CN109667698A - 一种海水淡化泵和透平一体机透平流量调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种海水淡化泵和透平一体机透平流量调节装置，包括蜗壳，所述蜗壳内安装有水润滑轴承，透平轴安装在所述水润滑轴承上，所述蜗壳上设有透平进口管和泵出口管，所述透平进口管内设有分流板，所述分流板将所述透平进口管分成两部分，所述分流板一端靠近透平进口管的入口，另一端位于与蜗壳隔舌呈中心对称的位置且靠近蜗壳基圆一侧。本发明一方面解决了海水淡化一体机透平径向力大的问题，保证水润滑轴承转子的稳定运行，另一方面，透平流量可调，增加了第二段蜗壳的流量，容易实现透平变工况运行。

Description

一种海水淡化泵和透平一体机透平流量调节装置
技术领域
本专利涉及一种海水淡化泵和透平一体机透平流量调节装置，属于海水淡化泵和透平一体机的透平设计与制造技术领域。
背景技术
水力透平是一种能量回收装置。透平是将流体工质中蕴有的能量转换成机械能的机器，又称涡轮机。透平是英文turbine的音译，源于拉丁文turbo一词，意为旋转物体。透平的工作条件和所用工质不同，所以它的结构型式多种多样，但基本工作原理相似。透平的最主要的部件是一个旋转元件，即转子，或称叶轮，它安装在透平轴上，具有沿圆周均匀排列的叶片。流体所具有的能量在流动中，经过喷管时转换成动能，流过叶轮时流体冲击叶片，推动叶轮转动，从而驱动透平轴旋转。透平轴直接带动其他机械，输出机械功。透平机械的工质可以是水及其它液体、蒸汽、燃气、空气和其他气体或混合气体。以水为工质的透平称为水力透平。有时水力透平常常为 液力透平的代称。作为能量回收的水力透平属于 泵系统节能的范畴，只是因为水力透平本身就是一台泵，并且其动力输出端往往驱动的是另一台泵。
海水淡化泵和透平一体机是能量回收的核心动力设备，透平用来为泵提供原动力，因此透平的稳定运行是泵动力输出的重要保障。由于一体机在非常高的转速下运行，且透平蜗壳结构不对称，这样会因为透平径向力很大而引起一体机产生振动、噪声等问题，使透平一体机运行不稳定。
此外，作为海水淡化系统中关键的能量回收装置。海水淡化泵和透平一体机泵蜗壳和透平蜗壳的内壁容易受到磨损和侵蚀，若泵蜗室或透平蜗室某一侧的内壁受到的磨损或腐蚀较为严重而需要维修更换时，就需拆下整个一体机的壳体进行更换，这样存在既存在拆卸繁琐、困难的问题，又存在浪费材料、增加成本的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海水淡化泵和透平一体机透平流量调节装置，解决了海水淡化泵和透平一体机透平径向力的平衡问题。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种海水淡化泵和透平一体机透平流量调节装置，包括蜗壳，所述蜗壳内安装有水润滑轴承，透平轴安装在所述水润滑轴承上，所述蜗壳上设有透平进口管和泵出口管，所述透平进口管内设有分流板，所述分流板将所述透平进口管分成两部分，所述分流板一端靠近透平进口管的入口，另一端位于与蜗壳隔舌呈中心对称的位置且靠近蜗壳基圆一侧。
上述方案中，还包括一个旁通管路，所述旁通管路的入口接在所述透平进口管的入口处，所述旁通管路的出口接在与所述蜗壳隔舌呈中心对称的位置且出口方向与蜗壳的型线相切。
上述方案中，所述旁通管的出口处安装有截止阀，所述旁通管的进口处安装有球阀。
上述方案中，所述壳体一端可拆卸安装有透平端盖，另外一端可拆卸安装有泵端盖，在所述透平端盖侧的壳体内设有透平蜗室芯，所述透平端盖和所述透平蜗室芯之间设有推力盘；在所述泵端盖侧的壳体内设有泵蜗室芯，所述泵端盖和所述泵蜗室芯之间设有口环滑动轴承；所述透平蜗室芯内设有透平叶轮，所述泵蜗室芯内设有泵叶轮，所述透平叶轮和所述泵叶轮均安装在所述透平轴上。
上述方案中，所述泵蜗室芯与所述壳体接触处过盈配合，并通过圆柱销定位；所述透平蜗室芯与所述壳体接触处过盈配合，并通过圆柱销定位。
上述方案中，所述壳体和所述透平端盖之间通过双头螺柱和六角螺母连接；所述壳体和所述泵端盖之间通过双头螺柱和六角螺母连接。
上述方案中，所述透平端盖和所述壳体之间、所述透平端盖和所述透平蜗室芯之间、所述泵端盖和所述壳体之间、所述泵端盖和所述泵蜗室芯之间、所述水润滑轴承和所述壳体之间均安装有O型圈。
