透平膨胀机制动蜗壳的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出一种透平膨胀机制动蜗壳(100)，其包括调节套筒(3)、上盖板(4)、填料(5)、上管板(6)、调节柱塞(7)、壳程接头(8)、筒体(10)、翅片板(11)、换热管(12)、下管板(13)、连接法兰(14)及管程接头(15、16)，调节套筒(3)及调节柱塞(7)相连接固定，调节套筒(3)和上管板(6)固定连接，两者之间的间隙通过填料(5)密封，换热管(12)套设有翅片板(11)，并分别与上管板(6)和下管板(13)连接，上盖板(4)、上管板(6)、壳程接头(8)、筒体(10)、下管板(13)、连接法兰(14)及管程接头(15、16)相连接。所述透平膨胀机制动蜗壳(100)结构紧凑、换热高效。
【专利说明】透平膨胀机制动蜗壳
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及低温【技术领域】，尤其涉及一种结构紧凑、换热高效、可实现闭式可调风机制动的透平膨胀机制动蜗壳。
【背景技术】
[0002]透平膨胀机工作在特定的转速下才有较高的效率，现有透平膨胀机结构大多采用开式循环，透平膨胀机转速调节通过改变进排气阀门开度，调节制动风机吸气量及排气压力实现。制动气体从大气中吸气，进入透平风机机壳内对透平转子系统进行制动，制动后的气体温度升高后排入大气，制动气消耗量大。高温的制动气体会使风机壳温度过高，造成膨胀端及制动端温差过大，导致转子轴向导热比较严重，引起透平冷量的流失，降低透平效率。高温制动排气通过蜗壳加热制动吸气温度，降低制动气粘度，降低了制动效率，增加了制动器的消耗。此种技术由于结构简单，成本低廉而广泛应用于空气透平膨胀机。
[0003]对于一些特殊工质的透平膨胀机，需要相同工质作为制动气体，避免空气进入带来的污染。此时开式制动风机循环不能满足技术要求，大量的制动气消耗会增加额外成本，同时制动后升温的气体需要采用外置水换热器，通过阀门改变制动排气压力调节透平膨胀机转速会改变透平膨胀机转子系统轴向力大小及方向，易引起透平膨胀机运行失稳而损坏。此种方案使得系统部件增多，设备运行成本增加，透平运行稳定性降低。
实用新型内容
[0004]有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种结构紧凑、换热高效、可实现闭式可调风机制动的透平膨胀机制动蜗壳。
[0005]一种透平膨胀机制动蜗壳(100)，其包括调节套筒(3)、上盖板(4)、填料(5)、上管板(6)、调节柱塞(7)、壳程接头(8)、内管(9)、筒体(10)、翅片板(11)、换热管(12)、下管板
(13)、连接法兰(14)及管程接头(15、16)，调节套筒(3)及调节柱塞(7)相连接固定，调节套筒(3)和上管板￠)固定连接，两者之间的间隙通过填料(5)密封，换热管(12)套设有翅片板(11)，分别与上管板(6)和下管板(13)连接，并设置于内管(9)和筒体(10)之间，上盖板(4)、上管板￠)、壳程接头(8)、筒体(10)、下管板(13)、连接法兰(14)及管程接头(15,16)相连接。
[0006]本实用新型一较佳实施方式中，内管(9)上端开有多排筛孔，所述筛孔的面积与内管(9)的内截面积相同。
[0007]本实用新型一较佳实施方式中，上管板￠)与上盖板(4)组合后共同形成腔体
(20)，管程介质通过管程接头(16)进入腔体(20)，管程介质在腔体(20)内均布后进入换热管(12)与壳程介质进行换热。
[0008]本实用新型一较佳实施方式中，换热管(12)包括直管部和180度弯头部两部分，直管部穿设翅片板(11)，并和180度弯头部焊接在一起。
[0009]本实用新型一较佳实施方式中，翅片板(11)的外径与筒体(10)的内径相同，翅片板(11)的内径与内管(9)的外径相同。
[0010]本实用新型一较佳实施方式中，翅片板(11)的外沿设有用于固定翅片板(11)之间的距离的凸台。
[0011]本实用新型一较佳实施方式中，所述凸台高I?3mm、宽2mm宽。
[0012]本实用新型一较佳实施方式中，翅片板(11)上设有多个大孔与小孔，其中，大孔孔径与换热管(12)的外径相同，数量及分布位置与换热管(12)的布置数量及位置相同，小孔分布于大孔周围。
[0013]本实用新型一较佳实施方式中，所述小孔孔径为0.5?2mm，每一片翅片上的小孔的总面积大于内管(9)的内截面积的2倍。
[0014]本实用新型一较佳实施方式中，进一步包括手轮(I)和调节拉杆(2)，手轮(I)、调节拉杆(2)、调节套筒(3)及调节柱塞(7)采用螺纹连接，并采用锁紧螺母(17)固定位置。
