CN110578562B - 一种冷却结构及其连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冷却设备技术领域，提供了一种冷却结构，包括：本体，用于隔离热源；所述本体的中部具有用于转轴穿过的转轴孔；所述本体的内部具有用于冷却介质流通的导流通道，所述导流通道分布在所述本体的径向空间上；所述导流通道设有第一、第二导流口，所述第一、第二导流口设置在所述本体的侧壁上；所述导流通道沿所述本体的侧壁向所述转轴孔的一侧延伸，所述导流通道延伸到离所述转轴孔预设距离时，所述导流通道转弯并以与所述转轴孔同心圆的方向延伸，当延伸至与前段的导流通道相交前反向延伸；该结构通过导流通道在径向空间上的排布，实现温度在冷却结构轴向上的快速降低；同时，该冷却结构轴向长度短，不影响转动过程的稳定性。

Description

一种冷却结构及其连接结构

技术领域

本发明涉及冷却设备技术领域，尤其是提供了一种冷却结构及其连接结构。

背景技术

超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术是采用超临界二氧化碳作为工质的闭式循环涡轮发电技术，是近年来快速发展起来的一项前沿技术。超临界二氧化碳的高密度特性可以大幅缩小压缩机和涡轮尺寸，使叶轮机械部件结构紧凑，而超临界二氧化碳叶轮机械的转速及压力均较高，使得叶轮机械高温侧轴端结构设计难度大大提高。

因此本发明人设计了一种冷却结构，冷却结构安装在高温侧轴端，控制与密封接触的转轴和机壳的温度，使轴端密封可适应涡轮机的高温环境。同时，该冷却结构轴向长度短，不影响转动过程的稳定性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供了一种冷却结构及其连接结构，该结构通过导流通道在径向空间上的排布，实现温度在冷却结构轴向上的快速降低；同时，该冷却结构轴向长度短，不影响转动过程的稳定性。

为达成上述目的，本发明应用的技术方案是：提供了一种冷却结构，包括：

本体，用于隔离热源；

所述本体的中部具有用于转轴穿过的转轴孔；

所述本体的内部具有用于冷却介质流通的导流通道，所述导流通道分布在所述本体的径向空间上；

所述导流通道设有第一、第二导流口，所述第一、第二导流口设置在所述本体的侧壁上。

本技术方案中，创造性地在涡轮蜗壳与机匣之间设置了冷却结构，该冷却结构可以达到隔热及冷却的效果，并且还具有轴向长度短，不影响转动过程的稳定性，大幅缩小压缩机与涡轮的连接尺寸，使叶轮机械部件结构紧凑。考虑实际的冷却效果及安装便捷性，冷却结构的外形是根据涡轮蜗壳与机匣的具体结构进行改变的，导流通道在冷却结构内部的径向空间上的排布，通过第一、第二导流口导入及导出冷却介质，使冷却介质在导流通道内快速流通，实现温度在冷却结构轴向上的快速降低，使得叶轮机械高温侧轴端结构设计难度大大降低，缩减制造成本。

优选地，所述导流通道沿所述本体的侧壁向所述转轴孔的一侧延伸，所述导流通道延伸到离所述转轴孔预设距离时，所述导流通道转弯并以与所述转轴孔同心圆的方向延伸；

当延伸至与前段的导流通道相交前，所述导流通道向本体外侧壁的一侧转弯并反向以与所述转轴孔同心圆的方向延伸，直至由所述转轴孔的一侧延伸至所述本体外侧壁的一侧，所述导流通道延伸到离所述本体外侧壁预设距离时，所述导流通道转弯并延伸至所述本体的外侧。

