一种适用于高温高压工质的超高速涡轮机制造技术

本发明专利技术属于涡轮机技术领域，具体涉及一种适用于高温高压环境的超高速涡轮机。本发明专利技术包括涡轮轴系组件、高温机械密封组件、低温机械密封组件、壳体组件、冷却水套组件；涡轮轴系组件穿过并安装在壳体组件内部，高温机械密封组件位于壳体组件内部并与涡轮轴系组件连接，低温机械密封组件安装在壳体组件内部并与涡轮轴系组件连接，冷却水套组件安装在壳体组件外部。本发明专利技术能够在特殊工质作用下，完成流体热能至超高速机械轴功率的转换，用于驱动发电机、压缩机、离心泵及其他旋转机械装置。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于高温高压工质的超高速涡轮机
本专利技术属于涡轮机
，具体涉及一种适用于高温高压工质的超高速涡轮机。
技术介绍
现有小型涡轮机结构中进气喷嘴基本都固定不可调整，在特定气源压力工况下输出功率比较单一；且涡轮机结构中机械动密封无外引冷却介质，密封摩擦副温升较快，耐磨损性较差，致使涡轮机很难适用于高温高压工质情况；同时，涡轮机在高温工质及长期工作过程中，轴承运转所产生的热量不易散发而导致轴承工作环境恶化，轴系稳定性及可靠性下降；基于现有
技术介绍
设计研发了适用于高温高压工质的超高速涡轮机。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题：针对现有技术的不足，本专利技术提供一种适用于高温高压工质的超高速涡轮机，能够在特殊工质作用下，完成流体热能至超高速机械轴功率的转换，用于驱动发电机、压缩机、离心泵及其他旋转机械装置。本专利技术采用的技术方案：一种适用于高温高压环境的超高速涡轮机，包括涡轮轴系组件、高温机械密封组件、低温机械密封组件、壳体组件、冷却水套组件；涡轮轴系组件穿过并安装在壳体组件内部，高温机械密封组件位于壳体组件内部并与涡轮轴系组件连接，低温机械密封组件安装在壳体组件内部并与涡轮轴系组件连接，冷却水套组件安装在壳体组件外部。所述涡轮轴系组件包括整体式涡轮转子、密封动环、配对滚动轴承，轴衬套、滚动轴承、密封动环、定位套筒、花螺母、O型密封圈、O型密封圈；密封动环套在整体式涡轮转子的轴上，并由转子上台阶对其进行轴向限位，密封动环与轴接触之间设有O型密封圈；配对滚动轴承、轴衬套、滚动轴承、密封动环、定位套筒依次套至涡轮转子上，并相互压紧，密封动环与轴接触之间设有O型密封圈；花螺母与整体式涡轮转子第四段轴通过螺纹连接并压紧定位套筒，通过拧紧花螺母，依次对涡轮转子上各连接件进行轴向压紧使轴系成为一个整体；O型密封圈、O型密封圈对两动环起辅助静密封作用。所述高温机械密封组件包括高温密封壳体、压缩弹簧、静环组件、导向螺钉，O型密封圈、O型密封圈；6个压缩弹簧沿周向均匀搁置在高温密封壳体的弹簧孔内，静环组件放置在压缩弹簧上，导向螺钉通过螺纹拧紧在高温密封壳体中，并对静环组件形成轴向及圆周向限位；压缩弹簧对静环组件提供轴向弹力。所述静环组件包括静环座，石墨环，静环座与石墨环通过环氧树脂粘接剂粘接连接；高温密封壳体与静环座之间设有O型密封圈，密封壳体的外壁上设置有O型密封圈，O型密封圈和O型密封圈对各接合面起辅助静密封作用。所述低温机械密封组件包括密封壳体、导向螺钉、静环组件、压缩弹簧及O型石墨密封圈；6个压缩弹簧周向均匀放置于密封壳体对应的弹簧孔内，静环组件放置于压缩弹簧端面上，导向螺钉通过螺纹拧紧在密封壳体上，并对静环组件形成轴向及周向限位作用。所述静环组件包括静环座，石墨环，静环座与石墨环通过环氧树脂粘接剂粘接连接；密封壳体与静环座之间设有O型石墨密封圈。所述静环组件与轴系组件中的密封动环相互贴合形成另一道动密封摩擦副。壳体组件包括涡轮壳体、进气喷嘴环、涡轮盖、调整挡圈、弹性波浪圈、限流螺钉、O型密封圈、O型密封圈、O型密封圈；涡轮盖与涡轮壳体通过其上凹槽与凸台定位，并通过螺栓锁紧连接；进气喷嘴上设有喷嘴和定位孔，进气喷嘴通过其上定位销孔与涡轮壳体定位，并通过涡轮盖对其进行压紧，通过调整进气喷嘴环上不同的定位孔与涡轮壳体进行定位，可以实现驱动涡轮不同的进气喷嘴数量的调整；调整挡圈放置于涡轮壳体内，并通过涡轮壳体上的台阶对其进行向左限位，通过高温密封壳体的左端面对其进行压紧；弹性波浪圈搁置于涡轮壳体内。