CN210509969U

CN210509969U - 一种推力轴承、转子系统及燃气轮机发电机组

Info

Publication number: CN210509969U
Application number: CN201821703644.7U
Authority: CN
Inventors: 靳普; 刘慕华
Original assignee: TXR S Technology Investment Group Co Ltd
Current assignee: Liu Muhua
Priority date: 2018-10-21
Filing date: 2018-10-21
Publication date: 2020-05-12
Anticipated expiration: 2028-10-21

Abstract

本实用新型公开了一种推力轴承，该推力轴承用于安装在转轴上，包括：第一推力盘、第二推力盘和推力轴承本体组件；第一推力盘与第二推力盘固定套设在转轴上，两者相对设置且相互抵接，形成环形的容纳槽；推力轴承本体组件设置在容纳槽内，且与第一容纳槽的侧壁之间具有轴向间隙；所述推力轴承本体组件内部设置有与所述轴向间隙连通的推力轴承气腔，推力轴承气腔与外部气源连通。该推力轴承通过改进结构，使得推力轴承具有轴向调节能力，缓解了转轴受热膨胀引起的变形以及转轴的振动和负载下的窜动影响推力轴承承载能力的问题，改善了推力轴承的性能，尤其在高速运转状态下的动态性能和稳定性，抗受扰动能力强，提高了推力轴承的承载能力。

Description

一种推力轴承、转子系统及燃气轮机发电机组

技术领域

本实用新型涉及轴承技术领域，尤其涉及一种推力轴承、转子系统及燃气轮机发电机组。

背景技术

燃气轮机主要包括压气机、燃烧室及涡轮三大部件。空气进入压气机后被压缩成高温高压的空气，然后供给燃烧室与燃料混合燃烧，其产生的高温高压燃气在涡轮中膨胀做功。转子高速转动时，转子会受到轴向方向的力。为了限制转轴发生轴向上的移动，转子系统中需要安装推力轴承。传统的推力轴承均为普通的接触式轴承，随着转子转速的提高，尤其是转子转速每分钟超过40000转时，普通的接触式轴承由于存在较大的机械磨损，已不能满足工作转速的需求，这就需要采用非接触式轴承替代接触式轴承。

现有技术中，非接触式轴承一般包括磁轴承和空气轴承，但现有技术中的磁轴承和空气轴承存在如下缺陷：

1、磁轴承在长期开启时存在能耗太大以及发热等问题，不适合安装在温度较高的区域，尤其是靠近涡轮的位置。

2、普通的空气轴承在较高的温度环境中，转子轴发生热膨胀时，由于轴向的变形量容易导致推力盘和定子之间撞壁，从而导致空气轴承的失效。

可见，以上两种非接触式轴承均无法适用于高转速、高温度的使用环境。

目前亟需提供一种新的推力轴承、转子系统及燃气轮机发电机组，以解决上述问题。

发明内容

(一)发明目的

本实用新型的目的是提供一种推力轴承、转子系统及燃气轮机发电机组，通过改进结构，使得推力轴承具有轴向调节能力，缓解了转轴在工作过程中受热膨胀引起的变形以及转轴的振动和负载下的窜动，影响推力轴承承载能力的问题，改善了推力轴承的性能，尤其在高速运转状态下的动态性能和稳定性，抗受扰动能力强，进而提高了推力轴承的承载能力。本实用新型提供的推力轴承，通过改进推力轴承的结构，提高了推力轴承的承载能力，延长了推力轴承的使用寿命，进而提高了推力轴承及使用该推力轴承的转子系统以及燃气轮机发电机组的安全性和可靠性，满足了转子系统及燃气轮机发电机组的需求。

(二)技术方案

为解决上述问题，本实用新型的第一方面提供了一种推力轴承，用于安装在转轴上，其特征在于，包括：第一推力盘、第二推力盘和推力轴承本体组件；所述第一推力盘与所述第二推力盘固定安装于转轴，两者相对设置且相互抵接，形成环形的第一容纳槽；所述推力轴承本体组件设置在所述第一容纳槽内，且与所述第一容纳槽的侧壁之间具有轴向间隙；所述推力轴承本体组件内部设置有与所述轴向间隙连通的推力轴承气腔，所述推力轴承气腔与外部气源连通。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种转子系统，包括：转轴、发电机、压气机、涡轮和上述所述的推力轴承；所述转轴的轴体为一体结构；所述发电机、压气机和涡轮依次套设在所述转轴上；所述推力轴承套设在所述转轴上且位于所述压气机与所述涡轮之间。

根据本实用新型的又一方面，提供一种燃气轮机发电机组，包括上述所述的转子系统。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

1、本实用新型提供的推力轴承，通过改进结构，在推力轴承本体组件与第一容纳槽的侧壁之间设置轴向间隙，并控制该轴向间隙的变化，实现了推力轴承主动调节的作用，在转轴发生热膨胀时，第一推力盘和第二推力盘随着转轴移动，消除和缓解了转轴的轴向变形和移动，缓解了转轴在工作过程中受热膨胀引起的变形以及转轴的振动和负载下的窜动，影响推力轴承承载能力的问题,改善了推力轴承的性能，尤其在高速运转状态下的动态性能和稳定性，抗受扰动能力强，进而提高了推力轴承的承载能力。通过推力轴承产生的气膜力抵消转轴在旋转过程中产生的轴向力，限制了转轴在轴向方向上的移动，提高了转轴的安全性和可靠性。

2、本实用新型提供的转子系统，通过将该推力轴承安装在压气机与涡轮之间，并利用推力轴承产生的气膜力抵消转轴在旋转过程中产生的轴向力，限制了转轴在轴向方向上的移动，进而限定了压气机与涡轮的轴向间距，同时限定了压气机与第一机匣之间的间隙，以及涡轮与第二机匣之间的间隙，提高了压气机与涡轮结构轴向定位的稳定性，从而提高了使用该推力轴承的转子系统的安全性和可靠性，满足了转子系统的需求。

