透平膨胀机的喷嘴流量调节装置的制作方法

本实用新型属于低温设备技术领域，具体涉及一种透平膨胀机的喷嘴流量调节装置。

背景技术：

如业界所知，膨胀机按其运动方式和结构形式可分为两类，一类为活塞膨胀机，另一类即为前述的透平膨胀机。由于透平膨胀机相对于活塞膨胀机具有流量大、体积小、效率高和运转周期长等特点而被广泛应用于各种低温设备中。

进而如业界所知，透平膨胀机是以气体膨胀时速度能的变化而藉以传递能量的机械，传递的能量也称外功，通常通过与叶轮连接的主轴传递给作为吸收能量的配接设备或称配套设备，这些配接设备如发电机、鼓风机、水泵、增压机和油制动器，等等。

在公开的中国专利文献中不乏关于透平膨胀机的技术信息，略以例举的如CN2388351Y（微型透平膨胀机）、CN2185339Y（气体悬浮式陶瓷低温透平膨胀机）、CN200955408Y（透平膨胀机组）、CN201367920Y（透平膨胀机）、CN201190583Y（一种复合式透平膨胀机）、CN201326419Y（透平膨胀机组）和CN202039906U举荐有“一种气体轴承透平膨胀机”，等等。

透平膨胀机工作时，干燥的压缩空气从工作涡壳经喷嘴进入并推动工作轮叶片，使工作轮（也称“叶轮”）运动，工作轮轴（也称“拉杆轴”）高速转动，由于工作轮轴与主轴（也称“输出过渡轴”）连接，因而由工作轮轴带动主轴，由主轴上的主轴小齿轮通过设在输出轴上的输出轴大齿轮带动输出轴，由输出轴带动与其连接的如前述的发电机、鼓风机、水泵、增压机或油制动器等。

更而如业界所知，目前膨胀机常用的启动方式是在入口处设置增压端，用导气方式推动膨胀机转动，待增压端升压至额定要求值时，启动膨胀机，然后快速开启喷嘴使膨胀机迅速而平稳地度过临界转速。如果导气过快，即处于过压启动状态，那么由于膨胀机增压端入口的压力较高，会使膨胀机增压端压差过大和气流速度过快，造成膨胀机零部件损坏；反之，如果导气过慢，即处于欠压启动状态，那么由于膨胀机的转子惯性过大，从而导致膨胀机无法正常运转。

通过上面的说明并且结合专业常识可知：透平膨胀机具有一喷嘴流量调节装置，其中，动环和静环是喷嘴流量调节装置的结构体系的关键部件。已有技术中的透平膨胀机的喷嘴流量调节装置虽然能够满足对喷嘴流量的调节要求，但是存在以下欠缺：其一，由于设置在静环外的动环朝向喷嘴一侧的动环表面是与静环朝向喷嘴一侧的静环表面平齐的，而复数个喷嘴又必须是围绕动环的圆周方向以间隔状态可调整地连接在动环上并且该喷嘴还与静环连接，具体而言，喷嘴朝向动环的一端与动环可调整连接，而喷嘴朝向静环的一端与静环铰接，因而在动环旋转时，喷嘴与动环的表面会产生剧烈摩擦，既易损及喷嘴，又增大了动环的旋转阻力，不利于节省驱动动环旋转的动力的能耗；其二，由于将喷嘴与静环铰接的喷嘴静环铰接销轴的末端探出喷嘴背对静环的一侧表面，又由于供喷嘴与动环可调整连接的喷嘴动环调整连接销轴的末端探出喷嘴背对动环的一侧表面，因而在动环旋转带动喷嘴作角度调整而藉以改变流量的过程中，喷嘴与压盘（也可称“支撑盘”）之间的摩擦阻力大，同样不利于节约前述驱动动环旋转的动力的能耗，并且还会影响喷嘴在调整过程中的运动平稳性；其三，由于动环、静环的断面形状均呈矩形，具体而言，静环朝向动环的一侧表面以及动环朝向静环的一侧表面彼此整体接触或称整体配合，然而动、静环是通过前述的压盘限定于膨胀端法兰上的，因而当膨胀端法兰出现变形情形时，易导致动、静环彼此卡死，无未予实现对喷嘴的调整。