上述方案中，所述壳体整体固定在底座上。
本发明的有益效果：（1）在透平进口管内设置分流板，有助于解决透平高压、径向力大的问题，确保了径向力的平衡，保证水润滑轴承转子的稳定运行。（2）透平进口管的入口处设置旁通管，通过调节旁通管上的球阀，可以使透平一体机在多工况条件下运行。（3）海水淡化泵和透平一体机泵蜗壳和透平蜗壳的内壁容易受到磨损和侵蚀，也是磨损比较严重的地方，本发明将壳体、泵蜗室芯和透平蜗室芯单独进行模块化加工铸造，大大降低了制造的难度，并且当泵蜗室芯和透平蜗室芯内壁发生磨损时，只需要更换受损的部件即可，不需整个更换海水淡化泵和透平一体机的所有部件，便于一体机安装和拆卸。（4）泵蜗室芯和透平蜗室芯可以采用不同于壳体的抗磨材料，这样便达到节省成本的目的。
附图说明
图1是本发明高压泵能量回收一体机的装配示意图。
图2是本发明泵蜗芯结构示意图。
图3是透平蜗芯示意图。
图4是蜗壳结构示意图。
图5是本发明装置透平流量调节装置结构示意图。
图6是透平蜗壳局部示意图。
图7是分流板结构示意图。
图8是蜗壳过水断面Ⅰ-Ⅷ断面形状示意图。
图中：1.透平端盖，2.蜗壳，3.推力盘，4.透平进口管，5.透平蜗室芯，6.水润滑轴承，7.泵出口管，8.泵蜗室芯，9.口环滑动轴承，10.泵端盖，11.双头螺柱，12.六角螺母，13.泵叶轮，14.底座，15.圆柱销，16.透平叶轮，17.O型圈，18.分流板，19.球阀，20.旁通管，21.截止阀。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
本实施例中，将泵蜗室芯8、透平蜗室芯5分别按照泵蜗壳和透平蜗壳的结构设计以模块化的形式单独加工铸造。请参见图1本实施例的海水淡化泵和透平一体机模块化装置，包括蜗壳2，所述蜗壳2内安装有水润滑轴承6，透平轴安装在所述水润滑轴承6上，所述蜗壳2上设有透平进口管4和泵出口管7，所述蜗壳2一端可拆卸安装有透平端盖1，另外一端可拆卸安装有泵端盖10，在所述透平端盖1侧的蜗壳2内设有透平蜗室芯5，所述透平端盖1和所述透平蜗室芯5之间设有推力盘3；在所述泵端盖10侧的蜗壳2内设有泵蜗室芯8，所述泵端盖10和所述泵蜗室芯8之间设有口环滑动轴承9；所述透平蜗室芯5内设有透平叶轮16，所述泵蜗室芯8内设有泵叶轮13，所述透平叶轮16和所述泵叶轮13均安装在所述透平轴上。
请参见图2，泵蜗室芯8为立式圆柱体结构，泵蜗室芯的一侧与蜗壳2相连，另一侧与泵端盖10相连，从而对蜗壳进行轴向定位。泵蜗室芯与壳体采用过盈配合，泵蜗室芯和壳体之间用圆柱销15进行周向和径向定位。此外，为防止泄漏，泵蜗室与壳体、泵端盖接触的面需要有较高的粗糙度。为防止泄漏，在泵蜗芯8、泵端盖10和蜗壳2交接处装有O型圈17。如泵蜗芯需要更换时，先拆下泵端盖10，接着依次拆下口环滑动轴承9和泵叶轮13，最后拆下泵蜗室芯8即可更换，无需将一体机的所有转子部件全部拆下再更换整个壳体。
请参见图3，透平蜗芯5结构与泵蜗芯8结构相似。透平蜗芯一侧与蜗壳2相连，靠圆柱销15周向定位。同时，透平蜗室芯与壳体采用过盈配合，透平蜗芯另一侧靠透平端盖1和推力盘3进行轴向定位。为防止泄漏，在透平蜗室芯5与推力盘3接触的拐角装有O型圈17，在透平蜗室芯与蜗壳2、透平端盖1接触的拐角也装有O型圈17。
请参见图1和图4，所述壳体一侧与泵端盖10用双头螺柱11和六角螺母12相连，另一侧与透平端盖1也是用双头螺柱11和六角螺母12相连。壳体内部与水润滑轴承6用圆柱销连接15。为了防止泄漏，除上述所描述的地方装有O型圈外，在壳体与泵端盖接触的拐角、壳体与透平接触的拐角以及壳体与水润滑轴承接触的地方均装有O型圈。
请参见附图4，透平进口管4和蜗壳出口管7均焊接在壳体上，且从泵进口方向看去，透平进口管和蜗壳出口管不在同一条直线上。
以上结构中，将壳体、泵蜗室芯和透平蜗室芯单独进行模块化加工铸造，大大降低了制造的难度，并且当泵蜗室芯和透平蜗室芯内壁发生磨损时，只需要更换受损的部件即可，不需整个更换海水淡化泵和透平一体机的所有部件，便于一体机安装和拆卸。