3、本实用新型提供的燃气轮机发电机组，通过将上述推力轴承安装在压气机与涡轮之间，并利用推力轴承产生的气膜力抵消转轴在旋转过程中产生的轴向力，限制了转轴在轴向方向上的移动，进而限定了压气机与涡轮的轴向间距，同时限定了压气机与第一机匣和第三机匣之间的间隙，以及涡轮与第二机匣和第四机匣之间的间隙，提高了压气机与涡轮结构轴向定位的稳定性，从而提高了使用该推力轴承的转子系统以及使用该转子系统的燃气轮机发电机组的安全性和可靠性，满足了燃气轮机发电机组的需求。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的推力轴承的剖面图；

图2是本实用新型实施例一提供的第一推力轴承本体的零件图；

图3是图2提供的第一推力轴承本体沿A-A的剖面图；

图4是本实用新型实施例一提供的第二推力轴承本体的零件图；

图5是图4提供的第二推力轴承本体沿B-B的剖面图；

图6是本实用新型实施例一提供的推力轴承的间隙示意图；

图7是本实用新型实施例一提供的推力轴承的受力状态示意图；

图8是本实用新型实施例一提供的与推力轴承配合的受力面示意图；

图9是本实用新型实施例二提供的转子系统的剖面图；

图10是本实用新型实施例三提供的燃气轮机发电机组的剖面图；

图11是本实用新型实施例三提供的推力轴承的间隙示意图；

图12是本实用新型实施例四提供的推力轴承的剖面图；

图13是本实用新型实施例四提供的第一推力轴承本体的零件图；

图14是图13提供的第一推力轴承本体沿C-C的剖面图；

图15是本实用新型实施例四提供的第二推力轴承本体的零件图；

图16是图15提供的第二推力轴承本体沿D-D的剖面图；

图17是本实用新型实施例四提供的推力轴承的间隙示意图；

图18是本实用新型实施例四提供的推力轴承的受力状态示意图；

图19是本实用新型实施例四提供的与推力轴承配合的受力面示意图；

图20是本实用新型实施例五提供的转子系统的剖面图；

图21是本实用新型实施例六提供的燃气轮机发电机组的剖面图；

图22是本实用新型实施例六提供的推力轴承的间隙示意图。

附图标记：

100、转轴，200、推力轴承，201、第一推力盘，2011、第一盘体，2012、第二盘体，202、第二推力盘，2021、第三盘体，2022、第四盘体，203、第一推力轴承本体，2031、第三安装孔，2032、第一凹槽，2033，第一气孔，2034、第一定位孔，204、第二推力轴承本体，2041、第四安装孔，2042、第二凹槽，2043、推力轴承气腔槽，2044、第二气孔，2045、第三气孔，2046、第二定位孔，2047、第一密封槽，2048、第二密封槽，205、第一连接件，206、定位件，207、第二连接件，208、第一密封件，209、第二密封件，300、发电机，400、压气机，400a、第一机匣，400b、第三机匣，500、涡轮，500a、第二机匣，500b、第四机匣，600、燃烧室，600a、燃烧室机壳，700、外壳，701、第一壳体，702、第二壳体，R1、第一容纳槽，R2、第二容纳槽，S、推力轴承气腔，P1、推力轴承气腔进气通道，P2、机匣进气通道，P3、压气机进气通道，P4、压气机出气通道，P5、涡轮进气通道，P6、涡轮排气通道。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

在以下实施例中，轴向、径向均是以转轴的轴向、径向为准。

实施例一

图1是本实用新型实施例一提供的推力轴承的剖面图。

请参照图1，在本实用新型实施例一中，提供一种推力轴承200，用于安装在转轴100上，包括：第一推力盘201、第二推力盘202和推力轴承本体组件。

第一推力盘201与第二推力盘202相对设置且相互抵接，形成环形的第一容纳槽R1；推力轴承本体组件设置在第一容纳槽R1内，且与第一容纳槽R1的侧壁之间具有轴向间隙；推力轴承本体组件内部设置有与轴向间隙连通的推力轴承气腔S，推力轴承气腔S与外部气源连通。上述轴向间隙通过推力轴承气腔S与外部气源连通，使得该推力轴承200能够作为静压轴承或动静压轴承。

推力轴承本体组件与第一容纳槽R1的槽底之间具有与推力轴承气腔S连通的径向间隙。

推力轴承本体组件包括相互抵接设置的第一推力轴承本体203和第二推力轴承本体204，第一推力轴承本体203与第二推力轴承本体204之间形成有推力轴承气腔S。

具体地，第一推力轴承本体203套设在第一推力盘201靠近第二推力盘202的一端，且与第一推力盘201沿轴向间隙配合，使得第一推力轴承本体203与第一推力盘201之间沿轴向形成气膜，第一推力轴承本体203与第一推力盘201之间的径向间隙为安装间隙；第二推力轴承本体204套设在第二推力盘202靠近第一推力盘201的一端，且与第二推力盘202沿径向间隙配合且沿轴向也间隙配合，使得第二推力轴承本体204与第二推力盘202之间沿径向和轴向分别形成气膜。该推力轴承200通过改进结构，改善了该推力轴承200的性能，尤其在高速运转状态下的动态性能和稳定性，抗受扰动能力强，进而提高了该推力轴承200的承载能力。

具体地，该推力轴承200在使用时，第一推力盘201与第二推力盘202固定套设在转轴100上并与转轴100一起转动，形成空气轴承的动子；第一推力轴承本体203与第二推力轴承本体204位于第一推力盘201与第二推力盘202形成的第一容纳槽R1内，并与第一机匣400a和第二机匣500a共同形成空气轴承的静子；该推力轴承200通过空气轴承的动子与空气轴承的静子相互配合产生的气膜力抵消转轴100在旋转过程中的轴向力，限制了转轴100在轴向方向上的移动，提高了转轴100的安全性和可靠性。

