CN102767622B - 透平膨胀机的外功输出过渡连接装置 - Google Patents

Abstract

一种透平膨胀机的外功输出过渡连接装置，属于低温设备技术领域。包括具有套筒腔的连接套筒，在连接套筒的左、右端构成连接轴支承机构腔；左法兰盘，与连接套筒的左端固定，在左法兰盘的中央开设第一密封圈座腔，在左法兰盘的边缘部位开设一组左法兰盘固定孔；右法兰盘，与连接套筒的右端固定，在右法兰盘的中央开设第二密封圈座腔，在左法兰盘的边缘部位开设一组右法兰盘固定孔；一对连接轴支承机构，设置在连接套筒的左、右端的连接轴支承机构腔内；一对密封圈座，设置在第一、第二密封圈座腔内；连接轴，其左、右端支承在左、右边的连接轴支承机构上、中部位于套筒腔内。具有灵活多变的模块化效果，通用性好而可节省连接时间以及降低成本。

Description

透平膨胀机的外功输出过渡连接装置

技术领域

本发明属于低温设备技术领域，具体涉及一种透平膨胀机的外功输出过渡连接装置。

背景技术

膨胀机按其运动方式和结构形式通常分为两类：一为活塞膨胀机；二为透平膨胀机。由于透平膨胀机相对于活塞膨胀机而言具有流量大、结构简单、体积小、效率高和运转周期长等特点而被广泛应用于各种低温设备中。

如业界所知之理，透平膨胀机是以气体膨胀时速度能的变化而藉以传递能量的机械，其传递的能量也称外功，通常通过与其连接的配接设备如并不限于的发电机、鼓风机、水泵、增压机、油制动器等吸收。在已公开的中国专利文献中不乏关于透平膨胀机的技术信息，略以例举的如CN2388351Y推荐有“微型透平膨胀机”、CN2185339Y提供有“气体悬浮式陶瓷低温透平膨胀机”、CN200955408Y公告有“透平膨胀机组”、CN201367920Y公开有“透平膨胀机”和CN202039906U举荐有“一种气体轴承透平膨胀机”，等等。

并不限于上面例举的专利技术方案存在着不具有与不同功能的配接设备（如前述的发电机、鼓风机、增压器和油制动器）灵活配接的通弊，具体地讲，由于膨胀机的针对性过强，因而限制了其应用的灵活性。例如，当要依据用途变化要求而将先前与膨胀机的蜗壳（也可称膨胀机壳体）固定的并且与膨胀机的蜗轮（也称叶轮）连接的鼓风机撤换而改用发电机或其它的配接设备（也可称功能设备）时，则只能望机兴叹，除非进行重新设计，藉以满足发电机与膨胀机的配接要求，从而不仅增大成本，而且耗费时间。

鉴于上述已有技术，有必要加以改进，为此，本申请人作了有益的尝试，形成了下面将要介绍的技术方案。

发明内容

本发明的任务在于提供一种有助于使膨胀机得以与不同功能的配接设备方便配接而藉以体现理想的模块化和通用化程度并且有利于节省时间和降低成本的透平膨胀机的外功输出过渡连接装置。

