燃?xì)廨啓C(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)，特別涉及一種徑向進(jìn)氣、徑向出氣從而減小軸向力的燃?xì)廨啓C(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)廨啓C(jī)在工作時(shí)，需要不斷地從外界吸入空氣(即工質(zhì))，然后完成壓縮、燃燒加熱、膨脹和放熱四大過程，連續(xù)地把燃料中的部分化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功。因此燃?xì)廨啓C(jī)可以作為地面機(jī)械，用于為發(fā)電、船舶、機(jī)車、泵提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，也可用于為航空飛機(jī)和無人機(jī)提供動(dòng)力。
[0003]燃?xì)廨啓C(jī)由壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪三大主要部件組成?，F(xiàn)有的燃?xì)廨啓C(jī)主要有軸流式和徑流式兩大類。軸流式燃?xì)廨啓C(jī)由多級(jí)軸流式壓氣機(jī)和多級(jí)軸流式渦輪串聯(lián)組成。軸流式壓氣機(jī)由于級(jí)壓比較低，需要較多級(jí)數(shù)完成升壓或者做功，造成整體結(jié)構(gòu)較大，且產(chǎn)生較大的軸向力。
[0004]現(xiàn)有的軸流式燃?xì)廨啓C(jī)體積和功率較大，大多僅適用于大功率工況。且為了保證輸出功率和效率，軸流式壓氣機(jī)和軸流式渦輪需采用扭轉(zhuǎn)長葉片，這對(duì)制造工藝和材料性能均提出了更高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是針對(duì)上述問題進(jìn)行的，目的在于提供一種軸向力較小、安全性高且適用于不同工況的燃?xì)廨啓C(jī)。
[0006]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下的技術(shù)方案:
[0007]< 方案一 >
[0008]本發(fā)明提供一種燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于，包括:主軸，通過旋轉(zhuǎn)輸出機(jī)械功；向心式壓氣機(jī)，套裝在主軸上，通過旋轉(zhuǎn)將徑向進(jìn)入向心式壓氣機(jī)的空氣增壓形成高壓氣體，然后將該高壓氣體沿軸向排出；燃燒室，套裝在主軸上，與向心式壓氣機(jī)相連通，使高壓氣體與燃料混合燃燒，形成高溫高壓燃?xì)?；離心式渦輪，套裝在主軸上，與燃燒室相連通，能夠在高溫高壓燃?xì)獾膸?dòng)下旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，然后將高溫高壓燃?xì)庋貜较蚺懦觯灰约皻んw，包含壓氣機(jī)外殼、燃燒室外殼以及渦輪外殼，壓氣機(jī)外殼具有進(jìn)氣口，渦輪外殼具有出氣口，其中，燃燒室下方設(shè)置有冷卻裝置，用于對(duì)主軸進(jìn)行冷卻。
[0009]進(jìn)一步，本發(fā)明所涉及的燃?xì)廨啓C(jī)，還可以具有這樣的特征:其中，向心式壓氣機(jī)包含壓氣機(jī)輪盤、多組動(dòng)葉柵以及多組靜葉柵，壓氣機(jī)輪盤與壓氣機(jī)外殼之間留有一定間隙，壓氣機(jī)輪盤外圓周朝向壓氣機(jī)外殼的一側(cè)為梳齒形，與壓氣機(jī)外殼之間形成迷宮密封。
[0010]另外，本發(fā)明所涉及的燃?xì)廨啓C(jī)，還可以具有這樣的特征:其中，離心式渦輪包含渦輪輪盤、多組動(dòng)葉柵以及多組靜葉柵，渦輪輪盤與渦輪外殼之間留有一定間隙，渦輪輪盤外圓周朝向輪盤外殼的一側(cè)為梳齒形，與渦輪外殼之間形成迷宮密封。
[0011]另外，本發(fā)明所涉及的燃?xì)廨啓C(jī)，還可以具有這樣的特征:其中，動(dòng)葉柵和靜葉柵均為直葉片。
