[发明专利]一种燃气轮机压气机的双层鼓筒加强型转子结构

说明书

本发明属于燃气轮机的压气机转子技术领域，具体涉及一种燃气轮机压气机的双层鼓筒加强型转子结构，相邻级工作叶轮之间设置有内鼓筒和外鼓筒；所述内鼓筒能够拉紧工作叶轮，以平衡腹板在轴向方向上的应力。本方案中的加强型转子结构，在达到结构强度、刚度、稳定性等性能加强的同时，对混合式转子的原始形状改变量小，转子零件及其连接的稳定可靠，还能够能显著提高转子结构的刚性；由于采用内外双层鼓筒的结构，能够提升其抗冲击性能，在自然风的冲击力或海浪颠簸等自然因素经由外机匣传递的冲击力的作用下，均能保证转子的稳定运转，在转子径向以及轴向上都具有更强的刚度以及更加合理的应力分布，延长了转子结构的使用寿命。

技术领域

本发明属于燃气轮机的压气机转子技术领域，具体涉及一种燃气轮机压气机的双层鼓筒加强型转子结构。

背景技术

燃气轮机是一种将燃气的能量转变为有用功的内燃式动力机械，在多个领域中被广泛应用，比如：应用于民用发电领域中或作为动力装置应用于飞机或大型船舶中。燃气轮机的工作过程是：压气机连续地从大气中吸入空气并对空气进行压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与燃烧室中喷入的燃气混合后燃烧，进而成为高温燃气，随即高温燃气流入到燃气涡轮处膨胀做功，并利用高温燃气推动涡轮带着压气机一起旋转；燃气轮机是一种清洁性好、效率高的装置，具有体积小、重量低等优点。

燃气轮机自问世以来，由于其具有功率大、体积小、启动快、工作稳定以及可使用多种燃料等优点，获得国内外的广泛认可，同时国内外众多科技工作者也对其开展了大量的研究工作，并在较短时间内已经取得了跨越式的发展。在燃气轮机方面的技术水平的优劣也同时反映了一个国家科学技术水平和军事实力的高低。

压气机是燃气轮机的重要部件之一，用来对进入燃机的空气进行增压，空气压力达到预定值后，能够作为后续组件（如燃烧室）的气源。压气机转子作为压气机中至关重要的部件，是一个高速旋转并对气流做功的组合件。在高转速条件下，组成转子的零件及其连接处要承受巨大的惯性力、气体力、扭矩和复杂的振动负荷。若传力或定心方案设计不当，可能造成转子结构运行失稳，严重时甚至存在损毁的风险；同时可能使转子结构的平衡不好、刚性不足，造成高速旋转过程中产生剧烈抖动的情况。

压气机转子的基本结构形式有鼓式、盘式和混合式等，鼓式、盘式和混合式的转子各有其优缺点，并且在各型燃机中也都有应用。其中，混合式转子是由叶轮、鼓筒和轴等部分组成的结构。鼓筒可以和叶轮做成一体或者单独制成，扭矩由轴、鼓、盘进行逐级传递。这种混合式转子兼有鼓式转子抗弯、刚性好及盘式转子强度好、承载能力高等优点，其应用前景广泛。

目前，压气机的混合式转子为了保证安全可靠，一般根据工作中影响螺栓预紧力的各个因素，比如转子和螺杆材料受热后引起的膨胀量差、转子所受弯矩、轴向力等因素严格控制螺栓预紧力的大小，以使得螺栓内应力和转子刚度在合理范围内变化。但是，在实际工作中，压气机转子工作环境恶劣复杂且多变，相邻级叶轮之间的连接螺栓自身应力状态不稳定，在高周循环工作过程中极易产生疲劳损坏，同时影响整个转子结构的刚性，并引发振动等未知问题。

因此，有必要设计一种压气机的新型加强型转子结构，能够提高连接的安全可靠性的同时，对工作时产生的应力进行部分或全部的补偿抵消，从而达到提升转子结构的刚度、使压气机能够在复杂环境中安全可靠运行的目的。

发明内容

为了解决现有技术中的压气机的转子结构在高速旋转的工作状态时承受的应力影响转子结构稳定性和可靠性的问题，本方案提供了一种燃气轮机压气机的双层鼓筒加强型转子结构。

本发明所采用的技术方案为：