具有单型低损耗轴承和低密度材料的机械驱动体系的制作方法
【专利说明】
[0001] 巧关申请的香叉引用
[0002] 本专利申请设及W下共同转让的专利申请：序列号为_(代理人档案号为 271509-1)、名称为"具有混合型低损耗轴承和低密度材料的机械驱动体系（MECHANICAL DRIVEARCHITECTURESWITHHYBRID-TYPELOW-LOSSBEARINGSANDLOW-DENSITY MATERIAL巧"的美国专利申请；序列号为_(代理人档案号为261580-1)、名称为"具 有单型低损耗轴承和低密度材料的动力生产体系（POWERGE肥RATIONAROHTECTURES mHMONO-TY阳LOW-LOSSBEARINGSANDLOW-DENSITYMATERIAL巧"的美国专利申请； 序列号为_(代理人档案号为267305-1)、名称为"具有混合型低损耗轴承和低密度 材料的动力生产体系（POWERGE肥RATIONAROHTECTURESmHHYBRID-TYPELOW-LOSS BEARINGSANDLOW-DENSITYMATERIAL巧"的美国专利申请；序列号为_(代理人档 案号为257269-1)、名称为"多级轴流式压缩机布置（MULTI-STAGEAXIALCOMPRESSOR ARRANGEMENT)"的美国专利申请；序列号为_(代理人档案号为276988)、名称为"具 有低损耗润滑剂轴承和低密度材料的动力系体系（POWERTRAINAROHTECTURESWITH LOW-LOSSLUBRICANTBEARINGSANDLOW-DENSITYMATERIAL巧"的美国专利申请；和序列 号为_(代理人档案号为276989)、名称为"具有低损耗润滑剂轴承和低密度材料的机械 驱动体系（MECHANICALDRIVEAROHTECTURESWITHLOW-LOSSLUBRICANTBEARINGSAND LOW-DENSITYMATERIAL巧"的美国专利申请。上面所述的每个专利申请与本申请同时被提 交并且通过引用并于本申请中。
技术领域
[0003] 本发明大体上设及机械驱动燃气满轮机，并且更特别地，设及可W具有单型低损 耗轴承和低密度材料的机械驱动体系。
【背景技术】
[0004] 燃气满轮机在从军事到发电的许多工业领域中使用。典型地，燃气满轮机用于产 生电能。然而，一些燃气满轮机用于推进各种车辆、飞机、轮船等。在石油和天然气领域，燃 气满轮机可W用于驱动压缩机、累和/或发电机。在燃气满轮机在工业应用中用于驱动压 缩机（例如，用于将气体注入井中W迫使石油通过另一井眼上升）的情况下，燃气满轮机的 压缩机用多排旋转叶片和静止轮叶压缩空气，将它引导到燃烧器，该燃烧器混合压缩空气 和燃料，并且燃烧它W形成热空气-燃料混合物，该混合物穿过燃气满轮机的满轮机中的 叶片膨胀。因此，叶片围绕燃气满轮机的轴或转子转动或旋转。转动或旋转转子驱动连接到 燃气满轮机的负荷压缩机，该负荷压缩机使用旋转能量来压缩流体（例如，气体、空气等）。
[0005] 在机械驱动体系中使用的许多燃气满轮机体系采用结合高粘度润滑剂（例如， 油）的滑动轴承来支撑满轮机部段、压缩机部段和与其连接的负荷压缩机的旋转部件。油 轴承售价比较便宜，但是具有与它们的伴随油擦（例如，用于累、储存器、胆藏装置等）关联 的成本。另外，油轴承具有高维护间隔并且会导致驱动系中的过度粘性损失，运继而不利地 影响燃气满轮机驱动的压缩机单元的操作。
