一种轴径流一体双转速高效防喘二氧化碳压缩机结构的制作方法

1.本发明属于超临界二氧化碳循环发电技术领域，具体涉及一种轴径流一体双转速高效防喘二氧化碳压缩机结构。


背景技术：

2.随着近些年来发电技术的发展，研究表明发电机组采用超临界二氧化碳代替水蒸气作为循环工质，在一定的功率范围内具有循环效率高、设备结构紧凑、基建初投资小等优点，因此超临界二氧化碳循环发电系统是一项非常具有技术前景的发电方式。
3.对于目前的超临界二氧化碳循环发电技术而言，二氧化碳压缩机的效率及稳定性直接决定了发电系统的循环效率和稳定性，但对于目前两种常用的轴流式及径流离心式压缩机而言，前者效率高但是防喘振性能差，后者效率低但是防喘振性能好，因此本发明提出了一种轴径流一体双转速高效防喘二氧化碳压缩机结构，同时具有轴流式压缩机效率高及离心式防喘性能好的双重优点。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种轴径流一体双转速高效防喘二氧化碳压缩机结构，用于超临界二氧化碳压缩机的结构布置。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种轴径流一体双转速高效防喘二氧化碳压缩机结构，将压缩机低压端轴承1布置在机壳10内部，高压端轴承9布置在机壳10外部；压缩机采用轴向进气、径向排气的布置方式；压缩机前面级为低速轴流转子4，采用轴流式叶片；压缩机末级为高速径流离心转子8，采用径流离心式叶片；低速轴流转子4与高速径流离心转子8之间采用齿轮结构增速，高速径流离心转子8与低速轴流转子4转速比介于1～2之间；布置在高速径流离心转子8一侧为压缩机电机11，压缩机电机11采用高速永磁电机，压缩机电机11通过联轴器与压缩机高速径流离心转子8直联。
7.所述低压端轴承1上设置低压端轴承导叶支撑2，所述低压端轴承1端部设置低压端轴承迎风面罩壳3，低压端轴承迎风面罩壳3采用流线体外形；低压端轴承导叶支撑2在机壳10内壁，低压端轴承导叶支撑2内部采用中空结构；低压端轴承1的润滑油管路、热控信号线均通过低压端轴承导叶支撑2内部中空结构接通至机壳10外部。
8.所述压缩机前面级采用轴流叶片，入口采用轴向进气，压缩机出口采用径向排气方式，利用离心三元叶轮将轴向气流经过蜗壳导为径向流动，末级采用高转速离心叶轮。
9.所述压缩机低速轴流转子4与高速径流离心转子8轴头连接处设置齿轮增速传动结构，齿轮传动结构布置于轮毂内，高、低速转子同轴线布置。
10.所述压缩机低速轴流转子4的轴头采用内齿轮结构5，高速径流离心转子8的轴头采用外齿轮结构7，内齿轮结构5直径大于外齿轮结构7直径，两者同轴同心布置，装配时内外齿轮结构轴端对齐；内齿轮结构5、外齿轮结构7之间布置三个行星齿轮6，行星齿轮6间呈
120
°
周向对称布置，行星齿轮6转轴位置固定并通过支撑生根在机壳10内部；运行期间压缩机电机11通过联轴器将扭矩传递给高速径流离心转子8，高速径流离心转子8通过外齿轮结构7将扭矩传给行星齿轮6，行星齿轮6再将扭矩转递给内齿轮结构5及低速轴流转子4，从而完成高、低速转子的扭矩传递及变速。
11.所述高压端轴承9与低压端轴承1均设置止推轴承，各自平衡高速径流离心转子8和低速轴流转子4的轴向推力；所述高压端轴承9与低压端轴承1均为双支撑结构，低速轴流转子4的前端由压缩机低压端轴承1提供径向及轴向承载力，后端为内齿轮结构5，由位于其内部的三个行星齿轮6提供径向支撑及定位；高速径流离心转子8的前端为外齿轮结构7，由围绕于其外部的三个行星齿轮6提供径向支撑定位，高速径流离心转子8后端由压缩机高压端轴承9提供径向和轴向承载力；三个行星齿轮6仅为高速径流离心转子8及低速轴流转子4提供径向承载力，内齿轮结构5与外齿轮结构7对于行星齿轮6进行轴向滑动，从而吸收高速径流离心转子8与低速轴流转子4因热膨胀或轴向推力而产生的轴向位移。
