CN211343132U - 一种冷热电三联供微型燃气轮机设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，包括微型燃气轮机；其中，所述微型燃气轮机包括：压气机、涡轮以及燃烧室组件；所述燃烧室组件包括燃烧室、进气腔、进气通道以及排气通道，所述进气腔包括一体的内部进气腔和外部进气腔，所述外部进气腔的出气端连通内部进气腔的进气端，所述外部进气腔的进气端连通进气通道，所述进气通道连通压气机，所述燃烧室设置在内部进气腔和外部进气腔之间，燃烧室出气口连通排气通道；所述压气机的叶轮与所述涡轮通过转轴同轴连接，所述涡轮轮缘伸入至所述排气通道内。本实用新型具有体积小、免保养、热交换效率高的优点。

Description

一种冷热电三联供微型燃气轮机设备

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机相关技术领域，具体是一种冷热电三联供微型燃气轮机设备。

背景技术

微型燃气轮机是一类新近发展起来的小型热力发动机，其单机功率范围为25～300kW，基本技术特征是采用径流式叶轮机械以及回热循环。微型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。现有技术中的微型燃气轮机体积大，结构设计不够紧凑，难以保证高效的热交换效率以及高速下的平稳运行。

微型燃气轮机可用于分布式发电，与中心电站相比，使电站更靠近用户，可靠性更好；对终端用户来说，与其它小型发电装置相比，是一种更好的环保型发电装置，或将成为未来公用事业的基本构成之一，将来可与中心电厂平行运行。

但是其存在的问题是现有燃气供热设备体积较大、占地空间大，另一方面，现有的燃气供热设备的工作过程中需使用鼓风机供气，需要经常进行保养维修，浪费人力，同时，现有燃气供热设备功能也较为单一。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其具有体积小、免保养、具有高效的热交换效率和高速下平稳运行的优点，且可根据终端灵活选择供热或供电或热电联供的模式。

本实用新型的技术方案如下：

一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，包括微型燃气轮机；

其中，所述微型燃气轮机包括：压气机、涡轮以及燃烧室组件；

所述燃烧室组件包括燃烧室、进气腔、进气通道以及排气通道，所述进气腔包括一体的内部进气腔和外部进气腔，所述外部进气腔的出气端连通内部进气腔的进气端，所述外部进气腔的进气端连通进气通道，所述进气通道连通压气机出气端，所述燃烧室设置在内部进气腔和外部进气腔之间，燃烧室出气口连通排气通道；

所述压气机的叶轮与所述涡轮通过转轴同轴连接，所述涡轮轮缘伸入至所述排气通道内；

所述转轴可旋转的安装在空气轴承内。

进一步的，微型燃气轮机设备连接供暖设备供暖；所述供暖设备连通所述燃烧室组件的排气通道出气端。

进一步的，微型燃气轮机设备连接制冷设备制冷；所述制冷设备连通所述燃烧室组件的排气通道出气端。

进一步的，微型燃气轮机设备连接发电设备发电；所述发电设备包括发电叶轮，所述发电叶轮伸入排气通道内经排气推动旋转，转动的所述发电叶轮带动发电设备转子转动发电。

进一步的，所述发电设备为发电机；所述发电机包括转子、定子、线圈、第一轴承、第二轴承，所述转子依次穿过发电叶轮、第一轴承、定子及线圈、第二轴承；所述第一轴承为径向推力一体式空气轴承，包括套设在转子上的径向部和推力盘上的推力部，所述推力盘固定在转子上；所述第二轴承为径向空气轴承。

进一步的，所述内部进气腔和外部进气腔均呈环形，所述外部进气腔末端的出气端回绕连通内部进气腔的进气端并包围燃烧室；

所述燃烧室的径向内壁和径向外壁上布设气孔，所述径向内壁和径向外壁分别将燃烧室与内部进气腔和外部进气腔隔开；

所述排气通道呈环形并且环绕转轴轴线设置，所述燃烧室出气口设置在排气通道前部、涡轮前侧。

进一步的，所述涡轮为轴流涡轮，所述轴流涡轮轮缘与排气通道垂直。

进一步的，所述进气通道环绕所述转轴设置，所述进气腔、燃烧室以及排气通道均环绕所述涡轮设置；

所述燃烧室靠近燃烧室出气口直径渐缩。

进一步的，所述压气机还包括一体的进气筒和后端盖；所述叶轮套接固定在转轴前端；

所述转轴上靠近叶轮处套设前固定端盖，所述前固定端盖和后端盖之间的间隙形成压气机出气通道，所述出气通道和进气筒以及燃烧室组件的进气通道连通；

所述燃烧室组件的进气通道其内侧壁前端固定在前固定端盖边缘，外侧壁固定在后端盖边缘；

所述转轴上靠近涡轮处套设后固定端盖，所述燃烧室组件靠近所述后固定端盖的连接臂与后固定端盖固定连接。

进一步的，所述涡轮轮缘和排气通道之间、所述转轴和前固定端盖之间、所述转轴和后固定端盖之间、所述涡轮和后固定端盖之间均设置密封件密封。

进一步的，所述转轴中部设置推力盘，所述空气轴承包括套设于所述推力盘上的推力轴承以及套设于转轴两端的径向轴承；

所述推力轴承包括第一轴承本体和第二轴承本体，所述第一轴承本体和第二轴承本体与推力盘在轴向上对称安装且具有预设的第一轴向间隙S1，所述第一轴承本体和第二轴承本体的外端壁分别设置第一空气槽和第二空气槽，第一空气槽和第二空气槽底部设置通透的气孔，该气孔连通各第一空气槽、第二空气槽以及对应的第一轴向间隙S1，第一轴承本体和第二轴承本体内圈与转轴之间具有预设的第三径向间隙S3，第一轴承本体和第二轴承本体围成的推力盘容置槽侧壁与推力盘侧壁之间具有预设的第四径向间隙S4；

