CN214366216U - 一种新型透平膨胀叶轮及透平膨胀机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及透平膨胀机。基于当前闭式叶轮通常由钎焊加工而成，存在着焊缝质量难以控制，且内在缺陷会诱发叶轮损坏的问题。若采用整体铣制加工，必须调整叶片叶型以满足加工要求，会降低叶轮效率。而半开式叶轮虽可满足整体铣制的要求，但其泄漏量大，会使低温流体复热，不利于后续工艺操作。基于上两种叶轮存在的问题，本实用新型提供了一种新型透平膨胀叶轮，其轮盖仅设置在叶轮的流道出口的端部附近，不需要考虑其对叶片的影响，可正常设计叶片叶型，不需牺牲叶轮效率来调整叶片结构。同时，轮盖外侧设置的多组同轴阶梯和透平膨胀机中的密封盖内侧设置的多个同轴阶梯型密封齿适配，组成多组迷宫密封通道，有效降低了叶轮泄漏量。

Description

一种新型透平膨胀叶轮及透平膨胀机

技术领域

本实用新型涉及透平膨胀机，特别涉及一种新型透平膨胀叶轮及透平膨胀机。

背景技术

透平膨胀机是将高温高压气体膨胀为低温低压气体并外输机械功率的重要设备，膨胀叶轮是其实现能量转化并外输机械功的核心部件。

常用的透平膨胀叶轮，包括闭式和半开式两种结构。通常情况下采用闭式结构，该闭式结构叶轮效率高，泄漏量少。但其存在着，在加工生产过程中，若采用整体铣制，会降低叶轮的工作效率；若采用钎焊的方式，焊缝质量难以控制，且其存在的缺陷容易诱发叶轮损坏。而半开式结构叶轮，虽可满足整体铣制的要求，但其泄漏量大，不利于后续工艺系统的生产操作。

实用新型内容

基于上述问题，本申请旨在提供一种新型的透平膨胀叶轮，该新型膨胀叶轮综合闭式叶轮和半开式叶轮的优点，既可整体铣制加工，又可有效降低叶轮的泄漏量。

为了达到上述目的，本申请通过下列技术方案实现的：

一种新型透平膨胀叶轮，包括轮盘，叶轮叶片，轮盖。

轮盘，其中部设置有安装部，用于安装转轴。

叶轮叶片若干，安装在所述轮盘上，呈抛物线设置。

其中，轮盘和每两个相邻的叶轮叶片围成一个不封闭的流体流道，该流道具有流道进口和流道出口。

轮盖，为环板，设置于流道出口，即该轮盖位于所述叶轮叶片抛物线的顶端上，并沿所述叶片的抛物线向流道进口作部分延伸。

采用上述机构，该新型膨胀叶轮中轮盖对流道的遮挡很少，可以整体铣制加工，不需牺牲效率进行叶片的结构调整。且轮盖和叶轮叶片之间没有焊缝，可以进行加工倒角，保证连接强度和质量。

基于上述新型透平膨胀叶轮，本申请还提供了一种具有上述新型透平膨胀叶轮的透平膨胀机。由于透平膨胀机的结构是公知的，这里就不再复述。

在本申请公开的新型透平膨胀机的方案中，所述透平膨胀机具有密封盖，设置于轮盖外，和轮盖形成一密封通道。

在本申请公开的新型透平膨胀机的方案中，所述密封盖内侧具有多个同轴阶梯型密封齿，相应地，所述轮盖外侧设置有多组同轴阶梯；其中，所述多组同轴阶梯和所述多个同轴阶梯形密封齿适配，以形成迷宫密封通道，可有效降低叶轮的泄漏量。

通过上述说明可知，本申请提供的一种新型透平膨胀叶轮的有益效果是：

1.轮盖仅设置在叶轮的流道出口的附近，流道遮挡很少，整体铣制时不需要考虑轮盖对叶片的影响，叶片叶型可正常设计，不需牺牲效率进行叶片叶型的结构调整。

2.整体铣制的叶轮，轮盖和叶轮叶片之间没有焊缝，材料一致，可以加工倒角，保证连接强度和质量。

3.轮盖外侧的同轴阶梯和透平膨胀机中的密封盖内侧的同轴阶梯型密封齿适配，组成多组迷宫密封通道，可减少叶轮泄漏，保证冷能质量，便于后续工艺系统操作。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为闭式叶轮的结构示意图