其中，第一机匣400a套设在第一推力盘201外部且位于第一推力轴承本体203远离第二推力轴承本体204的一侧。第二机匣500套设在第二推力轴承本体204和第二推力盘202外部，且与第一机匣400a抵靠并形成第二容纳槽R2，第二容纳槽R2与第一容纳槽R1共同围成用于容纳推力轴承本体组件即第一推力轴承本体203和第二推力轴承本体204的推力轴承本体容纳腔。

可选的，第一推力盘201和第二推力盘202为环状结构，其中部分别设置有与转轴100形状相匹配的第一安装孔和第二安装孔。

具体地，第一推力盘201包括相互连接的第一盘体2011和第二盘体2012，其中，第一盘体2011和第二盘体2012均为环状结构，且第一盘体2011的外径大于第二盘体2012的外径；第二推力盘202包括相互连接的第三盘体2021和第四盘体2022，其中，第三盘体2021和第四盘体2022均为环状结构，且第三盘体2021的外径大于第四盘体2022的外径。第一盘体2011的外径等于第四盘体2022的外径，第二盘体2012与第四盘体2022的端面抵接，使得第一盘体2011靠近第二盘体2012的端面、第二盘体2012的侧壁、第四盘体2022的侧壁和第三盘体2021靠近第四盘体2022的端面共同围成上述第一容纳槽R1。

可选的，第一推力轴承本体203为环状结构，第二推力轴承本体204为环状结构。

可选的，第一推力轴承本体203的外径等于第二推力轴承本体204的外径。

在本实施例中，推力轴承200还包括：至少一个第一连接件205。

至少一个第一连接件205设置在第一推力轴承本体203远离第二推力轴承本体204的一侧。具体地，第一连接件205使得第一推力轴承本体203与第一机匣400a柔性连接，其中，第一机匣400a套设在第一推力盘201外部且位于第一推力轴承本体203远离第二推力轴承本体204的一侧。由于第一推力轴承本体203、第二推力轴承本体204和转轴100可能会因温度升高伸长的尺寸不一致，通过设置第一连接件205，可以在此情况下适当调整第一推力轴承本体203与第一推力盘201以及第二推力轴承本体204与第二推力盘202之间的轴向间隙。

可选的，第一连接件205为弹性部件。其中，第一连接件205包括但不限于弹簧。

可选的，第一连接件205沿圆周方向分布。

可选的，第一连接件205沿圆周方向均匀分布。

可选的，第一连接件205的数量为8个。

图2是本实用新型实施例一提供的第一推力轴承本体的零件图。

图3是图2提供的第一推力轴承本体沿A-A的剖面图。

请参照图2和图3，第一推力轴承本体203的中部设置有与第一容纳槽R1的槽底形状相匹配的第三安装孔2031。具体地，第一容纳槽R1的槽底是指第一推力盘201的第二盘体2012的侧壁和第二推力盘202的第四盘体2022的侧壁，因此，第三安装孔2031的尺寸应该与第二盘体2012的外径和第四盘体2022的外径相匹配。

可选的，第一推力轴承本体203远离第二推力轴承本体204的一侧设置有至少一个第一凹槽2032；第一凹槽2032的数量与第一连接件205的数量相匹配；每个第一凹槽2032内设置一个第一连接件205。

可选的，第一机匣400a靠近第一推轴承本体203的一侧设置有至少一个第三凹槽，第三凹槽与第一凹槽2032相对设置形成第一容纳腔，第一连接件205位于第一容纳腔内。

可选的，第三凹槽的形状和数量与第一凹槽2032的形状和数量相匹配。

可选的，第一推力轴承本体203上设置有贯通的第一气孔2033；第一气孔2033与推力轴承气腔S连通。具体地，第一推力轴承本体203上设置有沿轴向延伸并贯穿第一推力轴承本体203的第一气孔2033。

可选的，第一气孔2033沿圆周方向分布。

可选的，第一气孔2033沿圆周方向均匀分布。

可选的，第一气孔2033的数量为8个。

可选的，第一气孔2033的两端分别设置有倒角。

图4是本实用新型实施例一提供的第二推力轴承本体的零件图。

图5是图4提供的第二推力轴承本体沿B-B的剖面图。

请参照图4和图5，第二推力轴承本体204的中部设置有与第一容纳槽R1的槽底形状相匹配的第四安装孔2041。

可选的，第二推力轴承本体204靠近第一推力轴承本体203的一侧向内凹陷形成一环形的推力轴承气腔槽2043；推力轴承气腔槽2043与第一推力轴承本体203的端面形成推力轴承气腔S；第二推力轴承本体204上设置有将推力轴承气腔S与外部气源连通的推力轴承气腔进气通道P1。

可选的，推力轴承气腔槽2043的底部设置有贯穿第二推力轴承本体204的第二气孔2044。具体地，第二推力轴承本体204上设置有沿轴向延伸并贯穿第二推力轴承本体204的第二气孔2044。

可选的，第二气孔2044沿圆周方向分布。

可选的，第二气孔2044沿圆周方向均匀分布。

可选的，第二气孔2044的数量为8个。

可选的，第二气孔2044的两端分别设置有倒角。

可选的，推力轴承气腔槽2043的侧壁上设置有贯穿第二推力轴承本体204的第三气孔2045。具体地，推力轴承气腔槽2043的侧壁上设置有沿径向向中心延伸并贯穿第二推力轴承本体204的第三气孔2045。

可选的，第三气孔2045的两端分别设置有倒角。

可选的，推力轴承气腔S为环形；推力轴承气腔S沿径向的两侧分别设置有第一密封件208和第二密封件209；或者推力轴承气腔S沿径向的两侧，第一推力轴承本体203和第二推力轴承本体204之间通过设置相互配合的凹槽和突起结构形成密封。

