CN108915925A - 一种透平式能量回收机活动导叶的调节机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透平式能量回收机活动导叶的调节机构，包括：导叶轴、活动导叶、齿圈、小齿轮、齿条、套筒、轴承、支撑轴、弹性挡圈、作动筒。本发明与齿条连接的小齿轮将动力源传递到齿圈上，通过齿圈和小齿轮的啮合作用带动均匀分布在齿圈圆周上的小齿轮，小齿轮通过导叶轴与活动导叶连接，进而实现活动导叶的同步转动，完成活动导叶开度调节动作。作动筒的弹簧的弹性调节使得齿圈和套筒之间根据工况进行齿圈和小齿轮间隙的调整，保证齿圈与各个小轮的齿侧间隙大小的一致，保证在冲击载荷和驱动载荷的作用下，齿圈和小齿轮不易损坏，使得齿圈自动寻找平衡中心，避免齿圈和小齿轮啮合过程中的轮齿承载过大，产生无法精确调整活动导叶的问题。
Description
技术领域
本发明涉及反渗透海水淡化能量回收技术领域，具体涉及一种透平式能量回收机活动导叶的调节机构。
背景技术
反渗透海水淡化是目前海水淡化的主流技术之一，该技术发展的一个重要问题是如何降低能耗和成本。反渗透海水淡化过程需消耗大量电能提升进水压力以克服水的渗透压，反渗透膜排出的浓水余压高达5.5～6.5MPa，按照40%的回收率计算，排放的浓盐水中还蕴含约60%的进料水压力能量，将这一部分能量回收变成进水能量可大幅降低反渗透海水淡化的能耗，而这一目标的实现有赖于能量回收技术的利用。通过能量回收装置的应用大幅降低了淡化水的生产成本。因此，能量回收成为反渗透海水淡化系统中的关键技术之一。
液力透平增压泵是透平式能量回收机的一种，其结构简单，透平叶轮与泵叶轮通过一根共用轴连接到一起，实现了液力透平与泵转子间的完美耦合，可以将透平侧的高压液体的能量直接转化成泵侧低压液体的能量，具有非常明显的结构优势。
在透平增压泵的运行过程中，当实际流量产生变化时，透平的效率也会随着改变，当流量降低到最佳效率点的一定比值后，透平达不到要求的转动速度，更是无法回收高压液体的能量。针对这一不足，早在上个世纪五十年代，NASA就尝试在空气压缩机进口添加活动导叶，以提高流量范围、防止喘振。但是，活动导叶在透平式能量回收机上应用不多，主要原因在于透平式能量回收机设计制造的技术还不成熟。公告号为CN 102900479 B的专利申请提出了一种集成于涡轮壳体上的可变喷嘴涡轮增压器调节机构，可用于车用可变喷嘴涡轮增压器技术领域。尽管在空气压缩机、水轮机、高压泵也有一些活动导叶的调节机构，但是这些调节机构存在调节精度不高，抗振性差，齿轮损害严重、转动困难等问题，进而无法完成活动导叶的高精度调节。
发明内容
本发明旨在提供一种透平式能量回收机活动导叶的调节机构，以解决目前透平式能量回收机的效率受流量影响较大的技术问题，通过增设活动导叶调节机构精确有效地拓宽透平式能量回收机的效率区域。
本发明的透平式能量回收机活动导叶的调节机构，包括：导叶轴、活动导叶、齿圈、小齿轮、齿条、套筒、轴承、支撑轴、弹性挡圈、作动筒。
所述齿圈为中心大齿轮，在齿圈的圆周外圈上均匀分布有8-13个小齿轮，齿圈与小齿轮通过齿形外啮合作用传动连接，齿圈和小齿轮满足模数、压力角相等；
所述齿条的数量为1个，齿条与一个小齿轮进行啮合作用传动连接；
所述小齿轮通过导叶轴与活动导叶连接，所述小齿轮和导叶轴同轴，导叶轴的两端设有螺纹，导叶轴的一端插入小齿轮的中心螺纹孔内，所述活动导叶呈两头尖的片状，活动导叶设置有螺纹孔，所述小齿轮的中心孔设置有螺纹，导叶轴的另一端插入活动导叶的螺纹孔内，所述导叶轴的中心孔设置有螺纹，导叶轴的螺纹与小齿轮的中心螺纹孔、活动导叶的螺纹孔相匹配；
