[发明专利]透平膨胀机的喷嘴流量调节装置

说明书

一种透平膨胀机的喷嘴流量调节装置，透平膨胀机包括膨胀端法兰盘和喷嘴盖板，喷嘴盖板与膨胀端法兰盘一侧的隔热盘固定，喷嘴流量调节装置包括动、静环、喷嘴、压盘和动环驱动调整装置，动环设在隔热盘腔内，静环设在动环内，喷嘴连接在动、静环之间，压盘设在喷嘴盖板上，动环驱动调整装置设在隔热盘上，特点：动环朝向压盘一侧的表面低于静环朝向压盘一侧的表面；喷嘴动环调整连接销轴及喷嘴静环铰接销轴均缩进于喷嘴朝向压盘一侧的表面；动环内壁的两侧各有动环圆弧倒角，静环外壁的两侧各有静环圆弧倒角，动、静环圆弧倒角之间的区域构成为动静环防卡死腔。保护喷嘴，减轻动环的旋转阻力；减小喷嘴的摩擦阻力；避免动、静环出现卡死现象。

技术领域

本发明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得以传递能量的机械，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得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。