CN218062465U - 一种燃气轮机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃气轮机，包括第一转轴及套设安装于第一转轴的压气机和第一涡轮，以及环绕第一转轴设置的燃烧室，第一涡轮背向压气机的一侧设置有第二转轴，第二转轴上套设安装有第二涡轮和电机，第二涡轮临近第一涡轮设置，燃烧室在背向压气机的方向上，沿轴向且径向向外延伸，形成扩口状。本实用新型通过将燃烧室设置为异形，缩短涡轮与自由涡轮之间轴向尺寸的同时，保证燃烧室内燃料有充足的燃烧时间和空间，从而保证燃烧效果。

Description

一种燃气轮机

技术领域

本实用新型属于热机领域，具体涉及一种燃气轮机。

背景技术

燃气轮机以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功，是一种旋转叶轮式热力发动机。其主要包括压气机、燃烧室、涡轮三大部件：压气机从外界大气环境吸入空气，并压缩使之增压，同时空气温度也相应提高；压缩空气被压送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的气体；然后再进入到涡轮中膨胀做功，推动涡轮带动压气机和外负荷转子一起高速旋转，实现了气体或液体燃料的化学能部分转化为机械功，并可通过连接发电机输出电能。

现有技术中燃气轮机存在如下缺陷：具有环形燃烧室的燃气轮机中，当设置有相连接的自由涡轮和电机来输出电能时，往往由于各零部件尺寸和空间布局的限制，导致自由涡轮相对于燃气轮机的涡轮的轴向距离过大，使得燃烧室排气到达自由涡轮时能量损失过大，影响电机发电效率。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种燃气轮机。

本实用新型的技术方案如下：

第一方面，本实用新型实施例提供一种燃气轮机，包括第一转轴及套设安装于第一转轴的压气机和第一涡轮，以及环绕第一转轴设置的燃烧室，第一涡轮背向压气机的一侧设置有第二转轴，第二转轴上套设安装有第二涡轮和电机，第二涡轮临近第一涡轮设置，燃烧室在背向压气机的方向上，沿轴向且径向向外延伸，形成扩口状。

进一步地，燃烧室围绕形成容纳第一涡轮的开口腔，第二涡轮位于开口腔内。

进一步地，在第一涡轮远离压气机的轴向方向上，燃烧室的内径的径向尺寸逐渐增大。

进一步地，在第一涡轮远离压气机的轴向方向上，至少部分燃烧室的外径与内径的径向尺寸的差值逐渐增大。

进一步地，燃气轮机还包括喷嘴，喷嘴位于燃烧室的径向远端。

进一步地，燃烧室包括弹焰板，弹焰板绕第二转轴设置，且弹焰板自燃烧室壁向燃烧室内腔延伸。

进一步地，喷嘴位于弹焰板的远离第二转轴一侧。

进一步地，喷嘴的喷口朝向弹焰板。

进一步地，弹焰板为两个以上，相邻的弹焰板错开并对向设置。

进一步地，燃烧室与电机之间设置有排气口。

根据本实用新型实施例的燃气轮机，通过将第二涡轮临近第一涡轮设置，燃烧室在背向压气机的方向上，沿轴向且径向向外延伸，形成扩口状，能够缩短第一涡轮与第二涡轮(自由涡轮)之间轴向尺寸，使得燃烧室排气到达第二涡轮(自由涡轮)时能量损失减小，有利于提高电机发电效率，并且能够保证燃烧室内燃料有充足的燃烧时间和空间，从而保证燃烧效果。

附图说明

通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征，附图并未按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型一个实施例的燃气轮机的结构示意图；

图2为本实用新型设置有弹焰板的实施例的燃气轮机的结构示意图；

图3为本实用新型弹焰板为两个的实施例的燃气轮机的结构示意图。

附图标记：110、第一转轴，120、第二转轴，200、压气机，310、第一涡轮，320、第二涡轮，400、燃烧室，410、弹焰板，420、第二弹焰板，500、电机，600、排气口，700、喷嘴。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本实用新型，并不被配置为限定本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型更好的理解。

如图1所示，图1为本实用新型一个实施例的燃气轮机的结构示意图。本实用新型实施例提供一种燃气轮机，包括第一转轴110及套设安装于第一转轴110的压气机200和第一涡轮310，以及对应第一涡轮310环绕第一转轴110设置的燃烧室400。第一转轴110、压气机200和第一涡轮310可同步转动。第一涡轮310背向压气机200的一侧设置有第二转轴120，第二转轴120上套设安装有第二涡轮320和电机(发电机)500，第二涡轮320临近第一涡轮310设置。

其中，第一转轴110和第二转轴120的材质可以是钢，也可以是其他合适金属、合金或复合材质。第一转轴110和第二转轴120可以通过轴承支撑于燃气轮机的壳体或轴承座。该轴承优选为空气轴承，也可以是磁轴承或气磁混合轴承等其他非接触轴承。

压气机200可以是轴流式压气机、离心式压气机或斜流式压气机。在一些实施例中，压气机200可以包括压气机叶轮和扩压器。压气机200的进气端与外部环境连通以用于吸气，吸入的气体(例如空气)经过压气机200压缩后通过压气机200的排气端进入燃烧室中。

第一涡轮310和第二涡轮320可以是轴流式涡轮。在其他实施例中，第一涡轮310和第二涡轮320也可以是离心式涡轮。第一涡轮310和第二涡轮320的材质可以是耐高温材料，例如镍或镍合金。第一涡轮310和第二涡轮320一般与燃烧室400的排气端相连，以接收来自于燃烧室400的高温燃气并利用高温燃气做功。第一涡轮310和第二涡轮320可以依据负载及轴向力而同向设置，或对向设置。第一涡轮310和第二涡轮320的前侧均可以设置有导叶，以利于气体导流作用。

