[发明专利]新型立式主转轴悬浮透平

说明书

技术领域

本发明属于一种新型的透平。

背景技术

透平按所用的流体介质不同可分为水轮机、汽轮机、燃气透平和空气透平等。 

水轮机--水从高水位水库沿通道流向处于低水位的水轮机的过程中，高水位水的势能变成动能，推动水轮机旋转。流过水轮机的尾水沿水道流去。现代水轮机的主要用途是作为水电站的动力源，带动发电机发电。 

汽轮机--它的介质是蒸汽，具有热能。蒸汽来自燃用矿物燃料的锅炉，或是来自核动力装置加热的蒸汽发生器。它们产生的高温高压蒸汽以高速度经喷管送到蒸汽透平，驱动转子旋转，输出动力。蒸汽流速很高，透平转子尺寸较小,所以转速可达10000转／分。汽轮机主要用于火力发电厂，驱动发电机发电；也用于远洋大型船舶和潜水艇作为主机驱动螺旋桨，推进船舶。 

燃气透平--它与压气机、燃烧室成为燃气轮机装置的三大主要部件。空气供入压气机，压缩成较高压力和温度的压缩空气，流入燃烧室与燃料混合、燃烧，形成高温、高压、高速的燃气流，流入燃气透平并推动燃气透平旋转，经透平轴输出机械功。燃气透平转速高达每分钟数万转。现代燃气透平应用最广泛的是作为喷气式飞机的推进动力，有的用作舰船动力、发电厂、尖峰负荷用小型电站，也作为远距离输送天然气的气泵的动力。用作机车、汽车动力的燃气透平还在研制试验中。 

还有一种燃气透平用于火箭发动机，它作为压送火箭推进剂（燃料和氧化剂）的输送泵的动力，由一个气体发生器利用化学作用产生所需要的高温气体，吹动透平旋转，带动输送泵运转。 

另外，还有以压缩空气为工质推动透平旋转的，只能作为微小动力用，这种透平称为空气透平。

但是目前汽轮机透平、燃气机透平、空气透平的主转轴都是水平放置。由于主转轴的水平放置使得主转轴在转动过程中必须克服较大的摩擦阻力矩和重力偏心力矩做功导致大量能量损耗，同时造成主转轴较为严重的机械损耗，缩短了透平的使用寿命和检修周期。

发明内容

本发明公开了一种将竖直放置的主转轴利用液压、气压、磁悬浮等多种方式进行悬浮的新型立式透平做功装置。

该设计方案可以用于汽轮机透平、燃气机透平、空气透平等多种透平。

具体设计方案是，首先将透平的主转轴竖直放置。竖直放置有效的减小了透平转轴在转动过程中的摩擦阻力矩，消除了透平在转动过程中的偏心力矩。

其次将竖直放置的主转轴利用磁悬浮、液压、气压等多种手段进行悬浮。通过悬浮可以基本消除主转轴底端和转轴底座的机械磨损和摩擦力矩。

磁悬浮是对竖直放置的主转轴的主转轴底端和转轴底座分别放置强磁场，该磁场可以是永磁体磁场也可以是电磁铁磁场。利用磁场力将主轴悬浮起来。

液压或气压悬浮是在主转轴底端和转轴底座之间充入液压油或高压气体将竖直放置的主轴悬浮。

对于汽轮机和空气透平，进气口喷嘴设置在一级叶轮下面，进气口喷嘴数目可以是三或者三的倍数，以主转轴为圆心，进气口之间的圆心角相等。

主转轴底端和转轴底座之间的悬浮处设置冷却设备。