CN112483635A - 一种燃气轮机用大滑油流量中央传动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于燃气轮机技术领域，具体涉及一种燃气轮机用大滑油流量中央传动机构。本发明充分考虑了中央传动机构在整机中的位置布置要求及与轴承供油结构的连接要求，充分发掘中央传动壳体机构壁厚及向内延伸能力，在保证中央传动齿轮仍能正常工作、油路壁厚能充分保证气密性及安全性的前提下，完成了整体结构设计。本发明充分利用壳体壁厚空间设计了油路走向，满足承载中央传动机构的运行，同时能满足中央传动机构、转子推力轴承和球轴承组合支撑的大滑油流量需求。本发明结构设计紧凑，功能完善，可应用于25MW～40MW级燃气轮机支撑设计应用领域，同时可为设计研发人员设计同类结构提供参考经验。

Description

一种燃气轮机用大滑油流量中央传动机构
技术领域
本发明属于燃气轮机技术领域，具体涉及一种燃气轮机用大滑油流量中央传动机构。
背景技术
为了进一步提高燃气轮机压气机转子轴承寿命，根据轴承受载特点，现阶段的优化设计已将传统的单球轴承支撑方式替换为推力轴承加球轴承支撑的组合方式，如此便将球轴承受载完全限制在绝对安全范围内。但由于推力轴承所需滑油量较大，以25MW级燃气轮机为例，为保证推力推力轴承安全稳定有效地工作，所需供油量最低约为2000kg/h左右。因此便亟需设计能满足其供油量的机构。
中央传动机构承担了给转子支撑供油、机组启动、机组运行时带动滑油组件工作的任务。在进行提供大滑油流量的机构设计时，其余功能也应同时具备，应将精巧设计转移至中央传动壳体机构。同时由于燃气轮机功率等级限制，需在有限的空间内便能完成能满足大滑油流量的结构设计。
发明内容
本发明的目的在于提供可以充分利用中央传动壳体机构的壁厚空间,布置能满足供油流量的油路的一种燃气轮机用大滑油流量中央传动机构。
本发明的目的通过如下技术方案实现：包括燃气轮机用大滑油流量中央传动壳体、水平齿轮和垂直齿轮；所述的燃气轮机用大滑油流量中央传动壳体包括前部齿轮安装壳体和尾部壳体；所述的前部齿轮安装壳体整体为空心圆柱结构，空心圆柱壳体的顶面开设有水平齿轮安装孔，空心圆柱壳体的底面通过中部渐扩过渡壳体与所述的尾部壳体连接，在空心圆柱壳体侧面的顶部与底部开设有垂直齿轮安装孔，沿空心圆柱壳体侧面周向设有第一推力轴承进油孔、第二推力轴承进油孔和凸台；所述的第一推力轴承进油孔邻近空心圆柱壳体侧面底部的垂直齿轮安装孔，第二推力轴承进油孔和凸台分别布置在空心圆柱壳体侧面顶部的垂直齿轮安装孔两侧，且第一推力轴承进油孔与凸台位于垂直齿轮安装孔的同一侧；在空心圆柱壳体侧面的壁厚空间中设有第一推力轴承供油通道、第二推力轴承供油通道、第一锥齿轮轴承供油通道、第二锥齿轮轴承供油通道；所述的第一推力轴承进油孔和第二推力轴承进油孔的末端均设置在空心圆柱壳体侧壁的壁厚空间中；所述的第一推力轴承供油通道一端与第一推力轴承进油孔的底部连接，另一端延伸至空心圆柱壳体的顶面与第一推力轴承供油管连接；所述的第二推力轴承供油通道一端与第二推力轴承进油孔的底部连接，另一端延伸至空心圆柱壳体的顶面第二推力轴承供油管连接；所述的第一锥齿轮轴承供油通道一端与第一推力轴承进油孔的底部连接，另一端连接至空心圆柱壳体侧面底部的垂直齿轮安装孔；所述的凸台的顶面开设有球轴承与锥齿轮轴承进油孔，凸台的底面开设有径向分油孔，凸台的前端部开设有球轴承供油孔，