一种高温高压透平泵用叶片冷却系统技术方案

本发明专利技术属于流体机械领域，公开了一种高温高压透平泵用叶片冷却系统，其中包括冷却模块，控制模块及循环管道模块三个部分，冷却模块主要包括压缩机、冷凝器、节流阀及前蒸发器和后蒸发器等部件；控制模块包括截止阀、单向阀、温度计和压力表等部件；循环管道模块包括循环泵，进气管道，出气管道等部件。通过增加一个冷却系统对高温高压透平泵用空心叶片进行冷却降温，能够延长空心叶片的使用寿命，提高透平泵在高温高压工况下运行效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高温高压透平泵用叶片冷却系统
本专利技术属于流体机械领域，涉及一种透平泵用叶片冷却系统，适用于高温高压环境。
技术介绍
透平是将流体介质中蕴有的能量转换成机械功的机器，又称涡轮。透平按所用的流体介质不同可分为水轮机(用作水电站的动力源)、汽轮机(用于火力发电厂、船舶推进等)、燃气透平(用作喷气式飞机的推进动力、舰船动力，以及发电厂、尖峰负荷用小型电站等)和空气透平(只能用作微小动力)等。其中水轮机可以由透平泵来实现，即正转为水泵工况，反转为水轮机工况。目前在国内所公开的透平泵在高温高压工况下效率并不是很好，其中一个重要因素是透平泵的叶片在高温高压工况下损坏较为严重，并不能使透平泵安全稳定的运行。专利申请号201610091924.6公开的一种泵冷却系统的温度分布的测定方法，建立所述屏蔽式核主泵冷却系统的等效物理模型，能够获得屏蔽式核主泵冷却系统的整体温度分布，便于系统分析，但并没有对在温度过高时提出有效的解决办法。专利申请号201210288672.8公开了一种罗茨真空泵冷却系统，克服了现有的罗茨真空泵冷却效果不理想、冷却系统密封性差，从而降低了真空泵的整体性能和使用周期的不足，但其适用性并不广，无法延伸到高温高压工况下的透平泵。专利申请号201110181530.7公开的一种电磁泵冷却系统及其控制方法，采用冷却油直接对电磁泵线圈进行冷却，避免了空气和水与液态金属接触的可能，同时冷却能力强，可以保证线圈运行温度，对透平泵上也有很强的借鉴意义，但其缺点是在高温高压工况下也并不是理想。专利申请号201710107374.7公开了一种透平泵用空心叶片，其能够在高温高压下使用，提供了对叶片降温的解决办法，但是并没有对其整个冷却系统进行详细的阐述。
技术实现思路
针对上述缺陷，本专利技术采用一种高温高压透平泵用叶片冷却系统，可以有效的增强对空心叶片的冷却效果，提高叶片在高温高压工况下的使用效率，保证了透平泵在各种工况下能够稳定运行。本专利技术所述的冷却系统主要用于一种有着空心叶片的高温高压透平泵。所述空心叶片包括主翼工作面、主翼背面、翼尖和翼尾，所述翼尖、主翼工作面和主翼背面、翼尾依次连接，并在翼尖、主翼工作面和主翼背面、翼尾之间形成一个空腔，并被加强肋分割为前腔和后腔两个部分，前腔和后腔有气体通道联通，所述冷却气体入口设置在前腔，所述冷却气体出口设置在后腔；冷却气体由空心叶片的冷却气体入口进入前腔，流经气体通道进入后腔，最后从冷却气体出口流出。所述冷却系统包括冷却模块，控制模块及循环管道模块三个部分，冷却模块包括压缩机、冷凝器、节流阀及前蒸发器和后蒸发器；控制模块包括截止阀；循环管道模块包括循环泵，进气管道，出气管道。循环泵通过进气管道连通空心叶片的冷却气体入口，空心叶片冷却气体出口通过出气管道连接循环泵，构成循环管道；所述进气管道上设有截止阀，所述出气管道上设有冷却模块，冷却模块靠近循环泵。所述冷却模块包括依次连接的前蒸发器、后蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀，前蒸发器和后蒸发器置于出气管道一侧.循环管道中的冷却气体通过循环泵加压循环，对空心叶片进行冷却，冷却模块通过前蒸发器和后蒸发器吸收冷却气体的热量使其温度下降。控制模块还包括单向阀、温度计和压力表，所述温度计和压力表设置在进气管道上，位于循环泵和截止阀之间；所述单向阀设置在出气管道上，位于空心叶片和冷却模块之间。所述出气管道用于设置冷却模块中蒸发器的部位的管道直径至少为其他管道直径的1.5倍。通入空心叶片的进气管道不低于两道，每一道所述进气管道的上都装有截止阀。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过增加一个冷却系统对高温高压透平泵用空心叶片进行冷却降温，能够延长空心叶片的使用寿命，提高透平泵在高温高压工况下运行效率。附图说明图1是空心叶片的剖面图；图2是空心叶片的剖面图在A-A方向的截面图；图3是冷却系统图。其中：1.冷却气体入口，2.前腔，3.气体通道，4.后腔，5.冷却气体出口，6.翼尖，7.翼尾，8.加强肋，9.主翼工作面，10.主翼背面，11.循环泵，12.温度计，13.压力表，14.截止阀，15.进气管道，16.单向阀，17.