[發(fā)明專利]一種針對于無葉渦輪機(jī)渦輪墊片的調(diào)整方法及渦輪機(jī)

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• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113309577A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許文偉
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳樸坂科技有限公司
• 主分類號: F01D1/34
• 分類號: F01D1/34;F01D21/00
• 代理公司: 廣州市律帆知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44614
• 代理人: 王園園

本發(fā)明公開了一種針對于無葉渦輪機(jī)渦輪墊片的調(diào)整方法，所述壓力差無葉渦輪的盤體為光滑盤體，任意兩個盤體之間具有渦輪墊片，渦輪機(jī)通過具有特定幾何圖形的渦輪墊片控制流體工質(zhì)的進(jìn)入或者流出軌跡，包括：工質(zhì)氣體在進(jìn)入渦輪機(jī)之前對氣體進(jìn)行檢測，判定該流體工質(zhì)的種類和屬性；根據(jù)流體工質(zhì)的種類和屬性，計算可能的輸出功率；檢測實際輸出功率，同時將獲得的實際輸出功率與計算得到的輸出功率進(jìn)行比較，若實際輸出功率小于計算得到的輸出功率達(dá)到第一預(yù)設(shè)值，則停止所述無葉渦輪機(jī)的工作；在停止所述無葉渦輪機(jī)之后，將實際輸出功率作為輸入值重新計算墊片的參數(shù)，所述墊片參數(shù)包括導(dǎo)流結(jié)構(gòu)和厚度；根據(jù)計算結(jié)果更換渦輪墊片。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及渦輪機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種針對于無葉渦輪機(jī)渦輪墊片的調(diào)整方法及渦輪機(jī)。

背景技術(shù)

無葉渦輪機(jī)拉渦輪機(jī)的原理是流體的邊界層效應(yīng)(boundary layer effect)，流體受黏滯力影響，會在管壁或者其它物體邊緣形成一層很薄的邊界層，在邊界層內(nèi)，固定表面的流速為0，離表面越遠(yuǎn)速度越大。利用這個效應(yīng)就可以讓高速運(yùn)動的液體帶動一組圓盤轉(zhuǎn)動。因此它的效率比普通的葉片渦輪機(jī)高得多。

無葉片、由流體剪切力驅(qū)動的無葉渦輪機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造公差要求相對較低、密封性能突出等特點(diǎn)，在運(yùn)轉(zhuǎn)時流體會產(chǎn)生壓力梯度(與流速的平方呈正相關(guān))與圓盤的離心力相互平衡，以防止軸承等部件因超速運(yùn)轉(zhuǎn)而發(fā)生損壞。同時由于運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生離心力場，使得機(jī)體具有自潔性，保證了渦輪機(jī)在工質(zhì)為非常規(guī)燃料(如生物質(zhì))產(chǎn)生固體顆粒的情況下也可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。所以在利用研磨液、含有固體顆粒流體以及其他特殊物化特性流體工質(zhì)方面具有獨(dú)特的適應(yīng)性。

由于超臨界蒸汽朗肯循環(huán)、超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)等多種循環(huán)系統(tǒng)處于探索階段，使得無葉渦輪機(jī)因其特性在生產(chǎn)實踐中具有替代傳統(tǒng)渦輪機(jī)的顯著潛力。與目前仍在使用的傳統(tǒng)葉片式渦輪機(jī)相比，無葉渦輪機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率相對較低，主要原因是其結(jié)構(gòu)體特點(diǎn)所導(dǎo)致的進(jìn)口和噴嘴壓力損失、軸承能量損失、端蓋表面流體粘性損失以及增壓室中的流體耗散損失等。如通過針對性研究解決上述能量損失問題，則能夠通過提升無葉渦輪機(jī)的實際能量轉(zhuǎn)換效率而極大地拓展其在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

現(xiàn)有技術(shù)中的無葉渦輪由一組光滑圓盤組成，盤上有噴嘴向盤邊緣持續(xù)吹入氣流。這種氣流會由于流體粘度和氣體在表面層的粘滯性而吸附在圓盤上。當(dāng)氣流速度放慢，同時給圓盤施加以能量，氣體會作螺旋向心運(yùn)動并排出。由于轉(zhuǎn)子的表面光滑沒有隆起，這個設(shè)計極其堅固。該機(jī)的整體構(gòu)造允許每一片圓盤的單獨(dú)地根據(jù)實際情況，包括熱能和向心力造成的各種影響進(jìn)行拓展性或收縮性改造，許多實際應(yīng)用說明這樣做可以帶來很多額外的好處。更多的圓盤和更多的能量可以創(chuàng)造更高的效率。必須避免圓盤發(fā)生形變，并將圓盤的側(cè)間隙盡量做小，以減少漏氣和摩擦造成的能量損失。轉(zhuǎn)子也要盡量做到完全對稱，因為偏心造成的滑動摩擦?xí)順O大的負(fù)面影響，并使得渦輪機(jī)無法安靜地運(yùn)轉(zhuǎn)。所有的圓盤與墊片都通過一個嵌在邊緣的套筒互相咬合，并使用螺母和套環(huán)來將那些邊緣厚的圓盤固定在一起，或者，如果需要的話，可以直接在圓盤上沖壓套環(huán)。

然而，渦輪機(jī)的光滑圓盤雖然可以減少生產(chǎn)難度，但并不是最優(yōu)的調(diào)配方式，對盤體進(jìn)行改良，通過壓力差的徑向無葉渦輪機(jī)的輸出功率相較于傳統(tǒng)的無葉渦輪機(jī)具有更大的提升，但是對盤體進(jìn)行的改進(jìn)又會導(dǎo)致對盤體的加工出現(xiàn)較大的困難，提高了生產(chǎn)的成本。同時，由于做工介質(zhì)不同對于導(dǎo)流的需求也不相同，如果涉及的導(dǎo)流溝道固定于盤體上，則不利于獲取最大性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明公開一種針對于無葉渦輪機(jī)渦輪墊片的調(diào)整方法，所述壓力差無葉渦輪的盤體為光滑盤體，任意兩個盤體之間具有渦輪墊片，渦輪機(jī)通過具有特定幾何圖形的渦輪墊片控制流體工質(zhì)的進(jìn)入或者流出軌跡，所述調(diào)整方法包括：

步驟1，工質(zhì)氣體在進(jìn)入渦輪機(jī)之前對氣體進(jìn)行檢測，判定該流體工質(zhì)的種類和屬性；

步驟2，根據(jù)流體工質(zhì)的種類和屬性，計算可能的輸出功率；