凸台内部开设有球轴承供油通道；所述的球轴承供油通道连通球轴承与锥齿轮轴承进油孔、径向分油孔和球轴承供油孔；所述的球轴承供油孔一端与球轴承供油管连接，另一端连接至球轴承供油通道；所述的径向分油孔一端贯穿空心圆柱壳体侧壁的壁厚空间，另一端与球轴承供油通道连通；所述的第二锥齿轮轴承供油通道一端连接至空心圆柱壳体侧面顶部垂直齿轮安装孔，另一端与球轴承供油通道连通；所述的垂直齿轮安装通过轴承定位支撑在空心圆柱壳体侧面顶部与底部开设的垂直齿轮安装孔之间；所述的水平齿轮通过右端轴承安装在空心圆柱壳体顶面开设的水平齿轮安装孔中，水平齿轮与垂直齿轮通过齿的啮合传导力矩。
本发明的有益效果在于：
本发明充分考虑了中央传动机构在整机中的位置布置要求及与轴承供油结构的连接要求，充分发掘中央传动壳体机构壁厚及向内延伸能力，在保证中央传动齿轮仍能正常工作、油路壁厚能充分保证气密性及安全性的前提下，完成了整体结构设计。本发明充分利用壳体壁厚空间设计了油路走向，满足承载中央传动机构的运行，同时能满足中央传动机构、转子推力轴承和球轴承组合支撑的大滑油流量需求。本发明结构设计紧凑，功能完善，可应用于25MW～40MW级燃气轮机支撑设计应用领域，同时可为设计研发人员设计同类结构提供参考经验。
附图说明
图1为本发明的一种燃气轮机用大滑油流量中央传动机构在整机中的布局设计示意图。
图2(a)为本发明中燃气轮机用大滑油流量中央传动壳体的侧面剖视图。
图2(b)为图2(a)的K1-K1截面剖视图。
图2(c)为图2(a)的K-K截面剖视图。
图2(d)为本发明中燃气轮机用大滑油流量中央传动壳体的整体示意图。
图3(a)为本发明中推力轴承供油油路的内部设计示意图。
图3(b)为本发明中推力轴承供油油路的外部设计示意图。
图4(a)为本发明中球轴承供油油路的外部油路示意图。
图4(b)为本发明中球轴承供油油路的径向油路示意图。
图5为本发明中内部齿轮啮合处供油油路的设计示意图。
图6(a)为本发明的一种燃气轮机用大滑油流量中央传动机构的整体示意图。
图6(b)为本发明中一种燃气轮机用大滑油流量中央传动机构内部直齿轮、水平齿轮相对位置及连接关系图。
图6(c)为本发明中一种燃气轮机用大滑油流量中央传动机构与油膜阻尼器、球轴承的联通关系。
图6(d)为本发明中一种燃气轮机用大滑油流量中央传动机构与推力轴承的联通关系。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
本发明属于燃气轮机设计加工行业，提供了一种燃气轮机用大滑油流量中央传动机构。本发明充分利用壳体壁厚空间设计了油路走向，满足承载中央传动机构的运行，同时能满足中央传动机构、转子推力轴承和球轴承组合支撑的大滑油流量需求，供油压力0.5MPa时，设计的油路总滑油流量能达到3100kg/h。本发明结构设计紧凑，功能完善，可应用于25MW～40MW级燃气轮机支撑设计应用领域，同时可为设计研发人员设计同类结构提供参考经验。
中央传动机构承担了给转子支撑供油、机组启动、机组运行时带动滑油组件工作的任务。在进行提供大滑油流量的机构设计时，其余功能也应同时具备，应将精巧设计转移至中央传动壳体机构。同时由于燃气轮机功率等级限制，需在有限的空间内便能完成能满足大滑油流量的结构设计。本发明有效地解决了上述问题，充分利用了中央传动壳体机构的壁厚空间，布置了能满足供油流量的油路，同时保留了中央传动机构的其它功能。
实施例1：