所述径向轴承外壁设置空气槽，所述径向轴承内壁和转轴之间具有预设的第二径向间隙S2，所述空气槽底部设置通透的气孔，该气孔连通空气槽和第二径向间隙S2。

进一步的，所述推力轴承还包括第一轴承壳体以及第二轴承壳体，所述第一轴承壳体包括端部和周向部，其端部安装于第一轴承本体的外端，其周向部密封罩设于其中一个径向轴承的外周；

所述第二轴承壳体包括阶梯布置的圆筒状的第一周向部和第二周向部，第一周向部罩设于第一轴承本体和第二轴承本体的外周、第二周向部密封罩设于另一径向轴承的外周；

所述第二轴承壳体的第一周向部在轴向上与第一轴承壳体端部固定连接，第一轴承壳体和/或第二轴承壳体为静止部件。

进一步的，所述转轴靠涡轮的一端设置推力盘，所述空气轴承包括套设于所述推力盘上的推力轴承以及套设于转轴靠压气机的叶轮一端的径向轴承；

所述推力轴承包括第一轴承本体和第二轴承本体，第一轴承本体和第二轴承本体与推力盘在轴向上对称安装且具有预设的第一轴向间隙S1，第一轴承本体和第二轴承本体外端壁分别设置第一空气槽和第二空气槽，第一空气槽和第二空气槽底部设置通透的气孔，该气孔连通第一空气槽、第二空气槽以及对应的第一轴向间隙S1，第一轴承本体和第二轴承本体内圈与转轴24之间具有预设的第三径向间隙S3，第一轴承本体和第二轴承本体围成的推力盘容置槽侧壁与推力盘侧壁之间具有预设的第四径向间隙S4；

所述径向轴承外壁设置空气槽，所述径向轴承内壁和转轴之间具有预设的第二径向间隙S2，所述空气槽底部设置通透的气孔，该气孔连通空气槽和第二径向间隙S2。

进一步的，所述推力轴承还包括第一轴承壳体以及第二轴承壳体，所述第一轴承壳体包括端部和周向部，其端部安装于第一轴承本体的一端，其周向部密封罩设于径向轴承的外周；

所述第二轴承壳体包括周向部和端部，其周向部罩设于第一轴承本体和第二轴承本体的外周、其端部安装于第二轴承本体的外端；

所述第二轴承壳体周向部在轴向上与第一轴承壳体端部固定连接，所述第一轴承壳体和/或第二轴承壳体为静止部件。

进一步的，所述转轴靠压气机的叶轮一端设置推力盘，所述空气轴承包括套设于所述推力盘上的推力轴承以及套设于转轴靠涡轮一端的径向轴承；

所述推力轴承包括第一轴承本体和第二轴承本体，第一轴承本体和第二轴承本体与推力盘在轴向上对称安装且具有预设的第一轴向间隙，第一轴承本体和第二轴承本体外端壁分别设置第一空气槽和第二空气槽，第一空气槽和第二空气槽底部设置通透的气孔，该气孔连通第一空气槽、第二空气槽以及对应的第一轴向间隙S1，第一轴承本体和第二轴承本体内圈与转轴之间具有预设的第三径向间隙S3，第一轴承本体和第二轴承本体围成的推力盘容置槽侧壁与推力盘侧壁之间具有预设的第四径向间隙S4；

所述径向轴承外壁设置空气槽，所述径向轴承内壁和转轴之间具有预设的第二径向间隙S2，所述空气槽底部设置通透的气孔，该气孔连通空气槽和第二径向间隙S2。

进一步的，所述推力轴承还包括第一轴承壳体以及第二轴承壳体，所述第一轴承壳体包括端部，其端部安装于第一轴承本体的一端；

所述第二轴承壳体包括周向部和端部，其周向部罩设于第一轴承本体和第二轴承本体的外周、其端部安装于第二轴承本体的外端；

所述第二轴承壳体周向部在轴向上与第一轴承壳体端部固定连接；

所述径向轴承还包括套设于其外周的径向轴承壳体，所述径向轴承壳体与第二轴承壳体周向部固定连接；

所述第一轴承壳体和/或第二轴承壳体为静止部件。

进一步的，所述空气轴承包括套设于所述转轴两端的推力轴承以及套设于所述转轴中部的径向轴承；

所述推力轴承包括第一轴承本体和第二轴承本体，所述第一轴承本体与叶轮之间、第二轴承本体与涡轮之间，均具有预设的第一轴向间隙S1，第一轴承本体和第二轴承本体靠近径向轴承的端壁分别设置第一空气槽和第二空气槽，第一空气槽和第二空气槽底部设置通透的气孔，该气孔连通第一空气槽、第二空气槽以及对应的第一轴向间隙S1，第一轴承本体和第二轴承本体内圈与转轴之间具有预设的第三径向间隙S3；

所述径向轴承外壁设置空气槽，所述径向轴承内壁和转轴之间具有预设的第二径向间隙，所述空气槽底部设置通透的气孔，该气孔连通空气槽和第二径向间隙S2。

进一步的，所述空气轴承外部还设置有一体式的轴承壳体，所述轴承壳体包括第一轴承壳体、第二轴承壳体和径向轴承壳体；

所述第一轴承壳体包括端部，其端部安装于第一轴承本体的一端；

所述第二轴承壳体包括端部，其端部安装于第二轴承本体的一端；

所述径向轴承壳体套设于转轴中段；

所述轴承壳体为静止部件。

进一步的，所述供暖设备包括锅炉；

所述锅炉连接所述排气通道，通过排气通道喷出的燃烧产物加热。

进一步的，所述制冷设备为溴化锂制冷机组、酒精制冷设备或蒸汽制冷机。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型提供的供暖设备其具有体积小、免保养的优点，且可根据供暖终端灵活选择供热或供电或热电联供的模式，同时本实用新型结构紧凑，轴长最小化，能够确保供应到燃烧室的燃料气体的压力自动地与空气的压力相匹配，而与转子组件的旋转速度无关。

