一种单级组合式向心涡轮结构的制作方法

本实用新型属于燃气轮机领域，涉及一种涡轮结构，具体地说，是指一种单级组合式向心涡轮结构。

背景技术：

10MW以下的轻型燃气轮机，多采用径流式透平结构，通常配以单级离心压气机和单级向心涡轮。尤其在3～10MW功率段，由于燃机功率相对较大，气体通流量相应增加，涡轮的尺度也相应增大。对于传统的一体式单级涡轮结构而言，加工难度变得更加困难，且需要保证涡轮整体的性能参数与燃机相匹配。

技术实现要素：

针对现有技术的上述缺点和不足，为保持燃气轮机整体采用单级涡轮的结构简单性，本实用新型提出一种单级组合式向心涡轮结构，既能保持单级涡轮结构特性，也不用附加或改变辅助型系统结构，同时工艺简单，成本较低，性能可靠。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种单级组合式向心涡轮结构，包括同轴设置的第一涡轮段、第二涡轮段、双头螺套和弹性盘，其特征在于，

所述第一涡轮段的右端结合面和第二涡轮段的左端结合面在轴向上相互抵接，且二者的端部结合面上设有彼此啮合的端面齿，

所述第一涡轮段和第二涡轮段的周向均设有若干半涡轮叶片，每一半涡轮叶片在其展向的结合末端上均设有切口槽，所述第一涡轮段和第二涡轮段的半涡轮叶片在轴向上一一对应并通过各自的切口槽断面互相贴合形成若干在展向上完整延伸的涡轮叶片，

在所述切口槽靠近涡轮轴线的内侧上设有沿径向延伸的开口缝，

所述双头螺套为双向内螺纹套管结构，其内部设有中间实体隔离层，所述第一涡轮段的右端结合面的中心处设有一轴向延伸的外螺纹段，所述外螺纹段与所述双头螺套的左侧内螺纹段连接，

所述弹性盘为一在圆周方向上设有多个内幅板的厚壁环结构，所述弹性盘沿轴向设置在所述第二涡轮段的中心通孔内，所述弹性盘的外径与所述中心通孔的内径相适配，且所述中心通孔内壁面的左端设有一台阶面，所述弹性盘的左端面抵接在所述台阶面上，

所述弹性盘的右侧设置一套管，所述套管以过渡配合的方式设置在所述双头螺套外，

所述双头螺套的右侧内螺纹段上旋设一螺头。

优选地，所述第一涡轮段和第二涡轮段各自的高度约为整体涡轮轮毂高度的1/2。

优选地，所述第一涡轮段、第二涡轮段、弹性盘的材质相同。

优选地，所述弹性盘的中心处套设在所述双头螺套的外壁面左端上。

优选地，所述端面齿为圆柱形直齿或斜齿，齿形截面为梯形齿或圆弧顶齿。

优选地，所述切口槽角度范围为30°～60°。

优选地，所述开口缝的长度为50～100mm。

优选地，所述双头螺套的中间实体隔离层上开设有通气孔。

优选地，所述弹性盘在径向上以间隙配合的方式设置在所述第二涡轮段的中心通孔内。

优选地，所述弹性盘中的内幅板结构为矩形带根部圆角结构或矩形带根部圆孔结构。

优选地，所述内幅板的厚度为3～10mm，数量为奇数或偶数，沿周向均布。

优选地，所述套管为中空套筒形式，位于所述弹性盘和螺头之间，为装配整体提供轴向支持力，传递螺头预紧力。

优选地，所述螺头为中空套筒结构，其左端的外螺纹段与所述双头螺套连接，右端的内侧螺纹段用以安装吊耳，提供转子装配体竖直放置时的吊装施力点。

优选地，所述外螺纹段与所述双头螺套的左侧内螺纹段之间设有用以防止螺纹松动的螺套限位销，所述螺头与双头螺套间设置有防止螺纹松动的螺头限位销。

优选地，所述螺套限位销和螺套限位销均为圆柱形金属棒，材质为高温合金或不锈钢，直径范围2～5mm，长度为10～20mm。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型还提供了一种小型燃气轮机，包括单级涡轮，所述单级涡轮采用本实用新型上述的单级组合式向心涡轮结构。