如图2(a)、图2(b)、图2(c)和图2(d)所示为本发明中燃气轮机用大滑油流量中央传动壳体，包括前部齿轮安装壳体和尾部壳体；所述的前部齿轮安装壳体整体为空心圆柱结构，空心圆柱壳体的顶面开设有水平齿轮安装孔8，空心圆柱壳体的底面通过中部渐扩过渡壳体与所述的尾部壳体连接，在空心圆柱壳体侧面的顶部开设有垂直齿轮安装孔7，在空心圆柱壳体侧面的底部开设有垂直齿轮安装孔9，沿空心圆柱壳体侧面周向设有第一推力轴承进油孔14、第二推力轴承进油孔15和凸台；所述的第一推力轴承进油孔14邻近空心圆柱壳体侧面底部的垂直齿轮安装孔9，第二推力轴承进油孔15和凸台分别布置在空心圆柱壳体侧面顶部的垂直齿轮安装孔7两侧，且第一推力轴承进油孔14与凸台位于垂直齿轮安装孔的同一侧；在空心圆柱壳体侧面的壁厚空间中设有第一推力轴承供油通道18、第二推力轴承供油通道17、第一锥齿轮轴承供油通道13、第二锥齿轮轴承供油通道12；所述的第一推力轴承进油孔14和第二推力轴承进油孔15的末端均设置在空心圆柱壳体侧壁的壁厚空间中；所述的第一推力轴承供油通道18一端与第一推力轴承进油孔14的底部连接，另一端延伸至空心圆柱壳体的顶面；所述的第二推力轴承供油通道17一端与第二推力轴承进油孔15的底部连接，另一端延伸至空心圆柱壳体的顶面；所述的第一锥齿轮轴承供油通道13一端与第一推力轴承进油孔14的底部连接，另一端连接至空心圆柱壳体侧面底部的垂直齿轮安装孔9；所述的凸台的顶面开设有球轴承与锥齿轮轴承进油孔16，凸台的底面开设有径向分油孔10，凸台的前端部开设有球轴承供油孔19，凸台内部开设有球轴承供油通道；所述的球轴承供油通道连通球轴承与锥齿轮轴承进油孔16、径向分油孔10和球轴承供油孔19；所述的径向分油孔10一端贯穿空心圆柱壳体侧壁的壁厚空间，另一端与球轴承供油通道连通；所述的第二锥齿轮轴承供油通道12一端连接至空心圆柱壳体侧面顶部垂直齿轮安装孔7，另一端与球轴承供油通道连通。
图2(a)中，顶部垂直齿轮安装孔7和底部垂直齿轮安装孔9用来安装垂直齿轮，水平齿轮安装孔8用来安装水平齿轮。
图2(b)中，K1-K1位置设置有径向分油孔10，通过分油管11供给低压压气机前球轴承径向供油使用。
图2(c)中，K-K位置沿周向设置三处进油孔，在180度对称位置设计两处推力轴承进油孔14和15，在与任一推力轴承供油孔成平面对称位置设计一处球轴承与锥齿轮轴承供油孔16。两处推力轴承供油孔除供给推力轴承滑油使用外，通过锥齿轮轴承供油通道12和13同时供给锥齿轮轴承以润滑、冷却用滑油。
两处推力轴承供油孔在中央传动壳体机构的内部油路走向设计如图3(a)和图3(b)所示，充分增加并利用壳体的壁厚空间，联通第二推力轴承进油孔15和第一推力轴承进油孔14构建了两处推力轴承供油通道17和18，滑油通过第一推力轴承供油通道18和第二推力轴承供油通道17通过供油管直接供向图1中的推力轴承6。
组合支撑球轴承供油油路设计如图4(a)和图4(b)所示。中央传动壳体外部设计一处凸台结构，内部构建球轴承与锥齿轮轴承供油孔16，之后分别通过球轴承供油孔19供油至球轴承+油膜阻尼器处，通过供油管20供油至球轴承+中央传动水平齿轮轴承处。
中央传动壳体机构内部设计一处供给球轴承+中央传动水平齿轮轴承离心供油用滑油输入结构，如图5所示，油路射出角度根据齿轮啮合位置来设计确定。