如图5和图6所示，海水淡化泵和透平一体机透平流量调节装置，主要对透平进口管4进行改造，透平进口管4内部采用分流板18将透平进口管4分为两部分。分流板18一端靠近透平进口管4入口，另一端位于与蜗壳隔舌呈中心对称的位置，且这一端靠近蜗壳基圆一侧，这样的结构有助于解决透平高压、径向力大的问题，确保了径向力的平衡，保证水润滑轴承转子的稳定运行。旁通管20一端接在透平进口管4入口附近，另一端接在与蜗壳隔舌呈中心对称的位置，该端靠近蜗壳基圆。旁通管出口方向与蜗壳型线相切，尽量减小对蜗壳运行效率的影响。在旁通管的进口安装有球阀9，通过球阀来调节透平进口管4其中一个管道内的流量，即调节透平的流量，进而达到控制一体机运行工况的目的。在旁通管的出口附近安装有截止阀11，该阀门的主要目的是防止透平蜗壳内的流体泄漏和防止旁通管内的流体有往透平进口管4泄漏的现象。
如图7所示，分流板8厚度均匀，且分流板的两端需要倒圆角进行光滑过渡。分流板两侧焊接在蜗壳流道的内壁上。如图8所示，蜗壳内流道Ⅰ-Ⅷ断面形状相似，大体上近似为梯形结构，蜗壳入口处有过渡圆角，蜗壳过水断面圆角半径从Ⅰ断面到Ⅷ断面逐渐增大。
以上结构中，在透平进口管内设置分流板，有助于解决透平高压、径向力大的问题，确保了径向力的平衡，保证水润滑轴承转子的稳定运行。透平进口管的入口处设置旁通管，通过调节旁通管上的球阀，又可以使透平一体机在多工况条件下运行。

Claims (8)

1.一种海水淡化泵和透平一体机透平流量调节装置，包括蜗壳（2），所述蜗壳（2）内安装有水润滑轴承（6），透平轴安装在所述水润滑轴承（6）上，所述蜗壳（2）上设有透平进口管（4）和泵出口管（7），其特征在于，所述透平进口管（4）内设有分流板(18)，所述分流板（18）将所述透平进口管（4）分成两部分，所述分流板（18）一端靠近透平进口管（4）的入口，另一端位于与蜗壳隔舌呈中心对称的位置且靠近蜗壳基圆一侧。
2.根据权利要求1所述的一种海水淡化泵和透平一体机透平流量调节装置，其特征在于，还包括一个旁通管路(20)，所述旁通管路(20) 的入口接在所述透平进口管（4）的入口处，所述旁通管路(20) 的出口接在与所述蜗壳隔舌呈中心对称的位置且出口方向与蜗壳的型线相切。
3.根据权利要求2所述的一种海水淡化泵和透平一体机透平流量调节装置，其特征在于，所述旁通管（20）的出口处安装有截止阀（21），所述旁通管的进口处安装有球阀（19）。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种海水淡化泵和透平一体机透平流量调节装置，其特征在于，所述壳体（2）一端可拆卸安装有透平端盖（1），另外一端可拆卸安装有泵端盖（10），在所述透平端盖（1）侧的壳体（2）内设有透平蜗室芯(5)，所述透平端盖（1）和所述透平蜗室芯(5)之间设有推力盘（3）；在所述泵端盖（10）侧的壳体（2）内设有泵蜗室芯（8），所述泵端盖（10）和所述泵蜗室芯（8）之间设有口环滑动轴承（9）；所述透平蜗室芯(5)内设有透平叶轮（16），所述泵蜗室芯（8）内设有泵叶轮（13），所述透平叶轮（16）和所述泵叶轮（13）均安装在所述透平轴上。
5.根据权利要求3所述的一种海水淡化泵和透平一体机透平流量调节装置，其特征在于，所述泵蜗室芯(8)与所述壳体(2)接触处过盈配合，并通过圆柱销（15）定位；所述透平蜗室芯(5) 与所述壳体(2)接触处过盈配合，并通过圆柱销（15）定位。
6.根据权利要求3所述的一种海水淡化泵和透平一体机透平流量调节装置，其特征在于，所述壳体（2）和所述透平端盖（1）之间通过双头螺柱（11）和六角螺母（12）连接；所述壳体（2）和所述泵端盖（10）之间通过双头螺柱（11）和六角螺母（12）连接。
7.根据权利要求3所述的一种海水淡化泵和透平一体机透平流量调节装置，其特征在于，所述透平端盖（1）和所述壳体（2）之间、所述透平端盖（1）和所述透平蜗室芯(5)之间、所述泵端盖（10）和所述壳体（2）之间、所述泵端盖（10）和所述泵蜗室芯（8）之间、所述水润滑轴承（6）和所述壳体（2）之间均安装有O型圈（17）。
8.根据权利要求3所述的一种海水淡化泵和透平一体机透平流量调节装置，其特征在于，所述壳体（2）整体固定在底座（14）上。
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