可选的，推力轴承气腔槽2043沿径向的两侧分别设置有环形的第一密封槽2047和第二密封槽2048。第一密封件208和第二密封件209分别位于第一密封槽2047和第二密封槽2048内。具体地，第一密封件208和第二密封件209的尺寸可根据实际需要适当调整，第一密封槽2047和第二密封槽2048的尺寸分别与第一密封件208和第二密封件209的尺寸相匹配即可。

可选的，第一推力轴承本体203靠近第一推力盘201的一侧设置有动压发生槽，或者第一推力盘201上与第一推力轴承本体203相对应的位置设置有动压发生槽。

可选的，第二推力轴承本体204靠近第二推力盘202的一侧设置有动压发生槽，或者第二推力盘202上与第二推力轴承本体204相对应的位置设置有动压发生槽。

通过在第一推力轴承本体203上或者在第一推力盘201上刻上动压发生槽，有利于更好地引导第一轴向间隙内的气体泵入和甩出；通过在第二推力轴承本体204上刻上动压发生槽或者第二推力盘202上刻上动压发生槽，有利于更好地引导第二轴向间隙内的气体泵入和甩出。

第二推力盘202上用于形成第一容纳槽R1的槽底的一面设置有动压发生槽；或者第二推力轴承本体204的内壁上设置有动压发生槽。

可选的，动压发生槽为螺旋槽。

通过在第二推力盘2上或者在第二径向轴承本体204上刻上动压发生槽，形成动压气体轴承或动静压混合气体轴承，在转轴100转动起来之后对转轴100起到支撑作用。

可选的，推力轴承200还包括：定位件206。

定位件206依次穿过第一连接件205、第一推力轴承本体203和第二推力轴承本体204；定位件206分别与第一推力轴承本体203和第二推力轴承本体204间隙配合。

可选的，定位件206的一端依次穿过第一连接件205、第一推力轴承本体203和第二推力轴承本体204，分别与第一推力轴承本体203和第二推力轴承本体204间隙配合；定位件206的另一端与第一机匣400a螺纹连接。

可选的，定位件206包括相互连接的连接部和定位部，连接部直径大于定位部的直径，连接部的侧壁上设置有外螺纹，定位部为表面光滑的柱状结构。

可选的，第一推力轴承本体203上设置有第一定位孔2034，第一定位孔2034与第一凹槽2032连通，且第一定位孔2034的直径大于定位部的直径，使得定位件206与第一推力轴承本体203间隙配合。

可选的，第二推力轴承本体204上设置有第二定位孔2046，第二定位孔2046的直径大于定位部的直径，使得定位件206与第一推力轴承本体203间隙配合。

可选的，第一定位孔2034的直径等于第二定位孔2046的直径。

图6是本实用新型实施例一提供的推力轴承的间隙示意图。

请参照图6，在本实施例中，第一推力轴承本体203与第一推力盘201之间沿径向形成的径向间隙为第一径向间隙，第一径向间隙的宽度为a；第二推力轴承本体204与第二推力盘202之间沿径向形成的径向间隙为第二径向间隙，第二径向间隙的宽度为b；第一推力轴承本体203与定位件206之间沿径向形成第三径向间隙，第三径向间隙的宽度为c；第二推力轴承本体204与定位件206之间沿径向形成第四径向间隙，第四径向间隙的宽度为d；其中，b＜c＜a，c＝d。第一推力轴承本体203与第一推力盘201之间沿轴向形成的轴向间隙为第一轴向间隙，第一轴向间隙的宽度为e；第二推力轴承本体204与第二推力盘202之间沿轴向形成的轴向间隙为第二轴向间隙，第二轴向间隙的宽度为f。

在本实施例中，推力轴承200的最大许用间隙为δ，则a＞δ，b＜δ、e＜δ、f＜δ。其中，δ是指在满足推力轴承设计承载力的情况下，推力轴承设计允许的最大轴承间隙值。由于定位件206已经起到径向定位作用，因此，第一径向间隙处不需要形成径向轴承，因此，a＞δ。为了使得推力轴承200能够正常工作，则需要b＜δ、e＜δ、f＜δ。

具体地，在本实施例中，第一气孔2033将第一轴向间隙与推力轴承气腔S连通；第二气孔2044将第二轴向间隙与推力轴承气腔S连通；第三气孔2045将第二径向间隙与推力轴承气腔S连通。

图7是本实用新型实施例一提供的推力轴承的受力状态示意图。

请参照图7，图中显示了推力轴承200的受力状态，如图7所示，推力轴承气腔S工作时产生的膨胀力为F1，第一推力轴承本体203的气膜轴向力为F2；第二推力轴承本体204的气膜轴向力为F3；第二推力轴承本体204的气膜径向力为F4，第一连接件205的预紧力为F5，其中，F1＞F5。具体地，推力轴承200工作时，推力轴承气腔S产生的膨胀力F1大于第一连接件205的预紧力F5，第一推力轴承本体203与第二推力轴承本体204分开，且第一推力轴承本体203朝第一推力盘201移动，第二推力轴承本体204朝第二推力盘202移动，使得第一推力轴承本体203与第一推力盘201之间形成的第一轴向间隙的宽度e变小，则第一推力轴承本体203的气膜轴向力为F2变大，第二推力轴承本体204与第二推力盘202之间形成的第二轴向间隙的宽度f变小，则第二推力轴承本体204的气膜轴向力为F3变大，从而提高了该推力轴承200的承载能力。同时，通过控制第一轴向间隙的宽度e和第二轴向间隙的宽度f的变化，实现了推力轴承主动调节的作用，在转轴100发生热膨胀时，第一推力盘201和第二推力盘202随着转轴100移动，消除和缓解了转轴100的轴向变形和移动。

在推力轴承200工作过程中，第一连接件205产生的最大弹力为F5’，其中，F5’+F2＞F1。具体地，第一连接件205的最大弹力F5’加上第一推力轴承本体203的气膜轴向力F2大于F1，可保证第一推力轴承本体203不会碰到第一机匣400a,使得第一推力轴承本体203可在第一轴向间隙内浮动。

