[實用新型]一種背靠背的多級向心透平系統

有效

• 申請號: 201220059417.1
• 申請日: 2012-02-21
• 公開（公告）號: CN202500618U
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 陳海生;張雪輝;張新敬;嚴曉輝;譚春青
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F01D15/10
• 分類號: F01D15/10;F01K3/18;F01K27/02;F03G6/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

1.一種背靠背的多級向心透平系統，包括向心透平組、換熱器、發電機、齒輪變速箱、閥門、多根軸及多根管道；其特征在于：

向心透平組包括多級向心透平，級數為2～8級，級數的多少由能量轉換系統所需完成的膨脹比的大小決定；

至少為兩級向心透平，每級包括至少一個向心透平，兩個向心透平共轉動軸背靠背固接；各級向心透平經多根管道、至少一換熱器相通連；

管道中設有調節閥(26)、三通閥(27)；

多級的轉動軸分別與齒輪變速箱(18)連接，齒輪變速箱(18)的主輸出軸(16)與發電機(19)或其他負荷的驅動軸連接；

換熱器的熱源為來自于環境、或中低溫余熱、或太陽能集熱器。

2.根據權利要求1所述的多級向心透平系統，其特征在于：所述兩向心透平共轉動軸背靠背固接，是相鄰兩級向心透平串聯，共一轉動軸，以背靠背的方式固接，即第一級向心透平(2)、第二級向心透平(6)共一轉動軸(17)背靠背固接，第三級向心透平(10)、第四級向心透平(14)共一轉動軸(15)背靠背固接，以此類推至最后一級，當級數為奇數時，最后一級由兩個向心透平組成，采用背靠背同軸的形式布置；

齒輪變速箱(18)的位置位于同軸的兩向心透平的同側；

第一級向心透平(2)經管路(3)、換熱器(4)、管路(5)與第二級向心透平(6)相通連；第二級向心透平(6)經管路(7)、換熱器(8)、管路(9)與第三級向心透平(10)相通連；第三級向心透平(10)經管路(11)、換熱器(12)、管路(13)與第四級向心透平(14)相通連，以此類推至最后一級(N)，最后一級(N)向心透平的出口通大氣。

3.根據權利要求1或2所述的多級向心透平系統，其特征在于：所述向心透平的轉子，是開式、半開式或閉式。

4.根據權利要求1所述的多級向心透平系統，其特征在于：該多級向心透平系統中的高壓氣體，為空氣、氮氣、氧氣、二氧化碳、天然氣、氟利昂或水蒸氣其中之一。

5.根據權利要求1所述的多級向心透平系統，其特征在于：所述多?級向心透平系統的向心透平個數為偶數，采用背靠背同軸的形式布置，以抵消透平葉輪的軸向力，產生的軸功由同一根輸出軸輸出。

6.根據權利要求1所述的多級向心透平系統，其特征在于：該多級向心透平系統中的高壓氣體在進入多級向心透平之前被加熱到一定溫度，使第一級向心透平(2)進口的溫度在220K～973K之間，進口壓力在3bar～340bar之間；多級向心透平的膨脹比在3～340之間，最后一級(N)向心透平的排氣壓力接近常壓，或作為其他設備的高壓氣源使用。

7.根據權利要求6所述的多級向心透平系統，其特征在于：所述各級向心透平的膨脹比，由多級向心透平總的膨脹比和各級向心透平轉子的軸向力共同決定，背靠背的兩個向心透平的壓比分布要滿足軸向力大致平衡。

8.根據權利要求1或2所述的多級向心透平系統，其特征在于：所述換熱器，為套管式、管殼式、夾套式、蓄熱式、混合式、沉浸蛇管式其中之一或它們的組合，換熱器的熱源溫度在220K～973K之間。

9.根據權利要求1所述的多級向心透平系統，其特征在于：所述熱源為來自于環境、或中低溫余熱，是工業廢熱、余熱、大氣環境、或蓄熱裝置。

10.根據權利要求2或6所述的多級向心透平系統，其特征在于：所述最后一級(N)向心透平的出口氣流作為冷源使用時，通過調節末級透平的進口溫度和膨脹比來控制出口的溫度。

11.根據權利要求1或2所述的多級向心透平系統，其特征在于：所述主輸出軸(16)輸出的軸功的大小，通過高壓氣體進口流量和溫度，或通過換熱器的溫度和流量來控制。