本发明的任务是这样来完成的，一种透平膨胀机的外功输出过渡连接装置，包括具有套筒腔的一连接套筒，在该连接套筒的左端和右端各构成有一连接轴支承机构腔；一左法兰盘，该左法兰盘与所述连接套筒的左端固定，并且在该左法兰盘的中央开设有一第一密封圈座腔，该第一密封圈座腔与连接套筒的左端的连接轴支承机构腔相对应，并且在左法兰盘的边缘部位围绕左法兰盘的圆周方向以间隔状态开设有一组左法兰盘固定孔；一右法兰盘，该右法兰盘与所述连接套筒的右端固定，并且在该右法兰盘的中央开设有一第二密封圈座腔，该第二密封圈座腔与连接套筒的右端的连接轴支承机构腔相对应，并且在左法兰盘的边缘部位围绕右法兰盘的圆周方向以间隔状态开设有一组右法兰盘固定孔；一对结构相同的连接轴支承机构，该对连接轴支承机构中的其中一个连接轴支承机构设置在所述连接套筒的左端的连接轴支承机构腔内，而该对连接轴支承机构中的另一个连接轴支承机构设置在连接套筒的右端的连接轴支承机构腔内；一对密封圈座，该对密封圈座中的其中一个密封圈座设置在所述的第一密封圈座腔内，而该对密封圈座中的另一个密封圈座设置在所述的第二密封圈座腔内；一连接轴，该连接轴的左端转动地支承在所述的一对连接轴支承机构中的左边的一个连接轴支承机构上，并且在与一对密封圈座中的左边的一个密封圈座密封配合的状态下探出该左边的密封圈座，连接轴的右端转动地支承在一对连接轴支承机构中的右边的一个连接轴支承机构上，并且在与一对密封圈座中的右边的一个密封圈座密封配合的状态下探出该右边的密封圈座，而连接轴的中部位于所述的套筒腔内。

在本发明的一个具体的实施例中，在所述的连接套筒的两端并且在彼此对应的位置各开设有一进气孔，各进气孔具有一分别朝向设置于所述的第一密封圈座腔和第二密封圈座腔内的所述的密封圈座的方向延伸的进气道，并且在连接套筒的两端还各开设有一回气孔，回气孔具有一朝着密封圈座的方向延伸的回气道，其中：进、回气孔围绕连接套筒的圆周方向彼此相隔180°，在连接套筒的两端还各开设有一进油孔，进油孔具有一朝着设置于所述的连接轴支承机构腔内的连接轴支承机构的方向延伸的进油道，在连接套筒上还开设有一用于将由所述进油孔引入的并且经进油道引至连接轴支承机构进而经连接轴支承机构引至连接轴并且被连接轴旋转状态下甩入所述的套筒腔中润滑油引出至外部油箱中的回油孔。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述的连接轴支承机构包括轴承套、一组轴瓦、内、外挡盘和卡环，轴承套固定在所述的连接轴支承机构腔内，该轴承套具有一轴瓦配合腔，在该轴瓦配合腔内并且围绕轴瓦配合腔的圆周方向开设有与所述的一组轴瓦的数量相等的轴瓦支撑脚槽，相邻轴瓦支撑脚槽之间各开设有一进油通孔，各进油通孔与开设在轴承套上的油槽相通，在轴承套朝向内挡盘的一侧构成有一内挡盘腔，而轴承套朝向外挡盘的一侧构成有一外挡盘腔和一卡环槽，卡环槽位于外挡盘腔的外侧，一组轴瓦设置在所述的轴瓦配合腔内，各轴瓦朝向轴瓦配合腔的腔壁的一侧并且沿着轴瓦的长度方向构成有一突起于轴瓦的表面的轴瓦支撑脚，轴瓦支撑脚与所述的轴瓦支撑脚槽相配合，相邻轴瓦之间保持有轴瓦空隙，轴瓦空隙与所述的进油通孔相通，内挡盘与所述的内挡盘腔相配合，外挡盘设置在所述的外挡盘腔内，卡环卡置在卡环槽内，对外挡盘阻挡，所述的连接轴与由一组轴瓦彼此围合而构成的轴瓦腔相配合，并且在连接轴的两端各构成有一甩油环，甩油环与所述密封圈座朝向所述轴承套的一侧贴触，在密封圈座与轴承套之间保持有一用于将由所述甩油环甩出的润滑油引出的油隙，该油隙与开设在连接套筒上的引油孔相通，引油孔与所述的套筒腔相通，在密封圈座的中央位置并且朝向所述甩油环的一侧嵌设有一与甩油环贴触的用于阻止润滑油朝着背离所述的油隙的方向渗透的并且套置在所述连接轴上的阻油密封套，而另一侧嵌设有一用于阻止来自于膨胀机内的气体并且同样套置在连接轴上的阻气密封套，在密封圈座上还开设有一与进气道相通的用于将来自于进气道的压力空气引至所述的阻油密封套与阻气密封套之间的空隙内的密封圈座进气道，并且还开设有一与所述的回气道相通的用于将阻油密封套与阻气密封套之间的空隙内的压力空气引至回气道的密封圈座出气道，其中：在所述的密封圈座的圆周方向的侧壁上以间隔状态套设有一组密封圈。

