气阻推动的轴内排气汽轮机的制作方法

1.本发明涉及动力装置技术领域，尤其涉及一种汽轮机，具体是一种气阻推动的轴内排气汽轮机。


背景技术：

2.传统汽轮机的能量转换部分主要由静叶喷口栅和动叶栅组成采用的都是多级叶栅结构，在能量转换过程中级内能量转换过程具有一定压力、温度的蒸汽通过汽轮机的级时，首先在喷嘴叶栅通道中得到膨胀加速，将蒸汽的热能转化为高速气流的动能，然后进入动叶通道，在其中改变方向或者既改变方向同时膨胀加速，推动叶轮旋转，将高速气流的动能转变为旋转机械能。
3.随着汽轮机的大型化，汽轮机末级通过的蒸气流量也随之增大，为了高效地将蒸气流量的热能转化为机械功，需要更长的末级叶片。末级叶片长度的限度，应考虑离心力的增加、蒸气流速的增加、固有频率的降低等限制因素，而且离心应力强度和振动特性方面都需要更先进的技术来支持。导致汽轮机叶片制造难度很大，我国目前对于汽轮机叶片的制造基本采用小批量方式组织生产，这一生产方式在生产工艺方面存在设计重复劳动量大、生产周期长、生产成本高等问题，特别是低展弦比的短叶片级，单纯考虑叶片升级难度很大，不利于汽轮机换代升级，而传统汽轮机普遍存在隔板和动叶顶的漏气以及汽轮机的轴向推力的问题，并不是单纯叶片升级能解决的。


