[实用新型]超临界二氧化碳涡轮机涡轮盘、主轴及喷嘴环安装结构

说明书

本实用新型公开了一种超临界二氧化碳涡轮机涡轮盘、主轴及喷嘴环安装结构，包括主轴和多级涡轮盘和多级喷嘴环，内壳体和外壳体通过螺栓紧固连接，主轴和涡轮盘之间设有连接轴，连接轴与主轴通过连接螺栓固定连接并通过主轴轴肩轴向限位，连接轴靠近多级涡轮盘的一端与多级涡轮盘通过紧固件紧固连接，多级涡轮盘通过连接轴b端面轴向限位，多级喷嘴环与多级涡轮盘沿轴向交替排列布置，相邻两级喷嘴环之间通过圆柱销周向定位安装，多级喷嘴环由销钉紧配合连接，通过内壳体第二轴肩轴向限位，多级喷嘴环的末级喷嘴环与内壳体通过内螺纹圆柱销周向定位安装，通过螺钉紧固于内壳体。

技术领域

本实用新型属于涡轮机技术领域，具体涉及超临界二氧化碳涡轮机涡轮盘、主轴及喷嘴环安装结构。

背景技术

涡轮机是利用工质流经喷嘴环和涡轮盘时膨胀，将热力学能转换为气体动能，推动涡轮盘旋转，涡轮盘与主轴的相接，带动传动轴末端的负载进行做功。其中涡轮盘与主轴的连接结构是影响功率传递的重要因素。大功率机组多采用涡轮盘位于主轴中部的布置形式，涡轮盘与主轴一体或热套，中小功率机组多采用悬臂布置，涡轮盘位于主轴一端，并通过螺栓与主轴相连。

超临界二氧化碳相较其他介质密度大，同等功率下超临界二氧化碳涡轮机的涡轮盘直径小；为了提高气动效率，主轴转速较高，通常达到24000rpm及以上，由于轴承线速度限制，主轴轴颈较小，通常轴颈直径为50mm或更小；为了保证涡轮盘到主轴的功率传递可靠，一方面，通常采用多颗螺栓将涡轮盘压紧在主轴上，但是在超临界二氧化碳涡轮机小直径的主轴端面布置多颗螺栓具有很大难度。另一方面，涡轮机采用多级方案时，由于喷嘴环与涡轮盘交替排列，须将静叶环径向拆分成两半，这给小直径超临界二氧化碳喷嘴环的加工及安装带来困难。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超临界二氧化碳涡轮机涡轮盘、主轴及喷嘴环安装结构，可实现涡轮盘与主轴的可靠连接，保证功率传递稳定，并且能够保证喷嘴环的加工及安装精度。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种超临界二氧化碳涡轮机涡轮盘、主轴及喷嘴环安装结构，包括设置于涡轮机外壳体内的主轴和设置于涡轮机内壳体内的多级涡轮盘和多级喷嘴环，所述内壳体和外壳体通过螺栓紧固连接，所述主轴和涡轮盘之间还设置有连接轴，连接轴a端与主轴通过连接螺栓固定连接并通过主轴轴肩轴向限位，连接轴b端与多级涡轮盘通过紧固件紧固连接，多级涡轮盘通过连接轴b端端面轴向限位，所述多级喷嘴环与多级涡轮盘沿轴向交替排列布置，相邻两级喷嘴环之间通过圆柱销周向定位安装，多级喷嘴环由销钉紧配合连接，通过内壳体第二台阶面轴向限位，所述多级喷嘴环的末级喷嘴环与内壳体通过内螺纹圆柱销周向定位安装，通过螺钉紧固于内壳体。

进一步的，所述主轴具有一个伸出端，所述伸出端为凸轮型轴，主轴伸出端中心处沿轴向设有第一螺纹孔，所述连接轴a端沿轴向设置有凸轮型孔，与主轴伸出端的凸轮型轴配合，连接轴中心处沿轴向设有第二螺纹通孔，连接轴b端沿周向均布设有第三螺纹孔，用于与紧固件螺纹连接，将多级涡轮盘压紧在连接轴上，所述第一螺纹孔和第二螺纹通孔与连接螺栓螺纹连接，所述第一螺纹孔的大径小于第二螺纹通孔的小径，第一螺纹孔的螺纹牙距P₁＞第二螺纹通孔的螺纹牙距P₂。通过凸轮型面连接传扭，简单、平稳、高效，使连接轴相对于主轴在紧固连接时只能移动而不能转动，为连接轴上第三螺纹孔布置节省径向空间，保证涡轮盘与连接轴的紧固件紧固可靠。

进一步的，所述连接螺栓设有小径段螺纹和大径段螺纹，所述小径段螺纹与主轴的第一螺纹孔配合，大径段螺纹与连接轴的第二螺纹通孔配合，通过拧紧连接螺栓将连接轴压紧在主轴上，所述小径段螺纹和大径段螺纹的牙距分别与对应的第一螺纹孔和第二螺纹通孔牙距相同。特殊设计的连接螺栓在提供所需预紧力情况下，节省连接轴的径向空间，为涡轮盘与连接轴的紧固件在连接轴上的布置提供充足空间，有利于提高紧固件紧固的可靠性。