本发明提供的技术方案可由左法兰盘与膨胀机的蜗壳固定连接，由右法兰盘与诸如发电机、鼓风机、增压机、水泵、油制动器之类的配接设备方便地固定连接，并且由连接轴的一端与膨胀机的蜗轮连接，而另一端与配接设备传动连接，因此具有灵活多变的模块化效果，并且通用性好而可节省连接时间以及降低成本。

附图说明

图1为本发明的实施例结构图。

图2为图1的剖视图。

图3为本发明的第一应用例示意图。

图4为本发明的第二应用例示意图。

具体实施方式

为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。

实施例：

请参见图1和图2，给出了一连接套筒1，该连接套筒1的两端即左、右端各向外扩设有一固定法兰边18，并且在各固定法兰边18上以间隔状态开设有一组法兰盘固定孔181。在连接套筒1的两端并且各自靠近相应的固定法兰边18的部位开设有一进气孔13，优选的方案是将一对进气孔13开设于连接套筒1在使用状态下朝向上的一侧的两端，来自于气源装置例如空气压缩机或增压泵之类的装置的压力空气或称压缩空气经管路引入进气孔13，各进气孔13具有一用于将压力空气朝向着下面还要描述的密封圈座5的方向引送的引气道131，也就是说引气道131朝着密封圈座5的方向延伸。又，在连接套筒1上并且在使用状态下朝向下的部位的两端各开设有一回气孔14，各回气孔14具有一同样朝着密封圈座5的方向延伸的回气道141（具体可参见图2）。及，在连接套筒1的两端并且优选在使用状态下朝向上的一侧开设有一进油孔15，进油孔15具有一朝向下面还要详细说明的连接轴支承机构4的方向延伸的进油道151，并且在连接套筒1的两端还各开设有一引油孔17，各引油孔17与连接套筒1的套筒腔11相通。还，在连接套筒1使用状态下朝向下的一侧开设有一用于将进入到套筒腔11内的润滑油经管路引至外部的油箱的回油孔16。由图1所示，在连接套筒1的两端各构成有一连接轴支承机构腔12。

一左法兰盘2通过一组第一螺钉23（图2示）与前述的连接套筒1左端的固定法兰边18的法兰盘固定孔181固定，在左法兰盘2的中央部位构成有一第一密封圈座腔21，并且在左法兰盘2的圆周方向的边缘部位以间隔状态开设有一组用于与膨胀机的蜗壳8（图3示）固定的左法兰盘固定孔22。

一右法兰盘3通过一组第二螺钉33与前述的连接套筒1的右端的固定法兰边18的法兰盘固定孔181固定，在右法兰盘3的中央部位构成有一第二密封圈座腔31，并且在该右法兰盘3的圆周方向的边缘部位同样以间隔状态开设有一组用于与配接设备9如图4所示的发电机91、增压机92或鼓风机93等固定连接的右法兰盘固定孔32。

由于设置在连接套筒1的左端以及右端的连接轴支承机构腔12内的连接轴支承机构4的结构是完全相同的，因此申请人在下面针对图1所示的左侧的一个连接轴支承机构4作详细说明。