本技术方案中，第一导流口位于冷却结构的一侧，导流通道沿第一导流口向转轴孔的一侧延伸，延伸至离转轴孔一定距离时折转并以逆时针沿与转轴孔同心圆的方向延伸；当延伸到与前段的导流通道相交前，折转并向冷却结构外侧延伸一定距离，随后折转并以顺时针沿与转轴孔同心圆的方向延伸，如此反复，直至由转轴孔的一侧延伸至本体外侧壁的一侧，导流通道延伸到离本体外侧壁一定距离时，导流通道折转并延伸至本体的外侧形成第二导流口。此结构的导流通道无死角的布满冷却结构的内部，且第一导流口与第二导流口之间形成贯穿的导流通道，冷却介质通过第一导流口导入第二导流口导出，实现冷却结构的快速冷却。当然，冷却介质也可以通过第二导流口导入第一导流口导出，具体流向可根据实际需要进行改变，使实际的安装更灵活，具有更多的可选择性，以满足不同的安装要求。

进一步优选地，所述导流通道位于同一平面上，所述导流通道的宽度相等。

本技术方案中，导流通道设置在同一平面上，可以保证在相同冷却效果的情况下，使冷却结构的轴向距离更短，进一步缩小压缩机与涡轮的连接尺寸，使叶轮机械部件结构紧凑。通过将导流通道的宽度设置成一样，为了使冷却介质在导流通道中流通的更顺畅。为了改变冷却结构的冷却效果，我们可以对冷却通道的宽度进行调整，使之在满足结构稳定的情况下达到我们所需求的冷却效果。

进一步优选地，所述导流通道的截面为圆形；

或，所述导流通道的截面为多边形。

本技术方案中，通过将导流通道的截面设置成不同形状，是为了冷却介质在流通过程中的阻力更小，流通效果更好，进一步提升冷却结构的冷却效果。

进一步优选地，所述本体的内部具有隔热槽，所述隔热槽位于所述本体的一端壁与所述导流通道之间。

进一步优选地，所述隔热槽位于所述本体的高温端与所述导流通道之间。

本技术方案中，通过在冷却结构的内部设置隔热槽，可以进一步的阻挡叶轮机械高温侧的高温传递到机匣侧，使传递至导流通道处的温度更低，提高冷却结构的冷却效果。同时，可以在导流通道与冷却结构两侧壁之间均设置隔热槽，通过两个隔热槽及冷却通道进行三重隔热，使机匣侧的温度尽可能的低，在有限的轴向长度上最大程度的降低传递到机匣侧的温度。

进一步优选地，所述隔热槽内填充有隔热材料。

本技术方案中，在隔热槽内填充隔热材料，或者将隔热槽设置为抽真空结构，来实现良好的隔热效果。

本发明应用的另一技术方案是：提供了一种连接结构，包括涡轮蜗壳及机匣，所述涡轮蜗壳与所述机匣经螺栓固定，

还包括如上述任意一项所述的冷却结构，所述冷却结构设置在所述涡轮蜗壳与所述机匣之间。

本技术方案中，是冷却结构在具体的连接结构中的应用，在涡轮蜗壳与机匣之间设置了冷却结构，该冷却结构可以达到隔热及冷却的效果，并且还具有轴向长度短，不影响转动过程的稳定性，大幅缩小压缩机与涡轮的连接尺寸，使叶轮机械部件结构紧凑。

优选地，所述冷却结构设有多个螺栓孔，所述冷却结构夹持在所述涡轮蜗壳与所述机匣之间经螺栓固定连接。

本技术方案中，在冷却结构的轴向截面上设有一圈螺栓孔，使螺栓可以依次穿过涡轮蜗壳、冷却结构及机匣，将三者固定连接在一起。用螺栓固定的方式使冷却结构的加工简单、安装方便，可有效的降低成本及提高工作效率。

进一步优选地，所述冷却结构靠近所述涡轮蜗壳的一侧设有垫片槽，所述冷却结构与所述涡轮蜗壳之间设有隔热垫片。

本技术方案中，在冷却结构与涡轮蜗壳之间设置隔热垫片，或者在冷却结构与机匣之间设置隔热垫片，可以进一步的阻挡叶轮机械高温侧的高温传递到机匣侧；同时，隔热垫片的设置可以使三者的连接更紧密，防止冷却结构与涡轮蜗壳及机匣的刚性接触而产生的不紧密性。