同现有技术相比，本实用新型的单级组合式向心涡轮结构，适用于1～ 7MW径流式燃气轮机，既能保持单级涡轮结构特性，也不用附加或改变辅助型系统结构，同时工艺简单，对零件和装配整体的精度要求适中，成本较低，性能可靠。

附图说明

图1为本实用新型的单级组合式向心涡轮结构示意图；

图2为第一涡轮段结构示意图；

图3为第二涡轮段结构示意图；

图4为弹性盘结构示意图；

图5为双头螺套结构示意图；

图6为套管结构示意图；

图7为螺头结构示意图；

图8为叶片切口示意图；

图9为涡轮端面梯形齿结构示意图；

图10为涡轮端面圆弧顶齿结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型的单级组合式向心涡轮结构包括同轴设置的第一涡轮段1、第二涡轮段2、双头螺套3、弹性盘4、套管5、螺头6。第一涡轮段1(如图2所示)、第二涡轮段2(如图3所示)各自的高度约为整体涡轮轮毂高度的1/2，二者材质相同，第一涡轮段1的右端结合面和第二涡轮段2的左端结合面在轴向上相互抵接，且二者的端部结合面上设有彼此啮合的端面齿7，以提供周向承载力。端面齿7可以是圆柱形直齿或斜齿，齿形截面可以是梯形齿、圆弧顶齿等(如图9、10所示)。

第一涡轮段1和第二涡轮段2的周向均设有若干半涡轮叶片，每一半涡轮叶片在其展向的结合末端上均设有切口槽8，第一涡轮段1和第二涡轮段2 的半涡轮叶片在轴向上一一对应并通过各自的切口槽8断面互相贴合形成若干在展向上完整延伸的涡轮叶片，切口槽用以提供涡轮工作时叶片承受的周向承载力，又提供装配时的静态轴向承载力及定位作用。切口槽8角度范围为30°～60°，优选的角度为45°，此时其提供的周向和轴向力均为最大。如图8所示，在切口槽8靠近涡轮轴线位置的内侧，设置长约50～100mm的沿径向延伸开口缝9，使此处叶片避免接触，为工作时提供热胀空间，避免局部应力变形或损坏。

如图4所示，弹性盘4为外厚壁环内幅板结构，幅板401可以是矩形带根部圆角结构和矩形带根部圆孔等结构。幅板401的厚度可以为3～10mm，数量可以为奇数或偶数，沿周向均布。如图5所示，双头螺套3为双向内螺纹套管结构，包括左侧内螺纹段301和右侧内螺纹段302，中间实体隔离层 303开设通气孔304。如图6所示，套管5为中空套筒形式，位于弹性盘4和螺头6之间，为装配整体提供轴向支持力，传递螺头预紧力。如图7所示，螺头6为中空套筒结构，右侧带凸台，内侧为螺纹内孔601，外侧左端为外螺纹段602。外螺纹段602与双头螺套3连接，螺纹内孔601用以安装吊耳，提供转子装配体竖直放置时的吊装施力点。

双头螺套3左端与第一涡轮段1的外螺纹段101连接，并设置螺套限位销10，以过盈配合压入销孔，防止螺纹松动。将弹性盘4轴向安装抵住第二涡轮段2，弹性盘4径向与第二涡轮段2为间隙配合，材质与涡轮相同。弹性盘4右侧安装套管5，套管5与双头螺套3为过渡配合，最后用螺头6与双头螺套3右侧内螺纹段旋紧配合，并压紧套管5与弹性盘4，与双头螺套3 左侧内螺纹段一起提供轴向安装预紧力。螺头6与双头螺套3间设置螺头限位销11，以过盈配合压入销孔，防止螺纹松动。螺套限位销10、螺头限位销 11为圆柱形金属棒，材质为高温合金或不锈钢，直径范围2～5mm，长度为 10～20mm。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的范围之内。