图8是本实用新型实施例一提供的与推力轴承配合的受力面示意图。

请参照图8，图中显示了与推力轴承200配合的各部件的受力面，分别是：第一机匣400a靠近第一推力轴承本体203的端面A、第二机匣500靠近第二推力轴承本体204的端面B、第一推力盘201靠近第一推力轴承本体203的端面C、第二推力盘202靠近第二推力轴承本体204的端面D以及第二推力盘202靠近第二推力轴承本体204的侧壁E。

由于推力轴承200对受力面的平行度要求比较高，因此，为保证端面A和端面B的的平行度，以及两者对转轴100轴线的垂直度，需要在各自零件加工中留余量，组合装配后再进行最终加工；为保证端面C和端面D的平行度，以及两者对转轴100轴线的垂直度，同时为保证侧壁E对转轴100轴向的同轴度，需要在各自零件加工中留余量，与转轴100模拟装配后再进行最终加工。

本实用新型实施例一提供的推力轴承200，通过改进结构，改善了推力轴承200的性能，尤其在高速运转状态下的动态性能和稳定性，抗受扰动能力强，进而提高了推力轴承200的承载能力。通过推力轴承200产生的气膜力抵消转轴100在旋转过程中产生的轴向力，限制了转轴100在轴向方向上的移动，提高了转轴100的安全性和可靠性。

实施例二

图9是本实用新型实施例二提供的转子系统的剖面图。

如图9所示，在本实用新型实施例二中，提供一种转子系统，包括：转轴100、发电机300、压气机400、涡轮500和实施例一中的推力轴承200。

其中，转轴100的轴体为一体结构；发电机300、压气机400和涡轮500依次套设在转轴100上；推力轴承200套设在转轴100上且位于压气机400与涡轮500之间。

本实用新型实施例二提供的转子系统，通过改进推力轴承200的结构，改善了推力轴承200的性能，尤其在高速运转状态下的动态性能和稳定性，抗受扰动能力强，进而提高了推力轴承200的承载能力。通过将该推力轴承200安装在压气机400与涡轮500之间，利用推力轴承200产生的气膜力抵消转轴100在旋转过程中产生的轴向力，限制了转轴100在轴向方向上的移动，进而限定了压气机400与涡轮500的轴向间距，同时限定了压气机400与第一机匣400a之间的间隙，以及涡轮500与第二机匣500a之间的间隙，提高了压气机与涡轮结构轴向定位的稳定性，从而提高了使用该推力轴承200的转子系统的安全性和可靠性，满足了转子系统的需求。

实施例三

图10是本实用新型实施例三提供的燃气轮机发电机组的剖面图。

如图10所示，在本实用新型实施例三中，提供一种燃气轮机发电机组，包括实施例二中的转子系统。

在本实施例中，该燃气轮机发电机组还包括：外壳700、第一机匣400a、第二机匣500a、第三机匣400b、第四机匣500b和燃烧室600。

其中，外壳700包括：相互连接的第一壳体701和第二壳体702。第一壳体701套设发电机300外部，且与发电机300的电机机壳304之间形成压气机进气通道P3，空气由压气机进气通道P3进入压气机400时，空气经由电机机壳304，能够对发电机300起到冷却作用；第二壳体702套设在燃烧室600外部。

第一机匣400a套设在第一推力盘201外部且位于压气机400与第一推力轴承本体203之间。

可选的，第一机匣400a靠近第一推轴承本体的一侧设置有至少一个第三凹槽，第三凹槽与第一凹槽2032相对设置围成第一容纳腔，第一连接件205位于第一容纳腔内。

可选的，第三凹槽的数量与第一凹槽2032的数量相匹配。

第二机匣500a套设在第二推力轴承本体204和第二推力盘202外部，且位于第一机匣400a与涡轮500之间，且与第一机匣400a抵靠并形成第二容纳槽R2，第二容纳槽R2与第一容纳槽R1共同围成用于容纳第一推力轴承本体203和第二推力轴承本体204的推力轴承本体容纳腔，第二机匣500a内形成有与推力轴承气腔进气通道P1连通的机匣进气通道P2。

第三机匣400b位于第一壳体701与第二壳体702的连接处，且位于压气机400靠近发电机300的一侧，与第一机匣400a相对设置，第一机匣400a与第三机匣400b之间形成有与压气机400的出气口连通的压气机出气通道P4。

第四机匣500b位于涡轮500远离压气机400的一侧，与第二机匣500a相对设置，第二机匣500a与第四机匣500b之间形成有与涡轮500的进气口连通的涡轮进气通道P5，第二机匣500a、第四机匣500b用于与燃烧室机壳600a共同围成该燃气轮机发电机组的燃烧室600。

在燃气轮机发电机组中，压气机400与第一推力盘201抵接，且位于第一机匣400a与第三机匣400b之间；涡轮500与第二推力盘202抵接，且位于第二机匣500a与第四机匣500b之间。

可选的，燃烧室600为环形。

该燃气轮机发电机组的气体通道的连接关系为：压气机进气通道P3与压气机400的进气口连通，压气机400的出气口通过压气机出气通道P4与燃烧室600连通，燃烧室600的出气口通过涡轮进气通道P5与涡轮500的进气口连通，涡轮500的出气口与涡轮排气通道P6连通。

该燃气轮机发电机组的气流方向为：气体依次经过压气机进气通道P3、压气机400、压气机出气通道P4进入燃烧室600，在燃烧室600中进行燃烧后再经过涡轮进气通道P5进入涡轮500并推动涡轮500做功，做功之后的气体经过涡轮排气通道P6排出。

图11是本实用新型实施例三提供的推力轴承的间隙示意图。

请参照图11，在本实施例中，第一推力轴承本体203和第二推力轴承本体204与第二机匣500a之间沿径向形成第五径向间隙，第五径向间隙的宽度为g；则g与a、b、c和d之间的大小关系为：b＜c＝d＜g＜a。