本发明设计的燃气轮机用大滑油流量中央传动机构位于转子支撑前端，紧邻推力轴承座，其结构范围由转子前支撑机匣径向配合连接处直至内部空间，适用于燃气轮机转子前支撑各部分供油及中央传动机构的支撑和供油。
本发明的一种燃气轮机用大滑油流量中央传动机构在整机中的布局设计示意图如图1所示。大滑油流量中央传动机构2连接至前机匣1中，大滑油流量中央传动壳体机构2承载垂直齿轮3和水平齿轮4，同时为推力轴承6和球轴承座5供油，以保证各轴承的润滑冷却及油膜阻尼器的正常工作。大滑油流量中央传动壳体机构需满足的功能：
1)供给转子推力轴承、球轴承、中央传动齿轮主轴承足够量的滑油进行润滑冷却；
2)承载中央传动***，保证其稳定运行。
一种燃气轮机用大滑油流量中央传动机构，包括燃气轮机用大滑油流量中央传动壳体、水平齿轮4和垂直齿轮3；所述的燃气轮机用大滑油流量中央传动壳体包括前部齿轮安装壳体和尾部壳体；所述的前部齿轮安装壳体整体为空心圆柱结构，空心圆柱壳体的顶面开设有水平齿轮安装孔8，空心圆柱壳体的底面通过中部渐扩过渡壳体与所述的尾部壳体连接，在空心圆柱壳体侧面的顶部开设有垂直齿轮安装孔7，在空心圆柱壳体侧面的底部开设有垂直齿轮安装孔9，沿空心圆柱壳体侧面周向设有第一推力轴承进油孔14、第二推力轴承进油孔15和凸台；所述的第一推力轴承进油孔14邻近空心圆柱壳体侧面底部的垂直齿轮安装孔9，第二推力轴承进油孔15和凸台分别布置在空心圆柱壳体侧面顶部的垂直齿轮安装孔7两侧，且第一推力轴承进油孔14与凸台位于垂直齿轮安装孔的同一侧；在空心圆柱壳体侧面的壁厚空间中设有第一推力轴承供油通道18、第二推力轴承供油通道17、第一锥齿轮轴承供油通道13、第二锥齿轮轴承供油通道12；所述的第一推力轴承进油孔14和第二推力轴承进油孔15的末端均设置在空心圆柱壳体侧壁的壁厚空间中；所述的第一推力轴承供油通道18一端与第一推力轴承进油孔14的底部连接，另一端延伸至空心圆柱壳体的顶面与第一推力轴承供油管23连接；所述的第二推力轴承供油通道17一端与第二推力轴承进油孔15的底部连接，另一端延伸至空心圆柱壳体的顶面第二推力轴承供油管22连接；所述的第一锥齿轮轴承供油通道13一端与第一推力轴承进油孔14的底部连接，另一端连接至空心圆柱壳体侧面底部的垂直齿轮安装孔9；所述的凸台的顶面开设有球轴承与锥齿轮轴承进油孔16，凸台的底面开设有径向分油孔10，凸台的前端部开设有球轴承供油孔19，凸台内部开设有球轴承供油通道；所述的球轴承供油通道连通球轴承与锥齿轮轴承进油孔16、径向分油孔10和球轴承供油孔19；所述的球轴承供油孔一端与球轴承供油管21连接，另一端连接至球轴承供油通道；所述的径向分油孔10一端贯穿空心圆柱壳体侧壁的壁厚空间，另一端与球轴承供油通道连通；所述的第二锥齿轮轴承供油通道12一端连接至空心圆柱壳体侧面顶部垂直齿轮安装孔7，另一端与球轴承供油通道连通；所述的垂直齿轮3安装通过轴承定位支撑在空心圆柱壳体侧面顶部与底部开设的垂直齿轮安装孔之间；所述的水平齿轮4通过右端轴承26安装在空心圆柱壳体顶面开设的水平齿轮安装孔中，水平齿轮与垂直齿轮通过齿的啮合传导力矩。
如图6(a)所示为本发明中一种燃气轮机用大滑油流量中央传动机构外部整体示意图，包括燃气轮机用大滑油流量中央传动壳体、第二推力轴承供油管22和第一推力轴承供油管23、球轴承供油管21组成。工作过程中，通过两路油路供给推力轴承，一路油路供给球轴承，同时兼顾了中央传动齿轮的润滑冷却，使各部分供油量均能满足需求。