2、本实用新型的燃烧室结构设置，进气腔呈“C”形包绕燃烧室，环形内部进气腔和环形外部进气腔之间回绕连接，增长了进气路径，由于燃烧室内的高温，可通过热交换对进气腔各个部分的气体进行预加热，提高反应效率；另一方面，可在燃烧室壁的各个方向上进气，使燃烧反应更充分；燃烧室出口设置在涡轮前侧，转轴轴长较短，转子转动更平稳，且整机体积较小。

3、本实用新型的燃气轮机转子系统结构设计，能够保证燃气轮机在高速下的平稳运行。

4、依照本实用新型设计的供热机型，在100kW供热实验条件下，可以实现稳定运转；噪音及污染物均满足排放要求。

5、本实用新型的微型燃气轮机还可用于制冷，在夏天或炎热地区可用于降温；该制冷设备除了可以直接吹冷气，也可以通过介质(如地冷、或在已有的暖气管道中通冷水)来使周围温度降低。

附图说明

图1是本实用新型一种冷热电三联供微型燃气轮机设备实施例一结构示意图；

图2是本实用新型一种冷热电三联供微型燃气轮机设备实施例二结构示意图；

图3是本实用新型一种冷热电三联供微型燃气轮机设备实施例三结构示意图；

图4是本实用新型一种冷热电三联供微型燃气轮机设备实施例四结构示意图；

图5是本实用新型一种冷热电三联供微型燃气轮机设备实施例五结构示意图；

图6是本实用新型一种冷热电三联供微型燃气轮机设备实施例六结构示意图；

图7是本实用新型一种冷热电三联供微型燃气轮机设备实施例七结构示意图；

图8是本实用新型一种冷热电三联供微型燃气轮机设备实施例八结构示意图；

图9是锅炉供暖的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备的结构示意图；

图10是电热器供暖的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备结构示意图；

图11是热电联合供暖的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备结构示意图；

图12是采用电热器或热电联供方式供热时电机转子结构示意图一；

图13是采用电热器或热电联供方式供热时电机转子结构示意图二；

图14是采用电热器或热电联供方式供热时电机转子结构示意图三；

图15是采用电热器或热电联供方式供热时电机转子结构示意图四；

图16是采用电热器或热电联供方式供热时电机转子结构示意图五；

图17是采用电热器或热电联供方式供热时电机转子结构示意图六。

图18是冷热电三联供设备结构示意图。

具体实施方式

为了更好的了解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例、说明书附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型所提供的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其主要包括微型燃气轮机2以及供暖设备。

其中，如图1～8所示，为本实用新型实施例所提供的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备结构。其主要括压气机20、涡轮21、燃烧室组件。其工作流程为：气体首先进入压气机20，经压气机20增压后进入燃烧室组件的燃烧室231内燃烧，热的燃烧产物即高温气从燃烧室231出口喷出，可为供暖设备提供热源；同时，高温气推动涡轮21旋转，带动与其通过转轴24同轴连接的压气机20旋转，如此设置，压气机20运转就不再需要其他装置驱动，可有效降低设备运行成本。

具体的，燃烧室组件包括燃烧室231、进气腔232、进气通道234、排气通道235；

进气腔232环绕燃烧室231设置，进气腔232包括一体的环形内部进气腔2321和环形外部进气腔2322，外部进气腔2322的末尾的出气端回绕连通内部进气腔2321进气端、并包围燃烧室231，进气腔232进气端连接进气通道234，进气通道234接收来自压气机20的气体；

燃烧室231为环形并且布置在内部进气腔2321和外部进气腔2322之间，内部进气腔2321和外部进气腔2322分别布置在燃烧室231的径向内侧和径向外侧上。燃烧室出气口2311连通排气通道235的前部，排气通道235呈环形、沿燃气轮机2径向环绕转轴24轴线设置，燃烧室出气口2311在排气通道235的前部、位于涡轮21前侧设置；

燃烧室231的径向内壁2312和径向外壁2313上布设气孔用于使得外部进气腔2322和内部进气腔2321的气体进入燃烧室231内，径向内壁2312和径向外壁2313分别将燃烧室231与内部进气腔2321和外部进气腔2322分隔开。

作为优选，燃烧室231、进气腔232、排气通道235、进气通道234的各个壁之间，可以增设支撑筋27，以增加燃烧室组件的整体强度。

作为优选，燃烧室231各部分由耐高温材料制成，如不锈钢。

本实用新型的压气机20的叶轮201和涡轮21同轴连接安装在转轴24上，涡轮21轮缘伸入环绕其转轴24的排气通道235内。如此，由排气通道235喷出的热的燃烧产物能够推动涡轮21高速旋转，进而通过涡轮21带动压气机旋转。

作为优选，涡轮21轮缘与排气通道235垂直，该涡轮21为轴流涡轮。

作为优选，燃烧室组件的进气通道234环绕转轴24外设置，进气通道234末端的进气腔232、燃烧室231及排气通道235均环绕涡轮21设置并延伸出涡轮21，涡轮21边缘伸入排气通道235内、迎向排气设置；燃烧室231靠近出气端直径渐缩。

作为优选，压气机20还包括一体的进气筒202和后端盖203，叶轮201套接固定在转轴24前端；

转轴24上靠近叶轮201套设前固定端盖25，前固定端盖25和后端盖203之间的间隙形成压气机出气通道204；燃烧室231的进气通道234包括内侧壁和外侧壁，内侧壁前端固定在前固定端盖25边缘，外侧壁固定在压气机20的后端盖203边缘；

转轴24上靠近涡轮21套设后固定端盖26，燃烧室组件23靠近后固定端盖26的壁与其固定。该结构设置，使得压气机20和燃烧室组件的结构紧凑、占用空间小。

作为优选，涡轮21轮缘和排气通道235之间、转轴24和前固定端盖25之间、转轴24和后固定端盖26之间、涡轮21和后固定端盖26之间均设置密封件密封，以保证密封性能。

