一种离心径流透平制造技术

本实用新型专利技术提供了一种离心径流透平，与传统的向心径流透平相比，在相同流量下，无需提高转速，只需通过增加透平级数，就可以增大输出功率，达到透平输出功率的要求；不必为其匹配高速轴承、电机或变速机构，可以有效降低设备成本，提高设备运行安全，有利于设备的可靠性和稳定性；与轴流透平相比，其结构紧凑，体积小，能很好地适应小流量工况，扩展了透平的工况范围。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及小型分布式动力循环，例如有机朗肯循环领域，尤其涉及一种离心径流透平。
技术介绍
在能源短缺问题日益突显的今天，利用工业余热、新能源的各种热力循环系统将被广泛的应用，在这些系统中，透平作为膨胀机的一种，是必不可少的部件。透平是一种将工质(蒸汽、燃气、空气、有机工质等)的热能转换为机械功的旋转式动力机械，广泛的应用在各种热力循环系统中，其通常由静止叶片(静叶)和转动叶片(动叶)组成，工作时，气流所具有的能量在流经静叶时转换成动能，流过动叶时流体冲击叶片，推动动叶转动，从而驱动透平轴旋转，输出机械功。在透平中完成能量转换的基本单元是透平级，简称级，由一列静叶和一列动叶串联组成。根据静叶和动叶的布置结构以及气流在透平内的流动轨迹，透平分为轴流透平和向心径流透平两种形式。轴流式透平用于流量较大的条件下，且结构上便于做成多级形式，能满足高膨胀比和大功率的要求，但轴流式透平结构复杂，体积较大，制造难度大，且流量工况范围较小。根据高膨胀比、高效率、小流量的设计参数要求，系统多选用径流式透平。但传统的向心径流透平多为单级结构，为达到输出功率的要求，其转速往往为数万转，转速要求非常高，影响了设备运行的可靠性和稳定性，国内目前的水平很难实现，国外相应产品价格高昂，且供货情况受制于人；传统的向心径流透平工作时还必须为其匹配高速轴承、电机或变速机构，抬高了成本。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术存在的上述问题，本技术提供了一种离心径流透平。(二)技术方案本技术提供了一种离心径流透平，包括：转子和机匣，其中，所述转子沿径向设置有多排同心环状动叶，所述机匣沿径向设置有多排同心环状静叶，所述多排同心环状动叶与多排同心环状静叶交错排列，相邻两排动叶和静叶沿径向形成一级透平级。优选地，所述转子包括：转轴11、叶轮12和轮盘13，所述转子以所述转轴11为中心，沿半径增大方向依次为所述叶轮12和轮盘13。优选地，在所述轮盘的一表面上，沿径向设置有多排以所述转轴11为中心的同心环状动叶，每排动叶包括多个呈环形排列的动叶14，所述动叶14沿轴向延伸并突出于轮盘的所述表面。优选地，所述机匣包括：机壳21和蜗壳22，所述机匣沿所述转轴11的中心周向对称，所述蜗壳22形成于所述机壳的四周，在所述蜗壳的与转子轮盘相对的位置为一盘体23，所述盘体23与转子轮盘13沿径向对称。优选地，在所述盘体的一表面上，沿径向没置有多排以所述转轴11为中心的同心环状静叶，每排静叶包括多个呈环形排列的静叶24，所述静叶24沿轴向延伸并突出于盘体的所述表面。优选地，所述蜗壳22的径向边缘部分形成出气腔32，所述出气腔32具有气流出口。优选地，所述机壳21和叶轮12之间形成进气腔31，机壳侧壁具有至少一个气流进口33与所述进气腔31连通。优选地，所述多排同心环状动叶和/或多排同心环状静叶的叶型为直叶片、变截面叶片、弯叶片或扭叶片。优选地，所述多排同心环状静叶中的前N排静叶为导叶。优选地，在所述蜗壳的靠近转子叶轮的位置还具有至少一个辅助气流进口34。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本技术的离心径流透平具有以下有益效果：(1)本技术的离心径流透平，与传统的向心径流透平相比，在相同流量下，无需提高转速，转速可以维持在常规水平(3000rpm)，只需通过增加透平级数，就可以增大输出功率，达到透平输出功率的要求；(2)由于离心径流透平的转速可以维持在常规水平，从而不必为其匹配高速轴承、电机或变速机构，可以有效降低设备成本，提高设备运行安全，有利于设备的可靠性和稳定性；(3)与轴流透平相比，其结构紧凑，体积小，由于其动叶和静叶采用径向布置的方式，使得离心径流透平能很好地适应小流量工况，扩展了透平的工况范围。附图说明图1为本技术实施例的离心径流透平的平行于轴向的剖面图；图2为本技术实施例的离心径流透平的另一个平行于轴向的剖面图；图3为本技术实施例的离心径流透平的垂直于轴向的剖面图。【符号说明】11-转轴；12-叶轮；13-轮盘；14-动叶；21-机壳；22-蜗壳；23-盘体；24-静叶；31-进气腔；32-出气腔；33-气流进口；34-辅助气流进口。具体实施方式本技术公开了一种离心径流透平，区别于现有的轴流式透平和向心径向透平，其结构形式灵活，能在透平运行转速为常规转速(3000rpm)下，使透平具有较大的膨胀比和较高的效率；同时借鉴可调导叶技术，能够方便的调节透平流量，扩大透平运行范围，最终保证热力系统的可实现性和经济性。为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。本技术实施例的离心径流透平，包括转子和机匣两部分，其中，转子包括转轴11、叶轮12，轮盘13和动叶14，转子以转轴11为中心，其沿半径增大方向依次为叶轮12和轮盘13，即转轴11处于中心位置，叶轮12形成于转轴的四周，轮盘13形成于叶轮的四周，在轮盘的表面上，沿径向设置有多排以转轴11为中心的同心环状动叶，每排动叶包括多个呈环形排列的动叶14，动叶14沿轴向延伸并突出于轮盘的该表面；机匣包括机壳21和蜗壳22，其沿转轴11的中心周向对称，蜗壳22形成于机壳的四周，机匣包裹转子的轮盘13使得机匣与转子之间密封，机壳21和叶轮12之间形成进气腔31，机壳侧壁具有至少一个气流进口33，在蜗壳的与转子轮盘相对的位置为一盘体23，该盘体23与转子轮盘13沿径向对称，在该盘体的表面上，沿径向设置有多排以转轴11为中心的同心环状静叶，每排静叶包括多个呈环形排列的静叶24，静叶24沿轴向延伸并突出于盘体的该表面；多排动叶与多排静叶交错排列，动叶14顶部靠近盘体23，静叶24顶部靠近轮盘13，相邻两排动叶和静叶沿径向形成一级透平级，即离心径流透平沿径向具有多级透平级，蜗壳22沿径向边缘部分形成出气腔32，并具有气流出口。其中，图1所示的离心径流透平为多级离心径流透平，其具有八排动叶和八排静叶，相邻两排动叶和静叶共形成八个透平级；图2所示的离心径流透平为单级离心径流透平，其仅具有一排动叶和一排静叶，形成一个透平级；图3所示的离心径流透平具有两排动叶和两排静叶，相邻两排动叶和静叶共形成两个透平级。在本实施例中，动叶和静叶的叶型可根据流体介质流动情况，采用直叶片、变截面叶片、弯叶片、扭叶片等多种形式。本技术实施例的离心径流透平，流体介质由离心径流透平的气体进口进入其进气腔，并沿半径方向由内而外流动，即流体介质沿半径增大的离心方向流动，当流体介质流经透平级时，其具有的能量在静叶的作用下转换成动能，流过动叶时流体介质冲击叶片，推动动叶转动，从而驱动转轴旋转，输出机械功，之后流体介质流入出气腔并经气流出口排出(流体介质的流向可参见图1和图2中的箭头所示)。传统的向心径流透平，需要通过提高转速的方式提高输出功率，例如，若达到输出功率要求，向心径流透平要达到10000～80000rpm的转速，而由本技术的技术方案可以看出，本技术的离心径流透平，在相同流量下，无需提高转速，转速可以维持在常规水平(3000rpm)，只需通过增加透平级数，就可以增大输出功率，达到透平输出功率的要求；由于离心径流透本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离心径流透平，其特征在于，包括：转子和机匣，其中，所述转子沿径向设置有多排同心环状动叶，所述机匣沿径向设置有多排同心环状静叶，所述多排同心环状动叶与多排同心环状静叶交错排列，相邻两排动叶和静叶沿径向形成一级透平级。