[0012]〈方案二〉
[0013]本發(fā)明還提供一種燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于，包括:主軸，通過旋轉(zhuǎn)輸出機(jī)械功；兩個(gè)向心式壓氣機(jī)，分別套裝在主軸的兩側(cè)，通過旋轉(zhuǎn)將徑向進(jìn)入向心式壓氣機(jī)的空氣增壓形成高壓氣體，然后將該高壓氣體沿軸向排出；兩個(gè)燃燒室，分別套裝在主軸上，一個(gè)燃燒室與一個(gè)向心式壓氣機(jī)相連通，使高壓氣體與燃料混合燃燒，形成高溫高壓燃?xì)?；雙向進(jìn)氣離心式渦輪，安裝在主軸上，位于兩個(gè)燃燒室之間，分別與兩個(gè)燃燒室相連通，能夠在高溫高壓燃?xì)獾膸?dòng)下旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，然后將高溫高壓燃?xì)庋貜较蚺懦?；以及殼體，具有分別與兩個(gè)向心式壓氣機(jī)相連通的兩個(gè)進(jìn)氣口和與雙向進(jìn)氣離心式渦輪相連通的兩個(gè)出氣口，其中，每個(gè)燃燒室下方均設(shè)有一個(gè)冷卻裝置，分別對(duì)主軸進(jìn)行冷卻，雙向進(jìn)氣離心式渦輪包含渦輪輪盤和分別安裝在該渦輪輪盤兩側(cè)的多組動(dòng)葉柵和多組靜葉柵，兩個(gè)向心式壓氣機(jī)和兩個(gè)燃燒室分別關(guān)于渦輪輪盤對(duì)稱設(shè)置。
[0014]進(jìn)一步，本發(fā)明所涉及的燃?xì)廨啓C(jī)，還可以具有這樣的特征:其中，向心式壓氣機(jī)包含壓氣機(jī)輪盤、多組動(dòng)葉柵以及多組靜葉柵，壓氣機(jī)輪盤與殼體之間留有一定間隙，壓氣機(jī)輪盤外圓周朝向殼體的一側(cè)為梳齒形，與殼體之間形成迷宮密封。
[0015]另外，本發(fā)明所涉及的燃?xì)廨啓C(jī)，還可以具有這樣的特征:其中，渦輪輪盤與殼體之間留有一定間隙，渦輪輪盤外圓周朝向殼體的一側(cè)為梳齒形，與殼體之間形成迷宮密封。
[0016]另外，本發(fā)明所涉及的燃?xì)廨啓C(jī)，還可以具有這樣的特征:其中，雙向進(jìn)氣離心式渦輪的動(dòng)葉柵、靜葉柵，和向心式壓氣機(jī)的動(dòng)葉柵、靜葉柵均為直葉片。
[0017]發(fā)明的作用與效果
[0018]根據(jù)本發(fā)明所涉及的燃?xì)廨啓C(jī)，因?yàn)榭諝庋貜较蜻M(jìn)入向心式壓氣機(jī)，向心式壓氣機(jī)將空氣壓縮成高壓氣體，在燃燒室中形成的高溫高壓燃?xì)鈳?dòng)離心式渦輪旋轉(zhuǎn)后徑向排出，改變了傳統(tǒng)的軸流式燃?xì)廨啓C(jī)軸向進(jìn)氣、軸向出氣的單向氣體流動(dòng)方式，因此該燃?xì)廨啓C(jī)軸向力大大減小。
[0019]采用一個(gè)向心式壓氣機(jī)和一個(gè)離心式渦輪組成的燃?xì)廨啓C(jī)，其體積和功率均較小，適用于負(fù)載較小的工況；采用兩個(gè)向心式壓氣機(jī)和雙向進(jìn)氣離心式渦輪組成大型燃?xì)廨啓C(jī)，增大了進(jìn)氣流量和做功能力，適用于負(fù)載較大的工況。
【附圖說明】
[0020]圖1是實(shí)施例一的燃?xì)廨啓C(jī)的剖面視圖；
[0021]圖2是圖1中A部位的放大視圖；
[0022]圖3是圖1中B部位的放大視圖；
[0023]圖4是實(shí)施例二的燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0024]圖5是實(shí)施例二的燃?xì)廨啓C(jī)的剖面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明所涉及的燃?xì)廨啓C(jī)作詳細(xì)闡述。
[0026]<實(shí)施例一 >
[0027]圖1是實(shí)施例一的燃?xì)廨啓C(jī)的剖面視圖。