本实用新型提供的燃气轮机，燃烧室400在背向压气机200的方向上，沿轴向且径向向外延伸，形成扩口状。扩口状能够增加容纳空间，使得燃烧室400轴心区域能够容纳临近第一涡轮310设置的第二涡轮320和电机500，并且便于设置排气口。在一个可选的实施例中，燃烧室400与电机500之间设置有排气口600。

根据本实用新型实施例的燃气轮机，通过将第二涡轮320临近第一涡轮310设置，燃烧室400在背向压气机200的方向上，沿轴向且径向向外延伸，形成扩口状，能够缩短第一涡轮310与第二涡轮(自由涡轮)320之间轴向尺寸，从而降低因第一涡轮310与第二涡轮320之间轴向距离过大而导致的燃烧室400排气到达第二涡轮(自由涡轮)320时能量损失，有利于提高电机500发电效率，并且能够保证燃烧室400内燃料有充足的燃烧时间和空间，具有足够的燃烧路径，从而保证燃烧效果，使燃气轮机能够稳定运行。

具体地，如图1所示，燃烧室400围绕形成容纳第一涡轮310的开口腔，第二涡轮320位于所述开口腔内。即，燃烧室400沿轴向围绕第一涡轮310和第二涡轮320设置。进一步地，在第一涡轮310远离压气机200的轴向方向上，燃烧室400的内径的径向尺寸逐渐增大。如此设置的开口腔有利于缩短第一涡轮310和第二涡轮320之间的距离，有利于减少燃烧室400排气做功的能量损失。

进一步地，如图1所示，在第一涡轮310远离压气机200的轴向方向上，至少部分燃烧室400的外径与内径的径向尺寸的差值逐渐增大。这样能够保证燃烧室400内腔的空间，以保证燃烧室400内燃料有充足的燃烧空间，以及达到足够燃烧时间，使得燃烧充分。

在一个可选的实施例中，如图1所示，还包括喷嘴700，喷嘴700位于燃烧室400的径向远端。喷嘴700位于远端位置，使得由喷嘴700喷出的燃料能够经过燃烧室400的轴向长度来增加燃烧时间，使得燃烧充分。

在一个可选的实施例中，如图2所示，图2为本实用新型设置有弹焰板的实施例的燃气轮机的结构示意图，燃烧室400包括弹焰板410，弹焰板410可以绕第二转轴320设置，且弹焰板410自燃烧室400壁向燃烧室400内腔延伸。弹焰板410能够将燃烧室400内腔空间进行划分，使得燃烧火焰经由弹焰板410时改变燃烧传递方向，从而增加燃烧路径，以进一步增加燃烧时间，使得燃烧更充分。弹焰板410可以是环形的，也可以是绕第二转轴320设置的多片间隔形式，至少部分弹焰板410对应喷嘴700设置，以保证对喷嘴700喷出火焰的换向效果。

具体地，如图2所示，喷嘴700位于弹焰板410的远离第二转轴320一侧，即喷嘴700位于弹焰板410划分的远离第二转轴120的区域内。以充分利用弹焰板410和燃烧室400的形状来增加燃烧路径，以进一步增加燃烧时间，使得燃烧更充分。

进一步地，如图2所示，喷嘴700的喷口朝向弹焰板410。以增加火焰的换向效果。

在一个可选的实施例中，如图3所示，图3为本实用新型弹焰板为两个的实施例的燃气轮机的结构示意图，弹焰板410为两个以上，相邻的弹焰板410错开并对向设置。这样喷嘴700喷出的火焰依此经由各弹焰板410换向，充分利用燃烧室400的形状来增加燃烧路径，以进一步增加燃烧时间，使得燃烧更充分。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种燃气轮机，其特征在于，包括第一转轴及套设安装于第一转轴的压气机和第一涡轮，以及环绕第一转轴设置的燃烧室，第一涡轮背向压气机的一侧设置有第二转轴，第二转轴上套设安装有第二涡轮和电机，第二涡轮临近第一涡轮设置，燃烧室在背向压气机的方向上，沿轴向且径向向外延伸，形成扩口状。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，燃烧室围绕形成容纳第一涡轮的开口腔，第二涡轮位于所述开口腔内。

3.根据权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，在第一涡轮远离压气机的轴向方向上，燃烧室的内径的径向尺寸逐渐增大。

4.根据权利要求3所述的燃气轮机，其特征在于，在第一涡轮远离压气机的轴向方向上，至少部分燃烧室的外径与内径的径向尺寸的差值逐渐增大。

5.根据权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，燃气轮机还包括喷嘴，喷嘴位于燃烧室的径向远端。

6.根据权利要求5所述的燃气轮机，其特征在于，燃烧室包括弹焰板，弹焰板绕第二转轴设置，且弹焰板自燃烧室壁向燃烧室内腔延伸。

7.根据权利要求6所述的燃气轮机，其特征在于，喷嘴位于弹焰板的远离第二转轴一侧。

8.根据权利要求6所述的燃气轮机，其特征在于，喷嘴的喷口朝向弹焰板。

9.根据权利要求6所述的燃气轮机，其特征在于，弹焰板为两个以上，相邻的弹焰板错开并对向设置。

10.根据权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，燃烧室与电机之间设置有排气口。

Images