上面提及的连接轴支承机构4的优选而非绝对限于的结构如下：包括轴承套41、一组轴瓦42、内、外挡盘43、44和卡环45，轴承套41设置于连接轴支承机构腔12内并且用一组第三螺钉416与预设在连接轴支承机构腔12上的第一螺钉孔121固定，该轴承套41具有一轴瓦配合腔411，在该轴瓦配合腔411的腔壁上并且围绕该腔壁的圆周方向以间隔状态开设有一组数量与轴瓦42的数量相等的轴瓦支撑脚槽4111，相邻轴瓦支撑脚槽4111之间开设有一进油通孔4112，各进油通孔4112以开设在轴承套41的外壁上的并且环通的油槽412相通，而油槽412与前述的进油道151相通（图2示）。由进油孔15引入的润滑油依次经进油道151、油槽412和进油通孔4112后进入到整个轴瓦配合腔411内。在轴承套41朝向内挡盘43的一侧构成有一内挡盘腔413，而轴承套41朝向外挡盘44的一侧构成有一外挡盘腔414以及开设有一卡环槽415，其中，卡环槽415位于外挡盘腔414的外侧。一组轴瓦42在本实施例中的数量为四枚，但并不是绝对的，因此不能以轴瓦42的多寡而限制本发明提供的技术方案。由于一组轴瓦42的数量有四枚，因此前述的轴瓦支撑脚槽4111和进油通孔4112各有四个，当一组轴瓦42以彼此围合而构成有一轴瓦腔423的状态位于轴瓦配合腔411内时，将各轴瓦42朝向轴瓦配合腔411的腔壁的一侧并且沿轴瓦42的长度方向延伸的突起于轴瓦42的表面的轴瓦支撑脚421置入于前述的轴瓦支撑脚槽4111内，相邻轴瓦42之间保留的空间构成为轴瓦空隙422。内挡盘43嵌置于前述的内挡盘腔413内，同例，外挡盘44置入于前述的外挡盘腔414内，并且由卡环45卡入卡环槽415而对外挡盘44阻挡。

请继续见图1和图2，由于设置在左法兰盘2的第一密封圈座腔21内的密封圈座5与设置在右法兰盘3的第二密封圈座腔31内的密封圈座5的结构是完全相同的，因此申请人在下面仅针对设置于第一密封圈座腔21内的密封圈座5详细说明。

密封圈座5用第四螺钉56与前述的连接套筒1上预设的螺钉孔固定，在该密封圈座5的中央并且朝向前述的轴承套41的一侧嵌设有一阻油密封套51，而另一侧嵌设有一阻气密封套52，并且在该密封圈座5上还开设有一与前述的进气道131相通的密封圈座进气道53以及一与前述的回气道141相通的密封圈座出气道54。此外，在密封圈座5的圆周方向的边缘部位嵌设有一组用于与前述的第一密封圈座腔21的腔壁形成密封的密封圈55。

一连接轴6的两端以相同方式与一对连接轴支承机构4以及密封圈座5相配合，并且在连接轴6的两端各构成有一甩油环61。

请重点见图2，连接轴6的两端各穿过前述的轴瓦腔423、阻油密封套51和阻气密封套52并且探出密封圈座5外，连接轴6的位于甩油环61一侧的轴承套配合段62（图1示）与轴瓦腔423配合，而位于甩油环61另一侧的密封套配合段63与密封圈座5相配合，即与阻油、阻气密封套51、52相配合。在轴承套41与密封圈座5之间并且在对应于甩油环61的位置构成有一油隙7。前述的进入到轴瓦配合腔411内的润滑油自轴瓦42与连接轴6之间的隙缝进入油隙7，进入到油隙7中的润滑油经引油孔17引入套筒腔11，进而由与回油孔16配接的管路引入油箱内，具体可参见申请人标注在图2中的表示润滑油的流向的箭头。

依然见图2，由于前述的密封圈进气道53与进气道131相通，又由于密封圈进气道53对应于阻油密封套51与阻气密封套52之间，因此在气流的压力作用下，压力空气会分别朝向阻油、阻气密封套51、52的方向分为两路，一路起到阻止前述的油隙7中的润滑油朝着背离油隙7的方向渗透，也就是说迫使润滑油向油隙7的方向流动而避免润滑油在依次途经阻油密封套51和阻气密封套52后朝着连接轴6的末端渗泄，另一路气流阻止来自于膨胀机的气体侵袭连接轴支承机构4（左端的连接轴支承机构4而言）。由密封圈进气道53引入的冗余的压力空气经密封圈座出气道54引出。就位于右端的设置于密封圈座5上的阻油、阻气密封套51、52而言，分成两路的气流中的其中一路同样起到阻止润滑油朝着背离油隙7的方向渗透的作用，而另一路则起到防止外部水汽等侵入连接轴支承机构4（右端的连接轴支承机构4）的作用。

