一种利用退役涡扇发动机改制车载燃气轮机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于燃机技术领域，特别是涉及一种利用退役涡扇发动机改制车载燃气轮机。
【背景技术】
[0002]目前利用涡扇航空发动机改制燃气轮机普遍采用在原结构的基础上研发新结构低压压气机及低压涡轮，同时为减小外涵空气流量新设计外涵道，形成双转子或单转子燃气发生器，匹配新结构的动力涡轮，形成用于发电或机械驱动用的燃气轮机。改制后的燃气轮机结构较原涡扇航空发动机结构相比需研发燃气轮机关键部件，转子支承分布及润滑、密封结构也需新设计，研制成本高。同时，燃气轮机稳定工作转速范围设计较窄(90 % -100%最高转速)不能满足用户对车载燃气轮机用于机械驱动的要求。
【发明内容】
[0003]针对上述存在的技术问题，为了降低车载燃气轮机研制成本，减轻燃气轮机重量，同时在满足用户对车载燃气轮机性能及可靠性要求的前提下，本发明提供一种利用退役涡扇发动机改制车载燃气轮机。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0005]—种利用退役涡扇发动机改制的车载燃气轮机，包括进气支承机匣、中介机匣、高压压气机、燃烧室及高压涡轮导向器、高压涡轮盘、低压涡轮导向器、低压涡轮转子、涡轮后支承机匣、以及拆除加力及喷口调节的外部系统，所述进气支承机匣一端用于连接试车台进气道，另一端的喇叭口外环伸入中介机匣，与中介机匣内的内环相配合，进气支承机匣外周和中介机匣的转接外环连接件，进气支承机匣内环与中介机匣转接内环搭接。
[0006]进一步地，所述进气支承机匣包括喇叭口外环、喇叭口内环、引气管路、密封组件、平衡盘、输出轴、封严篦齿，所述输出轴为空心阶梯轴，一端连接联轴器，联轴器通过齿轮箱连接负载，输出轴另一端与中介机匣内的后轴及帽罩配合连接，输出轴的外周分别与封严篦齿、密封盘配合连接，密封盘和中介机匣内的密封组件连接，由密封组件、密封盘、输出轴、封严篦齿及中介机匣形成平衡腔，在平衡腔上连接有测压管路和引气管路I。
[0007]进一步地，所述涡轮后支承机匣内环连接帽罩，外环连接由外涵道、前堵盖和后堵盖围成的集气腔I，后堵盖与排气道间连接过渡段，前堵盖与高压压气机间连接引气管路Π ο
[0008]进一步地，所述高压压气机的空心支板外周设置封板，形成集气腔Π，导向器组件和活门间的引气口外周设置封板形成集气腔m，高压压气机的引气口和集气腔I的第5级引气口分别通过管路连接引气管路。
[0009]本发明的有益效果为:
[0010]1.本发明通过利用退役涡扇发动机高压压气机、燃烧室、涡轮等核心部件，去掉低压压气机、低压转子前轴承及机匣，改变空气引气流路，增加用于增大向前轴向力的平衡盘，前输出轴、进气支承机匣等措施，能够满足用户对车载燃气轮机性能、可靠性、重量及尺寸要求的前提下有效降低制造成本。同时通过改变燃机进口可调导叶调节规律，保证车载燃气轮机在50 %-100%额定转速下均能稳定工作。
[0011]2.本发明保留退役涡扇发动机核心部件如中介机匣、高压压气机、燃烧室及涡轮等，增加进气支承机匣、输出轴等零部件，在满足整机可靠性及寿命的前提下，不需过多的研制经费投入即可实现用户对车载动力装置的尺寸小、重量轻、起动快并且能工作在较宽的转速范围的要求。产品产出投入比高，制造周期短，按年产10台计算，当年就收回研制成本。
【附图说明】
[0012]图1为本发明改制的燃气轮机结构示意图。
[0013]图2为原型涡扇发动机进气支承机匣、低压压气机及中介机匣结构示意图。
[0014]图3为本发明改制燃气轮机进气支承机匣、低压压气机及中介机匣结构示意图。
[0015]图4为原型涡扇发动机高压压气机、燃烧室及高压涡轮导向器结构示意图。
[0016]图5为本发明改制燃气轮机高压压气机、燃烧室及高压涡轮导向器结构示意图。
[0017]图6为图5的A-A剖视图。
[0018]图7为图5的B-B剖视图。
[0019]图8为原型涡扇发动机涡轮后支承机匣及混合器结构示意图。
[0020]图9为本发明改制燃气轮机涡轮后支承机匣、排气过渡段及整流帽罩结构示意图。