出气管道，18.前蒸发器，19.后蒸发器，20.压缩机，21.冷凝器，22.节流阀，23.冷却模块，24.空心叶片。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明：如附图1、2、3所示，图1是空心叶片的剖面图，图2是空心叶片的剖面图在A-A方向的截面图，图3是高温高压透平泵的空心叶片冷却系统图。本专利技术所述的冷却系统主要用于一种有着空心叶片的高温高压透平泵，其中主要包括冷却模块23，控制模块及循环管道模块三个部分，冷却模块23主要包括压缩机20、冷凝器21、节流阀22、前蒸发器18和后蒸发器19；控制模块包括截止阀14、单向阀16、温度计12和压力表13；循环管道模块包括循环泵11，进气管道15，出气管道17。循环泵11通过进气管道15连通空心叶片的冷却气体入口，空心叶片冷却气体出口通过出气管道17连接循环泵，构成循环管道；进气管道15上从循环泵到空心叶片方向依次设有温度计12、压力表13和截止阀14；出气管道17上从空心叶片到循环泵方向依次设有单向阀16和冷却模块23。所述冷却模块23包括依次连接的前蒸发器18、后蒸发器19、压缩机20、冷凝器21和节流阀22，前蒸发器和后蒸发器置于出气管道17一侧。如图1、2所示，所述空心叶片是一种内部中空结构的特殊叶片，包括主翼工作面9、主翼背面10、翼尖6和翼尾7，所述翼尖6、主翼工作面9和主翼背面10、翼尾7依次连接，并在翼尖6、主翼工作面9和主翼背面10、翼尾7之间形成一个空腔，并被加强肋8分割为前腔2和后腔4两个部分，前腔2和后腔4有气体通道3联通，所述冷却气体入口1设置在前腔2，所述冷却气体出口设置在后腔4；冷却气体由空心叶片的冷却气体入口1进入前腔2，流经气体通道3进入后腔4，最后从冷却气体出口5流出。如图3所示，冷却气体在循环管道模块中循环流动，由循环泵11作为动力源，冷却气体经进气管道15、冷却气体入口1、空心叶片的前腔2、气体通道3、空心叶片的后腔4、冷却气体出口5、出气管道17，最后到达循环泵11。进一步地，所述冷却气体入口1与冷却气体出口5分别与循环管道模块的进气管道15和出气管道17相连。所述循环管道中的冷却气体通过循环泵11加压循环，对空心叶片进行冷却，为使冷却效果更好，蒸发器模块应分为至少两部分，分别为前蒸发器18和后蒸发器19，所述前蒸发器18和后蒸发器19设置于循环管道的出气管道17一侧，由于从空心叶片流出的冷却气体温度较高，应将前蒸发器18和后蒸发器19设置在位于靠近在循环泵11的位置，使其在经过前蒸发器18和后蒸发器19前自然散热；冷却气体在通过前蒸发器18和后蒸发器19时，前蒸发器18和后蒸发器19中的制冷剂吸收冷却气体中的热量，冷却气体温度下降，能够达到降温的目的。循环管道模块为了增强冷却效果，出气管道17用于设置前蒸发器18和后蒸发器19的部位的管道直径应至少为其他管道直径的1.5倍，使冷却气体流速变小，管径的变化会导致冷却气体流动不稳定，其传热性能会变得更好。控制模块的特征在于，通入空心叶片的进气管道不低于两道，每一道所述进气管道的上都装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温高压透平泵用叶片冷却系统，所述冷却系统用于一种内部为中空结构的空心叶片的高温高压透平泵，其特征在于，包括冷却模块，控制模块及循环管道模块三个部分，控制模块包括截止阀；循环管道模块包括循环泵，进气管道和出气管道；循环泵(11)通过进气管道(15)连通空心叶片的冷却气体入口，空心叶片冷却气体出口通过出气管道(17)连接循环泵(11)，构成循环管道；所述进气管道(15)上设有截止阀(14)，所述出气管道(17)上设有冷却模块(23)，冷却模块(23)靠近循环泵(11)。

【技术特征摘要】
1.一种高温高压透平泵用叶片冷却系统，所述冷却系统用于一种内部为中空结构的空心叶片的高温高压透平泵，其特征在于，包括冷却模块，控制模块及循环管道模块三个部分，控制模块包括截止阀；循环管道模块包括循环泵，进气管道和出气管道；循环泵(11)通过进气管道(15)连通空心叶片的冷却气体入口，空心叶片冷却气体出口通过出气管道(17)连接循环泵(11)，构成循环管道；所述进气管道(15)上设有截止阀(14)，所述出气管道(17)上设有冷却模块(23)，冷却模块(23)靠近循环泵(11)。2.如权利要求1所述的一种高温高压透平泵用叶片冷却系统，其特征在于，所述冷却模块(23)包括依次连接的前蒸发器(18)、后蒸发器(19)、压缩机(20)、冷凝器(21)和节流阀(22)，前蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀礼，司翔宇，朱荣生，卢永刚，钟伟源，李扬，张国玉，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32