[0015]相较于现有技术，本实用新型提供的透平膨胀机制动蜗壳具有如下优点:其一、结构紧凑，换热效率高；其二、与透平膨胀机集成后，制动风机介质在蜗壳内形成闭式循环，降低了风机制动气消耗，减少壳程介质被污染的可能性；其三、透平膨胀机制动蜗壳结构可以降低其表面温度，提高制动效率；其四、透平膨胀机制动蜗壳结构可以通过调节内孔通流面积改变制动介质流量，达到稳定调节透平膨胀机转速的目的。
[0016]上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举实施例，并配合附图，详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型提供的透平膨胀机制动蜗壳的剖视图；
[0018]图2为图1所示透平膨胀机制动蜗壳中翅片板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
[0020]请参阅图1，本实用新型第一实施例提供一种透平膨胀机制动蜗壳100，其包括手轮1、调节拉杆2、调节套筒3、上盖板4、填料5、上管板6、调节柱塞7、壳程接头8、内管9、筒体10、翅片板11、换热管12、下管板13、连接法兰14、管程接头15、16、紧固螺钉17及锁紧螺母18、19。
[0021]制动气体从内管9进入下部装配的透平膨胀机制动风机轮(图未示)，制动吸收轴功后温度升高，压力微升，排入至筒体10与内管9之间的空腔，通过带翅片的换热管12与水换热降温降压后，再通过内管9上端的筛孔进入内管9内部。制动风机轮高速旋转吸气形成负压，将内管9上端气体吸回至制动风机轮。
[0022]可以理解的是，改变调节柱塞7的位置即可改变内筒9的通气面积，实现调节制动风机轮的制动气流量，进而可达到改变透平膨胀机的转速的目的。由于制动气体在透平膨胀机制动蜗壳100内循环流动，因此大大降低了制动气体的消耗。
[0023]手轮1、调节拉杆2、调节套筒3及调节柱塞7采用螺纹连接，并采用锁紧螺母固定位置，调节套筒3和上管板6通过螺钉17固定连接，两者之间的间隙通过填料5密封。换热管12套设有翅片板11，采用银焊分别与上管板6和下管板13连接，并设置于内管9和筒体10之间。上盖板4、上管板6、壳程接头8、筒体10、下管板13、连接法兰14及管程接头
15、16均采用焊接连接。
[0024]本实施例中，内管9和筒体10同轴设置，具体地，筒体10套设于内管9的外部。
[0025]本实施例中，连接法兰14与透平膨胀机机体配作,尺寸在Φ80mm?Φ 10000mm,具体地，连接法兰14与透平膨胀机机体通过螺钉连接，由此方便拆卸、更换及检修。
[0026]本实施例中，下管板13和内管9之间留有间隙，间隙大小根据制动风机轮的流量核算，以保证壳程介质流道畅通。具体地，内管9上端开有多排筛孔；优选地，筛孔的面积与内管9的内截面积相同，以保证介质流道畅通，制动增压后热气经过换热管12降温后顺畅回到制动风机的入口端。
[0027]本实施例中，下管板13的内侧及连接法兰14上的通孔均为壳程介质进口通道。可以理解的是，通道面积可根据内管9的截面积进行核算，以保证壳程介质流道畅通。
[0028]本实施例中，上管板6与上盖板4组合后共同形成腔体20，管程介质通过管程接头16进入腔体20，管程介质在腔体20内均布后进入换热管12与壳程介质进行换热。
[0029]本实施例中，壳程接头8与筒体10相焊接，当壳程内介质压力过高或过低时，通过壳程接头8的壳程内介质进行排放或补充。
[0030]可以理解的是，换热管12的根数及长度可以通过热力计算获得，具体设计时，换热管12必须保证各根长度相同，得到相同壳程管阻，以获得管程介质在管程内分布均匀。
[0031]本实施例中，换热管12根据内管9和筒体10之间的间距设计不同的管程，从而达到充分换热的目的。
[0032]具体地，换热管12分为直管部和180度弯头部两部分，直管部通过模具先布置好位置，穿设翅片板11，然后将同一径向位置的直管部通过180度弯头部焊接在一起，从而形成多管程换热结构。
[0033]优选地，翅片板11的外径与筒体10的内径相同，翅片板11的内径与内管9的外径相同，本实施例中，翅片板11的外沿设有I?3mm高、2mm宽的凸台，用于固定翅片板11之间的距离，翅片板11上设有一定数量的大孔与小孔，其中，大孔的孔径与换热管12的外径相同，数量及分布位置与换热管12的布置数量及位置相同，小孔分布于大孔的周围，便于制动气体流通，本实施例中，小孔的孔径为0.5?2_，每一片翅片上的小孔总面积大于内管9的内截面积的2倍。请参阅图2，翅片板11具有多个换热管装配孔111和透气孔113，换热管装配孔111用于转配换热管12，透气孔113用于透气。
[0034]优选地，换热管12的管体采用铜管，铜管可为光管，换热管12的其他部件可以采用不锈钢或者其他钢种。
[0035]优选地，翅片板11采用薄铝板，厚度在0.5?2mm之间。