【发明内容】
[0006] 在本发明的一方面，公开了一种机械驱动体系。在本发明的该方面，机械驱动体系 包括燃气满轮机，该燃气满轮机具有压缩机部段，满轮机部段，W及可操作地禪联到压缩机 部段和满轮机部段的燃烧器部段。负荷压缩机由燃气满轮机驱动。转子轴延伸穿过燃气满 轮机的压缩机部段和满轮机部段W及负荷压缩机。压缩机部段、满轮机部段和负荷压缩机 的每一个包括多个旋转部件，燃气满轮机和负荷压缩机中的一个中的旋转部件中的至少一 个包括低密度材料。多个轴承在燃气满轮机和负荷压缩机内支撑转子轴，其中轴承中的至 少一个是单型低损耗轴承。
[0007] 本发明的第一技术方案提供了一种机械驱动体系，其包括：燃气满轮机，其具有压 缩机部段，满轮机部段，W及可操作地禪联到压缩机部段和满轮机部段的燃烧器部段；负荷 压缩机，其由燃气满轮机驱动；转子轴，其延伸穿过燃气满轮机的压缩机部段和满轮机部段 W及负荷压缩机；W及多个轴承，其在燃气满轮机和负荷压缩机内支撑转子轴，其中轴承中 的至少一个是单型低损耗轴承；其中压缩机部段、满轮机部段和负荷压缩机各自具有多个 旋转部件，压缩机部段、满轮机部段和负荷压缩机中的至少一个中的旋转部件中的至少一 个包括低密度材料。
[0008] 本发明的第二技术方案是在第一技术方案中，转子轴包括单轴布置。
[0009] 本发明的第=技术方案是在第一技术方案中，还包括沿着转子轴可操作地禪联到 满轮机部段的再加热部段，再加热部段具有带有多个旋转部件的再加热燃烧器部段和再加 热满轮机部段，其中压缩机部段、满轮机部段、负荷压缩机和再加热部段中的旋转部件中的 至少一个包括低密度材料。
[0010] 本发明的第四技术方案是在第一技术方案中，燃气满轮机包括后端驱动燃气满轮 机。
[0011] 本发明的第五技术方案是在第一技术方案中，还包括用于沿着转子轴将负荷压缩 机禪联到燃气满轮机的负荷禪联元件。
[0012] 本发明的第六技术方案是在第一技术方案中，转子轴包括多轴布置，其具有延伸 穿过压缩机部段和满轮机部段的第一转子轴和延伸穿过负荷压缩机的第二转子轴，第一转 子轴和第二转子轴中的每一个由多个轴承支撑。
[0013] 本发明的第屯技术方案是在第六技术方案中，还包括扭矩改变机构，其构造成W 与在负荷压缩机中的旋转部件不同的旋转速度在燃气满轮机中旋转旋转部件。
[0014] 本发明的第八技术方案是在第六技术方案中，还包括动力满轮机部段，其禪联到 第二转子轴W驱动负荷压缩机，其中动力满轮机部段具有多个旋转部件，压缩机部段、满轮 机部段、负荷压缩机和动力满轮机部段中的旋转部件中的至少一个包括低密度材料。
[0015] 本发明的第九技术方案是在第八技术方案中，还包括沿着第一转子轴可操作地禪 联到满轮机部段的再加热部段，再加热部段具有带有多个旋转部件的再加热燃烧器部段和 再加热满轮机部段，压缩机部段、满轮机部段、负荷压缩机、动力满轮机部段和再加热部段 中的旋转部件中的至少一个包括低密度材料。
[0016] 本发明的第十技术方案是在第一技术方案中，压缩机部段包括远离燃烧器部段的 前级，邻近燃烧器部段的后级，和布置在其间的中级；其中前级、中级和后级具有多个旋转 部件，压缩机部段的前级、压缩机部段的中级、压缩机部段的后级、满轮机部段和负荷压缩 机中的旋转部件中的至少一个包括低密度材料；其中机械驱动体系还包括中间轴，中间轴 从转子轴径向向外并且延伸穿过前级，使得围绕中间轴布置的前级的旋转部件W比围绕转 子轴布置的中级和后级的旋转部件慢的旋转速度操作。