12.本发明的有益效果：
13.本发明将低速轴流转子与高速离心转子融为一体进行设计，使压缩机同时具有轴流式压缩机效率高与离心式压缩机防喘性能好的特点。
14.本发明通过将压缩机低压端轴承布置在机壳内部，高压端轴承布置在机壳外部，从而使压缩机可以采用轴向进气、径向出气的布置方法。
15.本发明中压缩机前面级采用低速轴流转子，末级采用高速径流离心转子，并且低速轴流转子与高速径流离心转子之间采用齿轮结构增速。
16.本发明的压缩机电机采用高速永磁电机，通过联轴器与压缩机高速离心转子直联。
附图说明
17.图1为本发明总装配外形图。
18.图2为本发明转子外形图。
19.图3为本发明爆炸装配图a。
20.图4为本发明爆炸装配图b。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
22.本发明提出了一种轴径流一体双转速高效防喘二氧化碳压缩机结构，其目的在于将低速轴流转子与高速离心转子融为一体进行设计，综合轴流式压缩机效率高与离心式压缩机防喘性能好的优点。具体实施过程如下：
23.1)将压缩机低压端轴承1布置在机壳10内部，高压端轴承9布置在机壳10外部；压缩机采用轴向进气、径向排气的布置方式；压缩机前面级为低速轴流转子4，采用轴流式叶片；压缩机末级为高速径流离心转子8，采用径流离心式叶片；低速轴流转子4与高速径流离心转子8之间采用齿轮结构增速，高、低速转子转速比介于1～2之间；压缩机电机11采用高速永磁电机，布置在高速径流离心转子8一侧，压缩机电机11通过联轴器与压缩机高速径流离心转子8直联。
24.2)压缩机低压端轴承1布置在机壳10内部，低压端轴承迎风面罩壳3采用流线体外形；低压端轴承1支撑设计成导叶支撑2结构，低压端轴承导叶支撑2生根在机壳10内壁，低压端轴承导叶支撑2内部采用中空结构；低压端轴承1的润滑油管路、热控信号线均通过低压端轴承导叶支撑2内部中空结构接通至机壳10外部。
25.3)压缩机前面级采用轴流叶片，入口采用轴向进气，避免了进气室内工质流向由径向转折为轴向的流动损失；压缩机出口采用径向排气方式，利用离心三元叶轮将轴向气流经过蜗壳导为径向流动，减少了排气室工质流向由轴向转折为径向的流动损失；末级采用高转速离心叶轮，可以有效防止压缩机喘振，并拓宽压缩机运行工况范围。
26.4)压缩机低速轴流转子4与高速径流离心转子8轴头连接处设置齿轮增速传动结构，齿轮传动结构布置于轮毂内，高、低速转子同轴线布置。
27.5)压缩机低速轴流转子4轴头采用内齿轮结构5，高速径流离心转子8轴头采用外齿轮结构7，内齿轮直径大于外齿轮直径，两者同轴同心布置，装配时内外齿轮结构轴端对齐；内、外齿轮之间布置三个行星齿轮6，行星齿轮间呈120
°
周向对称布置，行星齿轮转轴位置固定并通过支撑生根在机壳10内部；运行期间压缩机电机通过联轴器将扭矩传递给高速径流离心转子8，高速径流离心转子8通过外齿轮7将扭矩传给行星齿轮6，行星齿轮6再将扭矩转递给内齿轮5及低速轴流转子4，从而完成高、低速转子的扭矩传递及变速。
28.6)压缩机高压端轴承9与低压端轴承1均设置止推轴承，各自平衡高速径流离心转子8和低速轴流转子4的轴向推力；高、低速转子均为双支撑结构，低速轴流转子4的前端由压缩机低压端轴承1提供径向及轴向承载力，后端为内齿轮5结构，由位于其内部的三个行星齿轮6提供径向支撑及定位；高速径流离心转子8的前端为外齿轮7结构，由围绕于其外部的三个行星齿轮6提供径向支撑定位，高速径流离心转子8后端由压缩机高压端轴承9提供径向和轴向承载力；三个行星齿轮6仅为高速径流离心转子8及低速轴流转子4提供径向承载力，内齿轮5与外齿轮7可以相对于行星齿轮进行轴向滑动，从而吸收高速径流离心转子8与低速轴流转子4因热膨胀或轴向推力而产生的轴向位移。