应用例1：

请参见图3，使用时将本发明的前述左法兰盘2用一组螺栓221在对应于前述的左法兰盘固定孔22的透平膨胀机的蜗壳8固定连接，而连接轴6的左端与透平膨胀机的叶轮连接，连接轴6的另一端与前述的配接设备9中的鼓风机93连接。

应用例2：

请参见图4，在该图中示出了蜗壳8的蜗壳法兰盘81，由螺栓221将左法兰盘2与蜗壳法兰盘81固定连接，连接轴6的左端与蜗壳8内的叶轮固定连接；由第四螺钉321在对应于将右法兰盘3的右法兰盘固定孔32的位置与作为配接设备9的增压机92的增压机法兰盘921固定连接，如此组合而使膨胀机的外功通过本发明的外功输出过渡连接装置得以由增压机92吸收。当要将增压机92撤换成图示的发电机91、鼓风机93或其它类似的机械如水泵、油制动器等时，那么道理同上。

综上所述，本发明提供的技术方案克服了已有技术中的欠缺，完成了发明任务，体现了申请人在上面的技术效果栏中所称的技术效果。

Claims (1)

1.一种透平膨胀机的外功输出过渡连接装置，其特征在于包括具有套筒腔(11)的一连接套筒(1)，在该连接套筒(1)的左端和右端各构成有一连接轴支承机构腔(12)；一左法兰盘(2)，该左法兰盘(2)与所述连接套筒(1)的左端固定，并且在该左法兰盘(2)的中央开设有一第一密封圈座腔(21)，该第一密封圈座腔(21)与连接套筒(1)的左端的连接轴支承机构腔(12)相对应，并且在左法兰盘(2)的边缘部位围绕左法兰盘(2)的圆周方向以间隔状态开设有一组左法兰盘固定孔(22)；一右法兰盘(3)，该右法兰盘(3)与所述连接套筒(1)的右端固定，并且在该右法兰盘(3)的中央开设有一第二密封圈座腔(31)，该第二密封圈座腔(31)与连接套筒(1)的右端的连接轴支承机构腔(12)相对应，并且在左法兰盘(3)的边缘部位围绕右法兰盘(3)的圆周方向以间隔状态开设有一组右法兰盘固定孔(32)；一对结构相同的连接轴支承机构(4)，该对连接轴支承机构(4)中的其中一个连接轴支承机构(4)设置在所述连接套筒(1)的左端的连接轴支承机构腔(12)内，而该对连接轴支承机构(4)中的另一个连接轴支承机构(4)设置在连接套筒(1)的右端的连接轴支承机构腔(12)内；一对密封圈座(5)，该对密封圈座(5)中的其中一个密封圈座(5)设置在所述的第一密封圈座腔(21)内，而该对密封圈座(5)中的另一个密封圈座(5)设置在所述的第二密封圈座腔(31)内；一连接轴(6)，该连接轴(6)的左端转动地支承在所述的一对连接轴支承机构(4)中的左边的一个连接轴支承机构(4)上，并且在与一对密封圈座(5)中的左边的一个密封圈座(5)密封配合的状态下探出该左边的密封圈座(5)，连接轴(6)的右端转动地支承在一对连接轴支承机构(4)中的右边的一个连接轴支承机构(4)上，并且在与一对密封圈座(5)中的右边的一个密封圈座(5)密封配合的状态下探出该右边的密封圈座(5)，而连接轴(6)的中部位于所述的套筒腔(11)内，在所述的连接套筒(1)的两端并且在彼此对应的位置各开设有一进气孔(13)，各进气孔(13)具有一分别朝向设置于所述的第一密封圈座腔(21)和第二密封圈座腔(31)内的所述的密封圈座(5)的方向延伸的进气道(131)，并且在连接套筒(1)的两端还各开设有一回气孔(14)，回气孔(14)