如图6(b)所示为本发明中一种燃气轮机用大滑油流量中央传动机构壳体内部直齿轮、水平齿轮相对位置及连接关系。垂直齿轮3通过上部轴承24、下部轴承25进行定位支撑，水平齿轮4通过右端轴承26进行定位支撑。垂直齿轮和水平齿轮通过齿的啮合传导力矩。
如图6(c)所示为本发明中一种燃气轮机用大滑油流量中央传动机构与油膜阻尼器、球轴承的联通关系。大滑油流量中央传动机构2，通过一根球轴承供油管21与球轴承座5、油膜阻尼器9联通，为球轴承8进行供油。
如图6(d)所示为本发明中一种燃气轮机用大滑油流量中央传动机构与推力轴承的联通关系。大滑油流量中央传动机构2，通过第一推力轴承供油管23和第二推力轴承供油管22与推力轴承6进行联通并供油。
本发明充分考虑了中央传动机构在整机中的位置布置要求及与轴承供油结构的连接要求，充分发掘中央传动壳体机构壁厚及向内延伸能力，在保证中央传动齿轮仍能正常工作、油路壁厚能充分保证气密性及安全性的前提下，完成了整体结构设计。鉴于内部结构较为复杂，加工方式设计为铸造或增材制造方式。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种燃气轮机用大滑油流量中央传动机构，其特征在于：包括燃气轮机用大滑油流量中央传动壳体、水平齿轮和垂直齿轮；所述的燃气轮机用大滑油流量中央传动壳体包括前部齿轮安装壳体和尾部壳体；所述的前部齿轮安装壳体整体为空心圆柱结构，空心圆柱壳体的顶面开设有水平齿轮安装孔，空心圆柱壳体的底面通过中部渐扩过渡壳体与所述的尾部壳体连接，在空心圆柱壳体侧面的顶部与底部开设有垂直齿轮安装孔，沿空心圆柱壳体侧面周向设有第一推力轴承进油孔、第二推力轴承进油孔和凸台；所述的第一推力轴承进油孔邻近空心圆柱壳体侧面底部的垂直齿轮安装孔，第二推力轴承进油孔和凸台分别布置在空心圆柱壳体侧面顶部的垂直齿轮安装孔两侧，且第一推力轴承进油孔与凸台位于垂直齿轮安装孔的同一侧；在空心圆柱壳体侧面的壁厚空间中设有第一推力轴承供油通道、第二推力轴承供油通道、第一锥齿轮轴承供油通道、第二锥齿轮轴承供油通道；所述的第一推力轴承进油孔和第二推力轴承进油孔的末端均设置在空心圆柱壳体侧壁的壁厚空间中；所述的第一推力轴承供油通道一端与第一推力轴承进油孔的底部连接，另一端延伸至空心圆柱壳体的顶面与第一推力轴承供油管连接；所述的第二推力轴承供油通道一端与第二推力轴承进油孔的底部连接，另一端延伸至空心圆柱壳体的顶面第二推力轴承供油管连接；所述的第一锥齿轮轴承供油通道一端与第一推力轴承进油孔的底部连接，另一端连接至空心圆柱壳体侧面底部的垂直齿轮安装孔；所述的凸台的顶面开设有球轴承与锥齿轮轴承进油孔，凸台的底面开设有径向分油孔，凸台的前端部开设有球轴承供油孔，凸台内部开设有球轴承供油通道；所述的球轴承供油通道连通球轴承与锥齿轮轴承进油孔、径向分油孔和球轴承供油孔；所述的球轴承供油孔一端与球轴承供油管连接，另一端连接至球轴承供油通道；所述的径向分油孔一端贯穿空心圆柱壳体侧壁的壁厚空间，另一端与球轴承供油通道连通；所述的第二锥齿轮轴承供油通道一端连接至空心圆柱壳体侧面顶部垂直齿轮安装孔，另一端与球轴承供油通道连通；所述的垂直齿轮安装通过轴承定位支撑在空心圆柱壳体侧面顶部与底部开设的垂直齿轮安装孔之间；所述的水平齿轮通过右端轴承安装在空心圆柱壳体顶面开设的水平齿轮安装孔中，水平齿轮与垂直齿轮通过齿的啮合传导力矩。
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