[发明专利]气体轴承透平膨胀机

说明书

本发明提供一种气体轴承透平膨胀机，涉及机械设备领域，包括壳体和安装在壳体内部的中心轴，中心轴长度方向的左右侧分别安装有左气体轴承和右气体轴承，左气体轴承通过密封绝热套连接膨胀机，右气体轴承通过密封绝热板连接风机轮；膨胀轮外侧设置有与壳体左侧固定的透平蜗壳，风机轮外侧设置有与壳体右侧固定的风机蜗壳，风机蜗壳右侧固定连接风机轮导向密封盖，密封绝热板内部设置有两个径向通孔，分别作为常温密封气体进口和仪表高温废气排出口；风机轮导向密封盖内部设置有水路通道，用于通入循环冷却水；本发明设计可以有效降低风机轮后温度，适应更高转速的膨胀机，提高膨胀效率，增大了膨胀机的运行适应范围，具有更强的市场竞争力。

技术领域

本发明涉及机械设备领域，具体涉及一种气体轴承透平膨胀机。

背景技术

透平膨胀机是低温制冷的机器，是空气分离产品的关键配套单机，在钢铁、冶炼、石化、玻璃等行业都有广泛的运用。气体轴承透平膨胀机是透平膨胀机中最有发展前途的产品，它具有体积小、重量轻、价格便宜、效率高、操作维护方便等优点，也符合国家节能减排的要求。

例如ZL200810157098.6号中国发明专利公开的的气体轴承透平膨胀机，包括一个中间壳体，所述中间壳体的左端安装透平蜗壳、右端安装有增压机蜗壳；所述中间壳体内可转动地设置有转子，在所述转子的两端分别设置有膨胀轮和增压轮，在所述转子上套设有两个气体轴承，用来支撑膨胀轮和增压轮。相较于采用油轴承的透平膨胀机结构简单，轴损耗小，成本低廉，安全性能好，并且可以减少油轴承膨胀机中油汽的排放，减少了对环境的污染。

在实际生产应用中，气体轴承透平膨胀机采用气体轴承作为承载径轴向载荷，对轴承的制造精度和安装间隙具有非常高的要求，一般其径向配合总间隙只有零点零几毫米，轴向配合总间隙也只有零点零几毫米，当制动功率只有50千瓦以内时，膨胀机的制动端一般都采用风机制动，这样不但结构简单，而且操作维护也非常方便。

膨胀量是衡量膨胀机效率的重要参数，膨胀量越大，膨胀机总制冷量也越大；实际生产中，一般采用增大膨胀机的膨胀端进口气量，提升膨胀轮和风机轮转速的方式增大膨胀量，但是膨胀轮和风机轮转速过高，会引起风机制动轮进一步做功消耗机械能，在风机端不能及时散去的热量，会使得风机端的温度迅速升高，导致风机轮转速不能进一步提升，无法实现增大膨胀量的技术效果；如当风机轮转速达到9万转甚至以上时，一方面会在膨胀机风机端和内部轴承侧之间产生很大的压差，容易发生意外；另一方面，由于风机轮转速较高，会使得风机端制动时增大做功产生更多热量，进而导致风机轮出口温度比进口温度高100℃甚至以上，此时风机轮始终保持较低的转速，使得膨胀轮也无法提高转速，不能增加膨胀机膨胀量。

现有技术方案只能应用于制动端温升一般不超过50℃的气体轴承膨胀机，高温度的气体如果流到轴承处，就会使轴承的内孔发生膨胀，配合间隙也会变化，承载力大大减低，特别是当径向总间隙达到0.10毫米以上时，轴承的稳定性能就会大大恶化，轴承的刚性会下降，同时会使中心轴产生强烈的喘振，很容易使中心轴与轴承发生接触而烧坏，从而使成套装置停车，产生很大的经济损失。此外，高温气体流入轴承也会导致轴承发生轴向膨胀，使轴向总间隙变小，造成轴承气进入的流量变小，轴向承载能力也会下降。

发明内容

本发明目的在于提供一种气体轴承透平膨胀机，结构简单，节省成本，操作更安全可靠，能有效应用在制动端温升不超过120℃时的膨胀机制动。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种气体轴承透平膨胀机，包括壳体和安装在壳体内部的中心轴，中心轴长度方向的左右侧分别安装有左气体轴承和右气体轴承；所述左气体轴承支撑连接膨胀机，且所述的左气体轴承与膨胀轮之间设有密封绝热套；所述膨胀轮外侧设置有与壳体左侧固定的透平蜗壳；所述右气体轴承支撑连接风机轮，且所述的右气体轴承与风机轮之间设有密封绝热板；所述风机轮外侧设置有与壳体右侧固定的风机蜗壳，所述风机蜗壳右侧固定连接风机轮导向密封盖；