[0036]本实施例中，换热管12与上管板6、换热管12与下管板13均采用火焰钎焊，焊丝采用银焊丝。换热管12与上管板6、下管板13焊接位置焊前应严格清洗，以去除油污和氧化皮。
[0037]本实施例中，调节柱塞7的外径比内筒9的内径略小，以方便移动。可以理解的是，调节柱塞7可采用四氟或其他材料，外形采用圆柱形、圆球或其它形状。
[0038]加工透平膨胀机制动蜗壳100时，上管板6、内管9与管程接头16先行焊接，然后将套好翅片板11的换热管12 —端插入上管板6的焊接孔内，套上筒体10并焊接。下管板13与管程接头15焊接，待换热管12另一端插入下管板13后安装在筒体10上，固定好上管板6和下管板13的相对位置，但不焊接。接着分别焊接上管板6与筒体10、下管板13与筒体10。然后焊接上管板6与上盖板4、连接法兰14与下管板13。其后，调节柱塞7通过螺纹连接固定在调节拉杆2上，并从内管9穿出通过上管板6，在上管板6中放入密封填料5，并从端盖4 一端旋入调节套筒3，本实施例中，调节套筒3与调节拉杆2采用螺纹连接。调整调节柱塞7安装至合适位置后，采用螺钉17固定，并通过锁紧螺母18固定位置。最后，手轮I通过锁紧螺母19固定在调节拉杆2上。
[0039]使用时，松开锁紧螺母18，通过转动手轮1，改变调节柱塞7位置及内筒9通气面积，调节制动风机的制动气流量，即可达到改变透平膨胀机转速的目的。
[0040]相较于现有技术，本实用新型提供的透平膨胀机制动蜗壳具有如下优点:其一、结构紧凑，换热效率高；其二、与透平膨胀机集成后，制动风机介质在蜗壳内形成闭式循环，降低了风机制动气消耗，减少壳程介质被污染的可能性；其三、透平膨胀机制动蜗壳结构可以降低其表面温度，提高制动效率；其四、透平膨胀机制动蜗壳结构可以通过调节内孔通流面积改变制动介质流量，达到稳定调节透平膨胀机转速的目的。
[0041]以上所述，仅是本实用新型的实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种透平膨胀机制动蜗壳(100)，其特征在于，包括调节套筒(3)、上盖板(4)、填料(5)、上管板(6)、调节柱塞(7)、壳程接头(8)、内管(9)、筒体(10)、翅片板(11)、换热管(12)、下管板(13)、连接法兰(14)及管程接头(15、16)，调节套筒(3)及调节柱塞(7)相连接固定，调节套筒(3)和上管板￠)固定连接，两者之间的间隙通过填料(5)密封，换热管(12)套设有翅片板(11)，分别与上管板(6)和下管板(13)连接，并设置于内管(9)和筒体(10)之间，上盖板(4)、上管板(6)、壳程接头(8)、筒体(10)、下管板(13)、连接法兰(14)及管程接头(15、16)相连接。
2.如权利要求1所述的透平膨胀机制动蜗壳(100)，其特征在于，内管(9)上端开有多排筛孔，所述筛孔的面积与内管(9)的内截面积相同。
3.如权利要求1所述的透平膨胀机制动蜗壳(100)，其特征在于，上管板(6)与上盖板(4)组合后共同形成腔体(20)，管程介质通过管程接头(16)进入腔体(20)，管程介质在腔体(20)内均布后进入换热管(12)与壳程介质进行换热。
4.如权利要求1所述的透平膨胀机制动蜗壳(100)，其特征在于，换热管(12)包括直管部和180度弯头部两部分，直管部穿设翅片板(11)，并和180度弯头部焊接在一起。
5.如权利要求1所述的透平膨胀机制动蜗壳(100)，其特征在于，翅片板(11)的外径与筒体(10)的内径相同，翅片板(11)的内径与内管(9)的外径相同。
6.如权利要求1所述的透平膨胀机制动蜗壳(100)，其特征在于，翅片板(11)的外沿设有用于固定翅片板(11)之间的距离的凸台。
7.如权利要求6所述的透平膨胀机制动蜗壳(100)，其特征在于，所述凸台高I?3mm、宽2mm宽。
8.如权利要求1所述的透平膨胀机制动蜗壳(100)，其特征在于，翅片板(11)上设有多个大孔与小孔，其中，大孔孔径与换热管(12)的外径相同，数量及分布位置与换热管(12)的布置数量及位置相同，小孔分布于大孔周围。
9.如权利要求8所述的透平膨胀机制动蜗壳(100)，其特征在于，所述小孔孔径为0.5?2_，每一片翅片上的小孔的总面积大于内管(9)的内截面积的2倍。
10.如权利要求1所述的透平膨胀机制动蜗壳(100)，其特征在于，进一步包括手轮(I)和调节拉杆(2)，手轮(I)、调节拉杆(2)、调节套筒(3)及调节柱塞(7)采用螺纹连接，并采用锁紧螺母(17)固定位置。
【文档编号】F01D25/12GK203962056SQ201420369949
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】李清, 孙立佳, 乔佳, 孙郁, 郭保玲, 任小坤, 赵杰, 季伟, 程进杰, 张武 申请人:北京市燃气集团有限责任公司, 中国科学院理化技术研究所