图2为具有该闭式叶轮的透平膨胀机的部分剖面示意图。

图3为半开式叶轮的结构示意图。

图4为具有图3的半开式叶轮的透平膨胀机的部分剖面示意图

图5为本申请的新型叶轮的结构示意图。

图6为具有新型叶轮的透平膨胀机的部分剖面示意图。

附图标记：1-轮盘。11-安装部。

2-叶轮叶片。

3-轮盖。31-同轴阶梯。

4-密封盖。41-密封齿。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

透平膨胀叶轮是透平膨胀机实现能量转化的并输出机械功的核心部件，包括闭式和半开式两种结构。通常情况下采用闭式结构，如附图1-2所示，包括轮盘1，叶轮叶片2，轮盖3。其中，轮盖3从叶轮进口延伸至叶轮出口，即轮盖3和叶轮叶片2以及轮盘1围成封闭的流体流道。在该设计中，闭式叶轮若采用钎焊方式，轮盖3和叶轮叶片2的连接焊缝质量很难有效控制，焊后无法补救，且存在的内在缺陷很容易成为叶轮损坏的诱发因素。若采用整体铣制的方式，虽然轮盖3和叶轮叶片2之间没有焊缝，可保证连接强度和质量，但为保证该闭式叶轮可以整体铣制，方便两端接刀，不得不牺牲部分效率，调整叶轮叶片2的叶型，以满足加工要求。

半开式结构如附图3-4所示，不具有轮盖，可以实现整体铣制。但存在着因叶轮顶部和透平膨胀机中的密封盖4之间没有密封结构，叶轮的泄漏量很大，相当一部风高温气体不经膨胀轮膨胀降温直接穿透到叶轮出口，与低温流体掺混复热，导致气体冷量变差，不利于后续工艺系统的生产操作。

基于上述问题，本申请提供了一种新型透平膨胀叶轮，其结构如附图5所示，具有轮盘1，叶轮叶片2，轮盖3。该新型叶轮外形介于上述半开式和闭式结构之间，整体上综合了常规闭式和半开式结构叶轮的优点。

具体的，轮盘1的中部设有安装转轴的安装部11。该安装部11上开设有安装孔。

叶轮叶片2若干，安装在轮盘1上，呈抛物线设置。

每两个叶轮叶片2和轮盘1构成一个不封闭的流体流道，该流道具有流道进口和流道出口。

轮盖3为环板，设置在流道出口附近，即轮盖3设置在叶轮叶片2抛物线的顶端，并沿叶片抛物线向流道进口作部分延伸，遮挡流道出口附近的部分流道。采用上述结构，轮盖3只遮挡流道出口附近的部分流道，对流道的遮挡很少，叶轮叶片2的叶型可以正常设计，不会出现闭式叶轮中轮盖3对整体铣制的限制，不需牺牲效率进行叶片叶型的结构调整。

基于上述叶轮结构，本申请还提供了一种具有该新型透平膨胀叶轮的透平膨胀机。该透平膨胀机还包括密封盖4。

具体的，如附图6所示，密封盖4设置于轮盖3外，与轮盖3形成一个环形密封通道。其中，密封盖4内侧设置有多个同轴阶梯形密封齿41；相应地，所述轮盖3外侧设置有与密封齿41适配的同轴阶梯31，两者配合组成多组迷宫密封通道，用于减少叶轮气体泄漏。

通过上述说明可知，本申请公开的新型透平膨胀叶轮的有益效果是：轮盖3仅设置在叶轮的流道出口的附近，对流道的遮挡很少，整体铣制时不需要考虑轮盖3对叶片的影响，叶片叶型可正常设计，不需牺牲效率进行结构调整。同时，整体铣制的叶轮，轮盖3和叶轮叶片2之间没有焊缝，材料一致，可以加工倒角，保证连接强度和质量。进一步的，轮盖3外侧的同轴阶梯和透平膨胀机的密封盖4内侧的同轴阶梯型密封齿适配，组成多组迷宫密封通道，可减少叶轮的气体泄漏，保证透平膨胀机的冷能质量。该新型透平膨胀叶轮综合了闭式叶轮和半开式叶轮的优点。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型透平膨胀叶轮，其特征在于，包括：

轮盘，其中部设置有安装部，所述安装部用于安装转轴和其他组件；

多个叶轮叶片，安装在所述轮盘上，呈抛物线设置；

其中，轮盘和每两个相邻的叶轮叶片围成一个不封闭的流体流道，所述流道具有流道进口和流道出口；

轮盖，为环板，设置在流道出口附近。

2.根据权利要求1所述的新型透平膨胀叶轮，其特征在于，所述轮盖位于所述叶轮叶片抛物线的顶端上，并沿所述叶片的抛物线向流道进口作部分延伸，遮挡流道出口附近的部分流道。

3.一种透平膨胀机，其特征在于，包括权利要求1或2所述的新型透平膨胀叶轮。

4.根据权利要求3所述的透平膨胀机，其特征在于，还包括密封盖，所述密封盖设置于所述轮盖外，其和所述轮盖形成环形密封通道。

5.根据权利要求4所述的透平膨胀机，其特征在于，所述密封盖内侧设置有多个同轴阶梯型密封齿，相应地，所述轮盖外侧设置有多组同轴阶梯；其中，所述多组同轴阶梯和所述多个同轴阶梯型密封齿适配，以形成迷宫密封通道。

Images