针对上述已有技术，有必要加以改进，为此本申请人作了有益的设计，形成了下面将要介绍的技术方案，并且在采取了保密措施下经计算机模拟推演试验证明是切实可行的。

技术实现要素：

本实用新型的任务在于提供一种有助于避免喷嘴与动环的表面产生摩擦而藉以保护喷嘴并且减轻动环的旋转阻力以节省驱使动环运动的动力装置的电能消耗、有利于显著减小喷嘴与压盘之间的摩擦阻力而藉以保障喷嘴在调整过程中的运动平稳性、有便于防止在膨胀端法兰出现变形时引起动环与静环卡死而藉以保障喷嘴的依需调整的透平膨胀机的喷嘴流量调节装置。

本实用新型的任务是这样来完成的，一种透平膨胀机的喷嘴流量调节装置，所述的透平膨胀机包括一膨胀端法兰盘和一喷嘴盖板，在膨胀端法兰盘朝向喷嘴盖板的一侧固定有一隔热盘，在该隔热盘朝向喷嘴盖板的一侧的中央区域构成有一隔热盘腔，喷嘴盖板与隔热盘固定，所述的喷嘴流量调节装置包括动环、静环、喷嘴、压盘和动环驱动调整装置，动环设置在所述隔热盘腔内，静环以与动环形成同心圆的状态固定在动环内，并且静环的静环外壁与动环的动环内壁接触，喷嘴有复数个，该复数个喷嘴在对应于压盘朝向所述隔热盘的一侧以间隔状态连接在动环与静环之间，压盘设置在所述喷嘴盖板上，动环驱动调整装置设置在所述隔热盘上，该动环驱动调整装置与所述的动环连接，并且该动环驱动调整装置还依次途经隔热盘以及膨胀端法兰盘与动力机构传动连接，其中，在所述动环朝向所述压盘的一侧并且在对应于所述喷嘴的位置围绕动环的圆周方向间隔固定有喷嘴动环调整连接销轴，而在所述静环朝向压盘的一侧并且同样在对应于喷嘴的位置围绕静环的圆周方向间隔固定有喷嘴静环铰接销轴，喷嘴朝向动环的一端移动地套置在喷嘴动环调整连接销轴上，而喷嘴朝向静环的一端与喷嘴静环铰接销轴铰接，特征在于所述动环朝向所述压盘的一侧的表面低于所述静环朝向所述压盘的一侧的表面；所述喷嘴动环调整连接销轴以及喷嘴静环铰接销轴均缩进于所述喷嘴朝向所述压盘的一侧的表面；在所述动环的动环内壁的两侧各构成有一动环圆弧倒角，而在所述静环的静环外壁的两侧各构成有一静环圆弧倒角，动环圆弧倒角与静环圆弧倒角之间的区域构成为动静环防卡死腔。

在本实用新型的一个具体的实施例中，在所述隔热盘的隔热盘腔内开设有一限位块容纳凹腔，在该限位块容纳凹腔内固定有一限位块，在所述动环的动环外壁上开设有一限位块探入槽，所述的限位块探入该限位块探入槽内。

在本实用新型的另一个具体的实施例中，在所述隔热盘朝向所述喷嘴盖板的一侧开设有一偏心盘腔和一拉杆槽，在该偏心盘腔的腔底部开设有一偏心盘轴孔，拉杆槽与偏心盘腔相通，与所述动环连接的所述动环驱动调整装置同时与偏心盘腔以及拉杆槽相配合，并且该动环驱动调整装置途经偏心盘轴孔伸展到所述膨胀端法兰盘背对所述喷嘴盖板的一侧后与所述的动力机构传动连接。

在本实用新型的又一个具体的实施例中，在所述的动环上开设有一拉杆连接销轴孔，所述的动环驱动调整装置包括一偏心盘轴和一拉杆，在偏心盘轴朝向所述动环的一端构成有一偏心盘，而偏心盘轴朝向所述隔热盘的一端在对应于所述偏心盘轴孔的位置伸展到所述膨胀端法兰盘背对所述喷嘴盖板的一侧后与所述的动力机构连接，而偏心盘与偏心盘腔相配合，拉杆与所述拉杆槽相配合，该拉杆朝向偏心盘的一端通过拉杆销轴与开设在偏心盘上的拉杆销轴孔连接，而拉杆朝向动环的一端固定有一拉杆动环连接销轴，该拉杆动环连接销轴在对应于拉杆连接销轴孔的位置与动环连接。

在本实用新型的再一个具体的实施例中，在所述喷嘴朝向所述动环的一端开设有一喷嘴调整槽，而喷嘴朝向所述静环的一端开设有一喷嘴铰接孔，所述的喷嘴动环调整连接销轴探入所述的喷嘴调整槽，而所述的喷嘴静环铰接销轴与所述的喷嘴铰接孔铰接。

在本实用新型的还有一个具体的实施例中，所述限位块的形状呈中国汉字的凸字形。

在本实用新型的更而一个具体的实施例中，所述喷嘴调整槽的形状呈椭圆形。

在本实用新型的进而一个具体的实施例中，在所述喷嘴盖板朝向所述膨胀端法兰盘的一侧构成有一压盘腔，所述的压盘设置在该压盘腔内，并且该压盘朝向所述喷嘴的一侧表面与喷嘴接触。

在本实用新型的又更而一个具体的实施例中，在所述压盘腔的压盘腔底壁上并且在对应于所述压盘的位置围绕压盘腔底壁的圆周方向以间隔状态开设有弹簧孔，在弹簧孔内设置有弹簧，该弹簧与压盘朝向压盘腔的一侧接触，其中，在所述喷嘴盖板上并且在对应于各两相邻的弹簧之间的位置固定有压盘导销，在压盘上并且在对应于压盘导销的位置开设有压盘导销孔，压盘导销与该压盘导销孔相配合。

在本实用新型的又进而一个具体的实施例中，在所述喷嘴盖板的外壁上并且围绕喷嘴盖板的圆周方向以间隔状态构成有喷嘴盖板固定座，在喷嘴盖板固定座上配设有固定座螺钉，在所述隔热盘腔内围绕隔热盘腔的圆周方向并且在对应于固定座螺钉的位置间隔开设有固定座螺钉孔，固定座螺钉与该固定座螺钉孔固定。

本实用新型提供的技术方案的技术效果之一，由于将动环朝向压盘的一侧的表面设计成了低于静环朝向压盘的一侧的表面，使动环的厚度薄于静环，因而在动环带动喷嘴时可避免喷嘴与动环表面产生摩擦，既可保护喷嘴，又能减轻动环的旋转阻力并且还能降低带动动环的动环驱动调整装置工作的动力机构的动力消耗而体现节能；之二，由于将喷嘴动环调整连接销轴以及喷嘴静环铰接销轴设计成缩进于喷嘴朝向压盘的一侧的表面，因而可显著减小喷嘴在调整时的摩擦阻力并且保障喷嘴在调整过程中的运动平稳性；之三，由于动环的动环内壁的两侧各构成有一动环圆弧倒角以及在静环的静环外壁的两侧各构成有一静环圆弧倒角，动、静环圆弧倒角之间的区域构成为动静环防卡死腔，因而在膨胀端法兰盘出现变形时可以有效地避免动、静环有可能出现的彼此卡死现象。

附图说明

图1为本实用新型的实施例结构图。

图2为图1中的喷嘴与动环以及静环连接的详细结构图。

图3为分别构成于图1和图2中所示的动、静环上的动环圆弧倒角以及静环圆弧倒角的示意图。

图4为本实用新型的应用例示意图。

图5为图4的剖视图。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本实用新型的技术方案范畴。

在下面的描述中凡是涉及上、下、左、右、前和后的方向性或称方位性的概念都是针对图示的位置状态而言的，因而不能将其理解为对本实用新型提供的技术方案的特别限定。

请参见图1和图3，示出了透平膨胀机的结构体系的一膨胀端法兰盘1和一喷嘴盖板2，在膨胀端法兰盘1朝向喷嘴盖板2的一侧通过隔热盘固定螺钉34固定有一隔热盘3，在该隔热盘3朝向喷嘴盖板2的一侧（即右侧）的中央区域构成有一隔热盘腔31，喷嘴盖板2与隔热盘3固定。

示出了本实用新型的喷嘴流量调节装置的结构体系的动环4、静环5、喷嘴6、压盘7和动环驱动调整装置8，动环4设置在前述隔热盘腔31内，静环5以与动环4形成同心圆的状态在动环4内通过静环固定螺钉54与隔热盘腔31固定，并且静环5的静环外壁51与动环4的动环内壁41接触，喷嘴6有复数个，该复数个喷嘴6在对应于压盘7朝向前述隔热盘3的一侧即对应压盘7的右侧以间隔状态连接在动环4与静环5之间，压盘7设置在前述喷嘴盖板2上，动环驱动调整装置8设置在前述隔热盘3上，该动环驱动调整装置8与前述的动环4连接，并且该动环驱动调整装置8还依次途经隔热盘3以及膨胀端法兰盘1与动力机构传动连接。其中，在前述动环4朝向前述压盘7的一侧并且在对应于前述喷嘴6的位置围绕动环4的圆周方向间隔固定有喷嘴动环调整连接销轴42，而在前述静环5朝向压盘7的一侧并且同样在对应于喷嘴6的位置围绕静环5的圆周方向间隔固定有喷嘴静环铰接销轴52，喷嘴6朝向动环4的一端移动地套置在喷嘴动环调整连接销轴42上，而喷嘴6朝向静环5的一端与喷嘴静环铰接销轴52铰接。

作为本实用新型提供的技术方案的技术要点：前述动环4朝向前述压盘7的一侧的表面低于前述静环5朝向前述压盘7的一侧的表面，也就是说动环4的左侧表面低于静环5的左侧表面，而动、静环4、5的右侧表面是彼此平齐的；前述喷嘴动环调整连接销轴42以及喷嘴静环铰接销轴52均缩进于前述喷嘴6朝向前述压盘7的一侧的表面，即均缩进于喷嘴6的左表面；由图3所示，在前述动环4的动环内壁41的两侧各构成有一动环圆弧倒角43，而在前述静环5的静环外壁51的两侧各构成有一静环圆弧倒角53，动环圆弧倒角43与静环圆弧倒角53之间的区域构成为动静环防卡死腔9。由于膨胀端法兰盘1不免存在变形情形，当其变形时会连同隔热盘3产生相应的变形，从而由隔热盘3导致动、静环4、5互卡（相互卡死），因而在动静环防卡死腔9的存在下，由动静环防卡死腔9将变形量没收，确保动环4得以运动。

继续见图1，在前述隔热盘3的隔热盘腔31内开设有一限位块容纳凹腔311，在该限位块容纳凹腔311内并且在对应在于预设在限位块容纳凹腔311内的一对限位块螺钉孔3112的位置通过一对限位块螺钉31111固定有一限位块3111，在前述动环4的动环外壁44上开设有一限位块探入槽441，前述的限位块3111探入该限位块探入槽441内。

在前述隔热盘3朝向前述喷嘴盖板2的一侧即在隔热盘3的左侧开设有一偏心盘腔32和一拉杆槽33，在该偏心盘腔32的腔底部开设有一偏心盘轴孔321，拉杆槽33与偏心盘腔32相通，与前述动环4连接的前述动环驱动调整装置8同时与偏心盘腔32以及拉杆槽33相配合，并且该动环驱动调整装置8途经偏心盘轴孔321伸展到前述膨胀端法兰盘1背对前述喷嘴盖板2的一侧后与前述的动力机构传动连接。

继续见图1，在前述的动环4上开设有一拉杆连接销轴孔45，前述的动环驱动调整装置8包括一偏心盘轴81和一拉杆82，在偏心盘轴81朝向前述动环4的一端即偏心盘轴81的左端构成有一偏心盘811，而偏心盘轴81朝向前述隔热盘3的一端即偏心盘轴81的右端在对应于前述偏心盘轴孔321的位置伸展到前述膨胀端法兰盘1背对前述喷嘴盖板2的一侧即伸展到膨胀端法兰盘1的右侧后与前述的动力机构连接，而偏心盘811与偏心盘腔32相配合，拉杆82与前述拉杆槽33相配合，该拉杆82朝向偏心盘811的一端通过拉杆销轴821与开设在偏心盘811上的拉杆销轴孔8111连接，而拉杆82朝向动环4的一端固定有一拉杆动环连接销轴822，该拉杆动环连接销轴822在对应于拉杆连接销轴孔45的位置与动环4连接。