技术实现要素：

4.本发明要解决上述现有技术存在的问题，提供一种气阻推动的轴内排气汽轮机，解决目前传统汽轮机隔板和动叶顶漏气、汽轮机轴向推力的问题，满足降低制造成本的需要。
5.本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种气阻推动的轴内排气汽轮机，包括固定在底面上的机座，机座上设有气缸，气缸内通过气封分隔出高压区和低压区，气缸内转动连接有多功能传动轴，多功能传动轴一端位于低压区而另一端穿过高压区并在气缸外部露出形成输出端，气缸上设有与高压区连通的进气口，多功能传动轴位于高压区的轴体上固定有依靠延缓气流流动来带动的气阻轮，多功能传动轴内部中空且在一端与低压区内部连通，多功能传动轴上设有与内部连通的轴体气口，形成了从进气口进入并在气阻轮内绕多功能传动轴的圆周流动然后经轴体气口通过多功能传动轴内部最后到低压区的气流通道，气流运动过程中，气阻轮由于气流获得推力形成将热能转化成机械能的带动多功能传动轴转动的传动结构。这样设置后，蒸汽从进气口进入到高压区后，气流进入到气阻轮内并从轴体气口进入到多功能传动轴内部排出到低压区，气流经过了从进气口进入并在气阻轮内绕多功能传动轴的圆周流动然后经轴体气口通过多功能传动轴内部最后到低压区的气流通道，气阻轮能延缓气流流动且气流在气阻轮内绕多功能传动轴的圆周流动，使得气流对气阻轮圆周做功进而推动气阻轮转动，最终形成将热能转化成机械能的带动多功能传动
轴转动的传动结构，整个结构并没有多级叶片结构，解决了传统叶片结构带来的一系列问题，能量转换更高效，使用效果更好。
6.作为本发明的进一步改进，气阻轮包括有中空的固定在多功能传动轴上的外壳，外壳上设有供气流穿过的开口，外壳内从开口位置开始围绕传动轴圆周填充叠放有一组阻隔层，阻隔层上均布有一组通孔，前后相邻通孔之间交错错开排列形成了通孔部分重合而成的气孔，前后气孔组合形成绕多功能传动轴圆周延伸的圆周气道结构，外壳和末端阻隔层之间预留空间，预留空间通过连接通孔与轴体气口连通。高压区气流从外壳开口进入，由于外壳内部被阻隔层填满，只能从通孔位置进入，前后相邻通孔之间是错开的需要从通孔重合的气孔通过，这个过程中，气流会冲击到阻隔层露出的端面上，在气流流动过程中不断重复气流冲击情况直到气流进入预留空间并从轴体气口排出，又由于气孔组成的气道是绕轴圆周结构的，使得气流流动过程会推动气阻轮转动进而带动传动轴运动，实现传动轴运转效果；根据使用需求，根据通孔大小以及通孔重合的气孔大小来调整对气流对气阻轮做功大小，满足各种使用需求；预留空间主要是为了保证在尾端能快速通过轴体气口，使得气流流动更顺畅。
7.作为本发明的进一步改进，多功能传动轴的出口端部上固定有气流助推装置，气流助推装置由内轮与外轮组成，内轮密封连接在多功能传动轴出口端上，内轮上设有至少一个与多功能传动轴出口连通的喷嘴，外轮为环状静叶片结构，喷嘴朝向对准外轮的静叶片表面，外轮由上下两部分组成，外轮上下部分别固定在气缸缸体上。气流进入多功能传动轴并在端部排出进入到内轮里，再从喷嘴对着外轮喷射排出，内轮固定连接在传动轴端部上使得内轮在气流助推下带动传动轴转动，利用尾部气流起到助推传动轴的作用，气流得到充分利用，提高能量利用效率。
8.作为本发明的进一步改进，阻隔层是截面为扇环的块状结构，前后阻隔层堆叠排列形成了在外壳内密封填充在开口和预留空间之间的只从气孔经过的扇环密封结构。阻隔层的扇环块状结构方便圆周堆叠填充并形成封闭结构，保证气流只能从阻隔层的通孔经过，大大提升气流对气阻轮的推力，有效气流对气阻轮的作用效果。
9.作为本发明的进一步改进，阻隔层设有位置固定的贯穿孔，前后贯穿孔连接形成环状直通轴体气口的泄压气道。贯穿孔前后接通后直通轴体气口，可以使气流快速通过起到泄压的目的，避免由于气流通过气阻轮过慢导致高压区气压过高的情况发生，保证高压区气压不过高，使用起来更安全。
10.作为本发明的进一步改进，外壳的开口位于传动轴径向面上，气阻轮至少成对设置且外壳开口相互间180
°
错开。外壳的开口位于传动轴径向面上的设计，可以使进气方向垂直阻隔层方向进入达到气流高效快速通过的目的，减少了其他方向开口导致气流速度下降的情况发生，但这种开口设计将导致气阻轮整体结构不够规整，在高速运转中容易使得传动轴动不平衡，故需要保证气阻轮至少成对设置且外壳开口相互间180
°
错开，使得传动轴达到动平衡的要求，传动轴运转更稳定流畅。
11.作为本发明的进一步改进，低气区内设有固定于气缸缸体上的冷凝管，冷凝管靠近气流助推装置排气口位置。冷凝管可将气流助推装置排出的过热蒸汽降温降压，有效保证低压区维持在稳定区域，使排气循环系统的气流流动效率提升。
