[发明专利]一种高效有机工质膨胀机

说明书

本发明公开了一种高效有机工质膨胀机，包括进气壳、排气壳和固定有涡轮的主轴，进气壳内设有喷嘴环座，喷嘴环座一侧与进气壳内壁围合成进气流道，喷嘴环座另一侧与排气壳外壳内壁、内壳外壁围合成排气流道，喷嘴环座上设有喷嘴环，喷嘴环和涡轮形成涡轮级流道，涡轮级流道输入端与进气流道连通，输出端与排气流道连通，进气壳上固定有轴承座，主轴一端通过第一轴承支撑，主轴另一端通过第二轴承支撑，进气流道采用对称式等环量，进气流道截面两侧对称布置，进气流道截面由进气法兰至进气法兰远端逐步减小，排气壳内壳直径D小于涡轮底径D1,使经过涡轮级流道的气体进入排气流道后不转向，沿排气壳法兰轴向排气。

技术领域

本发明属于膨胀机技术领域，涉及一种高效有机工质膨胀机。

背景技术

有机工质膨胀机是将有机工质的能量转换成为机械功的旋转式动力机械，主要用作低温热回收。现有汽轮机使用蒸汽作为工作介质，该介质沸点高，常温下为液态，无法高效回收150℃内低温余热，现有有机工质膨胀机通常采用汽轮机的设计方法，导致气流损失较大，经济性差，无法达到充分利用余热的目的，影响了热回收效率。因此，如何制作一种气流损失小，提高余热利用率并保证转子稳定性，整体气密性的有机工质膨胀机，成为目前最需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效有机工质膨胀机，能减少气流损失，提高余热利用率和整体结构的气密性。

本发明的目的是这样实现的：

一种高效有机工质膨胀机，包括进气壳、固定安装于进气壳上的排气壳和固定有涡轮的主轴，所述排气壳设有内壳和外壳，所述进气壳内设有喷嘴环座，所述喷嘴环座一侧与进气壳内壁围合成进气流道，喷嘴环座另一侧与排气壳外壳内壁、内壳外壁围合成排气流道，所述喷嘴环座上设有喷嘴环，喷嘴环和涡轮形成涡轮级流道，涡轮级流道的输入端与进气流道连通，涡轮级流道的输出端与排气流道连通，所述进气壳上固定有轴承座，所述主轴的一端通过安装在轴承座上的第一轴承支撑，主轴的另一端通过安装在排气壳内壳的第二轴承支撑，所述进气流道采用对称式等环量流道，进气流道截面沿左右两侧对称布置，进气流道截面由进气法兰至进气法兰远端逐步减小，所述排气壳内壳直径D小于涡轮底径D1,使经过涡轮级流道的气体进入排气流道后不转向，直接沿排气壳法兰轴向排气。

进一步的，所述进气流道截面最大处进气法兰的截面面积为S，最小处进气法兰远端的截面面积为S1，最小处的截面面积S1＝0.15～0.2S。进气流道截面逐步减小，使有机介质在进气流道内流动时，气流均匀，减少加减速过程，降低进气损失。

进一步的，所述涡轮的两端分别与第一轴承、第二轴承之间设有第一机械密封和第二机械密封，用于对有机工质轴向密封。

进一步的，所述涡轮级流道为全周进气式流道。可使气流沿喷嘴环和涡轮圆周上均匀分布进气，无额外的分离损失和二次流损失。

进一步的，所述第二轴承直径小于第一轴承直径，用于减小排气壳内壳直径D1。有利于排气流道内气体的轴向流动。

进一步的，所述排气壳内壳通过加强筋支撑于外壳上。

进一步的，所述涡轮为轴流涡轮。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

1、进气壳内的进气流道采用对称式等环量设计，进气流道截面沿左右两侧对称布置，进气流道截面由进气法兰至进气法兰远端逐步减小，进气法兰远端的截面面积仅为进气法兰截面面积的0.15～0.2，使有机介质在进气流道内流动时，气流均匀，减少加减速过程，降低进气损失。

2、气流由进气流道进入涡轮级流道，在涡轮内做功后，气体不转向进入排气壳排气流道，由于排气壳内壳直径D小于涡轮底径D1，排气流道内的气体在通过排气壳出口法兰时，气体不转向，均匀沿排气壳的法兰轴向排气，降低了排气损失。