[0021]图10为本发明刷式封严结构示意图。
[0022]图11为本发明进气支承机匣与中介机匣流道连接结构示意图。
[0023]图12为图11的C向示意图。
[0024]图中:
[0025]1.进气支承机匣；101.低压压气机转子前轴承；
[0026]2.低压压气机;201.低压压气机第三级盘轴颈;202.紧固螺帽；
[0027]3.中介机匣；301.堵盖;302.中介机匣空心支板;303.低压压气机后轴承；304.低压压气机后轴;305.分流环；
[0028]4.高压压气机;401.高压压气机第5级引气口； 402.卸荷腔;403.高压压气机第7级引气口；404.压气机可调导叶；405.高压压气机第5级引气至与卸荷腔引气混合管路;406.高压压气机第5级引气至中介机匣空心支板管路；
[0029]5.外涵道;501.部分外涵道；502.前堵盖；503.后堵盖；504.引气管路Π ; 505.集气腔I;
[0030]6.燃烧室与高压涡轮导向器;601.燃烧室机匣空心支板;602.空气-空气换热器；603.集气腔Π ; 604.集气腔ΙΠ ; 605.燃烧室二股通道;606.涡轮冷却控制活门；607.高压涡轮导向器叶片;608.泄荷腔引气管路；
[0031]7.高压涡轮盘；
[0032]8.低压涡轮导向器叶片；
[0033]9.低压涡轮转子;901.低压涡轮盘；
[0034]10.涡轮后支承机匣；1001.涡轮后支承机匣空心支板；1002.低压涡轮后轴承机匣；
[0035]11.混合器;12.喇叭口外环；13.喇叭口内环；
[0036]14.进气支承机匣；1401.平衡腔测压管路；1402.引气管路；15.转接内环；16.转接外环；
[0037]17.刷式封严密封组件；1701.外罩;密封机匣1702; 1703.刷环；
[0038]18.平衡盘;19.封严篦齿;20.输出轴;21.平衡腔，22.帽罩，23.过渡段。
【具体实施方式】
[0039]下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
[0040]实施例:本例是针对用户对车载燃气轮机提出的技术要求(功率在4000kW-5000kW，重量< 1.5t，长度< 2.5m，)，提供的一种利用退役涡扇发动机改制的车载燃气轮机，本发明根据燃气轮机热力计算结果，去掉低压压气机，仅用高压涡轮做功带动低压涡轮(低压涡轮作为动力涡轮)可以满足功率要求。
[0041]如图1所示，本发明包括进气支承机匣14、中介机匣3、高压压气机4、燃烧室与高压涡轮导向器6、高压涡轮盘7、低压涡轮导向器8、低压涡轮转子9、涡轮后支承机匣10、以及拆除加力及喷口调节的外部系统，所述进气支承机匣14 一端用于连接试车台进气道，另一端的喇叭口外环12伸入中介机匣3，与中介机匣3内的内环相配合，进气支承机匣1外周和中介机匣3的转接外环连接件，进气支承机匣1内环与中介机匣3转接内环搭接。
[0042]S卩:将原退役涡扇发动机(简称原型机)经部件分解、修理后发动机转、静子流道件保留中介机匣3及高压压气机4(其中低压压气机后轴承302及后轴303在中介机匣上)、燃烧室及高压涡轮导向器6、高压涡轮盘7、低压涡轮导向器8、低压涡轮转子9、涡轮后支承机匣10，外部系统及附件除加力及喷口调节外其他部分保留。
[0043]如图2所示为原型涡扇发动机进气支承机匣、低压压气机及中介机匣结构示意图、如图3所示为本发明，所述进气支承机匣1包括喇叭口外环12、喇叭口内环13、引气管路1402、密封组件17、平衡盘18、输出轴20、封严篦齿19，所述输出轴20为空心阶梯轴，一端连接联轴器，联轴器通过齿轮箱连接负载，输出轴20另一端与中介机匣3内的后轴304及紧固螺帽202配合连接，输出轴20的外周分别与封严篦齿19、平衡盘18配合连接，平衡盘18和中介机匣3内的密封组件17连接，由密封组件17、平衡盘18、输出轴20、封严篦齿19及中介机匣3形成平衡腔21，在平衡腔21上连接有测压管路1401和引气管路11402。
[0044]如图4所示为原型涡扇发动机高压压气机、燃烧室及高压涡轮导向