弹性波浪圈为轴系组件中滚动轴承的左端外圈提供轴向预紧力，限流螺钉通过螺纹拧紧至涡轮壳体上油路通道孔内。所述壳体组件中，通过进气接头进气，通过进气喷嘴上喷嘴完成气体焓降至动能的转换进而驱动涡轮旋转，通过排气接头完成排气。通过进油接头可以为涡轮中滚动轴承，滚动轴承及动密封摩擦副提供润滑冷却；通过进气接头也可以为高温机械密封组件提供冷气。所述冷却水套组件包括排油接头，冷却水套、进排水接头、密封铜垫、O型密封圈、O型密封圈、O型密封圈，排油接头、进排水接头拧紧至冷却水套上，排油接头同时对接涡轮壳体上的排油孔，形成冷却水套与涡轮壳体的定位。通过排油接头实现涡轮壳体内轴承腔润滑油的排油，通过进排水接头可以对冷却水套完成冷却水供水及排水，冷却水套内表面开有轴向及周向槽道供冷却水流通。所述轴系组件通过配对滚动轴承、滚动轴承安装于壳体组件中，并通过壳体组件中弹性波浪圈对滚动轴承左端外圈提供向右预紧力，壳体组件中台阶及调整挡圈对配对轴承提供限位作用，高温机械密封组件通过螺钉定位安装于壳体组件中涡轮壳体的右端面，同时机械密封壳体压紧调整挡圈；低温机械密封组件定位安装于壳体组件中涡轮壳体的左端面，冷却水套组件通过冷却水套的内圆表面与涡轮壳体的外圆表面配合，并通过排油接头进行定位；轴系组件中密封动环，密封动环分别与高温机械密封组件中石墨静环，机械密封组件中静环组件形成两道动密封，分别隔离涡轮腔与轴承腔、轴承腔与外界环境。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术提供的一种适用于高温高压工质的超高速涡轮机，通过对该专利技术中进气喷嘴进行圆周方向旋转定位，可以直接调整工作中进气喷嘴数量，进而调整涡轮机工作进气量及输出功率，实现一台涡轮机在不更换任何零件的情况下，在较大功率范围内，满足不同功率需求；(2)本专利技术提供的一种适用于高温高压工质的超高速涡轮机，通过对涡轮机壳体及机械密封壳体相关部位开槽及流道，引入外部低温流体工质对机械密封摩擦副部位进行冷却降温，进而改善摩擦副工作环境，提高机械密封在高温高压环境中工作的可靠性；(3)本专利技术提供的一种适用于高温高压工质的超高速涡轮机，通过在涡轮机轴承腔外壳体设置冷却水通道，工作过程中引入冷却水对轴承腔外壳体进行冷却散热，由此降低轴承工作温度，改善轴承工作环境，提高高温环境下涡轮机工作可靠性。附图说明图1为本专利技术提供的一种适用于高温高压工质的超高速涡轮机结构示意图；图2为一种适用于高温高压工质的超高速涡轮机结构左视图；图3为涡轮轴系组件结构示意图；图4为高温机械密封组件结构示意图；图5为静环组件结构结构示意图；图6低温机械密封组件结构示意图；图7静环组件结构示意图；图8壳体组件垂直剖面结构示意图；图9壳体组件水平剖面结构示意图；图10进气喷嘴结构示意图；图11进气喷嘴剖面结构方案图图12冷却水套组件垂直剖面结构方案图；图13冷却水套组件水平剖面结构方案图；图14润滑油流动通道结构示意图；图15密封冷却气体供气结构示意图；图16涡轮机进排气结构示意图；图17冷却水循环结构示意图；图中：1-涡轮轴系组件、2-高温机械密封组件、3-低温机械密封组件、4-壳体组件、5-冷却水套组件、6-整体式涡轮转子、7-密封动环、8-配对滚动轴承、9-轴衬套、10-滚动轴承、11-密封动环、12-定位套筒、13-花螺母、14-O型密封圈、15-O型密封圈、16-高温密封壳体、17-压缩弹簧、18-静环组件、19-导向螺钉、20-O型密封圈、21-O型密封圈、22-静环座、23-石墨环、24-密封壳体、25-静环组件、26-O型石墨密封圈、27-静环座、28-石墨环、29-涡轮壳体、30-进气喷嘴环、31-涡轮盖、32-调整挡圈、33-密封铜垫、34本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于高温高压环境的超高速涡轮机，其特征在于：包括涡轮轴系组件(1)、高温机械密封组件(2)、低温机械密封组件(3)、壳体组件(4)、冷却水套组件(5)；涡轮轴系组件(1)穿过并安装在壳体组件(4)内部，高温机械密封组件(2)位于壳体组件(4)内部并与涡轮轴系组件(1)连接，低温机械密封组件(3)安装在壳体组件(4)内部并与涡轮轴系组件(1)连接，冷却水套组件(5)安装在壳体组件(4)外部。

