[发明专利]一种涡轮热电转换系统螺纹连接转子结构

说明书

本发明涉及一种涡轮热电转换系统螺纹连接转子结构与制造方法，该转子结构由压气机叶轮、锁紧环、轴套、电机轴和涡轮转轴装配而成。所述压气机叶轮、锁紧环、轴套、电机轴和涡轮转轴之间采用螺纹装配结构连接。在完成转子组成零部件加工的基础上，首先进行电机轴的装配，其次进行电机轴与涡轮转轴的装配，然后进行轴套、电机轴和涡轮转轴之间的装配，最后进行压气机叶轮、轴套、涡轮转轴和锁紧环之间的装配，形成完整的转子结构。该转子的组成零部件之间采用螺纹装配连接结构，可以有效提高转子的连接强度和刚度，防止涡轮热电转换系统的转子组成零部件在工作过程中发生松脱，有助于提高转子的运转稳定性与系统的工作可靠性。

技术领域

本发明属于闭式循环涡轮热电转换系统结构设计领域，具体涉及一种涡轮热电转换系统螺纹连接转子结构。

背景技术

闭式循环涡轮热电转换系统作为一种新型高效的热力转化形式，能够借助某种气体工质在闭式环境下通过吸收热量、膨胀做功、放热和压缩等热力过程实现热能向电能的转换。典型的闭式循环涡轮热电转换系统主要由涡轮、压气机、电机、回热器等部件组成。

闭式循环涡轮热电转换系统转子包括涡轮与压气机叶轮转子和发电机转子两部分，是系统中最为核心的部件，对于系统的稳定运行、整机效率、可靠性与寿命起着决定性的作用。闭式循环涡轮热电转换系统在运转过程中，转子处于高速旋转状态，其转速可达几万转/分或十几万转/分，转子结构一旦发生故障，不仅会导致系统无法正常工作，而且还会引起闭式循环涡轮热电转换系统的结构损坏。因此，合理设计转子结构对于保证闭式涡轮热电转换系统的运转稳定性与结构可靠性至关重要。

现有的闭式循环径流式涡轮热电转换系统转子主要包括涡轮、主轴、压气机叶轮、电机轴、联轴器等零部件，借助联轴器通过过盈装配实现涡轮与压气机叶轮转子同电机转子之间的连接，具体为：主轴通过其两端内孔分别同涡轮转子轮背凸台和压气机叶轮轮背凸台过盈连接在一起形成动力转轴，然后通过联轴器的两端内孔分别同电机轴一端和压气机叶轮进口端轮毂之间的过盈装配，将动力转轴和电机轴连接在一起，形成完整的转子。现有转子结构采用过盈连接方式，虽然可以在一定程度上保证转子各部件之间的同轴度，但是由于转子过盈连接强度取决于各零部件之间的装配尺寸及其公差，对零件装配部位的加工精度提出了很高要求；加之转子在工作过程中连接部位的实际过盈量会减小，降低转子的连接强度，零部件易产生松脱，直接影响闭式循环涡轮热电转换系统的可靠性；此外，这类转子的可重复装配性差。

针对闭式循环径流式涡轮热电转换系统对转子结构的高可靠性与长寿命要求，需要合理设计转子的组成零部件以及零部件的装配结构与工艺参数，保证转子结构的连接强度与工作可靠性。

发明内容

本发明针对闭式循环涡轮热电转换系统转子结构，提出一种涡轮热电转换系统螺纹连接转子结构。根据闭式循环涡轮热电转换系统的涡轮、压气机和电机的尺寸参数，通过合理设计压气机叶轮、锁紧环、轴套、电机轴和涡轮转轴的结构尺寸以及螺纹装配力矩。在完成转子零部件加工的基础上，首先进行电机轴装配，其次进行电机轴与涡轮转轴的装配，然后轴套、电机轴和涡轮转轴之间的装配，最后进行压气机叶轮、轴套、涡轮转轴和锁紧环的装配，形成完整的转子结构。该转子组成零部件之间采用螺纹装配及锁紧结构，可以有效提高转子的连接强度，防止涡轮热电转换系统的转子零部件在工作过程中发生松脱，有助于提高系统的运转稳定性与结构可靠性。

本发明的技术方案：