CN102061946A

CN102061946A - 增压透平膨胀机

Info

Publication number: CN102061946A
Application number: CN2010105451413A
Authority: CN
Inventors: 徐友亮
Original assignee: SUZHOU OXYGEN PLANT CO Ltd
Current assignee: SUZHOU OXYGEN PLANT CO Ltd
Priority date: 2010-11-16
Filing date: 2010-11-16
Publication date: 2011-05-18

Abstract

本发明提供了一种增压透平膨胀机，包括一个中间壳体，所述中间壳体的左端安装透平蜗壳、右端安装有增压机蜗壳，所述中间壳体内可转动地设置有转子，在所述转子的两端分别在透平蜗壳和增压机蜗壳内设置有膨胀轮和增压轮，在所述转子上套设有左气体轴承和右气体轴承，所述左气体轴承用于支撑膨胀轮，所述右气体轴承用于支撑增压轮，其中，所述左气体轴承和所述右气体轴承为石墨气体轴承。本发明的有益效果主要体现在：稳定、噪声小、增压比大、膨胀机转速提高，产冷量比原来提高2％～3％左右，不易损坏且更为环保。

Description

增压透平膨胀机

技术领域

本发明涉及一种增压透平膨胀机，尤其是一种气体轴承透平膨胀机。

背景技术

增压透平膨胀机是空气分离设备及天然气石油气液化分离设备和低温粉碎设备等获取冷量所必须的关键部机，是保证整套空气分离设备稳定运行的心脏。其主要原理是利用有一定压力的气体在透平膨胀机内进行绝热膨胀对外做功而消耗气体本身的内能，从而使气体自身强烈地冷却而达到制冷的目的。透平膨胀机输出的能量由同轴压缩机回收或制动风机消耗。

气体轴承是空分设备(空气分离设备)配套单机—透平膨胀机的关键零部件之一，它的制造精度最高、难度最大，它也是膨胀机中最易损坏的零件，特别是随着气体轴承膨胀机从小气量、小膨胀比向大气量、大膨胀比的发展，迫切要求气体轴承的性能要更上一个台阶，不但要求承载能力大，更重要的是，能在某些意外情况下，如在气体轴承与转子发生接触的情况下，也不发生气体轴承损坏的情况。

现有的气体轴承是采用J105与黄铜材料复合而成，属于径轴向复合轴承，其内孔为J105材料，即88％铜+8％PbO+4％石墨压铸而成，硬度80HB，摩擦系数≤0.25，外圆与端面材料为H62，由于为不同材料复合而成，所以膨胀比不同。每个气体轴承的半径间隙为0.03～0.04毫米，轴向间隙为0.05～0.08毫米，在使用过程中，由于轴承处气体高速旋转，所以温度较高，很容易发生由于材料不同而造成的形状变形，使间隙变化，承载力下降。根据用户反馈信息，气体轴承80％以上是止推面损坏，即轴承的黄铜端面与转子的止推面发生摩擦，由于转子所用的主轴均为3Cr13制成，所以发生摩擦后，一般都会造成轴承无法使用而必须更换，主轴一般也必须修复，如果严重的话，就必须更换主轴，这样就有可能影响整套空分设备的正常运行，造成较大的损失。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明解决的技术问题是提供一种可避免上述问题的气体轴承透平膨胀机，以提高气体轴承透平膨胀机的性能。

本发明的目的通过提供以下技术方案实现：

一种增压透平膨胀机，包括一个中间壳体，所述中间壳体的左端安装透平蜗壳、右端安装有增压机蜗壳，所述中间壳体内可转动地设置有转子，在所述转子的两端分别在透平蜗壳和增压机蜗壳内设置有膨胀轮和增压轮，在所述转子上套设有左气体轴承和右气体轴承，所述左气体轴承用于支撑膨胀轮，所述右气体轴承用于支撑增压轮，其中，所述左气体轴承和所述右气体轴承为石墨气体轴承。

进一步地，所述的左气体轴承与所述膨胀轮之间设有密封套。

进一步地，所述右气体轴承与所述增压轮之间设有隔热套。

进一步地，所述左气体轴承和右气体轴承内设有8只轴向排气孔。

本发明的有益效果主要体现在：稳定、噪声小、增压比大、膨胀机转速提高，产冷量比原来提高2％～3％左右，不易损坏且更为环保。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明的气体轴承增压透平膨胀机的纵剖示意图。