本发明提供一种冷却结构及其连接结构，能够带来以下至少一种有益效果：

1.本发明中，创造性地在涡轮蜗壳与机匣之间设置了冷却结构，该冷却结构可以达到隔热及冷却的效果，并且还具有轴向长度短，不影响转动过程的稳定性，大幅缩小压缩机与涡轮的连接尺寸，使叶轮机械部件结构紧凑。考虑实际的冷却效果及安装便捷性，冷却结构的外形是根据涡轮蜗壳与机匣的具体结构进行改变的，导流通道在冷却结构内部的径向空间上的排布，通过第一、第二导流口导入及导出冷却介质，使冷却介质在导流通道内快速流通，实现温度在冷却结构轴向上的快速降低，使得叶轮机械高温侧轴端结构设计难度大大降低，缩减制造成本。

2.本发明中，通过在导流结构的内部设置隔热槽，可以进一步的阻挡叶轮机械高温侧的高温传递到机匣侧，使传递至导流通道处的温度更低，提高冷却结构的冷却效果。同时，可以在导流通道与冷却结构两侧壁之间均设置隔热槽，通过两个隔热槽及冷却通道进行三重隔热，使机匣侧的温度尽可能的低，在有限的轴向长度上最大程度的降低传递到机匣侧的温度。

附图说明

图1是一实施例冷却结构的结构示意图；

图2是另一实施例冷却结构的局部结构示意图；

图3是另一实施例连接结构的局部结构示意图。

附图标号说明：

1.冷却结构，11.导流通道，111.第一导流口，112.第二导流口，12.转轴孔，13.螺栓孔，14.隔热槽，2.涡轮蜗壳，3.机匣。

具体实施方式

尽管本发明可以容易地表现为不同形式的实施例，但在附图中示出并且在本说明书中将详细说明的仅仅是其中一些具体实施例，同时可以理解的是本说明书应视为是本发明原理的示范性说明，而并非旨在将本发明限制到在此所说明的那样。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用以说明本发明的一个实施例的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施例必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其它的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

在附图所示的实施例中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用以解释本发明的各种组件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些组件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些组件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。

以下结合本说明书的附图，对本发明的较佳实施例予以进一步地详尽阐述。

在一实施例中，如图1所示，本实施例提供了一种冷却结构1，包括：用于隔离热源的本体，考虑实际的冷却效果及安装便捷性，冷却结构1的本体外形是根据具体的连接结构进行改变的，本实施例中，冷却结构1的本体为圆盘状。在冷却结构1本体的中部开设有用于转轴穿过的转轴孔12，转轴孔12经轴承与转轴适配连接。在冷却结构1本体的内部具有用于冷却介质流通的导流通道11，导流通道11分布在冷却结构1本体的径向空间上。导流通道11设有第一、第二导流口111、112，第一、第二导流口111、112设置在冷却结构1本体的侧壁上。通过第一、第二导流口111、112导入及导出冷却介质，使冷却介质在导流通道11内快速流通，实现温度在冷却结构1轴向上的快速降低，使得叶轮机械高温侧轴端结构设计难度大大降低，缩减制造成本。冷却介质可以是介质水、介质空气或介质油，冷却介质连接外部的冷却循环装置，由冷却循环装置对排出的冷却介质进行降温，实现冷却介质的循环使用。

