CN112610629B - 膨胀机组合可调型油制动结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了膨胀机组合可调型油制动结构，包括由外壳及内壳组成的制动壳体、及装有膨胀轮的膨胀轮轴，膨胀轮轴通过一对轴承活动支承在内壳中；在外壳与内壳之间设有制动油入口油槽及制动油出口排油槽，在外壳上设有连通制动油入口油槽的制动油入口、以及连通制动油出口排油槽的排油口，制动油出口排油槽与内壳相通；在内壳中设有呈环向均匀分布的制动油切向注入油道，每条制动油切向注入油道的方向与该油道同截面内的膨胀轮轴的截面外径相切，每条制动油切向注入油道中油的注入方向与膨胀轮轴的旋转方向相反；在内壳中固定有两组制动片挡板，在每组制动片挡板与制动油注入油道组之间设若干片制动片。本发明具有制动效率高的优点。

Description

膨胀机组合可调型油制动结构

技术领域

本发明涉及油制动透平膨胀机技术领域，具体涉及膨胀机组合可调型油制动结构。

背景技术

目前，透平膨胀机常采用的制动方式有油制动、风机制动等。风机制动方式一般负载较小，但结构简单，所以50kw以下制动负载的膨胀机一般多采用风机制动方式；油制动结构较风机制动复杂，其通过调节油压和制动油量控制膨胀机膨胀轮的转速，具有制动平稳，噪声小，制动范围大，可实现大功能制动等优点，因此，应用更广泛，特别是在大于50kw制动负载的膨胀机上的应用。

现有油制动结构，通常是在制动端设置制动器。制动器主要包括环形制动壳及进/出油通道，环形制动壳内壁设置有与膨胀端膨胀轮同轴的不同数量的环形油槽。环形油槽常为一体式直接加工在制动壳体上作为定子，膨胀轮轴作为动子，在转子和定子之间通入一定压力的制动油，通过摩擦将膨胀端输出的功转换为热量，由制动油带走，通过调节油压和供油油量改变膨胀机的制动负载和转速。现有的油制动技术，仅靠调节油压和供油油量，通过转子与定子之间的间隙制动油摩擦制动，制动模式单一，制动效率相对较低，径向环槽所需要的供油通道多，油道路径长，结构偏大，供油易出现流动不均匀造成制动不平稳，且一体的环形固定油槽不便于制动负载范围的调节，也不便于维护更换制动件。

现有的油制动技术，仅靠调节油压和供油油量，通过转子与定子之间的间隙制动油摩擦制动，制动模式单一，制动效率相对较低；并且径向环槽所需要的供油通道多，油道路径长，供油易出现流动不均匀造成局部制动油压不稳，且一体的固定环形油槽不便于制动负载范围的调节。

发明内容

本发明的目的是提供一种能提高制动效率的膨胀机组合可调型油制动结构。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：膨胀机组合可调型油制动结构，包括：由外壳及设置于外壳内的内壳组成的制动壳体、以及装有膨胀轮的膨胀轮轴，膨胀轮轴的两侧轴端分别通过一个设置于制动壳体内的轴承活动支承在制动壳体中；在外壳与内壳之间设置有制动油入口油槽及制动油出口排油槽，在制动油入口油槽与制动油出口排油槽之间设置有用以将两个油槽相隔离密封的密封件，在外壳上设置有连通制动油入口油槽的制动油入口、以及连通制动油出口排油槽的排油口，所述制动油出口排油槽还与内壳的内腔相连通；在内壳中设置有制动油注入油道组，制动油注入油道组由若干条呈环向均匀分布的制动油切向注入油道，每条制动油切向注入油道的一端与制动油入口油槽相连通、另一端贯通至内壳内壁，每条制动油切向注入油道的方向与该油道同截面内的膨胀轮轴的截面外径相切，并且每条制动油切向注入油道中油的注入方向与膨胀轮轴的旋转方向相反；在内壳的内腔中固定有两组套设在膨胀轮轴外部的制动片挡板，两组制动片挡板对称分布于制动油注入油道组两侧，每组制动片挡板与膨胀轮轴之间留有限流间隙，在每组制动片挡板与制动油注入油道组之间设置有若干片制动片，每片制动片与膨胀轮轴之间留有制动间隙，在每片制动片的内壁上设置有若干条呈环向均匀分布的制动片轴向油槽，在内壳的内壁上设置有若干条呈环向均匀分布且对应连通制动片轴向油槽及制动油切向注入油道的均布油槽。

