一种转子系统、燃气轮机、空压机以及热泵的制作方法

本发明涉及转子系统设备，具体为一种转子系统以及设置有该转子系统的燃气轮机、空压机和热泵。

背景技术：

1、具有转轴的转子系统应用十分广泛，转子系统的研发设计往往追求更高的转速，然而在转轴一端处于温度较高环境下时，滚珠轴承等接触式轴承容易受热变形并且润滑油失效。

2、燃气轮机以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功，是一种旋转叶轮式热力发动机。其主要包括压气机、燃烧室、涡轮三大部件：压气机从外界大气环境吸入空气，并压缩使之增压，同时空气温度也相应提高；压缩空气被压送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的气体；然后再进入到涡轮中膨胀做功，推动涡轮带动压气机(和外负荷转子)高速旋转，可实现气体或液体燃料的化学能部分转化为机械功和热能，并还可通过连接发电机输出电能。

3、燃气轮机的转子由于转速高，一般采用空气轴承，并且采用全空气轴承布局形式，然而空气轴承价格较高，尤其是在一次性场景下不具有成本优势。

4、因此，亟需一种采用组合轴承布局的燃气轮机转子系统，以降低成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种转子系统、燃气轮机、空压机以及热泵。

2、一种转子系统，包括转轴、滚珠轴承和动力轴承，所述转轴的两端分别为第一安装端和第二安装端，所述第一安装端与第二安装端的轴径比例值范围为1:2至1：40；

3、所述滚珠轴承安装在转轴的第一安装端处，所述动力轴承安装在转轴的第二安装端。

4、进一步的，所述动力轴承为箔片轴承、动压滑块轴承、空气动压轴承、空气静压轴承或液体静压轴承中任意一种或两种及以上的任意组合。

5、进一步的，所述第一安装端与第二安装端的轴径比例值为1：2、1：3、1：4、1：5、1：6、1：7、1：8、1：9、1：10、1：11、1：12、1：13、1：14、1：15、1：16、1：17、1：18、1：19、1：20、1：21、1：22、1：23、1：24、1：25、1：26、1：27、1：28、1：29、1：30、1：31、1：32、1：33、1：34、1：35、1：36、1：37、1：38、1：39或者1：40。

6、进一步的，还包括轴承套，所述轴承套设置在滚珠轴承上，所述轴承套的内侧壁与滚珠轴承的外侧面接触，所述轴承套远离转轴的一侧设置锥形部，所述轴承套的锥形部与定子点接触。

7、进一步的，所述轴承套的外周设置有径向阻尼悬挂件。

8、进一步的，所述径向阻尼悬挂件为胶圈、弹簧、金属橡胶、磁悬浮挂件或挤压油膜阻尼器中的任意一种。

9、进一步的，进一步的，所述动力轴承设置若干个，若干个动力转轴套设在第二安装端上。

10、一种燃气轮机，包括上述转子系统，还包括压气机和涡轮，所述压气机和涡轮安装在转轴上。

11、进一步的，还包括加强环，所述加强环设置在所述压气机与所述涡轮之间，所述加强环的轴心线与转轴的轴心线处于同一直线上，动力轴承套设在加强环上；

12、或者，所述转轴为阶梯轴，所述压气机与所述涡轮之间部分对应的轴径大于所述压气机和/或所述涡轮对应的轴径，所述压气机与所述涡轮之间设置有动力轴承；

13、或者，所述压气机或所述涡轮具有轴向伸出的台阶部，动力轴承套设在台阶部上。

14、一种空压机，包括上述转子系统。

15、一种热泵，包括上述转子系统。

16、本发明与现有技术相比的优点在于：

17、其一：本方案通过在转子系统的热端设置空气轴承，以适应热端的高温工况，而在转子系统冷端通过滚珠轴承来承载，以降低成本，并且通过缩小滚珠轴承处的轴径，以适配转子系统的高转速。

18、其二：本方案中设置滚珠轴承，例如角接触球轴承，能承载一定的轴向负载，因此该转子系统可以不设置推力盘和推力空气轴承，从而进一步解决成本。

19、其三：本方案在滚珠轴承处设置轴承套，并提供阻尼悬挂效果，并在轴向与定子点接触支撑，承受推力的同时能够允许转轴摆动，防止转子系统卡住。

技术特征：

1.一种转子系统，包括转轴，其特征在于，还包括滚珠轴承和动力轴承，所述转轴的两端分别为第一安装端和第二安装端，所述第一安装端与第二安装端的轴径比例值范围为1:2至1：40；

2.根据权利要求1所述的一种转子系统，其特征在于，所述动力轴承为箔片轴承、动压滑块轴承、空气动压轴承、空气静压轴承或液体静压轴承中任意一种或两种及以上的任意组合。

3.根据权利要求1所述的一种转子系统，其特征在于，所述第一安装端与第二安装端的轴径比例值为1：2、1：3、1：4、1：5、1：6、1：7、1：8、1：9、1：10、1：11、1：12、1：13、1：14、1：15、1：16、1：17、1：18、1：19、1：20、1：21、1：22、1：23、1：24、1：25、1：26、1：27、1：28、1：29、1：30、1：31、1：32、1：33、1：34、1：35、1：36、1：37、1：38、1：39或者1：40。

4.根据权利要求1所述的一种转子系统，其特征在于，还包括轴承套，所述轴承套设置在滚珠轴承上，所述轴承套的内侧壁与滚珠轴承的外侧面接触，所述轴承套远离转轴的一侧设置锥形部，所述轴承套的锥形部与定子点接触。

5.根据权利要求4所述的一种转子系统，其特征在于，所述轴承套的外周设置有径向阻尼悬挂件。

6.根据权利要求5所述的一种转子系统，其特征在于，所述径向阻尼悬挂件为胶圈、弹簧、金属橡胶、磁悬浮挂件或挤压油膜阻尼器中的任意一种。

7.一种燃气轮机，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的转子系统，还包括压气机和涡轮，所述压气机和涡轮安装在转轴上。

8.根据权利要求7所述的燃气轮机，其特征在于，还包括加强环，所述加强环设置在所述压气机与所述涡轮之间，所述加强环的轴心线与转轴的轴心线处于同一直线上，动力轴承套设在加强环上；

9.一种空压机，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的转子系统。

10.一种热泵，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的转子系统。

技术总结本发明公开了一种转子系统、燃气轮机、空压机以及热泵，涉及转子系统设备技术领域，包括转轴、滚珠轴承和动力轴承，转轴的两端分别为第一安装端和第二安装端，所述第一安装端与第二安装端的轴径比例值范围为1:2至1：40；滚珠轴承安装在转轴的第一安装端处，动力轴承安装在转轴的第二安装端，本方案中转轴的第一安装端处于低温环境，转轴的第二安装端处于高温环境，将滚珠轴承设置在第一安装端上，将动力轴承设置在第二安装端上，其中动力轴承可以为空气轴承，在短时间运行工况需求中或者一次性运行工况需求中，既满足了运行需要，也节约了成本。滚珠轴承能承载一定的轴向负载，因此该转子系统可以不设置推力盘和推力空气轴承从而降低成本。技术研发人员：请求不公布姓名受保护的技术使用者：星辰萌想科技（北京）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9