12.作为本发明的进一步改进，多功能传动轴的输出端、与气阻轮以及气流助推装置
连接的轴体部位均为齿轴结构。这样设置后，依靠齿轴结构的啮合连接，多功能传动轴上固定连接结构更稳定，传动效率更高，可以满足更高的设计使用要求。
13.本发明有益的效果是：本发明的结构合理、紧凑，利用气阻轮实现对能量更有效的转换，可实现汽轮机工作效率提升，效果具体包括：
14.1、利用气阻轮的圆周进气使气流绕传动轴圆周运动，消除传统气轮机存在的轴向推力问题；
15.2、利用气阻轮对高温高压气流形成阻力，使气流圆周流向运动推进气阻轮转动将热能转化为机械能，实现解决传统气轮机存在的转换能量损失以及隔板、动叶顶漏气问题；
16.3、无需采用传统的静动叶栅的能量转换，消除传统气轮机上末级叶片容易出现弯曲变形断裂的不稳定因素；
17.4、通过气阻轮内部材料和结构变化可以实现对阻力、扭矩与转速之间的调控，使得气轮机能量得到最佳利用效果；
18.5、通过气流助推装置内轮的喷嘴，将气流以较高的流速对外轮喷射使内轮得到反推力，从而进一步带动传动轴转动，实现对气轮机气流尾喷口的能量有效利用。
附图说明
19.图1为本发明的结构示意图；
20.图2为气阻轮的结构示意图；
21.图3为气阻轮的内部结构示意图；
22.图4为阻隔层的结构示意图；
23.图5为阻隔层叠放后通孔组成气道的剖视图；
24.图6为阻隔层叠放后贯穿孔组成泄压气道的剖视图；
25.图7为气流助推装置的内部结构示意图；
26.图8为气流助推装置内轮的结构示意图。
27.附图标记说明：机座1，气缸2，多功能传动轴3，气阻轮4，外壳5，阻隔层6，通孔7，内轮8，外轮9，喷嘴10，贯穿孔11，冷凝管12，气流助推装置13。
具体实施方式
28.下面结合附图对本发明做进一步说明：
29.参照附图：本实施例中的这种气阻推动的轴内排气汽轮机，包括固定在底面上的机座1，机座1上设有气缸2，气缸2内通过气封分隔出高压区和低压区，气缸2内转动连接有多功能传动轴3，多功能传动轴3一端位于低压区而另一端穿过高压区并在气缸外部露出形成输出端，气缸2上设有与高压区连通的进气口，多功能传动轴3位于高压区的轴体上固定有依靠延缓气流流动来带动的气阻轮4，多功能传动轴3内部中空且在一端与低压区内部连通，多功能传动轴3上设有与内部连通的轴体气口，形成了从进气口进入并在气阻轮4内绕多功能传动轴3的圆周流动然后经轴体气口通过多功能传动轴内部最后到低压区的气流通道，气流运动过程中，气阻轮4由于气流获得推力形成将热能转化成机械能的带动多功能传动轴3转动的传动结构。
30.气阻轮4包括有中空的固定在多功能传动轴3上的外壳5，外壳5上设有供气流穿过
的开口，外壳5内从开口位置开始围绕传动轴圆周填充叠放有一组阻隔层6，阻隔层6上均布有一组通孔7，前后相邻通孔7之间交错错开排列形成了通孔7部分重合而成的气孔，前后气孔组合形成绕多功能传动轴3圆周延伸的圆周气道结构，外壳5和末端阻隔层6之间预留空间，预留空间通过连接通孔与轴体气口连通。
31.多功能传动轴3的出口端部上固定有气流助推装置13，气流助推装置13由内轮8与外轮9组成，内轮8密封连接在多功能传动轴3出口端上，内轮8上设有至少一个与多功能传动轴3出口连通的喷嘴10，外轮9为环状静叶片结构，喷嘴10朝向对准外轮9的静叶片表面，外轮9由上下两部分组成，外轮上下部分别固定在气缸缸体上。内轮8与外轮9之间预留间距，保证喷嘴10对着外轮9的静叶片喷射气流时，大部分气流冲击静叶片表面并导流到外轮外侧。
32.阻隔层6是截面为扇环的块状结构，前后阻隔层6堆叠排列形成了在外壳5内密封填充在开口和预留空间之间的只从气孔经过的扇环密封结构。
33.优选地，阻隔层6设有位置固定的贯穿孔11，前后贯穿孔11连接形成环状直通轴体气口的泄压气道。
34.优选地，外壳5的开口位于传动轴径向面上，气阻轮4至少成对设置且外壳5开口相互间180
°
错开。
35.由于高压区和低压区通过传动轴内部连通，多功能传动轴3内部中空结构形成了介于高气压和低气压之间的中压过渡区域，高中低气压保证了气路中气流快速运动。
36.低气区内设有固定于气缸缸体上的冷凝管12，冷凝管12靠近气流助推装置排气口位置。
37.优选地，多功能传动轴3的输出端、与气阻轮以及气流助推装置连接的轴体部位均为齿轴结构。
38.虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