本实用新型的上述微型燃气轮机结构紧凑，轴长最小化，能够确保供应到燃烧室231的燃料气体的压力自动地与空气的压力相匹配，而与转子组件的旋转速度无关；同时，进气腔232呈“C”形包绕燃烧室231，环形内部进气腔2321和环形外部进气腔2322之间回绕连接，增长了进气路径，由于燃烧室231内的高温，可通过热交换对进气腔232各个部分的气体进行预加热，提高反应效率；另一方面，可在燃烧室231壁的各个方向上进气，使燃烧反应更充分；燃烧室出气口2311设置在涡轮21前侧，转轴24轴长较短，转子转动更平稳，且整机体积较小。

本实用新型实施例还提供有多种用于微型燃气轮机转轴24的支撑结构。其具体结构如下实施例一至实施例八所述。

实施例一

本实施例参见图1，在微型燃气轮机2的转轴24中部设置推力盘，推力盘上套设推力轴承241；所述转轴24两头分别套设径向轴承242。

推力轴承241：安装于转轴24上，包括对称设置的第一轴承本体2411和第二轴承本体2412，第一轴承本体2411和第二轴承本体2412与推力盘在轴向上对称安装且具有预定的第一轴向间隙S1；第一轴承本体2411和第二轴承本体2412外端壁分别设置第一空气槽和第二空气槽，第一空气槽和第二空气槽底部设置通透的气孔、该气孔连通各空气槽和对应的第一轴向间隙S1；第一轴承本体2411和第二轴承本体2412内圈与转轴24之间预设第三径向间隙S3；第一轴承本体2411和第二轴承本体2412围成的推力盘容置槽244侧壁与推力盘侧壁之间设置第四径向间隙S4。

径向轴承242：安装于转轴24上，外壁设置空气槽；径向轴承242内壁和转轴24之间具有预定的第二径向间隙S2；空气槽底部设置通透的气孔，该气孔连通空气槽和第二径向间隙S2。

在微型燃气轮机2内设置进气管243分别向各空气槽供气，并沿进气孔分别进入第一轴向间隙S1、第二径向间隙S2内形成气膜。

作为优选，本实施例的推力轴承241还包括第一轴承壳体281以及第二轴承壳体282，第一轴承壳体281包括端部和周向部，其端部安装于第一轴承本体2411的外端，其周向部密封罩设于一个径向轴承242的外周；第二轴承壳体282包括阶梯布置的圆筒状的第一周向部和第二周向部，第一周向部罩设于第一轴承本体2411和第二轴承本体2412的外周、第二周向部密封罩设于另一径向轴承242的外周。第二轴承壳体282的第一周向部在轴向上与第一轴承壳体281端部固定。第一轴承壳体281和/或第二轴承壳体282为静止部件。

第一轴承壳体281或/和第二轴承壳体282上开设减压孔。

具体的，本实施例的推力轴承241和径向轴承242均为空气轴承，可以是静压气体轴承、动压气体轴承或者动静压混合气体轴承中的任一种。

实施例二

本实施例参见图2，在实施例一的基础上，推力轴承241靠轴表面部分和径向轴承242靠推力盘端面部分连接为一体；第三径向间隙S3为锥形间隙，且朝径向轴承242方向缩小。

实施例三

本实施例参见图3，在微型燃气轮机2的转轴24靠涡轮21的一端设置推力盘，推力盘上套设推力轴承241；所述转轴24靠压气机20的叶轮201的一头套设径向轴承242。

推力轴承241：安装于转轴24上，包括第一轴承本体2411和第二轴承本体2412，第一轴承本体2411和第二轴承本体2412与推力盘在轴向上对称安装且具有预定的第一轴向间隙S1；第一轴承本体2411和第二轴承本体2412外端壁分别设置第一空气槽和第二空气槽，第一空气槽和第二空气槽底部设置通透的气孔、该气孔连通各空气槽和对应的第一轴向间隙S1；第一轴承本体2411和第二轴承本体2412内圈与转轴24之间预设第三径向间隙S3；第一轴承本体2411和第二轴承本体2412围成的推力盘容置槽244侧壁与推力盘侧壁之间设置第四径向间隙S4。

径向轴承242：安装于转轴24上，外壁设置空气槽；径向轴承242内壁和转轴24之间具有预定的第二径向间隙S2；空气槽底部设置通透的气孔，该气孔连通空气槽和第二径向间隙S2。

在微型燃气轮机2内设置进气管243分别向各空气槽供气，并沿进气孔分别进入第一轴向间隙S1、第二径向间隙S2内形成气膜。

作为优选，本实施例的推力轴承241还包括第一轴承壳体281以及第二轴承壳体282，第一轴承壳体281包括端部和周向部，其端部安装于第一轴承本体2411的一端，其周向部密封罩设于径向轴承242的外周，第二轴承壳体282包括周向部和端部，周向部罩设于第一轴承本体2411和第二轴承本体2412的外周、其端部安装于第二轴承本体2412的外端，第二轴承壳体282周向部在轴向上与第一轴承壳体281端部固定。第一轴承壳体281和/或第二轴承壳体282为静止部件。

第一轴承壳体281或/和第二轴承壳体282上开设减压孔。

具体的，本实施例的推力轴承241和径向轴承242均为空气轴承，可以是静压气体轴承、动压气体轴承或者动静压混合气体轴承中的任一种。

实施例四

本实施例参见图4，在实施例三的基础上，推力轴承241靠轴表面部分和径向轴承242靠推力盘端面部分连接为一体；第三径向间隙S3为锥形间隙，且朝径向轴承242方向缩小。

实施例五

本实施例参见图5，在微型燃气轮机2的转轴24靠压气机20的叶轮201的一端设置推力盘，推力盘上套设推力轴承241；所述转轴24靠涡轮21的一头套设径向轴承242。