【技术特征摘要】
1.一种离心径流透平，其特征在于，包括：转子和机匣，其中，所述转子沿径向设置有多排同心环状动叶，所述机匣沿径向设置有多排同心环状静叶，所述多排同心环状动叶与多排同心环状静叶交错排列，相邻两排动叶和静叶沿径向形成一级透平级。2.如权利要求1所述的离心径流透平，其特征在于，所述转子包括：转轴(11)、叶轮(12)和轮盘(13)，所述转子以所述转轴(11)为中心，沿半径增大方向依次为所述叶轮(12)和轮盘(13)。3.如权利要求2所述的离心径流透平，其特征在于，在所述轮盘的一表面上，沿径向设置有多排以所述转轴(11)为中心的同心环状动叶，每排动叶包括多个呈环形排列的动叶(14)，所述动叶(14)沿轴向延伸并突出于轮盘的所述表面。4.如权利要求3所述的离心径流透平，其特征在于，所述机匣包括：机壳(21)和蜗壳(22)，所述机匣沿所述转轴(11)的中心周向对称，所述蜗壳(22)形成于所述机壳的四周，在所述蜗壳的与转子轮盘相对的位置为一盘体(23)，所述盘体(23)与转子轮盘(13)沿径向对称。...

【专利技术属性】
技术研发人员：付经纶，张超，刘建军，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11