[发明专利]一种双叶轮背对布置并分别排气的向心涡轮

说明书

本发明公开了一种双叶轮背对布置并分别排气的向心涡轮，包括高压进气管道、低压排气管道；在高压进气管道至低压排气管道之间安装双叶轮结构的向心涡轮；向心涡轮为单蜗壳结构，高压进气经蜗壳旋流后进入两排喷嘴叶片，在喷嘴中加速后进入两个向心叶轮；两个向心叶轮为背对布置并同轴安装，均沿向心涡轮轴向排气并指向远离向心涡轮方向；两排喷嘴叶片采用相同几何造型，但叶片弯曲方向相反，两个叶轮叶片同样采用相同几何造型，而叶片弯曲方向也相反；两个向心叶轮有单独排气管道，两条排气管道共同连接到低压排气管道；向心涡轮转轴由两个向心叶轮共同驱动并与减速箱相连接，经减速后驱动发电机产生电能，或直接驱动水泵、风机等耗能设备。

技术领域

本发明属于叶轮机械及动力设备的技术领域。具体地，本发明涉及一种双叶轮背对布置并分别排气的向心涡轮。

背景技术

随着国民经济各行业的升级调整及节能减排的需要，各种工业企业越来越迫切地面临提高能源利用率的问题。尤其是随着国家实行严格的控制空气污染的政策，各类燃煤工业锅炉都急需通过技术改造来减少能源消耗并降低污染。

具体来说，在造纸、印染、纺织、化工、石油等行业中存在各种余热及废热，多数情况下这些热能并未得到有效利用而是直接输送到下游生产线或排放到环境中，形成严重浪费。针对这一现状，一种有效的技术手段是利用余热及废热来产生具有一定温度和压力的蒸汽，然后通过涡轮来产生电能或驱动各种耗能机械，从而有效回收利用各种余热及废热的能量。此时，适于上述应用场合的涡轮就成为了该项技术的关键。

在现有技术中，涡轮多为轴流式结构。由于各种余热及废热的功率值一般来说较低，若采用轴流涡轮，由于其采用与大功率机型相似的结构，使得单位千瓦制造成本较高。此外，轴流涡轮受叶片旋转速度所限，不能实现较高的转速，因而难以达到比较高的运行效率。与之相比，另一种涡轮结构为向心式，其特点是结构简单，制造成本低，占地面积小，并能够实现高转速，在小功率场合下能实现与大功率轴流涡轮相近或同等的运行效率。但是由于自身结构的限制，向心涡轮在运行时易产生较大轴向力，并且一般为悬臂式安装，导致叶轮位于转子的轴端，容易产生转子动力学不稳定问题。这都限制了向心涡轮的转速及尺寸，因而难以达到更高的流量和效率。

因此，需要发展新的向心涡轮结构及布置方式，有效解决向心涡轮运行产生的轴向力及转子动力学稳定问题，突破向心涡轮的流量及效率限制，进一步降低制造成本，使向心涡轮产生更高的经济回报，在各种工业节能改造中具备更强的竞争力。

发明内容

本发明提供一种双叶轮背对布置并分别排气的向心涡轮，其目的是解决向心涡轮在运行时产生的轴向力及转子动力学稳定问题，提升向心涡轮流量及运行效率。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明的双叶轮背对布置并分别排气的向心涡轮，包括高压进气管道、低压排气管道，在所述的高压进气管道至低压排气管道之间安装具有双叶轮结构的向心涡轮。

所述的向心涡轮具有蜗壳；蜗壳与高压进气管道相连接，高压进气通过蜗壳后转为绕向心涡轮轴线方向的旋流。在蜗壳内侧具有两排喷嘴叶片，这两排喷嘴叶片之间被隔板所分隔，隔板也可以作为两排喷嘴叶片的安装底座；高压进气经蜗壳旋流后被隔板分流，分别进入两排喷嘴叶片。

所述的向心涡轮具有两个背对布置并同轴安装的向心叶轮，高压进气在两排喷嘴叶片中膨胀加速后分别进入两个向心叶轮；所述的两个向心叶轮均沿向心涡轮的中心轴线方向排气并分别指向远离向心涡轮的方向。所述的两排喷嘴叶片的几何造型相同，但两排喷嘴叶片的弯曲方向相反；所述的两个向心叶轮的叶轮叶片也采用相同几何造型，而叶轮叶片的弯曲方向也相反。

所述的两个向心叶轮各自分别有单独的排气分支管道，两条排气分支管道共同连接到低压排气管道。

所述的向心涡轮的转轴由两个向心叶轮共同驱动并与减速箱相连接，通过减速箱减速后驱动发电机产生电能，也可以用于驱动水泵、风机等耗能设备。