技术特征：
1.一种气阻推动的轴内排气汽轮机，包括固定在底面上的机座(1)，机座(1)上设有气缸(2)，气缸(2)内通过气封分隔出高压区和低压区，气缸(2)内转动连接有多功能传动轴(3)，多功能传动轴(3)一端位于低压区而另一端穿过高压区并在气缸外部露出形成输出端，其特征是：所述气缸(2)上设有与高压区连通的进气口，所述多功能传动轴(3)位于高压区的轴体上固定有依靠延缓气流流动来带动的气阻轮(4)，所述多功能传动轴(3)内部中空且在一端与低压区内部连通，所述多功能传动轴(3)上设有与内部连通的轴体气口，形成了从进气口进入并在气阻轮(4)内绕多功能传动轴(3)的圆周流动然后经轴体气口通过多功能传动轴内部最后到低压区的气流通道，气流运动过程中，所述气阻轮(4)由于气流获得推力形成将热能转化成机械能的带动多功能传动轴(3)转动的传动结构。2.根据权利要求1所述的气阻推动的轴内排气汽轮机，其特征是：所述气阻轮(4)包括有中空的固定在多功能传动轴(3)上的外壳(5)，所述外壳(5)上设有供气流穿过的开口，所述外壳(5)内从开口位置开始围绕传动轴圆周填充叠放有一组阻隔层(6)，所述阻隔层(6)上均布有一组通孔(7)，前后相邻通孔(7)之间交错错开排列形成了通孔(7)部分重合而成的气孔，前后气孔组合形成绕多功能传动轴(3)圆周延伸的圆周气道结构，所述外壳(5)和末端阻隔层(6)之间预留空间，所述预留空间通过连接通孔与轴体气口连通。3.根据权利要求1所述的气阻推动的轴内排气汽轮机，其特征是：所述多功能传动轴(3)的出口端部上固定有气流助推装置(13)，所述气流助推装置(13)由内轮(8)与外轮(9)组成，所述内轮(8)密封连接在多功能传动轴(3)出口端上，所述内轮(8)上设有至少一个与多功能传动轴(3)出口连通的喷嘴(10)，所述外轮(9)为环状静叶片结构，所述喷嘴(10)朝向对准外轮(9)的静叶片表面，所述外轮(9)由上下两部分组成，所述外轮上下部分别固定在气缸缸体上。4.根据权利要求2所述的气阻推动的轴内排气汽轮机，其特征是：所述阻隔层(6)是截面为扇环的块状结构，前后阻隔层(6)堆叠排列形成了在外壳(5)内密封填充在开口和预留空间之间的只从气孔经过的扇环密封结构。5.根据权利要求2或4所述的气阻推动的轴内排气汽轮机，其特征是：所述阻隔层(6)设有位置固定的贯穿孔(11)，前后贯穿孔(11)连接形成环状直通轴体气口的泄压气道。6.根据权利要求2所述的气阻推动的轴内排气汽轮机，其特征是：所述外壳(5)的开口位于传动轴径向面上，所述气阻轮(4)至少成对设置且外壳(5)开口相互间180
°
错开。7.根据权利要求1所述的气阻推动的轴内排气汽轮机，其特征是：所述低气区内设有固定于气缸缸体上的冷凝管(12)，所述冷凝管(12)靠近气流助推装置排气口位置。8.根据权利要求1所述的气阻推动的轴内排气汽轮机，其特征是：所述多功能传动轴(3)的输出端、与气阻轮以及气流助推装置连接的轴体部位均为齿轴结构。

技术总结
一种气阻推动的轴内排气汽轮机，包括固定在底面上的机座，机座上设有气缸，气缸内通过气封分隔出高压区和低压区，气缸内转动连接有多功能传动轴，气缸上设有与高压区连通的进气口，多功能传动轴位于高压区的轴体上固定有气阻轮，形成了从进气口进入并穿过气阻轮然后经轴体气口最后到低压区的气流通道，气流运动过程中气阻轮由气流获得推力形成将热能转化成机械能的带动多功能传动轴转动的传动结构。本发明效果具体包括：利用气阻轮对高温高压气流形成阻力，使气流圆周流向运动推进气阻轮转动将热能转化为机械能，消除传统气轮机存在的轴向推力问题，实现解决传统气轮机存在的转换能量损失以及隔板、动叶顶漏气问题。动叶顶漏气问题。动叶顶漏气问题。


技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：施昌坝
技术研发日：2023.01.13
技术公布日：2023/5/24