具有一朝着密封圈座(5)的方向延伸的回气道(141)，其中：进、回气孔(13、14)围绕连接套筒(1)的圆周方向彼此相隔180°，在连接套筒(1)的两端还各开设有一进油孔(15)，进油孔(15)具有一朝着设置于所述的连接轴支承机构腔(12)内的连接轴支承机构(4)的方向延伸的进油道(151)，在连接套筒(1)上还开设有一用于将由所述进油孔(15)引入的并且经进油道(151)引至连接轴支承机构(4)进而经连接轴支承机构(4)引至连接轴(6)并且被连接轴(6)旋转状态下甩入所述的套筒腔(11)中润滑油引出至外部油箱中的回油孔(16)，所述的连接轴支承机构(4)包括轴承套(41)、一组轴瓦(42)、内、外挡盘(43、44)和卡环(45)，轴承套(41)固定在所述的连接轴支承机构腔(12)内，该轴承套(41)具有一轴瓦配合腔(411)，在该轴瓦配合腔(411)内并且围绕轴瓦配合腔(411)的圆周方向开设有与所述的一组轴瓦(42)的数量相等的轴瓦支撑脚槽(4111)，相邻轴瓦支撑脚槽(4111)之间各开设有一进油通孔(4112)，各进油通孔(4112)与开设在轴承套(41)上的油槽(412)相通，在轴承套(41)朝向内挡盘(43)的一侧构成有一内挡盘腔(413)，而轴承套(41)朝向外挡盘(44)的一侧构成有一外挡盘腔(414)和一卡环槽(415)，卡环槽(415)位于外挡盘腔(414)的外侧，一组轴瓦(42)设置在所述的轴瓦配合腔(411)内，各轴瓦(42)朝向轴瓦配合腔(411)的腔壁的一侧并且沿着轴瓦(42)的长度方向构成有一突起于轴瓦(42)的表面的轴瓦支撑脚(421)，轴瓦支撑脚(421)与所述的轴瓦支撑脚槽(4111)相配合，相邻轴瓦(42)之间保持有轴瓦空隙(422)，轴瓦空隙(422)与所述的进油通孔(4112)相通，内挡盘(43)与所述的内挡盘腔(413)相配合，外挡盘(44)设置在所述的外挡盘腔(414)内，卡环(45)卡置在卡环槽(415)内，对外挡盘(44)阻挡，所述的连接轴(6)与由一组轴瓦(42)彼此围合而构成的轴瓦腔(423)相配合，并且在连接轴(6)的两端各构成有一甩油环(61)，甩油环(61)与所述密封圈座(5)朝向所述轴承套(41)的一侧贴触，在密封圈座(5)与轴承套(41)之间保持有一用于将由所述甩油环(61)甩出的润滑油引出的油隙(7)，该油隙(7)与开设在连接套筒(1)上的引油孔(17)相通，引油孔(17)与所述的套筒腔(11)相通，在密封圈座(5)的中央位置并且朝向所述甩油环(61)的一侧嵌设有一与甩油环(61)贴触的用于阻止润滑油朝着背离所述的油隙(7)的方向渗透的并且套置在所述连接轴(6)上的阻油密封套(51)，而另一侧嵌设有一用于阻止来自于膨胀机内的气体并且同样套置在连接轴(6)上的阻气密封套(52)，在密封圈座(5)上还开设有一与进气道(131)相通的用于将来自于进气道(131)的压力空气引至所述的阻油密封套(51)与阻气密封套(52)之间的空隙内的密封圈座进气道(53)，并且还开设有一与所述的回气道(141)相通的用于将阻油密封套(51)与阻气密封套(52)之间的空隙内的压力空气引至回气道(141)的密封圈座出气道(54)，其中：在所述的密封圈座(5)的圆周方向的侧壁上以间隔状态套设有一组密封圈(55)。