进一步地，前述的膨胀机组合可调型油制动结构，其中：在外壳与内壳之间设置有两个制动油出口排油槽，两个制动油出口排油槽位于制动油入口油槽的左右两侧，在制动油入口油槽与相邻的制动油出口排油槽之间分别设置有用以将两个油槽相隔离密封的密封件，每个制动油出口排油槽通过设置于内壳上的第一出口通道连通内壳的内腔，每个制动油出口排油槽通过设置于外壳上的第二出口通道及外壳上的第三出口通道连通排油口。

进一步地，前述的膨胀机组合可调型油制动结构，其中：密封件为设置于制动油入口油槽与相邻的制动油出口排油槽之间的用以密封内壳与外壳之间间隙的密封圈。

进一步地，前述的膨胀机组合可调型油制动结构，其中：制动片与制动片挡板通过锁紧螺钉可拆卸地安装于内壳内壁上。

进一步地，前述的膨胀机组合可调型油制动结构，其中：膨胀轮通过锁紧螺栓可拆卸地固定在膨胀轮轴上。

通过上述技术方案的实施，本发明的有益效果是：

（1）本发明提出的油制动结构的主体结构为分体式，主体结构由1个制动壳体、多个制动片和2个制动片挡板组成，制动片与制动片挡板为定子，膨胀轮轴为动子，定子与动子之间的间隙为制动油摩擦制动间隙，增或减制动片可以调节制动油制动面积，进而调节制动负载量，本油制动结构调节方便灵活，可调节范围大；分体式设计，分化了单件制造的复杂度，降低了制造难度，也便于局部更换维护，降低了制造成本；

（2）本发明提出的油制动结构中的制动油切向注入油道流向为动子旋转方向的逆向切线方向，具有动能的制动油逆向进入制动间隙后，动能转化为阻尼动子的旋转力，再通过与动子和定子间的摩擦制动，复合的双级制动作用下，制动效率更高；

（3）本发明提出的油制动结构中的制动油切向注入油道环向均匀分布，且对应制动片上环向均匀分布的制动片轴向油槽，制动油通过环向均布制动油切向注入油道、均布油槽可快速到达环向均布制动片轴向油槽，全部的制动片轴向油槽也就充满了制动油，制动片轴向油槽与制动间隙间的油路均匀且短，所以轴向油槽中的制动油可快速均匀平稳充满定子与动子之间的制动间隙，因此制动过程平稳，制动效果更好；

（4）本发明提出的油制动结构中的制动片挡板用于阻止制动片环向油槽中的制动油快速外泄造成制动油压不足，制动片挡板与动子间的限流间隙值即为制动油外泄流通面积，通过更换不同间隙值的制动片挡板改变流通面积，调节制动油外泄量，促使定子与动子间达到设定的摩擦制动用的油压和油量；同时制动片制造简单，更换方便，因此可调性强且易于更换维护；