第一推力轴承本体203与第一机匣400a之间沿轴向形成第三轴向间隙，第三轴向间隙的宽度为h；第二推力轴承本体204与第二机匣500a之间沿轴向形成第四轴向间隙，第四轴向间隙的宽度为i；其中，h＜e，i＜f。通过设置h＜e，i＜f的间隙关系，使得在第一连接件205失效时，第一推力轴承本体203与第一机匣400a接触或者第二推力轴承本体204与第二机匣500a接触，此时，推力轴承200依旧可以正常工作，重新调整压力，达到受力平衡，即保护了推力轴承200。

压气机400的表面与第三机匣400b的表面之间形成第一表面间隙，第一表面间隙的宽度为j；涡轮500的表面与第四机匣500b的表面之间形成第二表面间隙，第二表面间隙的宽度为k；其中，h+f＜j，i+e＜k。通过设置h+f＜j的间隙关系，避免了压气机400与第三机匣400b碰撞，通过设置i+e＜k的间隙关系，避免了涡轮500与第四机匣500b碰撞。

本实用新型实施例三提供的燃气轮机发电机组，通过改进推力轴承200的结构，改善了推力轴承200的性能，尤其在高速运转状态下的动态性能和稳定性，抗受扰动能力强，进而提高了推力轴承200的承载能力。通过将该推力轴承200安装在压气机400与涡轮500之间，利用推力轴承200产生的气膜力抵消转轴100在旋转过程中产生的轴向力，限制了转轴100在轴向方向上的移动，进而限定了压气机400与涡轮500的轴向间距，同时限定了压气机400与第一机匣400a和第三机匣400b之间的间隙，以及涡轮500与第二机匣500a和第四机匣500b之间的间隙，提高了压气机与涡轮结构轴向定位的稳定性，从而提高了使用该推力轴承200的转子系统以及使用该转子系统的燃气轮机发电机组的安全性和可靠性，满足了燃气轮机发电机组的需求。

实施例四

图12是本实用新型实施例四提供的推力轴承的剖面图。

请参照图12，本实用新型实施例四提供的推力轴承200，与实施例一的不同之处在于，去掉了实施例一中的定位件206，增加了第二连接件207。

在本实施例中，该推力轴承200还包括：至少一个第二连接件207。

至少一个第二连接件207设置在第二推力轴承本体204远离第一推力轴承本体203的一侧。具体地，第二连接件207使得第二推力轴承本体204与第二机匣500a柔性连接。由于第一推力轴承本体203、第二推力轴承本体204和转轴100可能会因温度升高伸长的尺寸不一致，通过设置第一连接件205和第二连接件207，可以在此情况下适当调整第一推力轴承本体203与第一推力盘201以及第二推力轴承本体204与第二推力盘202之间的轴向间隙。

可选的，第一连接件205为弹性部件。其中，第二连接件207包括但不限于弹簧。

可选的，第二连接件207沿圆周方向分布。

可选的，第二连接件207沿圆周方向均匀分布。

可选的，第二连接件207的数量与第一连接件205的数量相匹配。

图13是本实用新型实施例四提供的第一推力轴承本体的零件图。

图14是图13提供的第一推力轴承本体沿C-C的剖面图。

请参照图13和图14，在本实施例中，第一推力轴承本体203的结构与实施例一中的第一推力轴承本体203的结构不同，由于去掉了定位件206，本实施例中的第一推力轴承本体203只设置的第一凹槽2032，并未设置与第一凹槽2032连通的第一定位孔2034。

本实施例中的第一推力轴承本体203的其他部分的结构、位置和连接关系与实施例一相同，在此不再赘述。

图15是本实用新型实施例四提供的第二推力轴承本体的零件图。

图16是图15提供的第二推力轴承本体沿D-D的剖面图。

请参照图15和图16，在本实施例中，第二推力轴承本体204的结构与实施例一中的第二推力轴承本体204的结构不同，具体如下：

第二推力轴承本体204远离第一推力轴承本体203的一侧设置有至少一个第二凹槽2042；第二凹槽2042的数量与第二连接件207的数量相匹配；每个第二凹槽2042内设置一个第二连接件207。

在本实施例中，第二推力轴承本体204的其他部分的结构、位置和连接关系与实施例一相同，在此不再赘述。

图17是本实用新型实施例四提供的推力轴承的间隙示意图。

请参照图17，在本实施例中，由于去掉了定位件206，因此第一推力轴承本体203与定位件206之间沿径向形成的第一径向间隙也就不存在了。此时，第一推力轴承本体203与第一推力盘201之间沿径向形成第一径向间隙，第一径向间隙的宽度为a；第二推力轴承本体204与第二推力盘202之间沿径向形成第二径向间隙，第二径向间隙的宽度为b；其中，b≤a。具体地，第一径向间隙不必形成径向轴承，只有第二径向间隙是用来形成径向空气轴承的，因此b≤a。

图18是本实用新型实施例四提供的推力轴承的受力状态示意图。

请参照图18，图中显示了推力轴承200的受力状态，如图17所示，推力轴承气腔S工作时产生的膨胀力为F1；第一推力轴承本体203的气膜轴向力为F2；第二推力轴承本体204的气膜轴向力为F3；第二推力轴承本体204的气膜径向力为F4，第一连接件205的预紧力为F5，第二连接件207的预紧力为F6；其中，F1＞F5，和/或F1＞F6。具体地，推力轴承200工作时，推力轴承气腔S产生的膨胀力F1大于第一连接件205产生的预紧力F5，和/或推力轴承气腔S产生的膨胀力F1大于第二连接件207产生的预紧力F6，第一推力轴承本体203与第二推力轴承本体204分开，且第一推力轴承本体203朝第一推力盘201移动和/或第二推力轴承本体204朝第二推力盘202移动，使得第一推力轴承本体203与第一推力盘201之间形成的第一轴向间隙的宽度e变小，则第一推力轴承本体203的气膜轴向力为F2变大，第二推力轴承本体204与第二推力盘202之间形成的第二轴向间隙f变小，则第二推力轴承本体204的气膜轴向力为F3变大，从而提高了该推力轴承200的承载能力。同时，通过控制第一轴向间隙的宽度e和第二轴向间隙的宽度f的变化，实现了推力轴承主动调节的作用，在转轴100发生热膨胀时，第一推力盘201和/或第二推力盘202随着转轴100移动，消除和缓解了转轴100的轴向变形和移动。