所述作动筒由内套筒、外套筒和弹簧组成，内套筒和外套筒均呈杯状，外套筒套在内套筒上，弹簧位于内套筒和外套筒形成的筒体内，弹簧的刚度约为齿圈和小齿轮啮合刚度的1/10，内套筒的外壁上设置有螺纹，外套筒的外壁上设置有螺纹，所述齿圈的内圈上设置有螺纹孔，套筒的外壁上设置有螺纹孔，内套筒外壁上的螺纹与齿圈内圈的螺纹孔相匹配，外套筒外壁上的螺纹与套筒外壁上的螺纹孔相匹配，
所述作动筒安装在齿圈和套筒之间，作动筒的内套筒插入齿圈内圈的螺纹孔内，作动筒的外套筒插入套筒外壁上的螺纹孔内；
所述作动筒沿齿圈的径向安装，作动筒的数量为4-6个，内套筒和外套筒之间间隙配合、作动筒的内套筒和外套筒能够沿接触筒壁做轴向的自由滑动。
所述套筒通过轴承安装于支撑轴上，轴承的数量为2个，轴承分布在套筒内壁的两端，弹性挡圈的数量为1个，弹性挡圈位于轴承和支撑轴的台肩之间，通过轴承、弹性挡圈和支撑轴的台肩对安装套筒进行径向和轴向定位。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明提出的齿圈式活动导叶调节机构，通过抽拉齿条，一个与齿条连接的小齿轮将动力源传递到齿圈上，通过齿圈和小齿轮的啮合作用带动均匀分布在齿圈圆周上的小齿轮，小齿轮通过导叶轴与活动导叶连接，进而实现活动导叶的同步转动，完成活动导叶开度调节动作。
此外，本发明通过轴承、弹性挡圈和支撑轴的台肩对安装的套筒进行径向和轴向定位。通过作动筒的弹簧的弹性调节使得齿圈和套筒之间根据工况进行齿圈和小齿轮间隙的调整，保证齿圈与各个小轮的齿侧间隙大小的一致，保证在冲击载荷和驱动载荷的作用下，齿圈和小齿轮不易损坏，考虑到小齿轮数量多，采用小齿轮的径向、轴向固定安装，齿圈的径向浮动、轴向固定安装，使得齿圈自动寻找平衡中心，避免齿圈和小齿轮啮合过程中的轮齿承载过大，产生无法精确调整活动导叶的问题。
综上，本发明提出的技术方案控制原理简单，控制精度高，可实现活动导叶的同步调节，适用于不同流量的工况条件下。
附图说明
图1是本发明的带活动导叶不带齿条的结构示意主视图；
图2是本发明的不带活动导叶不带齿条的结构示意左视图；
图中：1.齿圈，2.小齿轮，3.弹簧，4.套筒，5.轴承，6.支撑轴，7.弹性挡圈，8.内套筒，9.外套筒。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
实施例：如图1~2所示，一种透平式能量回收机活动导叶的调节机构，包括：导叶轴、活动导叶、齿圈1、小齿轮2、齿条、套筒4、轴承5、支撑轴6、弹性挡圈7、作动筒。
所述齿圈1为中心大齿轮，在齿圈1的圆周外圈上均匀分布有8个小齿轮2，齿圈1与小齿轮2通过齿形外啮合作用传动连接，齿圈1和小齿轮2满足模数、压力角相等；
所述齿条的数量为1个，齿条与一个小齿轮2进行啮合作用传动连接；
所述小齿轮2通过导叶轴与活动导叶连接，所述小齿轮2和导叶轴同轴，导叶轴的两端设有螺纹，导叶轴的一端插入小齿轮2的中心螺纹孔内，所述活动导叶呈两头尖的片状，活动导叶设置有螺纹孔，所述小齿轮2的中心孔设置有螺纹，导叶轴的另一端插入活动导叶的螺纹孔内，所述导叶轴的中心孔设置有螺纹，导叶轴的螺纹与小齿轮2的中心螺纹孔、活动导叶的螺纹孔相匹配；
所述作动筒由内套筒8、外套筒9和弹簧3组成，内套筒8和外套筒9均呈杯状，外套筒9套在内套筒8上，弹簧3位于内套筒8和外套筒9形成的筒体内，弹簧3的刚度约为齿圈1和小齿轮2啮合刚度的1/10，内套筒8的外壁上设置有螺纹，外套筒9的外壁上设置有螺纹，所述齿圈1的内圈上设置有螺纹孔，套筒4的外壁上设置有螺纹孔，内套筒8外壁上的螺纹与齿圈1内圈的螺纹孔相匹配，外套筒9外壁上的螺纹与套筒4外壁上的螺纹孔相匹配，
所述作动筒安装在齿圈1和套筒4之间，作动筒的内套筒8插入齿圈1内圈的螺纹孔内，作动筒的外套筒9插入套筒4外壁上的螺纹孔内；