（5）本发明提出的油制动结构更加小巧紧凑，便于局部零部件的更换维护，而且生产制造难度降低，投入成本更低，制动效果更好。

附图说明

图1为本发明所述的膨胀机组合可调型油制动结构的结构示意图。

图2为图1中所示的A-A剖面的结构示意图。

图3为图1中所示的H部位的放大示意图。

图4为图1中所示的制动片的结构示意图。

图5为图1中所示的制动片挡板的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，所述的膨胀机组合可调型油制动结构，包括：由外壳1及设置于外壳1内的内壳2组成的制动壳体、以及装有膨胀轮3的膨胀轮轴4，膨胀轮轴4的两侧轴端分别通过一个设置于制动壳体的内壳2内的轴承5活动支承在制动壳体的内壳2中；在外壳1与内壳2之间设置有制动油入口油槽6及制动油出口排油槽7，在制动油入口油槽6与制动油出口排油槽7之间设置有用以将两个油槽相隔离密封的密封件8，密封件8通过隔离密封制动油入口油槽6与相邻的制动油出口排油槽7，从而阻止从制动油入口9注入的制动油还未进行制动做功就从制动油入口油槽6泄放；在外壳1上设置有连通制动油入口油槽6的制动油入口9、以及连通制动油出口排油槽7的排油口10，所述制动油出口排油槽7还与内壳2的内腔相连通；在内壳2中设置有制动油注入油道组，制动油注入油道组由若干条呈环向均匀分布的制动油切向注入油道11，每条制动油切向注入油道11的一端与制动油入口油槽6相连通、另一端贯通至内壳2内壁，每条制动油切向注入油道11的方向与该油道同截面内的膨胀轮轴4的截面外径相切，并且每条制动油切向注入油道11中油的注入方向与膨胀轮轴4的旋转方向相反，这种制动油切向注入油道11的油路设计能使注入的具有动能的制动油逆向进入制动间隙后，动能转化为阻尼动子的旋转力，从而阻尼膨胀轮轴4旋转，再通过与动子和定子间的摩擦制动，复合的双级制动作用下，制动效率更高；在内壳2的内腔中固定有两组套设在膨胀轮轴4外部的制动片挡板12，两组制动片挡板12对称分布于制动油注入油道组两侧，每组制动片挡板12与膨胀轮轴4之间留有限流间隙，限流间隙用于制动油的限流排放，促使注入的制动油的油压和油量满足设定的摩擦制动要求，达到膨胀轮3的设定转速；制动片挡板12用于阻止制动片轴向油槽14中的制动油快速外泄造成制动油压不足，制动片挡板12与动子间的限流间隙值即为制动油外泄流通面积，通过更换不同间隙值的制动片挡板来改变流通面积，从而调节制动油外泄量，促使定子与动子间达到设定的摩擦制动用的油压和油量；在每组制动片挡板12与制动油注入油道组之间设置有若干片制动片13，制动片13制造简单，更换方便，因此可调性强且易于更换维护；制动片13的数量可根据不同的制动负载，增减调节，增或减制动片可以调节制动油制动面积，进而调节制动负载量；每片制动片13与膨胀轮轴4之间留有制动间隙，制动间隙用于通制动油，从而使制动油对动子与定子摩擦做功，对动子制动；在每片制动片13的内壁上设置有若干条呈环向均匀分布的制动片轴向油槽14，在内壳2的内壁上设置有若干条呈环向均匀分布且对应连通制动片轴向油槽14及制动油切向注入油道11的均布油槽15，均布油槽15用于均匀注入制动油；由于从制动油入口9注入制动油入口油槽6的制动油能通过环向均布的制动油切向注入油道11快速到达制动片上环向均布的制动片轴向油槽14，由于制动片轴向油槽14与制动间隙间的油路均匀且短，所以制动片轴向油槽14中的制动油可快速均匀平稳充满定子与动子之间的制动间隙，因此制动过程平稳，制动效果更好。

在本实施例中，在外壳1与内壳2之间设置有两个制动油出口排油槽7，两个制动油出口排油槽7位于制动油入口油槽6的左右两侧，在制动油入口油槽6与相邻的制动油出口排油槽7之间分别设置有用以将两个油槽相隔离密封的密封件8，每个制动油出口排油槽7通过设置于内壳2上的第一出口通道16连通内壳2的内腔21，每个制动油出口排油槽7通过与设置于外壳1上的第二出口通道17及外壳1上的第三出口通道20连通排油口10，这样出油更方便；在本实施例中，密封件8为设置于制动油入口油槽6与相邻的制动油出口排油槽7之间的用以密封内壳2与外壳1之间间隙的密封圈，这样造价相对低廉，降低了企业使用成本；在本实施例中，制动片13与制动片挡板12通过锁紧螺钉18可拆卸地安装于内壳2内壁上，这样拆装维修更方便，提高了装配效率；在本实施例中，膨胀轮3通过锁紧螺栓19可拆卸地固定在膨胀轮轴4上，这样拆装维修更方便，提高了装配效率；

工作时：外壳1、内壳2、制动片13、制动片挡板12相互固定为一整体，作为定子；膨胀轮3与膨胀轮轴4相互固定为一整体，作为动子；在气体介质加载及两个轴承5的共同限位作用下，动子作顺时针旋转，过程中，气体膨胀对外做功，获得低温；制动时，将制动油经制动油入口9注入制动油入口油槽6，制动油入口油槽6内的制动油再注入各条制动油切向注入油道11，从各条制动油切向注入油道11流出的具有动能的制动油逆着膨胀轮轴4的转动方向进入制动间隙后，动能转化为阻尼动子的旋转力，从而阻尼膨胀轮轴4旋转，从制动油切向注入油道11流出的制动油再经内壳2内壁上均布的均布油槽15进入制动片上环向均布的制动片轴向油槽14，再经制动片轴向油槽14快速均匀平稳充满定子与动子之间的制动间隙，通过与动子和定子间的摩擦制动，通过复合的双级制动作用下，制动过程平稳，制动效率更高；制动时，制动间隙内的制动油会经限流间隙流入内壳2的内腔21，内腔21中的制动油再经各第一出口通道16进入各制动油出口排油槽7，各制动油出口排油槽7内的制动油再经各第二出口通道17与第三出口通道20汇集于排油口10，并经过一系列降温，过滤、调压等过程后再回到制动油入口9，循环运行。