在推力轴承200工作过程中，第二连接件207产生的最大弹力为F6’，其中，F6’+F3＞F1。具体地，第二连接件207的最大弹力F6’加上第二推力轴承本体204的气膜轴向力F3大于F1，可保证第二推力轴承本体204不会碰到第二机匣500a,使得第二推力轴承本体204可在第二轴向间隙内浮动。

图19是本实用新型实施例四提供的与推力轴承配合的受力面示意图。

请参照图19，图中显示了与推力轴承200配合的各受力面，在本实施例中，与推力轴承200配合的各受力面与实施例一相同，在此不再赘述。

本实施例中的推力轴承200的其他部分的结构、位置和连接关系与实施例一相同，在此不再赘述。

实施例五

图20是本实用新型实施例五提供的转子系统的剖面图。

请参照图20，在本实用新型实施例五中，提供一种转子系统，本实施例与实施例二的不同之处在于，采用的推力轴承200的结构不同，本实施例提供的转子系统包括实施例四中的推力轴承200。

本实施例提供的转子系统的其他部分的结构、位置和连接关系与实施例二相同，在此不再赘述。

实施例六

图21是本实用新型实施例六提供的燃气轮机发电机组的剖面图。

请参照图21，在本实用新型实施例六中，提供一种燃气轮机发电机组，本实施例与实施例三的不同之处在于，采用的转子系统的结构不同，本实施例提供的燃气轮机发电机组包括实施例五中的转子系统，由于采用的推力轴承200的结构不同，导致与推力轴承200配合的第一机匣400a和第二机匣500a的结构也不相同。

在本实施例中，由于去掉了定位件206，因此，第一机匣400a的结构做了适应性修改。

在本实施例中，由于推力轴承200还包括第二连接件207，因此第二机匣500a的结构与实施例三不同。

可选的，第二机匣500a靠近第二推轴承本体的一侧设置有至少一个第四凹槽，第四凹槽与第二凹槽2042相对设置形成第二容纳腔，第二连接件207位于第二容纳腔内。

可选的，第四凹槽的形状和数量与第二凹槽2042的形状和数量相匹配。

图22是本实用新型实施例六提供的推力轴承的间隙示意图。

请参照图22，第一推力轴承本体203和第二推力轴承本体204与第二机匣500a之间沿径向形成第五径向间隙，第五径向间隙的宽度为g；则g与a、b之间的大小关系为：b＜g＜a。

本实施例提供的燃气轮机发电机组的其他部分的结构、位置和连接关系与实施例三相同，在此不再赘述。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims

1.一种推力轴承(200)，用于安装在转轴(100)上，其特征在于，包括：第一推力盘(201)、第二推力盘(202)和推力轴承本体组件；

所述第一推力盘(201)与所述第二推力盘(202)固定套设在所述转轴(100)上，两者相对设置且相互抵接，形成环形的第一容纳槽(R1)；

所述推力轴承本体组件设置在所述第一容纳槽(R1)内，且与所述第一容纳槽(R1)的侧壁之间具有轴向间隙；

所述推力轴承本体组件内部设置有与所述轴向间隙连通的推力轴承气腔(S)，所述推力轴承气腔(S)与外部气源连通。

2.根据权利要求1所述的推力轴承(200)，其特征在于，所述推力轴承本体组件与所述第一容纳槽(R1)的槽底之间具有与所述推力轴承气腔(S)连通的径向间隙。

3.根据权利要求1所述的推力轴承(200)，其特征在于，所述推力轴承本体组件包括相互抵接设置的第一推力轴承本体(203)和第二推力轴承本体(204)，所述第一推力轴承本体(203)与所述第二推力轴承本体(204)之间形成有所述推力轴承气腔(S)。

4.根据权利要求2所述的推力轴承(200)，其特征在于，所述推力轴承本体组件包括相互抵接设置的第一推力轴承本体(203)和第二推力轴承本体(204)，所述第一推力轴承本体(203)与所述第二推力轴承本体(204)之间形成有所述推力轴承气腔(S)。

5.根据权利要求3所述的推力轴承(200)，其特征在于，还包括：

至少一个第一连接件(205)，其设置在所述第一推力轴承本体(203)远离所述第二推力轴承本体(204)的一侧；和/或

至少一个第二连接件(207)，其设置在所述第二推力轴承本体(204)远离所述第一推力轴承本体(203)的一侧。

6.根据权利要求4所述的推力轴承(200)，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求5所述的推力轴承(200)，其特征在于，

所述第一连接件(205)为弹性部件；和/或

所述第二连接件(207)为弹性部件。

8.根据权利要求6所述的推力轴承(200)，其特征在于，

所述第一连接件(205)为弹性部件；和/或

所述第二连接件(207)为弹性部件。

9.根据权利要求5所述的推力轴承(200)，其特征在于，

所述第一推力轴承本体(203)远离所述第二推力轴承本体(204)的一侧设置有至少一个第一凹槽(2032)，所述第一凹槽(2032)的数量与所述第一连接件(205)的数量相匹配，每个所述第一凹槽(2032)内设置一个所述第一连接件(205)；和/或，

