[實用新型]一種復合式透平膨脹機

有效

• 申請號: 200820028977.4
• 申請日: 2008-04-30
• 公開（公告）號: CN201190583Y
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發明（設計）人: 冀江;史曉云
• 申請（專利權）人: 冀江;西安思安新能源有限公司
• 主分類號: F01D1/02
• 分類號: F01D1/02;F01D5/02;F01D5/10;F01D25/00
• 代理公司: 西安慈源有限責任專利事務所
• 代理人: 潘憲曾

技術領域

本實用新型涉及膨脹機技術領域，具體涉及一種復合式透平膨脹機。

背景技術

透平膨脹機是利用工質流動時速度的變化來進行能量轉化的。工質在透平膨脹機的通流部分中膨脹獲得動能，由工作輪軸輸出外功，因而降低了出口工質的內能和溫度。在當代工業中，透平膨脹機主要用于制冷和能量回收。按工質在透平膨脹機中的流動方向分類，主要有徑流、軸流兩種類型。按照工質從外周向中心或從中心向外周的流動方向，徑流式又有向心式和離心式。由于離心式工作輪的流動損失大，因此只有向心式透平膨脹機才有價值。

向心式透平膨脹機適用于小流量，單級膨脹比高的應用場合，優點是結構緊湊，重量輕，制造工藝簡單，成本低；可調導葉運行范圍寬，甚至可以反向轉動；動葉表面積垢對機組運行影響不大，主要應用領域是中、小功率燃氣輪機的透平、汽油機和柴油機廢氣渦輪增壓器；制冷裝置和天然氣液化裝置的膨脹機；航空航天飛行器動力輔助裝置等。其缺點是：徑向尺寸較大，轉速較高，對軸承和傳動要求高，多級和功率較大時不易實現等。

軸流式膨脹機適用于大流量、大功率的應用場合，優點是效率高，重量輕，采用可調導葉運行范圍寬；主要的應用領域是高爐煤氣差壓透平膨脹機、催化裂化煙氣透平膨脹機、化工尾氣透平膨脹機等。其缺點是單級膨脹比小。

目前對于小流量，高膨脹比的透平膨脹機，一般采用齒輪組裝式向心透平，其優點是每級葉輪都可以工作在最佳轉速，但該結構存在高速輕載齒輪嚙合軸系激振的缺點。目前這種小流量，高膨脹比的透平膨脹機研究開發還有相當的開發難度，具體有以下難題：

一、作為一種高速旋轉的動力機械設備，旋轉部件的強度校核和機組的振動分析顯得格外重要。

二、齒輪轉速比在10～20之間，齒輪周速達到120～150m/s，軸承周速也超過80m/s。這種高速比的高速齒輪和軸承在設計和制造上是有相當難度的，因此齒輪技術的研究也是組裝式透平機的一個重要課題。

三、結構布置必須非常緊湊。既要保證零部件本身的使用功能可靠，又要考慮到旋轉零部件的應力、應變和轉子的振動特性、軸系的振動特性等，是一個與多學科相關的復雜問題。

發明內容

本實用新型的目的是為了克服上述現有技術的不足，提出了一種效率高、結構簡單、安裝維護方便的復合式透平膨脹機，具有首級入口容積流量小、膨脹比大、效率高、安裝檢修方便、運行穩定的優點。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種復合式透平膨脹機，包括有轉子9，轉子9安裝在由高壓段機殼6與低壓端機殼11組成的殼體內，在高壓段機殼6上設有進氣管15和與進氣管15相連通的進氣蝸室17，進氣蝸室17再與配置在高壓段機殼6上的可調噴嘴8相連通，在轉子9的高壓段25上設置有與可調噴嘴8相連通的徑向葉輪18；低壓段機殼11上設置有葉片承缸10，在葉片承缸10的出口設置有導流圈12，葉片承缸10上設置有靜葉23，在低壓段機殼11上還設置有與導流圈12相連通的排氣蝸室20、和再與排氣蝸室20相連通的排氣管22，轉子9的低壓段26上設有動葉24，一級靜葉23與一級動葉24組成軸流級19，軸流級19連通徑向葉輪18與導流圈12。轉子9的低壓段26末端還設有平衡盤21，高壓平衡管道7將進氣蝸室17與低壓段26末端的平衡盤21進氣口相連通。

所說的可調噴嘴8與徑向葉輪18組成了向心級。

本實用新型采用復合式透平結構，即透平由一級向心級與至少一級以上的軸流級組成。工質通過一級向心級，壓力降低，容積流量增大，剛好適合緊跟其后的軸流級，同時工質由周向轉成軸向，非常順暢的進入軸流級，流動損失較小。這種復合式透平膨脹機具有結構簡單、首級入口容積流量小、膨脹比大、安裝檢修方便、運行穩定、效率高等優點。

附圖說明

附圖為本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的結構原理和工作原理作進一步詳細說明。