本发明的优点是：

（1）本发明提出的油制动结构的主体结构为分体式，主体结构由1个制动壳体、多个制动片和2个制动片挡板组成，制动片与制动片挡板为定子，膨胀轮轴为动子，定子与动子之间的间隙为制动油摩擦制动间隙，增或减制动片可以调节制动油制动面积，进而调节制动负载量，本油制动结构调节方便灵活，可调节范围大；分体式设计，分化了单件制造的复杂度，降低了制造难度，也便于局部更换维护，降低了制造成本；

（2）本发明提出的油制动结构中的制动油切向注入油道流向为动子旋转方向的逆向切线方向，具有动能的制动油逆向进入制动间隙后，动能转化为阻尼动子的旋转力，再通过与动子和定子间的摩擦制动，复合的双级制动作用下，制动效率更高；

（3）本发明提出的油制动结构中的制动油切向注入油道环向均匀分布，且对应制动片上环向均匀分布的制动片轴向油槽，制动油通过环向均布制动油切向注入油道、均布油槽可快速到达环向均布制动片轴向油槽，全部的制动片轴向油槽也就充满了制动油，制动片轴向油槽与制动间隙间的油路均匀且短，所以轴向油槽中的制动油可快速均匀平稳充满定子与动子之间的制动间隙，因此制动过程平稳，制动效果更好；

（4）本发明提出的油制动结构中的制动片挡板用于阻止制动片环向油槽中的制动油快速外泄造成制动油压不足，制动片挡板与动子间的限流间隙值即为制动油外泄流通面积，通过更换不同间隙值的制动片挡板改变流通面积，调节制动油外泄量，促使定子与动子间达到设定的摩擦制动用的油压和油量；同时制动片制造简单，更换方便，因此可调性强且易于更换维护；

（5）本发明提出的油制动结构更加小巧紧凑，便于局部零部件的更换维护，而且生产制造难度降低，投入成本更低，制动效果更好。

以上所述仅是本发明的较佳实施例，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.膨胀机组合可调型油制动结构，其特征在于：包括由外壳及设置于外壳内的内壳组成的制动壳体、以及装有膨胀轮的膨胀轮轴，膨胀轮轴的两侧轴端分别通过一个设置于制动壳体内的轴承活动支承在制动壳体中；在外壳与内壳之间设置有制动油入口油槽及制动油出口排油槽，在制动油入口油槽与制动油出口排油槽之间设置有用以将两个油槽相隔离密封的密封件，在外壳上设置有连通制动油入口油槽的制动油入口、以及连通制动油出口排油槽的排油口，所述制动油出口排油槽还与内壳的内腔相连通；在内壳中设置有制动油注入油道组，制动油注入油道组由若干条呈环向均匀分布的制动油切向注入油道，每条制动油切向注入油道的一端与制动油入口油槽相连通、另一端贯通至内壳内壁，每条制动油切向注入油道的方向与该油道同截面内的膨胀轮轴的截面外径相切，并且每条制动油切向注入油道中油的注入方向与膨胀轮轴的旋转方向相反；在内壳的内腔中固定有两组套设在膨胀轮轴外部的制动片挡板，两组制动片挡板对称分布于制动油注入油道组两侧，每组制动片挡板与膨胀轮轴之间留有限流间隙，在每组制动片挡板与制动油注入油道组之间设置有若干片制动片，每片制动片与膨胀轮轴之间留有制动间隙，在每片制动片的内壁上设置有若干条呈环向均匀分布的制动片轴向油槽，在内壳的内壁上设置有若干条呈环向均匀分布且对应连通制动片轴向油槽及制动油切向注入油道的均布油槽。

2.根据权利要求1所述的膨胀机组合可调型油制动结构，其特征在于：在外壳与内壳之间设置有两个制动油出口排油槽，两个制动油出口排油槽位于制动油入口油槽的左右两侧，在制动油入口油槽与相邻的制动油出口排油槽之间分别设置有用以将两个油槽相隔离密封的密封件，每个制动油出口排油槽通过设置于内壳上的第一出口通道连通内壳的内腔，每个制动油出口排油槽通过设置于外壳上的第二出口通道及外壳上的第三出口通道连通排油口。

3.根据权利要求2所述的膨胀机组合可调型油制动结构，其特征在于：密封件为设置于制动油入口油槽与相邻的制动油出口排油槽之间的用以密封内壳与外壳之间间隙的密封圈。

4.根据权利要求1所述的膨胀机组合可调型油制动结构，其特征在于：制动片与制动片挡板通过锁紧螺钉可拆卸地安装于内壳内壁上。

5.根据权利要求1所述的膨胀机组合可调型油制动结构，其特征在于：膨胀轮通过锁紧螺栓可拆卸地固定在膨胀轮轴上。

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