【技术特征摘要】
1.一种适用于高温高压环境的超高速涡轮机，其特征在于：包括涡轮轴系组件(1)、高温机械密封组件(2)、低温机械密封组件(3)、壳体组件(4)、冷却水套组件(5)；涡轮轴系组件(1)穿过并安装在壳体组件(4)内部，高温机械密封组件(2)位于壳体组件(4)内部并与涡轮轴系组件(1)连接，低温机械密封组件(3)安装在壳体组件(4)内部并与涡轮轴系组件(1)连接，冷却水套组件(5)安装在壳体组件(4)外部。2.根据权利要求1所述的一种适用于高温高压环境的超高速涡轮机，其特征在于：所述涡轮轴系组件(1)包括整体式涡轮转子(6)、密封动环(7)、配对滚动轴承(8)，轴衬套(9)、滚动轴承(10)、密封动环(11)、定位套筒(12)、花螺母(13)、O型密封圈(14)、O型密封圈(15)；密封动环(7)套在整体式涡轮转子(6)的轴上，并由转子上台阶对其进行轴向限位，密封动环(7)与轴接触之间设有O型密封圈(14)；配对滚动轴承(8)、轴衬套(9)、滚动轴承(10)、密封动环(11)、定位套筒(12)依次套至涡轮转子(6)上，并相互压紧，密封动环(11)与轴接触之间设有O型密封圈(15)；花螺母(13)与整体式涡轮转子(6)第四段轴通过螺纹连接并压紧定位套筒(12)，通过拧紧花螺母(13)，依次对涡轮转子(6)上各连接件进行轴向压紧使轴系成为一个整体；O型密封圈(14)、O型密封圈(15)对两动环起辅助静密封作用。3.根据权利要求1所述的一种适用于高温高压环境的超高速涡轮机，其特征在于：所述高温机械密封组件(2)包括高温密封壳体(16)、压缩弹簧(17)、静环组件(18)、导向螺钉(19)，O型密封圈(20)、O型密封圈(21)；6个压缩弹簧(17)沿周向均匀搁置在高温密封壳体(16)的弹簧孔内，静环组件(18)放置在压缩弹簧(17)上，导向螺钉(19)通过螺纹拧紧在高温密封壳体(16)中，并对静环组件(18)形成轴向及圆周向限位；压缩弹簧(17)对静环组件(18)提供轴向弹力。4.根据权利要求2所述的一种适用于高温高压环境的的超高速涡轮机，其特征在于：所述静环组件(18)包括静环座(22)，石墨环(23)，静环座(22)与石墨环(23)通过环氧树脂粘接剂粘接连接；高温密封壳体(16)与静环座(22)之间设有O型密封圈(20)，密封壳体(16)的外壁上设置有O型密封圈(21)，O型密封圈(20)和O型密封圈(21)对各接合面起辅助静密封作用。5.根据权利要求1所述的一种适用于高温高压环境的超高速涡轮机，其特征在于：所述低温机械密封组件(3)包括密封壳体(24)、导向螺钉(19)、静环组件(25)、压缩弹簧(17)及O型石墨密封圈(26)；6个压缩弹簧(17)周向均匀放置于密封壳体(24)对应的弹簧孔内，静环组件(25)放置于压缩弹簧(17)端面上，导向螺钉(19)通过螺纹拧紧在密封壳体(24)上，并对静环组件(25)形成轴向及周向限位作用。6.根据权利要求4所述的一种适用于高温高压环境的超高速涡轮机，其特征在于：所述静环组件(25)包括静环座(27)，石墨环(28)，静环座(27)与石墨环(28)通过环氧树脂粘接剂粘接连接；密封壳体(24)与静环座(27)之间设有O型石墨密封圈(26)。7.根据权利要求6所述的一种适用于高温高压环境的超高速涡轮机，其特征在于：所述静环组件(25)与轴系组件(1)中的密封动环(11)相互贴合形成另一道动密封摩擦副。8.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝小龙，胡丽国，宋满存，王志峰，李振将，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11