[0028]如圖1所示，燃?xì)廨啓C(jī)10包括主軸11、向心式壓氣機(jī)12、燃燒室13、離心式渦輪14以及殼體15。
[0029]主軸11兩端分別安裝在軸承16和軸承17內(nèi)，主軸11的一端連接負(fù)載(圖中未示出)，通過主軸11的旋轉(zhuǎn)對(duì)負(fù)載輸出機(jī)械功。
[0030]向心式壓氣機(jī)12套裝在主軸11的一端，包含壓氣機(jī)輪盤18、多組動(dòng)葉柵19和多組靜葉柵20。動(dòng)葉柵19和靜葉柵20均為直葉片。動(dòng)葉柵19分別安裝在壓氣機(jī)輪盤18上。為減少磨損和發(fā)熱，采用磁懸浮減少壓氣機(jī)輪盤18與主軸11之間的摩擦。向心式壓氣機(jī)12通過旋轉(zhuǎn)將空氣壓縮成高壓氣體，高壓氣體沿軸向流出。
[0031]燃燒室13安裝在主軸11中部，與向心式壓氣機(jī)相連通，高壓氣體進(jìn)入燃燒室13，與燃料混合燃燒，形成高溫高壓燃?xì)狻?br>[0032]離心式渦輪14安裝在主軸11另一端，并與燃燒室13相連通。高溫高壓燃?xì)廨S向流入離心式渦輪14，帶動(dòng)離心式渦輪14旋轉(zhuǎn)，離心式渦輪14帶動(dòng)主軸11旋轉(zhuǎn)，從而向負(fù)載輸出機(jī)械功。
[0033]離心式渦輪14包含渦輪輪盤21、多組動(dòng)葉柵22以及多組靜葉柵23。動(dòng)葉柵22和靜葉柵23均為直葉片。渦輪輪盤21安裝在主軸11上，并采用軸封(圖中未示出)加強(qiáng)固定，從而帶動(dòng)主軸11旋轉(zhuǎn)，動(dòng)葉柵22分別安裝在渦輪輪盤21上。
[0034]殼體15分為壓氣機(jī)外殼24、燃燒室外殼25以及禍輪外殼26。其中壓氣機(jī)外殼24上設(shè)有進(jìn)氣口(圖中未示出)，供空氣徑向流入向心式壓氣機(jī)12 ;渦輪外殼26上設(shè)有出氣口(圖中未示出)，供做功后的燃?xì)鈴较蛄鞒鲭x心式渦輪24。
[0035]圖2是圖1中A部位的放大視圖。
[0036]如圖1、2所不，壓氣機(jī)輪盤18和禍輪輪盤21分別于壓氣機(jī)外殼24和禍輪外殼26之間留有一定的間隙，壓氣機(jī)輪盤18外圓周朝向壓氣機(jī)外殼24的一側(cè)、渦輪輪盤21外圓周朝向渦輪外殼26的一側(cè)均設(shè)置有迷宮型密封刻紋，形成迷宮密封，以減少徑向漏氣。
[0037]圖3是圖1中B部位的放大視圖。
[0038]如圖1、3所示，在燃燒室13出氣口和離心式渦輪14進(jìn)氣口處高溫高壓燃?xì)馊菀自斐刹牧献冃紊踔翑嗔?，故在燃燒?3下方設(shè)置有冷卻裝置27。在本實(shí)施例中，冷卻裝置27為軸端抽氣冷卻裝置27。軸端抽氣冷卻裝置27 —端固定在渦輪輪盤21的第一級(jí)靜葉柵23上，另一端固定在燃燒室13下方，軸端抽氣冷卻裝置27與主軸11之間有3?5mm的間隙，經(jīng)過向心式壓氣機(jī)12壓縮后的高壓低溫氣體通過該間隙在主軸11和渦輪輪盤21上形成氣膜，進(jìn)行冷卻保護(hù)，防止主軸11與渦輪輪盤21發(fā)生過熱彎曲、折斷等現(xiàn)象。
[0039]在對(duì)該燃?xì)廨啓C(jī)10進(jìn)行裝配時(shí)，首先在主軸11上通過鍵連接安裝渦輪輪盤21，將動(dòng)葉柵22分別安裝在渦輪輪盤21上，然后將與渦輪輪盤21和動(dòng)葉柵22相配合的渦輪外殼26安裝在渦輪輪盤21外側(cè)，將燃燒室外殼25安裝在另一側(cè)并通過螺栓28與渦輪外殼26相固定。
[0040]安裝好離心式渦輪14后，將燃燒室13焊接在燃燒室外殼25內(nèi)部，并將軸端抽氣冷卻裝置27焊接在燃燒室13下方，以支撐軸端抽氣冷卻裝置27。然后將向心式壓氣機(jī)12的動(dòng)葉柵19安裝在壓氣機(jī)輪盤18上，再將壓氣機(jī)輪盤19套裝在主軸11上。最后將壓氣機(jī)外殼24安裝在壓氣機(jī)輪盤19外側(cè)，通過螺栓29與燃燒室外殼25相固定。
[0041]該燃?xì)廨啓C(jī)10工作時(shí)，空氣由向心式壓氣機(jī)12的進(jìn)氣口沿徑向流入