推力轴承241：安装于转轴24上，包括第一轴承本体2411和第二轴承本体2412，第一轴承本体2411和第二轴承本体2412与推力盘在轴向上对称安装且具有预定的第一轴向间隙S1；第一轴承本体2411和第二轴承本体2412外端壁分别设置第一空气槽和第二空气槽，第一空气槽和第二空气槽底部设置通透的气孔、该气孔连通各空气槽和对应的第一轴向间隙S1；第一轴承本体2411和第二轴承本体2412内圈与转轴24之间预设第三径向间隙S3；第一轴承本体2411和第二轴承本体2412围成的推力盘容置槽244侧壁与推力盘侧壁之间设置第四径向间隙S4。

径向轴承242：安装于转轴24上，外壁设置空气槽；径向轴承242内壁和转轴24之间具有预定的第二径向间隙S2；空气槽底部设置通透的气孔，该气孔连通空气槽和第二径向间隙S2。

在微型燃气轮机2内设置进气管243分别向各空气槽供气，并沿进气孔分别进入第一轴向间隙S1、第二径向间隙S2内形成气膜。

作为优选，本实施例的推力轴承241还包括第一轴承壳体281以及第二轴承壳体282，第一轴承壳体281包括端部，其端部安装于第一轴承本体2411的一端，第二轴承壳体282包括周向部和端部，周向部罩设于第一轴承本体2411和第二轴承本体2412的外周、其端部安装于第二轴承本体2412的外端，第二轴承壳体282周向部在轴向上与第一轴承壳体281端部固定。径向轴承242还包括套设于其外周的径向轴承壳体，径向轴承壳体与第二轴承壳体282周向部固定，第一轴承壳体281和/或第二轴承壳体282为静止部件。

第一轴承壳体281或/和第二轴承壳体282上开设减压孔。

具体的，本实施例的推力轴承241和径向轴承242均为空气轴承，可以是静压气体轴承、动压气体轴承或者动静压混合气体轴承中的任一种。

实施例六

本实施例参见图6，在实施例五的基础上，推力轴承241靠轴表面部分和径向轴承242靠推力盘端面部分连接为一体；第三径向间隙S3为锥形间隙，且朝径向轴承242方向缩小。

实施例七

本实施例参见图7，转轴24上不设推力盘，转轴24两头套设推力轴承241、中部套设径向轴承242。

推力轴承241：包括第一轴承本体2411和第二轴承本体2412，第一轴承本体2411与叶轮201之间、第二轴承本体2412与涡轮21之间，均具有预定的第一轴向间隙S1；第一轴承本体2411和第二轴承本体2412靠近径向轴承242的端壁分别设置第一空气槽和第二空气槽，第一空气槽和第二空气槽底部设置通透的气孔、该气孔连通各空气槽和对应的第一轴向间隙S1；第一轴承本体2411和第二轴承本体2412内圈与转轴24之间留有第三径向间隙S3。

径向轴承242：安装于转轴24上，外壁设置空气槽；径向轴承242内壁和转轴24之间具有预定的第二径向间隙S2；空气槽底部设置通透的气孔，该气孔连通空气槽和第二径向间隙S2。

在微型燃气轮机2内设置进气管243分别向各空气槽供气，并沿进气孔分别进入第一轴向间隙S1、第二径向间隙S2内形成气膜。

作为优选，本实施例的轴承外部还设置轴承壳体，轴承壳体为一体式的，包括第一轴承壳体281、第二轴承壳体282和径向轴承壳体，第一轴承壳体281包括端部，其端部安装于第一轴承本体2411的一端，第二轴承壳体282包括端部，其端部安装于第二轴承本体2412的一端；径向轴承壳体套设于转轴24中段；轴承壳体为静止部件。

轴承壳体上开设减压孔。

具体的，本实施例的推力轴承241和径向轴承242均为空气轴承，可以是静压气体轴承、动压气体轴承或者动静压混合气体轴承中的任一种。

实施例八

本实施例参见图8，在实施例七的基础上，推力轴承241靠轴表面部分和径向轴承242端面部分连接为一体；第三径向间隙S3为锥形间隙，且朝径向轴承242方向缩小。

本实用新型上述实施例结构中，通过对推力轴承和径向轴承的合理布局，能够保证微型燃气轮2机在高速下的稳定运行。

本实用新型的微型燃气轮机2可连接供暖设备供暖，通过微型燃气轮机2向供暖设备提供所需的能量，其中供暖设备为锅炉3或/和电热器4。

在本实用新型提供的一种实施例中，供暖设备为锅炉3。参见图9的锅炉供暖的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备的结构示意图，气体首先进入压气机20，经压气机20增压后进入燃烧室组件的燃烧室231内燃烧，热的燃烧产物从燃烧室231出口喷出，同时，高温气推动涡轮21旋转，带动与其通过转轴24同轴连接的压气机20旋转，燃烧室231出口喷出的热的燃烧产物可为锅炉3提供热源，加热锅炉水，从而达到供暖目的。

在本实用新型提供的另一实施例中，本实用新型的微型燃气轮机2连接发电设备发电，可将电热器4连接到发电设备实现加热供暖。所述发电设备为发电机22；所述发电机22包括转子、定子、线圈、第一轴承、第二轴承，所述转子依次穿过发电叶轮、第一轴承、定子及线圈、第二轴承；所述第一轴承为径向推力一体式空气轴承，包括套设在转子上的径向部和推力盘上的推力部，所述推力盘固定在转子上；所述第二轴承为径向空气轴承。参见图10的电热器供暖的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备结构示意图；气体首先进入压气机20，经压气机20增压后进入燃烧室组件23的燃烧室231内燃烧，热的燃烧产物从燃烧室231出口喷出。排气通道235内、位于涡轮21后侧，还设置了发电机22的发电叶轮，此时，高温气既能推动涡轮21旋转，带动与其通过转轴24同轴连接的压气机20旋转，又能推动发电叶轮旋转，从而作功发电，为电热器4提供电源，电热器4发热，从而达到供暖目的，多余的高温气从排气通道235排出。