具体地，如图1所示，第一导流口111位于冷却结构1的一侧，导流通道11沿第一导流口111向转轴孔12的一侧延伸，延伸至离转轴孔12一定距离时折转并以逆时针沿与转轴孔12同心圆的方向延伸。当延伸到与前段的导流通道11相交前，折转并向冷却结构1外侧延伸一定距离，随后折转并以顺时针沿与转轴孔12同心圆的方向延伸，如此反复，直至由转轴孔12的一侧延伸至本体外侧壁的一侧，导流通道11延伸到离本体外侧壁一定距离时，导流通道11折转并延伸至本体的外侧形成第二导流口112。此结构的导流通道11无死角的布满冷却结构1的内部，且第一导流口111与第二导流口112之间形成一条贯通的导流通道，冷却介质通过第一导流口111导入，从第二导流口112导出，实现冷却结构1的快速冷却。当然，冷却介质也可以通过第二导流口112导入，从第一导流口111导出，具体流向可根据实际需要进行改变，使实际的安装更灵活，具有更多的可选择性，以满足不同的安装要求。

在另一实施例中，如图1所示，在上一实施例的基础上，导流通道11位于同一平面上，导流通道11的宽度相等，导流通道11之间的格挡壁的宽度也相等。通过将导流通道11设置在同一平面上，可以保证在相同冷却效果的情况下，使冷却结构1的轴向距离更短，进一步缩小压缩机与涡轮的连接尺寸，使叶轮机械部件结构紧凑。通过将导流通道11的宽度设置成一样，为了使冷却介质在导流通道11中流通的更顺畅。为了改变冷却结构1的冷却效果，我们可以对冷却通道1的宽度进行调整，使之在满足结构稳定的情况下达到我们所需求的冷却效果。同时，导流通道11的截面可以为圆形或多边形，选择一种适合冷却介质流通的截面结构，是为了冷却介质在流通过程中的阻力更小，流通效果更好，进一步提升冷却结构的冷却效果。

在另一实施例中，如图2所示，在上一实施例的基础上，在冷却结构1本体的内部具有用于冷却介质流通的导流通道11，导流通道11分布在冷却结构1本体的径向空间上。冷却结构1本体的内部具有隔热槽14，隔热槽14位于本体的一端壁与导流通道11之间。隔热槽14可设置有多个，隔热槽14可以位于本体的高温端与导流通道11之间，或者隔热槽14可以位于本体靠近机匣的一端与导流通道11之间。

本实施例中，通过在冷却结构1的内部设置隔热槽14，可以进一步的阻挡叶轮机械高温侧的高温传递到机匣侧，使传递至导流通道11处的温度更低，提高冷却结构的冷却效果。同时，可以在导流通道11与冷却结构1两侧壁之间均设置隔热槽14，通过两个隔热槽14及冷却通道11进行三重隔热，使机匣侧的温度尽可能的低，在有限的轴向长度上最大程度的降低传递到机匣侧的温度。值得说明的是，可以在隔热槽内填充隔热材料，或者将隔热槽设置为抽真空结构，来实现良好的隔热效果。

在另一实施例中，如图3所示，本实施例提供了一种连接结构，包括涡轮蜗壳2及机匣3，涡轮蜗壳2与机匣2经螺栓固定连接，冷却结构1设置在涡轮蜗壳2与机匣3之间。

如图1所示，冷却结构1，包括：用于隔离热源的本体，冷却结构1的本体为圆盘状。在冷却结构1本体的中部开设有用于转轴穿过的转轴孔12，转轴孔12经轴承与转轴适配连接。在冷却结构1本体的内部具有用于冷却介质流通的导流通道11，导流通道11分布在冷却结构1本体的径向空间上。导流通道11设有第一、第二导流口111、112，第一、第二导流口111、112设置在导流通道11本体的侧壁上。第一导流口111位于冷却结构1的一侧，导流通道11沿第一导流口111向转轴孔12的一侧延伸，延伸至离转轴孔12一定距离时折转并以逆时针沿与转轴孔12同心圆的方向延伸。当延伸到与前段的导流通道11相交前，折转并向冷却结构1外侧延伸一定距离，随后折转并以顺时针沿与转轴孔12同心圆的方向延伸，如此反复，直至由转轴孔12的一侧延伸至本体外侧壁的一侧，导流通道11延伸到离本体外侧壁一定距离时，导流通道11折转并延伸至本体的外侧形成第二导流口112。在冷却结构1的轴向截面上设有一圈螺栓孔13，螺栓孔13位于导流通道11与冷却结构1外侧壁之间。螺栓依次穿过涡轮蜗壳2、冷却结构1及机匣3，将三者固定连接在一起。用螺栓固定的方式使冷却结构的加工简单、安装方便，可有效的降低成本及提高工作效率。

