燃气轮机的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及燃气轮机，特别涉及一种径向进气、径向出气从而减小轴向力的燃气轮机。
【背景技术】
[0002]燃气轮机在工作时，需要不断地从外界吸入空气(即工质)，然后完成压缩、燃烧加热、膨胀和放热四大过程，连续地把燃料中的部分化学能转变为机械功。因此燃气轮机可以作为地面机械，用于为发电、船舶、机车、泵提供驱动动力，也可用于为航空飞机和无人机提供动力。
[0003]燃气轮机由压气机、燃烧室和涡轮三大主要部件组成。现有的燃气轮机主要有轴流式和径流式两大类。轴流式燃气轮机由多级轴流式压气机和多级轴流式涡轮串联组成。轴流式压气机由于级压比较低，需要较多级数完成升压或者做功，造成整体结构较大，且产生较大的轴向力。
[0004]现有的轴流式燃气轮机体积和功率较大，大多仅适用于大功率工况。且为了保证输出功率和效率，轴流式压气机和轴流式涡轮需采用扭转长叶片，这对制造工艺和材料性能均提出了更高的要求。
【发明内容】
[0005]本发明是针对上述问题进行的，目的在于提供一种轴向力较小、安全性高且适用于不同工况的燃气轮机。
[0006]本发明为实现上述目的，采用了以下的技术方案:
[0007]< 方案一 >
[0008]本发明提供一种燃气轮机，其特征在于，包括:主轴，通过旋转输出机械功；向心式压气机，套装在主轴上，通过旋转将径向进入向心式压气机的空气增压形成高压气体，然后将该高压气体沿轴向排出；燃烧室，套装在主轴上，与向心式压气机相连通，使高压气体与燃料混合燃烧，形成高温高压燃气；离心式涡轮，套装在主轴上，与燃烧室相连通，能够在高温高压燃气的带动下旋转，从而带动主轴旋转，然后将高温高压燃气沿径向排出；以及壳体，包含压气机外壳、燃烧室外壳以及涡轮外壳，压气机外壳具有进气口，涡轮外壳具有出气口，其中，燃烧室下方设置有冷却装置，用于对主轴进行冷却。
[0009]进一步，本发明所涉及的燃气轮机，还可以具有这样的特征:其中，向心式压气机包含压气机轮盘、多组动叶栅以及多组静叶栅，压气机轮盘与压气机外壳之间留有一定间隙，压气机轮盘外圆周朝向压气机外壳的一侧为梳齿形，与压气机外壳之间形成迷宫密封。
[0010]另外，本发明所涉及的燃气轮机，还可以具有这样的特征:其中，离心式涡轮包含涡轮轮盘、多组动叶栅以及多组静叶栅，涡轮轮盘与涡轮外壳之间留有一定间隙，涡轮轮盘外圆周朝向轮盘外壳的一侧为梳齿形，与涡轮外壳之间形成迷宫密封。
[0011]另外，本发明所涉及的燃气轮机，还可以具有这样的特征:其中，动叶栅和静叶栅均为直叶片。
[0012]〈方案二〉
[0013]本发明还提供一种燃气轮机，其特征在于，包括:主轴，通过旋转输出机械功；两个向心式压气机，分别套装在主轴的两侧，通过旋转将径向进入向心式压气机的空气增压形成高压气体，然后将该高压气体沿轴向排出；两个燃烧室，分别套装在主轴上，一个燃烧室与一个向心式压气机相连通，使高压气体与燃料混合燃烧，形成高温高压燃气；双向进气离心式涡轮，安装在主轴上，位于两个燃烧室之间，分别与两个燃烧室相连通，能够在高温高压燃气的带动下旋转，从而带动主轴旋转，然后将高温高压燃气沿径向排出；以及壳体，具有分别与两个向心式压气机相连通的两个进气口和与双向进气离心式涡轮相连通的两个出气口，其中，每个燃烧室下方均设有一个冷却装置，分别对主轴进行冷却，双向进气离心式涡轮包含涡轮轮盘和分别安装在该涡轮轮盘两侧的多组动叶栅和多组静叶栅，两个向心式压气机和两个燃烧室分别关于涡轮轮盘对称设置。
[0014]进一步，本发明所涉及的燃气轮机，还可以具有这样的特征:其中，向心式压气机包含压气机轮盘、多组动叶栅以及多组静叶栅，压气机轮盘与壳体之间留有一定间隙，压气机轮盘外圆周朝向壳体的一侧为梳齿形，与壳体之间形成迷宫密封。
[0015]另外，本发明所涉及的燃气轮机，还可以具有这样的特征:其中，涡轮轮盘与壳体之间留有一定间隙，涡轮轮盘外圆周朝向壳体的一侧为梳齿形，与壳体之间形成迷宫密封。
[0016]另外，本发明所涉及的燃气轮机，还可以具有这样的特征:其中，双向进气离心式涡轮的动叶栅、静叶栅，和向心式压气机的动叶栅、静叶栅均为直叶片。
[0017]发明的作用与效果