进一步地，参见图18，多余的高温气从排气通道235排出，可进一步回收至制冷设备5制冷，如溴化锂制冷机组、酒精制冷设备或蒸汽制冷机。制冷时均是通过使制冷剂相变吸热制冷，溴化锂制冷机组、酒精制冷设备或蒸汽制冷机均为现有技术中的制冷设备，因此本实用新型中对其具体工作过程不作赘述。

在本实用新型提供的另一实施例中，供暖设备为锅炉3以及发电机22、电热器4。参见图11的热电联合供暖的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备结构示意图；气体首先进入压气机20，经压气机20增压后进入燃烧室组件23的燃烧室231内燃烧，热的燃烧产物从燃烧室231出口喷出。排气通道235内、位于涡轮21后侧，还设置了发电机22的发电叶轮，此时，高温气既能推动涡轮21旋转，带动与其通过转轴24同轴连接的压气机20旋转，又能推动发电叶轮旋转，从而作功发电，为电热器4提供电源，电热器4发热，从而达到供暖目的，多余的高温气从排气通道235排至锅炉，为锅炉3提供热源，加热锅炉水，从而达到供暖目的，可起到电热联合供暖的作用。

依照本实用新型所设计的供热机型，在100kW供热实验条件下，可以实现稳定运转；实测实验室操作间噪音70db；实测NOx排放10ppm，为电厂排放标准的1/5，锅炉排放标准的1/10；实测HC排放0，燃烧效率约99.8％。同时实验结果表明，本实用新型的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备燃烧效率极高，噪音排放达标，污染物排放达标，并且远远高于行业内其他供热系统的排放标准要求。

本实用新型实施例还提供有发电机转子系统相关结构。

在本实用新型提供的一种实施例中，

发电机22的转子系统包括用于安装发电叶轮222的涡轮轴、用于安装电机本体221的电机轴，叶轮轴和电机轴之间通过联轴器连接，在发电叶轮222与联轴器之间设置第一轴承223、第二轴承224，电机轴与电机本体221之间通过第三轴承225、第四轴承226转动连接。

发电叶轮222具有较长的轴距，并且发电叶轮222与电机轴通过联轴器连接，通过这种方式可以隔离发电叶轮222端的热量，可以承担发电叶轮222端较大的轴向推力，同时便于发电叶轮222端烟道空间的设置，相较于通过一根整体轴连接发电叶轮222与电机本体221，轴系结构的具有更高的稳定性，此外该连接方式方便轴承零部件的更换维修。

本实施例结构中，还可以设置第一第一机匣和第二机匣，第一机匣与第二机匣通过联轴器连接，其中，第一轴承223、第二轴承224、发电叶轮222设置于第一机匣内，电机本体221、第三轴承225和第四轴承226设置于第二机匣内。

在本实施例提供的一种具体结构中，如图12所示，发电机22的转子系统包括依次设置的推力轴承、第一径向轴承、第二径向轴承和第三径向轴承，推力轴承设置于发电叶轮222与联轴器之间靠近发电叶轮222的位置，第一径向轴承设置于发电叶轮222与联轴器之间靠近联轴器的位置，第二径向轴承设置于电机本体221靠近发电叶轮222一侧，第三径向轴承设置于电机本体221远离发电叶轮222的另一侧。

在本实施例提供的另一种具体结构中，如图13所示，发电机22的转子系统包括依次设置的第一径向轴承、推力轴承、第二径向轴承和第三径向轴承，第一径向轴承设置于发电叶轮222与联轴器之间靠近发电叶轮222的位置，推力轴承设置于发电叶轮222与联轴器之间靠近联轴器的位置，第二径向轴承设置于电机本体221靠近发电叶轮222一侧，第三径向轴承设置于电机本体221远离发电叶轮222的另一侧。

此外，在本实施例中可进一步设置第三、第四轴承为推力轴承，并设置相应的轴承类型，在此不再详述。

进一步的，推力轴承采用气磁混合推力轴承或者空气推力轴承或者磁轴承，第一径向轴承采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承，第二径向轴承和第三径向轴承均可以采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承或者滚珠轴承。

由于发电叶轮222设置于排气通道235内，故需要在叶轮轴上设置非接触轴承以有效的隔离排气通道235内热量，防止热量传导至电机轴造成电机的损坏，提高了燃气轮机发电系统的可靠性和安全性；叶轮轴与电机轴分别传递动力，并通过联轴器连接，方便发电机22拆装维护的同时，可有效分解每个轴的承载力，防止由于轴距过长而造成的转轴变形。

作为上述结构的优选，推力轴承和第一径向轴承可以设置为一体式轴承，其既具有径向支撑作用，同时也有轴向的支撑作用。

在本实施例提供的另一种具体结构中，如图14所示，发电机22的转子系统包括依次设置的第一径向轴承、第二径向轴承、第三径向轴承和第四径向轴承，第一径向轴承设置于发电叶轮222和联轴器之间靠近发电叶轮222一侧，第二径向轴承设置于发电叶轮222与联轴器之间靠近联轴器的位置，第三径向轴承设置于电机本体221靠近发电叶轮222一侧，第四径向轴承设置于电机本体221远离发电叶轮222的另一侧。

进一步的，第一径向轴承、第二径向轴承采用滚珠轴承或空气轴承，第三径向轴承和第四径向轴承均采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承或者滚珠轴承，第一径向轴承、第二径向轴承采用滚珠轴承可以抵消轴向力，同时起到径向轴承与推力轴承的作用，

此外，本结构中可进一步设置第三、第四轴承为推力轴承，并设置相应的轴承类型，在此不再详述。

在本实用新型提供的另一实施例中，

发电机22的转子系统包括电机转轴，电机转轴为一体式转轴，电机转轴上设置有发电叶轮222与电机本体221，发电叶轮222与电机本体221之间设置有第一轴承223、第二轴承224，电机本体221远离发电叶轮222一侧设置有第三轴承225。

