-启动电机，7-主轴，8-燃气轮机壳体，9-引气管路，10-回热器，11-容腔壳体，12-容腔，13-环形燃烧室，14-静压径向气体轴承，15-静压径向止推联合气体轴承，16-止推盘，17-压气机外壳体，18-压气机，19-涡轮机，20-进气口，21-节流小孔，22-气腔，23-石墨，151-径向支撑部，152-止推部。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-4所示，本实用新型实施例公开了一种微型燃气轮机转子的支承结构，包括启动电机6、压气机18和涡轮机19，启动电机6、压气机18和涡轮机19通过同一根主轴7连接为一体；启动电机6的电机外壳5与进气管道4接触，进气管道4固定在进气管道壳体3上，进气管道壳体3与燃气轮机壳体8固定连接，电机外壳5与进气管道壳体3之间通过支板1支撑；压气机18的开口端与环形燃烧室13连通，环形燃烧室13与涡轮机19连通，涡轮机19与回热器10连通，环形燃烧室13固定在回热器10的容腔12内，还包括静压径向气体轴承14、静压径向止推联合气体轴承15、引气管路9和供气管路2，静压径向气体轴承14安装在远离压气机18叶轮的主轴7一端，静压径向止推联合气体轴承15安装在靠近压气机18叶轮的主轴7另一端；压气机18的扩压器与压气机外壳体17之间开设一条通道，通道通过引气管路9与供气管路2连通，供气管路2穿设于燃气轮机壳体8，且供气管路2一端延伸至静压径向气体轴承14，供气管路2的另一端延伸至静压径向止推联合气体轴承15。本实用新型通过采用一个静压径向气体轴承14和一个静压径向止推联合气体轴承15为微型燃气轮机提供润滑支撑，并且利用压气机18作为外部供气装置，即在压气机18的扩压器后端留出通道，并在压气机18扩压器与压气机外壳体17之间布置一条引气管路9，通道中的高压气体从引气管路9引出后，分别流入静压径向气体轴承14和静压径向止推联合气体轴承15，以提供支撑，实现了微型燃气机能够在更高的转速下稳定运行。

具体的，静压径向气体轴承14上开设有8个节流孔，且8个节流孔沿着静压径向气体轴承14的周向等间隔布置；静压径向气体轴承14与主轴7之间设有一层石墨23。

具体的，静压径向止推联合气体轴承15包括径向支撑部151和止推部152，径向支撑部151与止推部152垂直布置，止推部152的一侧设有止推盘16；径向支撑部151和止推部152上均开设有节流孔，径向支撑部151与主轴7之间，以及止推部152与止推盘16之间均设有一层石墨23。

具体的，节流孔包括进气口20、节流小孔21和气腔22，进气口20通过节流小孔21与气腔22连通，气腔22与石墨23接触。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种微型燃气轮机转子的支承结构，包括启动电机(6)、压气机(18)和涡轮机(19)，所述启动电机(6)、所述压气机(18)和所述涡轮机(19)通过同一根主轴(7)连接为一体；所述启动电机(6)的电机外壳(5)与进气管道(4)接触，所述进气管道(4)固定在进气管道壳体(3)上，所述进气管道壳体(3)与燃气轮机壳体(8)固定连接，所述电机外壳(5)与所述进气管道壳体(3)之间通过支板(1)支撑；所述压气机(18)的开口端与环形燃烧室(13)连通，所述环形燃烧室(13)与涡轮机(19)连通，所述涡轮机(19)与回热器(10)连通，所述环形燃烧室(13)固定在所述回热器(10)的容腔(12)内，其特征在于，还包括静压径向气体轴承(14)、静压径向止推联合气体轴承(15)、引气管路(9)和供气管路(2)，所述静压径向气体轴承(14)安装在远离所述压气机(18)叶轮的所述主轴(7)一端，所述静压径向止推联合气体轴承(15)安装在靠近所述压气机(18)叶轮的所述主轴(7)另一端；所述压气机(18)的扩压器与压气机外壳体(17)之间开设一条通道，所述通道通过所述引气管路(9)与所述供气管路(2)连通，所述供气管路(2)穿设于所述燃气轮机壳体(8)，且所述供气管路(2)一端延伸至所述静压径向气体轴承(14)，所述供气管路(2)的另一端延伸至所述静压径向止推联合气体轴承(15)。

2.根据权利要求1所述的一种微型燃气轮机转子的支承结构，其特征在于，所述静压径向气体轴承(14)上开设有8个节流孔，且8个所述节流孔沿着所述静压径向气体轴承(14)的周向等间隔布置；所述静压径向气体轴承(14)与所述主轴(7)之间设有一层石墨(23)。

3.根据权利要求1所述的一种微型燃气轮机转子的支承结构，其特征在于，所述静压径向止推联合气体轴承(15)包括径向支撑部(151)和止推部(152)，所述径向支撑部(151)与所述止推部(152)垂直布置，所述止推部(152)的一侧设有止推盘(16)；所述径向支撑部(151)和所述止推部(152)上均开设有节流孔，所述径向支撑部(151)与所述主轴(7)之间，以及所述止推部(152)与所述止推盘(16)之间均设有一层石墨(23)。

4.根据权利要求2或3任一项所述的一种微型燃气轮机转子的支承结构，其特征在于，所述节流孔包括进气口(20)、节流小孔(21)和气腔(22)，所述进气口(20)通过所述节流小孔(21)与所述气腔(22)连通，所述气腔(22)与所述石墨(23)接触。