[0017] 本发明的第十一技术方案是在第十技术方案中，多个轴承包括支撑中间轴的中间 轴轴承，中间轴轴承中的至少一个包括单型低损耗轴承。
[0018] 本发明的第十二技术方案是在第十技术方案中，还包括沿着第一转子轴可操作地 禪联到满轮机部段的再加热部段，再加热部段具有带有多个旋转部件的再加热燃烧器部段 和再加热满轮机部段，其中压缩机部段的前级、压缩机部段的中级、压缩机部段的后级、满 轮机部段、负荷压缩机和再加热部段中的旋转部件中的至少一个包括低密度材料。
[0019] 本发明的第十=技术方案是在第一技术方案中，压缩机部段包括低压压缩机部段 和高压压缩机部段，并且满轮机部段包括低压满轮机部段和高压满轮机部段；其中高压满 轮机部段驱动高压压缩机部段，并且低压满轮机部段驱动低压压缩机部段。
[0020] 本发明的第十四技术方案是在第十=技术方案中，低压压缩机部段、高压压缩机 部段、低压满轮机部段、高压满轮机部段的每一个包括多个旋转部件，低压压缩机部段、高 压压缩机部段、低压满轮机部段、高压满轮机部段和负荷压缩机中的旋转部件中的至少一 个包括低密度材料。
[0021] 本发明的第十五技术方案是在第十=技术方案中，转子轴包括具有低速卷轴和高 速卷轴的双卷轴布置，低速卷轴包括低压满轮机部段和低压压缩机部段，并且高速卷轴包 括高压满轮机部段和高压压缩机部段。
[0022] 本发明的第十六技术方案是在第十五技术方案中，低速卷轴和高速卷轴由多个轴 承支撑，轴承中的至少一个包括单型低损耗轴承。
【附图说明】
[0023] 从结合附图进行的优选实施例的W下更详细描述将显而易见本发明的特征和优 点，附图通过示例示出本发明的原理。
[0024] 图1是根据本发明的实施例的机械驱动体系的示意图，机械驱动体系包括前端驱 动燃气满轮机、负荷压缩机和轴承流体擦，并且还包括至少一个单型低损耗轴承和由低密 度材料制造的至少一个旋转部件；
[0025] 图2是根据本发明的实施例的机械驱动体系的示意图，机械驱动体系包括具有再 加热部段的前端驱动燃气满轮机、负荷压缩机和轴承流体擦，并且还包括至少一个单型低 损耗轴承和由低密度材料制造的至少一个旋转部件；
[00%] 图3是根据本发明的实施例的机械驱动体系的示意图，机械驱动体系包括后端驱 动燃气满轮机、负荷压缩机和轴承流体擦，并且还包括至少一个单型低损耗轴承和由低密 度材料制造的至少一个旋转部件；
[0027] 图4是根据本发明的实施例的机械驱动体系的示意图，机械驱动体系包括后端驱 动燃气满轮机、负荷压缩机、轴承流体擦和齿轮箱，并且还包括至少一个单型低损耗轴承和 由低密度材料制造的至少一个旋转部件；
[0028] 图5是根据本发明的实施例的燃气满轮机体系的示意图，燃气满轮机体系包括后 端驱动动力满轮机，并且还包括至少一个单型低损耗轴承和由低密度材料制造的至少一个 旋转部件；
[0029] 图6是根据本发明的实施例的燃气满轮机体系的示意图，燃气满轮机体系包括后 端驱动动力满轮机和再加热部段，并且还包括至少一个单型低损耗轴承和由低密度材料制 造的至少一个旋转部件.
[0030] 图7是根据本发明的实施例的前端驱动燃气满轮机体系的示意图，燃气满轮机体 系包括中间轴和减速机构W减小燃气满轮机中的压缩机的前级的速度，并且还包括至少一 个单型低损耗轴承和由低密度材料制造的至少一个旋转部件；
[0031] 图8是根据本发明的实施例的前端驱动燃气满