在本实施例提供的一种具体结构中，如图15所示，发电机22的转子系统包括依次设置于电机转轴上的推力轴承、第一径向轴承、第二径向轴承。

在本实施例提供的另一种具体结构中，参见图16，转子系统包括依次设置于电机转轴上的第一径向轴承、推力轴承、第二径向轴承。

作为优选，推力轴承、第一径向轴承为非接触式轴承，第二径向轴承为非接触式轴承或者接触式轴承。

进一步的，推力轴承采用气磁混合推力轴承或者空气推力轴承或者磁轴承，第一径向轴承采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承，第二径向轴承均可以采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承或者滚珠轴承。

在本实施例提供的另一种具体结构中，参见图17，发电机22的转子系统包括依次设置于电机转轴上的第一径向轴承、第二径向轴承、第三径向轴承。

进一步的，第一径向轴承、第二径向轴承采用滚珠轴承或空气轴承，第三径向轴承采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承或者滚珠轴承，第一径向轴承、第二径向轴承采用滚珠轴承可以抵消轴向力，同时起到径向轴承与推力轴承的作用。

本实施例的转子系统中，发电叶轮222转速低，转轴径向载荷、轴向推力与常规一体式高速微型燃气轮机相比，均有较大幅度减小，对于转轴强度要求也降低，故可使用一体式转轴连接发电叶轮222与电机本体221，减少零部件的数量，提高了设计可靠性。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能。

Claims (20)

1.一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其特征在于，包括微型燃气轮机；

其中，所述微型燃气轮机包括：压气机、涡轮以及燃烧室组件；

所述燃烧室组件包括燃烧室、进气腔、进气通道以及排气通道，所述进气腔包括一体的内部进气腔和外部进气腔，所述外部进气腔的出气端连通内部进气腔的进气端，所述外部进气腔的进气端连通进气通道，所述进气通道连通压气机出气端，所述燃烧室设置在内部进气腔和外部进气腔之间，燃烧室出气口连通排气通道；

所述压气机的叶轮与所述涡轮通过转轴同轴连接，所述涡轮轮缘伸入至所述排气通道内；

所述转轴可旋转的安装在空气轴承内。

2.根据权利要求1所述的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其特征在于，微型燃气轮机设备连接供暖设备供暖；所述供暖设备连通所述燃烧室组件的排气通道出气端。

3.根据权利要求1所述的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其特征在于，微型燃气轮机设备连接制冷设备制冷；所述制冷设备连通所述燃烧室组件的排气通道出气端。

4.根据权利要求1所述的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其特征在于，微型燃气轮机设备连接发电设备发电；所述发电设备包括发电叶轮，所述发电叶轮伸入排气通道内经排气推动旋转，转动的所述发电叶轮带动发电设备转子转动发电。

5.根据权利要求4所述的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其特征在于，所述发电设备为发电机；所述发电机包括转子、定子、线圈、第一轴承、第二轴承，所述转子依次穿过发电叶轮、第一轴承、定子及线圈、第二轴承；所述第一轴承为径向推力一体式空气轴承，包括套设在转子上的径向部和推力盘上的推力部，所述推力盘固定在转子上；所述第二轴承为径向空气轴承。

6.根据权利要求1所述的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其特征在于，所述内部进气腔和外部进气腔均呈环形，所述外部进气腔末端的出气端回绕连通内部进气腔的进气端并包围燃烧室；

所述燃烧室的径向内壁和径向外壁上布设气孔，所述径向内壁和径向外壁分别将燃烧室与内部进气腔和外部进气腔隔开；

所述排气通道呈环形并且环绕转轴轴线设置，所述燃烧室出气口设置在排气通道前部、涡轮前侧。

7.根据权利要求1所述的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其特征在于，所述涡轮为轴流涡轮，所述轴流涡轮轮缘与排气通道垂直。

8.根据权利要求1所述的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其特征在于，所述进气通道环绕所述转轴设置，所述进气腔、燃烧室以及排气通道均环绕所述涡轮设置；

所述燃烧室靠近燃烧室出气口直径渐缩。

9.根据权利要求1所述的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其特征在于，所述压气机还包括一体的进气筒和后端盖；所述叶轮套接固定在转轴前端；

所述转轴上靠近叶轮处套设前固定端盖，所述前固定端盖和后端盖之间的间隙形成压气机出气通道，所述出气通道和进气筒以及燃烧室组件的进气通道连通；

所述燃烧室组件的进气通道其内侧壁前端固定在前固定端盖边缘，外侧壁固定在后端盖边缘；

所述转轴上靠近涡轮处套设后固定端盖，所述燃烧室组件靠近所述后固定端盖的连接臂与后固定端盖固定连接。

10.根据权利要求9所述的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其特征在于，所述涡轮轮缘和排气通道之间、所述转轴和前固定端盖之间、所述转轴和后固定端盖之间、所述涡轮和后固定端盖之间均设置密封件密封。

11.根据权利要求1所述的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其特征在于，所述转轴中部设置推力盘，所述空气轴承包括套设于所述推力盘上的推力轴承以及套设于转轴两端的径向轴承；

所述推力轴承包括第一轴承本体和第二轴承本体，所述第一轴承本体和第二轴承本体与推力盘在轴向上对称安装且具有预设的第一轴向间隙S1，所述第一轴承本体和第二轴承本体的外端壁分别设置第一空气槽和第二空气槽，第一空气槽和第二空气槽底部设置通透的气孔，该气孔连通各第一空气槽、第二空气槽以及对应的第一轴向间隙S1，第一轴承本体和第二轴承本体内圈与转轴之间具有预设的第三径向间隙S3，第一轴承本体和第二轴承本体围成的推力盘容置槽侧壁与推力盘侧壁之间具有预设的第四径向间隙S4；