[0018]根据本发明所涉及的燃气轮机，因为空气沿径向进入向心式压气机，向心式压气机将空气压缩成高压气体，在燃烧室中形成的高温高压燃气带动离心式涡轮旋转后径向排出，改变了传统的轴流式燃气轮机轴向进气、轴向出气的单向气体流动方式，因此该燃气轮机轴向力大大减小。
[0019]采用一个向心式压气机和一个离心式涡轮组成的燃气轮机，其体积和功率均较小，适用于负载较小的工况；采用两个向心式压气机和双向进气离心式涡轮组成大型燃气轮机，增大了进气流量和做功能力，适用于负载较大的工况。
【附图说明】
[0020]图1是实施例一的燃气轮机的剖面视图；
[0021]图2是图1中A部位的放大视图；
[0022]图3是图1中B部位的放大视图；
[0023]图4是实施例二的燃气轮机的结构示意图；以及
[0024]图5是实施例二的燃气轮机的剖面视图。
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图，对本发明所涉及的燃气轮机作详细阐述。
[0026]<实施例一 >
[0027]图1是实施例一的燃气轮机的剖面视图。
[0028]如图1所示，燃气轮机10包括主轴11、向心式压气机12、燃烧室13、离心式涡轮14以及壳体15。
[0029]主轴11两端分别安装在轴承16和轴承17内，主轴11的一端连接负载(图中未示出)，通过主轴11的旋转对负载输出机械功。
[0030]向心式压气机12套装在主轴11的一端，包含压气机轮盘18、多组动叶栅19和多组静叶栅20。动叶栅19和静叶栅20均为直叶片。动叶栅19分别安装在压气机轮盘18上。为减少磨损和发热，采用磁悬浮减少压气机轮盘18与主轴11之间的摩擦。向心式压气机12通过旋转将空气压缩成高压气体，高压气体沿轴向流出。
[0031]燃烧室13安装在主轴11中部，与向心式压气机相连通，高压气体进入燃烧室13，与燃料混合燃烧，形成高温高压燃气。
[0032]离心式涡轮14安装在主轴11另一端，并与燃烧室13相连通。高温高压燃气轴向流入离心式涡轮14，带动离心式涡轮14旋转，离心式涡轮14带动主轴11旋转，从而向负载输出机械功。
[0033]离心式涡轮14包含涡轮轮盘21、多组动叶栅22以及多组静叶栅23。动叶栅22和静叶栅23均为直叶片。涡轮轮盘21安装在主轴11上，并采用轴封(图中未示出)加强固定，从而带动主轴11旋转，动叶栅22分别安装在涡轮轮盘21上。
[0034]壳体15分为压气机外壳24、燃烧室外壳25以及祸轮外壳26。其中压气机外壳24上设有进气口(图中未示出)，供空气径向流入向心式压气机12 ;涡轮外壳26上设有出气口(图中未示出)，供做功后的燃气径向流出离心式涡轮24。
[0035]图2是图1中A部位的放大视图。
[0036]如图1、2所不，压气机轮盘18和祸轮轮盘21分别于压气机外壳24和祸轮外壳26之间留有一定的间隙，压气机轮盘18外圆周朝向压气机外壳24的一侧、涡轮轮盘21外圆周朝向涡轮外壳26的一侧均设置有迷宫型密封刻纹，形成迷宫密封，以减少径向漏气。
[0037]图3是图1中B部位的放大视图。
[0038]如图1、3所示，在燃烧室13出气口和离心式涡轮14进气口处高温高压燃气容易造成材料变形甚至断裂，故在燃烧室13下方设置有冷却装置27。在本实施例中，冷却装置27为轴端抽气冷却装置27。轴端抽气冷却装置27 —端固定在涡轮轮盘21的第一级静叶栅23上，另一端固定在燃烧室13下方，轴端抽气冷却装置27与主轴11之间有3?5mm的间隙，经过向心式压气机12压缩后的高压低温气体通过该间隙在主轴11和涡轮轮盘21上形成气膜，进行冷却保护，防止主轴11与涡轮轮盘21发生过热弯曲、折断等现象。
[0039]在对该燃气轮机10进行装配时，首先在主轴11上通过键连接安装涡轮轮盘21，将动叶栅22分别安装在涡轮轮盘21上，然后将与涡轮轮盘21和动叶栅22相配合的涡轮外壳26安装在涡轮轮盘21外侧，将燃烧室外壳25安装在另一侧并通过螺栓28与涡轮外壳26相固定。
[0040]安装好离心式涡轮14后，将燃烧室13焊接在燃烧室外壳25内部，并将轴端抽气冷却装置27焊接在燃烧室13下方，以支撑轴端抽气冷却装置27。然后将向心式压气机12的动叶栅19安装在压气机轮盘18上，再将压气机轮盘19套装在主轴11上。最后将压气机外壳24安装在压气机轮盘19外侧，通过螺栓29与燃烧室外壳25相固定。
[0041]该燃气轮机10工作时，空气由向心式压气机12的进气口沿径向流入