所述作动筒沿齿圈1的径向安装，作动筒的数量为4个，内套筒8和外套筒9之间间隙配合、作动筒的内套筒8和外套筒9能够沿接触筒壁做轴向的自由滑动。
所述套筒4通过轴承5安装于支撑轴6上，轴承5的数量为2个，轴承5分布在套筒4内壁的两端，弹性挡圈7的数量为1个，弹性挡圈7位于轴承5和支撑轴6的台肩之间，通过轴承5、弹性挡圈7和支撑轴6的台肩对安装套筒4进行径向和轴向定位。
本实施例提出的齿圈1式活动导叶调节机构，通过抽拉齿条，一个与齿条连接的小齿轮2将动力源传递到齿圈1上，通过齿圈1和小齿轮2的啮合作用带动均匀分布在齿圈1圆周上的小齿轮2，小齿轮2通过导叶轴与活动导叶连接，进而实现活动导叶的同步转动，完成活动导叶开度调节动作。此外，本实施例通过轴承5、弹性挡圈7和支撑轴6的台肩对安装的套筒4进行径向和轴向定位。通过作动筒的弹簧3的弹性调节使得齿圈1和套筒4之间根据工况进行齿圈1和小齿轮2间隙的调整，保证齿圈1与各个小轮的齿侧间隙大小的一致，保证在冲击载荷和驱动载荷的作用下，齿圈1和小齿轮2不易损坏，考虑到小齿轮2数量多，采用小齿轮2的径向、轴向固定安装，齿圈1的径向浮动、轴向固定安装，使得齿圈1自动寻找平衡中心，避免齿圈1和小齿轮2啮合过程中的轮齿承载过大，产生无法精确调整活动导叶的问题。综上，本实施例提出的技术方案控制原理简单，控制精度高，可实现活动导叶的同步调节，适用于不同流量的工况条件下。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定本发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本发明涵盖的范畴。
Claims (3)
1.一种透平式能量回收机活动导叶的调节机构，其特征在于，包括：导叶轴、活动导叶、齿圈、小齿轮、齿条、套筒、轴承、支撑轴、弹性挡圈、作动筒；
所述齿圈为中心大齿轮，在齿圈的圆周外圈上均匀分布有8-13个小齿轮，齿圈与小齿轮通过齿形外啮合作用传动连接，齿圈和小齿轮满足模数、压力角相等；
所述作动筒由内套筒、外套筒和弹簧组成，内套筒和外套筒均呈杯状，外套筒套在内套筒上，弹簧位于内套筒和外套筒形成的筒体内，弹簧的刚度约为齿圈和小齿轮啮合刚度的1/10，内套筒的外壁上设置有螺纹，外套筒的外壁上设置有螺纹，所述齿圈的内圈上设置有螺纹孔，套筒的外壁上设置有螺纹孔，内套筒外壁上的螺纹与齿圈内圈的螺纹孔相匹配，外套筒外壁上的螺纹与套筒外壁上的螺纹孔相匹配；
所述作动筒安装在齿圈和套筒之间，作动筒的内套筒插入齿圈内圈的螺纹孔内，作动筒的外套筒插入套筒外壁上的螺纹孔内；
所述作动筒沿齿圈的径向安装，作动筒的数量为4-6个，内套筒和外套筒之间间隙配合、作动筒的内套筒和外套筒能够沿接触筒壁做轴向的自由滑动；
所述套筒通过轴承安装于支撑轴上，轴承的数量为2个，轴承分布在套筒内壁的两端，弹性挡圈的数量为1个，弹性挡圈位于轴承和支撑轴的台肩之间，通过轴承、弹性挡圈和支撑轴的台肩对安装套筒进行径向和轴向定位。
2.根据权利要求1所述的透平式能量回收机活动导叶的调节机构，其特征在于，所述小齿轮通过导叶轴与活动导叶连接，所述小齿轮和导叶轴同轴，导叶轴的两端设有螺纹，导叶轴的一端插入小齿轮的中心螺纹孔内，所述活动导叶呈两头尖的片状，活动导叶设置有螺纹孔，所述小齿轮的中心孔设置有螺纹，导叶轴的另一端插入活动导叶的螺纹孔内，所述导叶轴的中心孔设置有螺纹，导叶轴的螺纹与小齿轮的中心螺纹孔、活动导叶的螺纹孔相匹配。
3.根据权利要求1所述的透平式能量回收机活动导叶的调节机构，其特征在于，所述齿条的数量为1个，齿条与一个小齿轮进行啮合作用传动连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |