[发明专利]一种用于ORC发电装置的向心叶轮

说明书

技术领域

本发明属于中低温余热回收再利用技术领域，具体涉及一种用于ORC发电装置的向心叶轮。

背景技术

节能减排是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。工业余热的回收再利用是节能减排的关键措施，尤其是中低品位的余热利用，具有非常重要的意义。

有机郎肯循环(ORC)发电是一种有效地低品位余热回收技术，ORC发电是采用有机工质过热气体代替水蒸汽推动涡轮机做功的，但由于有机工质分子量大、临界温度和压力低、热物性等与常规水蒸汽显著不同，所以涡轮设计成为制约ORC发展的核心技术。

发明内容

为了解决现有涡轮制约ORC发电工作效率的技术问题，本发明提供一种用于ORC发电装置的向心叶轮。

本发明的技术解决方案是：一种用于ORC发电装置的向心叶轮，其特征在于：包括中心设置安装孔的轮盘和在轮盘的正面均匀布置的多个叶片，相邻的两个叶片之间构成流道；所述轮盘的背面自内向外同轴设置有一个圆形凹槽和一个环状凸台；所述安装孔的孔径沿轮盘轴向自背面向正面依次减小；

所述叶片包括沿轮盘径向自外向内设置的直线延伸的直流部和螺旋扭曲的导向部；所述叶片的高度沿轮盘径向自外向内依次增加，叶片的厚度自根部向顶部依次减小，叶片的根部与轮盘的正面连接为一体；

所述叶片位于安装孔一侧的端面设置倒圆角，倒角半径自根部向顶部线性减小；

轮盘正面的安装孔周围设置有一个周向定位槽和多个轴向螺纹孔。

较佳地，上述环状凸台的外圆周上设置有迷宫齿密封结构，不仅有效地降低了轮盘背面工质的泄漏量，而且减小了叶轮所受的轴向推力。

较佳地，上述叶片的根部与轮盘的正面连接处设置倒圆角，倒角半径沿轮盘径向自外向内线性减小，最大化提高叶片与轮盘的连接强度。

较佳地，每两个相邻叶片之间的流道内均设置有一个贯通轮盘的平衡孔，所有平衡孔在同一个圆周上，且均匀分布，使得轴向推力保证在一个合适的范围内。

较佳地，上述平衡孔在轮盘背面的出口处设置倒圆角，可以防止小半径孔带来的局部应力集中。

较佳地，叶片的数量是周向定位槽和轴向螺纹孔数量之和的整数倍，周向定位槽与轴向螺纹孔均位于两相邻叶片之间，可以有效地避免削弱叶片的强度。

较佳地，上述安装孔内设置有螺纹状导油槽，用于在安装或拆卸向心叶轮时有效地填充液压油。

较佳地，上述向心叶轮还包括紧固装置，所述紧固装置包括安装轴、垫片和螺母，所述安装轴依次穿过安装孔和垫片后与螺母相连；

所述安装轴包括一个锥形安装段、一个圆柱段和位于圆柱段顶端的与螺母相适配的螺纹段；所述锥形安装段的外圆周面与所述安装孔内的锥形面过盈连接；所述螺纹段的外圆周面与螺母连接，外圆周面上设置有一个沿轴向的键槽；

所述垫片朝向轮盘的侧面上设置有一个周向定位键，所述周向定位键与所述周向定位槽相适配；所述垫片的内圆周上设置有一个轴向键，所述周向定位键与所述螺纹段的键槽相适配。

较佳地，上述螺母的外端面上均匀设置有数个凹槽；所述垫片的轴向键在朝向螺母的方向上设置有延伸段，所述延伸段与螺母外端面上的凹槽相适配。

较佳地，上述螺母的凹槽在平行于垫片的外端面上径向设置，所述轴向键的延伸段沿径向弯折后与所述凹槽相适配。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明提供的用于ORC发电装置的向心叶轮具有级焓降大、单级膨胀比高的优点，可以在较宽的振动频率带上保持高工作转速和大离心负荷的持续稳定运行，既高效又安全可靠。

(2)本发明通过在向心叶轮的背面设置环状凸台，一方面增加了叶轮的强度，另一方面可以通过调整环状凸台的位置和尺寸来调整叶轮的固有频率，避免叶轮发生共振。

(3)本发明提供的用于ORC发电装置的向心叶轮的紧固装置可以对向心叶轮进行稳固的轴向定位和径向定位，叶轮在重复装拆时省去了动平衡检测，节约了大量成本，有效地提高了经济性。

附图说明

图1为本发明用于ORC发电装置的向心叶轮的较佳实施例三维视图。

图2为本发明用于ORC发电装置的向心叶轮的较佳实施例剖面视图。

图3为本发明用于ORC发电装置的向心叶轮的紧固装置结构示意图。