所述径向轴承外壁设置空气槽，所述径向轴承内壁和转轴之间具有预设的第二径向间隙S2，所述空气槽底部设置通透的气孔，该气孔连通空气槽和第二径向间隙S2。

12.根据权利要求11所述的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其特征在于，所述推力轴承还包括第一轴承壳体以及第二轴承壳体，所述第一轴承壳体包括端部和周向部，其端部安装于第一轴承本体的外端，其周向部密封罩设于其中一个径向轴承的外周；

所述第二轴承壳体包括阶梯布置的圆筒状的第一周向部和第二周向部，第一周向部罩设于第一轴承本体和第二轴承本体的外周、第二周向部密封罩设于另一径向轴承的外周；

所述第二轴承壳体的第一周向部在轴向上与第一轴承壳体端部固定连接，第一轴承壳体和/或第二轴承壳体为静止部件。

13.根据权利要求1所述的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其特征在于，所述转轴靠涡轮的一端设置推力盘，所述空气轴承包括套设于所述推力盘上的推力轴承以及套设于转轴靠压气机的叶轮一端的径向轴承；

所述推力轴承包括第一轴承本体和第二轴承本体，第一轴承本体和第二轴承本体与推力盘在轴向上对称安装且具有预设的第一轴向间隙S1，第一轴承本体和第二轴承本体外端壁分别设置第一空气槽和第二空气槽，第一空气槽和第二空气槽底部设置通透的气孔，该气孔连通第一空气槽、第二空气槽以及对应的第一轴向间隙S1，第一轴承本体和第二轴承本体内圈与转轴24之间具有预设的第三径向间隙S3，第一轴承本体和第二轴承本体围成的推力盘容置槽侧壁与推力盘侧壁之间具有预设的第四径向间隙S4；

所述径向轴承外壁设置空气槽，所述径向轴承内壁和转轴之间具有预设的第二径向间隙S2，所述空气槽底部设置通透的气孔，该气孔连通空气槽和第二径向间隙S2。

14.根据权利要求13所述的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其特征在于，所述推力轴承还包括第一轴承壳体以及第二轴承壳体，所述第一轴承壳体包括端部和周向部，其端部安装于第一轴承本体的一端，其周向部密封罩设于径向轴承的外周；

所述第二轴承壳体包括周向部和端部，其周向部罩设于第一轴承本体和第二轴承本体的外周、其端部安装于第二轴承本体的外端；

所述第二轴承壳体周向部在轴向上与第一轴承壳体端部固定连接，所述第一轴承壳体和/或第二轴承壳体为静止部件。

15.根据权利要求1所述的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其特征在于，所述转轴靠压气机的叶轮一端设置推力盘，所述空气轴承包括套设于所述推力盘上的推力轴承以及套设于转轴靠涡轮一端的径向轴承；

所述推力轴承包括第一轴承本体和第二轴承本体，第一轴承本体和第二轴承本体与推力盘在轴向上对称安装且具有预设的第一轴向间隙，第一轴承本体和第二轴承本体外端壁分别设置第一空气槽和第二空气槽，第一空气槽和第二空气槽底部设置通透的气孔，该气孔连通第一空气槽、第二空气槽以及对应的第一轴向间隙S1，第一轴承本体和第二轴承本体内圈与转轴之间具有预设的第三径向间隙S3，第一轴承本体和第二轴承本体围成的推力盘容置槽侧壁与推力盘侧壁之间具有预设的第四径向间隙S4；

所述径向轴承外壁设置空气槽，所述径向轴承内壁和转轴之间具有预设的第二径向间隙S2，所述空气槽底部设置通透的气孔，该气孔连通空气槽和第二径向间隙S2。

16.根据权利要求15所述的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其特征在于，所述推力轴承还包括第一轴承壳体以及第二轴承壳体，所述第一轴承壳体包括端部，其端部安装于第一轴承本体的一端；

所述第二轴承壳体包括周向部和端部，其周向部罩设于第一轴承本体和第二轴承本体的外周、其端部安装于第二轴承本体的外端；

所述第二轴承壳体周向部在轴向上与第一轴承壳体端部固定连接；

所述径向轴承还包括套设于其外周的径向轴承壳体，所述径向轴承壳体与第二轴承壳体周向部固定连接；

所述第一轴承壳体和/或第二轴承壳体为静止部件。

17.根据权利要求1所述的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其特征在于，所述空气轴承包括套设于所述转轴两端的推力轴承以及套设于所述转轴中部的径向轴承；

所述推力轴承包括第一轴承本体和第二轴承本体，所述第一轴承本体与叶轮之间、第二轴承本体与涡轮之间，均具有预设的第一轴向间隙S1，第一轴承本体和第二轴承本体靠近径向轴承的端壁分别设置第一空气槽和第二空气槽，第一空气槽和第二空气槽底部设置通透的气孔，该气孔连通第一空气槽、第二空气槽以及对应的第一轴向间隙S1，第一轴承本体和第二轴承本体内圈与转轴之间具有预设的第三径向间隙S3；

所述径向轴承外壁设置空气槽，所述径向轴承内壁和转轴之间具有预设的第二径向间隙，所述空气槽底部设置通透的气孔，该气孔连通空气槽和第二径向间隙S2。

18.根据权利要求17所述的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其特征在于，所述空气轴承外部还设置有一体式的轴承壳体，所述轴承壳体包括第一轴承壳体、第二轴承壳体和径向轴承壳体；

所述第一轴承壳体包括端部，其端部安装于第一轴承本体的一端；

所述第二轴承壳体包括端部，其端部安装于第二轴承本体的一端；

所述径向轴承壳体套设于转轴中段；

所述轴承壳体为静止部件。

19.根据权利要求2所述的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其特征在于，所述供暖设备包括锅炉；

所述锅炉连接所述排气通道，通过排气通道喷出的燃烧产物加热。

20.根据权利要求3所述的一种冷热电三联供微型燃气轮机设备，其特征在于，所述制冷设备为溴化锂制冷机组、酒精制冷设备或蒸汽制冷机。

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