图2为本发明的气体轴承的纵剖示意图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的最佳实施方式。

如图1所示，本发明涉及的气体轴承增压透平膨胀机包括一个中间壳体2，所述中间壳体2的左端安装透平蜗壳1、右端安装有增压机蜗壳3，所述中间壳体2内可转动地设置有转子8，在所述转子8的两端分别在透平蜗壳1和增压机蜗壳3内设置有膨胀轮4和增压轮12。需要说明的是：在所述转子8上套设有左气体轴承6和右气体轴承9，所述左气体轴承6用于支撑膨胀轮4，所述右气体轴承9用来支撑增压轮12。

所述的左气体轴承6与膨胀轮4之间设有密封套5，所述的右气体轴承9与增压轮12之间设有隔热套10。这样，使得气体外漏量控制在最小范围内，在密封套5和隔热套10内还可以充入常温密封气以阻止流经膨胀机的低温气体外泄。如图所示，在中间壳体2上还设有两个轴承气输入端，分别为左、右气体轴承供气。

由于气体轴承的润滑剂为空气，所以不用担心是否会燃烧的问题。另外，气体轴承还有以下特点：

1.摩擦阻力低，由于气体粘度比液体低很多，在室温下空气粘度仅为10号机械油的五千分之一，而轴承的摩擦阻力与粘度成正比，所以气体轴承的摩擦阻力比液体润滑轴承低；

2.使用速度范围大，气体轴承的摩擦阻力低，温升低；

3.适用温度范围大，气体能在极大的温度范围内保持气态，其粘度受温度影响很小。

因此，在使用气体轴承后，能量能利用得更为彻底。

为了提高气体轴承的性能，本发明的气体轴承为纯石墨轴承，是通过材料为100％的鳞片石墨粉末通过几百吨压力的液压机压铸而成。

将棒状的石墨与相同规格的黄铜材料在80℃水里浸泡后，其外径外径尺寸变大0.013毫米，黄铜变大0.045毫米，这样就说明在使用时，石墨比黄铜变形小，间隙变化小，耗气量小，轴承刚度大，承载力大，而且石墨具有自润滑性能和吸音功能，摩擦系数低，这样就可以使轴承在高速运转时，减少摩擦噪声，给操作人员一个较好的工作环境。由于石墨相对于3Cr13来说，硬度相差有4～5倍，即使发生与主轴长时间的接触摩擦，也不会损伤主轴。石墨轴承还具有材料成本低，仅为原来的铜轴承成本的10％，加工制造容易，工时仅为原铜轴承成本的50％。

在设计时，该轴承尺寸与原铜轴承外形尺寸相同，主要不同之处就是在轴承由原来的四排改为两排或三排，然后在轴承体内加工了8只轴向排气孔13，如图2所示。在制造时，由于石墨端面气孔率大，所以端面形状精度不易达到设计的要求，为解决此问题，采取在精加工端面后，涂上一层502胶水，在胶水干后，再重复一刀车到尺寸。

采用了石墨气体轴承后，气体轴承增压透平膨胀机更稳定，噪声更小，增压比增大，膨胀机转速提高，产冷量比原来提高2％～3％左右。当采用石墨轴承后，相当于采用了一种“咬不坏”的轴承，即使其与主轴短时间接触，也不影响其使用性能，从而保证膨胀机更不易损坏，极大地提高了气体轴承膨胀机的可靠性，使其运转风险接近零，甚至从此消失。综合来说，石墨轴承达到了节能减排环保的效果，性价比高，并提高了膨胀机的运行的可靠性，是一种非常有前途的产品。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。

Claims

1.一种增压透平膨胀机，包括一个中间壳体，所述中间壳体的左端安装透平蜗壳、右端安装有增压机蜗壳，所述中间壳体内可转动地设置有转子，在所述转子的两端分别在透平蜗壳和增压机蜗壳内设置有膨胀轮和增压轮，在所述转子上套设有左气体轴承和右气体轴承，所述左气体轴承用于支撑膨胀轮，所述右气体轴承用于支撑增压轮，其特征在于，所述左气体轴承和所述右气体轴承为石墨气体轴承。

2.根据权利要求1所述的增压透平膨胀机，其特征在于，所述的左气体轴承与所述膨胀轮之间设有密封套。

3.根据权利要求1所述的增压透平膨胀机，其特征在于，所述右气体轴承与所述增压轮之间设有隔热套。

4.根据权利要求1所述的增压透平膨胀机，其特征在于，所述左气体轴承和右气体轴承内设有8只轴向排气孔。