所述第二推力轴承本体(204)远离所述第一推力轴承本体(203)的一侧设置有至少一个第二凹槽(2042)，所述第二凹槽(2042)的数量与所述第二连接件(207)的数量相匹配，每个所述第二凹槽(2042)内设置一个所述第二连接件(207)。

10.根据权利要求6所述的推力轴承(200)，其特征在于，

11.根据权利要求7所述的推力轴承(200)，其特征在于，

12.根据权利要求8所述的推力轴承(200)，其特征在于，

13.根据权利要求7所述的推力轴承(200)，其特征在于，还包括：

定位件(206)，其依次穿过所述第一连接件(205)、所述第一推力轴承本体(203)和所述第二推力轴承本体(204)；

所述定位件(206)分别与所述第一推力轴承本体(203)和所述第二推力轴承本体(204)间隙配合。

14.根据权利要求8所述的推力轴承(200)，其特征在于，还包括：

定位件(206)，其依次穿过所述第一连接件(205)、所述第一推力轴承本体(203) 和所述第二推力轴承本体(204)；

15.根据权利要求14所述的推力轴承(200)，其特征在于，

所述第一推力轴承本体(203)与所述第一推力盘(201)之间沿径向形成的所述径向间隙为第一径向间隙，所述第一径向间隙的宽度为a；

所述第二推力轴承本体(204)与所述第二推力盘(202)之间沿径向形成的所述径向间隙为第二径向间隙，所述第二径向间隙的宽度为b；

所述第一推力轴承本体(203)与所述定位件(206)之间沿径向形成第三径向间隙，所述第三径向间隙的宽度为c；

所述第二推力轴承本体(204)与所述定位件(206)之间沿径向形成第四径向间隙，所述第四径向间隙的宽度为d；

其中，b＜c＜a，c＝d。

16.根据权利要求4所述的推力轴承(200)，其特征在于，

所述第一推力轴承本体(203)与所述第一推力盘(201)之间沿径向形成的径向间隙为第一径向间隙，所述第一径向间隙的宽度为a；

所述第二推力轴承本体(204)与所述第二推力盘(202)之间沿径向形成的径向间隙为第二径向间隙，所述第二径向间隙的宽度为b；

其中，b≤a。

17.根据权利要求3所述的推力轴承(200)，其特征在于，

所述推力轴承(200)的最大许用间隙为δ；

其中，a＞δ。

18.根据权利要求3-17中任意一项所述的推力轴承(200)，其特征在于，

所述第一推力轴承本体(203)与所述第一推力盘(201)之间沿轴向形成的所述轴向间隙为第一轴向间隙；

所述第一推力轴承本体(203)上设置有贯通的第一气孔(2033)；

所述第一气孔(2033)将所述第一轴向间隙与所述推力轴承气腔(S)连通。

19.根据权利要求3、5、7、9、11和13中任意一项所述的推力轴承(200)，其特征在于，

所述第二推力轴承本体(204)靠近所述第一推力轴承本体(203)的一侧向内凹陷形成一环形的推力轴承气腔槽(2043)；

所述推力轴承气腔槽(2043)与所述第一推力轴承本体(203)的端面形成所述推力轴承气腔(S)；

所述第二推力轴承本体(204)上设置有将所述推力轴承气腔(S)与所述外部气源连通的推力轴承气腔进气通道(P1)。

20.根据权利要求4、6、8、10、12、14-17中任意一项所述的推力轴承(200)，其特征在于，

21.根据权利要求20所述的推力轴承(200)，其特征在于，

所述第二推力轴承本体(204)与所述第二推力盘(202)之间沿轴向形成的所述轴向间隙为第二轴向间隙；

所述第二推力轴承本体(204)与所述第二推力盘(202)之间沿径向形成的所述径向间隙为第二径向间隙；

所述推力轴承气腔槽(2043)的底部设置有贯穿所述第二推力轴承本体(204)的第二气孔(2044)；所述第二气孔(2044)将所述第二轴向间隙与所述推力轴承气腔(S)连通；

所述推力轴承气腔槽(2043)的侧壁上设置有贯穿所述第二推力轴承本体(204)的第三气孔(2045)；所述第三气孔(2045)将所述第二径向间隙与所述推力轴承气腔(S)连通。

22.根据权利要求3-17中任意一项所述的推力轴承(200)，其特征在于，

所述推力轴承气腔(S)为环形；

所述推力轴承气腔(S)沿径向的两侧分别设置有第一密封件(208)和第二密封件(209)；或者

所述推力轴承气腔(S)沿径向的两侧，所述第一推力轴承本体(203)和所述第二推力轴承本体(204)之间通过设置相互配合的凹槽和突起结构形成密封。

23.根据权利要求3-17中任意一项所述的推力轴承(200)，其特征在于，

所述第一推力轴承本体(203)靠近所述第一推力盘(201)的一侧设置有动压发生槽或者所述第一推力盘(201)上与所述第一推力轴承本体(203)相对应的位置设置有动压发生槽；和/或

所述第二推力轴承本体(204)靠近所述第二推力盘(202)的一侧设置有动压发生槽或者所述第二推力盘(202)上与所述第二推力轴承本体(204)相对应的位置设置有动压发生槽。

24.根据权利要求3-17中任意一项所述的推力轴承(200)，其特征在于，

所述第二推力盘(202)上用于形成所述第一容纳槽(R1)的槽底的一面设置有动压发生槽；或者

所述第二推力轴承本体(204)的内壁上设置有动压发生槽。

25.一种转子系统，其特征在于，包括：转轴(100)、发电机(300)、压气机(400)、涡轮(500)和权利要求1-24中任意一项所述的推力轴承(200)；

所述转轴(100)的轴体为一体结构；

所述发电机(300)、压气机(400)和涡轮(500)依次套设在所述转轴(100)上；

所述推力轴承(200)套设在所述转轴(100)上且位于所述压气机(400)与所述涡轮(500)之间。

26.一种燃气轮机发电机组，其特征在于，包括权利要求25所述的转子系统。