在另一实施例中，如图3所示，在上一实施例的基础上，在冷却结构1靠近涡轮蜗壳2的一侧设有垫片槽，冷却结构1与涡轮蜗壳2之间设有与垫片槽适配的隔热垫片。或者在冷却结构1与机匣3之间设置隔热垫片，可以进一步的阻挡叶轮机械高温侧的高温传递到机匣侧；同时，隔热垫片的设置可以使三者的连接更紧密，防止冷却结构1与涡轮蜗壳2及机匣3的刚性接触而产生的不紧密性。

应当说明的是，本发明专利不局限于以上的形式，还可以变换成其他形式，如流道截面改为圆形、多边形、“日”字形(包含“日”字形截面90°旋转)，流道进出口入射角度不同，流道一路分多路，或采用多个流道轴向前后布置，流道壁面加肋板，随内缘直径的变化流道数目的增减等等，但只要采用了如图1示近似的结构，都将落入本发明专利的保护范围。上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种冷却结构，其特征在于，包括：

本体，用于隔离热源；

所述本体的中部具有用于转轴穿过的转轴孔；

所述本体的内部具有用于冷却介质流通的导流通道，所述导流通道分布在所述本体的径向空间上；

所述导流通道设有第一、第二导流口，所述第一、第二导流口设置在所述本体的侧壁上；

所述导流通道沿所述本体的侧壁向所述转轴孔的一侧延伸，所述导流通道延伸到离所述转轴孔预设距离时，所述导流通道转弯并以与所述转轴孔同心圆的方向延伸；

当延伸至与前段的导流通道相交前，所述导流通道向本体外侧壁的一侧转弯并反向以与所述转轴孔同心圆的方向延伸，直至由所述转轴孔的一侧延伸至所述本体外侧壁的一侧，所述导流通道延伸到离所述本体外侧壁预设距离时，所述导流通道转弯并延伸至所述本体的外侧；

冷却结构设置在涡轮蜗壳与机匣之间，以阻挡叶轮机械高温侧的高温传递到机匣侧。

2.根据权利要求1所述的冷却结构，其特征在于：

所述导流通道位于同一平面上，所述导流通道的宽度相等。

3.根据权利要求2所述的冷却结构，其特征在于：

所述导流通道的截面为圆形；

或，所述导流通道的截面为多边形。

4.根据权利要求1所述的冷却结构，其特征在于：

所述本体的内部具有隔热槽，所述隔热槽位于所述本体的一端壁与所述导流通道之间。

5.根据权利要求4所述的冷却结构，其特征在于：

所述隔热槽位于所述本体的高温端与所述导流通道之间。

6.根据权利要求5所述的冷却结构，其特征在于：

所述隔热槽内填充有隔热材料。

7.一种连接结构，包括涡轮蜗壳及机匣，所述涡轮蜗壳与所述机匣经螺栓固定，其特征在于：

还包括如权利要求1-6中任意一项所述的冷却结构。

8.根据权利要求7所述的连接结构，其特征在于：

所述冷却结构设有多个螺栓孔，所述冷却结构夹持在所述涡轮蜗壳与所述机匣之间经螺栓固定连接。

9.根据权利要求8所述的连接结构，其特征在于：

所述冷却结构靠近所述涡轮蜗壳的一侧设有垫片槽，所述冷却结构与所述涡轮蜗壳之间设有隔热垫片。