[发明专利]一种多轴透平压缩膨胀机

说明书

本发明公开了一种多轴透平压缩膨胀机，包括一级离心压缩机（1）、二级离心压缩机（2）、三级离心压缩机（3）和向心透平膨胀机（4），所述一级离心压缩机（1）与二级离心压缩机（2）通过齿轮箱（5）进行轴连接，所述三级离心压缩机（3）与向心透平膨胀机（4）也通过齿轮箱（5）进行轴连接；所述一级离心压缩机（1）、二级离心压缩机（2）和三级离心压缩机（3）之间通过管道组件相连通。本发明具有布置更紧凑，管路系统简化，降低阻力，同时提升膨胀机效率的优点。

技术领域

本发明涉及气体处理以及能量回收领域，尤其涉及一种多轴透平压缩膨胀机。

背景技术

在带有膨胀机的低温制冷流程里，透平膨胀机是为整个装置提供冷量的，气体工质在里面实现接近绝热等熵膨胀过程的，膨胀过程获得低温，同时对外作功，因此对于膨胀机的应用包含两个效果：获得低温冷量和回收能量（对外作的功），膨胀机也广泛应用于能量回收领域；无论哪一种应用类型的膨胀机都需要制动端，将膨胀机输出的功吸收同时控制膨胀机运行转速。目前，透平膨胀机制动端有透平压缩机（增压）、发电机、油制动器、风机制动器等，一般为了能量的充分利用，大多会采用透平压缩机作为制动端即增压制动，采用单轴双悬臂转子形式。

另一方面，低温制冷装置里的离心压缩机和气体压缩应用里，气体工质流经高速旋转的叶轮，受到离心力的作用获得运动速度和一定的压力，再经由扩压器、蜗壳等扩张通道后，速度降低而使气体压力得到提高。受旋转速度限制，通常离心压缩机为多级压缩，气体工质压力一级级提高，为制冷循环提供动力。

目前的低温制冷装置里，离心压缩机、透平膨胀机都是分别独立的机组，分别配有各自的供油系统，占地面积大、设备布置和管路系统都十分复杂，因此在有限布置空间里，传统的这种动设备组织方式无法满足要求；除此之外增压透平膨胀机还存在增压与膨胀的功率、流量、膨胀比、增压比的匹配问题，即使匹配的很好，在变工况条件下，增压端、膨胀端的效率都下降，机组转速也会不同程度降低，导致膨胀端偏离最佳运行转速，效率会明显降低。

另外能量回收领域的发电透平膨胀机通过发电机回收能量转化为电能，这存在发电机的转化效率，同样气体压缩领域的离心压缩机驱动电机将电能转化为机械功输入离心压缩机组，也存在电机的转化效率，如果在同时使用压缩机、膨胀机的场合，由于电机、发电机双重的利用效率问题，大大降低了能量利用效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种紧凑、美观、高效的多轴透平压缩膨胀机，使得能够更好的满足狭小安装空间。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种多轴透平压缩膨胀机，包括：

一级离心压缩机1、二级离心压缩机2、三级离心压缩机3和向心透平膨胀机4，所述一级离心压缩机1与二级离心压缩机2通过齿轮箱5进行轴连接，所述三级离心压缩机3与向心透平膨胀机4也通过齿轮箱5进行轴连接；所述一级离心压缩机1、二级离心压缩机2和三级离心压缩机3之间通过管道组件相连通。

进一步的，所述一级离心压缩机1与二级离心压缩机2分别与齿轮箱5内第一高速轴6的两端进行轴连接；所述三级离心压缩机3与向心透平膨胀机4分别与齿轮箱5内第二高速轴7的两端进行轴连接。

进一步的，所述管道组件包括连通一级离心压缩机1与二级离心压缩机2的第一管道8，所述第一管道8的中部安装有一级中间冷却器9。

进一步的，所述管道组件还包括连通二级离心压缩机2与三级离心压缩机3的第二管道22，所述第二管道22的中部安装有二级中间冷却器10。

进一步的，所述管道组件还包括连通三级离心压缩机3与向心透平膨胀机4的第三管道11，所述第三管道11的中部安装有末级中间冷却器12。

进一步的，所述第三管道11上还安装有制冷模块，所述制冷模块为低温冷箱13。