请参见图2并且结合图1，在前述喷嘴6朝向前述动环4的一端开设有一喷嘴调整槽61，而喷嘴6朝向前述静环5的一端开设有一喷嘴铰接孔62，前述的喷嘴动环调整连接销轴42探入前述的喷嘴调整槽61，而前述的喷嘴静环铰接销轴52与前述的喷嘴铰接孔62铰接。由图1和图2所示，喷嘴6的形状大体上呈6字形，各两相邻喷嘴6之间的空间构成为喷气槽63，具体而言，朝向静环5的一端的各两相邻喷嘴6之间的空间（也可称距离）大小决定了喷嘴流量的大小。

由图1所示，前述限位块3111的形状呈中国汉字的凸字形；前述喷嘴调整槽61的形状呈椭圆形。

继续见图1，在前述喷嘴盖板2朝向前述膨胀端法兰盘1的一侧构成有一压盘腔21，前述的压盘7设置在该压盘腔21内，并且该压盘7朝向前述喷嘴6的一侧表面与喷嘴6接触。

在前述压盘腔21的压盘腔底壁上并且在对应于前述压盘7的位置围绕压盘腔底壁的圆周方向以间隔状态开设有弹簧孔211，在弹簧孔211内设置有弹簧2111，该弹簧2111与压盘7朝向压盘腔21的一侧接触，其中，在前述喷嘴盖板2上并且在对应于各两相邻的弹簧2111之间的位置固定有压盘导销23，在压盘7上并且在对应于压盘导销23的位置开设有压盘导销孔71，压盘导销23与该压盘导销孔71相配合。由此可知，压盘7浮动设置于压盘腔21内，该压盘7的右侧与喷嘴盖板2之间的间隙构成为进气槽72（图4标示）。

由图1所示，在前述喷嘴盖板2的外壁上并且围绕喷嘴盖板2的圆周方向以间隔状态构成有喷嘴盖板固定座22，在喷嘴盖板固定座22上配设有固定座螺钉221，在前述隔热盘腔31内围绕隔热盘腔31的圆周方向并且在对应于固定座螺钉221的位置间隔开设有固定座螺钉孔312，固定座螺钉221与该固定座螺钉孔312固定。

在图1中还示出了供转动支承偏心盘轴81的偏心盘轴座812，该偏心盘轴座812在对应于前述偏心盘轴孔321的位置用偏心盘轴座螺钉8121与膨胀端法兰盘1的右侧固定，在偏心盘轴座812上还配有一偏心盘轴座隔热套8122.前述的偏心盘轴81在对应于偏心盘轴座812的偏心盘轴轴孔8123的位置转动地支承在偏心盘轴座812上，并且该偏心盘轴81的右端伸展到偏心盘轴座812的右侧。

请参见图4和图5并且结合图1，在图4和图5中示出了属于透平膨胀机的结构体系的叶轮10以及叶轮进气道101。在图5中示出了属于透平膨胀机的结构体系的涡壳20和膨胀机压缩端30，透平膨胀机本体40设置在作为膨胀端的结构体系的前述膨胀端法兰盘1与膨胀机压缩端30之间，涡壳20与前述的膨胀端法兰盘1固定，该涡壳20具有一高压气进气口201和一低压气出气口202，高压气自高压气进气口201进入涡壳20的高压气腔203，经出气道2011和各两相邻喷嘴6之间的喷气槽63，进而经叶轮10的叶轮气流槽进入涡壳20的低压气腔203并由低压气出气口202引出。

由于喷嘴流量调整的功用及原理属于现有技术，因而申请人在下面仅作简要说明。当要对喷嘴流量调节时，由上面已反复提及的动力机构带动动力驱动调整装置8的结构体系的偏心盘轴81，由偏心盘轴81带动偏心盘811，由于拉杆82通过拉杆动环连接销轴822与动环4连接，因而由拉杆82的拉杆动环连接销轴822带动动环4转动工艺所要求的角度，由动环4上的喷嘴动环调整连接销轴42在对应于喷嘴调整槽61的位置对喷嘴流量调整。由动力机构的正反转工作状态带动偏心盘轴81正反转，从而使动环4正反转，实现喷嘴流量的大小调整。

综上所述，本实用新型提供的技术方案弥补了已有技术中的缺憾，顺利地完成了发明任务，如实地兑现了申请人在上面的技术效果栏中载述的技术效果。