一种大气量的气体轴承透平膨胀机制造技术

本发明专利技术公开了一种大气量的气体轴承透平膨胀机，采用气体轴承润滑；所述气体轴承内设有环形槽，在所述气体轴承的轴向钻有多个与所述环形槽连通的第一排气孔，以将承载摩擦后的热气体通过所述环形槽、再经过多个第一排气孔排到机身空腔中；本发明专利技术通过增加止推供气孔数量以增大供气面积,并提升气体轴承的排气散热能力，继而提高气体轴承的承载力和稳定性，使得膨胀机工作时可达到5000Nm

【技术实现步骤摘要】
一种大气量的气体轴承透平膨胀机
本专利技术涉及一种膨胀机的改进,特别是一种工作时可达到5000Nm3/h的膨胀量，平均等熵效率可达到86％的大气量的气体轴承透平膨胀机。
技术介绍
透平膨胀机作为空分产品的核心设备，它基本上提供了空分设备的所有的冷量，它的性能直接决定了整套产品的技术水平。目前透平膨胀机主要有两种润滑方式：一种为气体轴承润滑，另一种为油轴承润滑；油轴承承载力大，运行稳定，但附件多，体积大，重量重，特别是当轴封失效时，润滑油可能被带入工艺气体中，造成严重的安全事故；气体轴承适用速度范围大，摩阻低，摩擦功耗低，温升低，噪音小，无污染，适应温度范围大，结构简单，体积小，重量轻，安装、操作、维护方便，可靠性高，寿命长，节省电耗、油耗，操作费用低，经济性高，综合对比油轴承和气体轴承膨胀机可以发现，气体轴承膨胀机性价比很高，具有非常大的发展前景和优势。但是气体轴承存在承载力小的缺点；目前国内气体轴承透平膨胀机，进口压力在0.1-2MPa，进口温度-270-200℃，输出功率范围0.5-50kW，转速范围为10000-200000r/min，通常其进口状态下的流量范围10-600Nm3/h，折算成标准气量范围为50～3000Nm3/h，膨胀轮直径一般小于140mm，风机轮直径一般小于180mm；而油轴承透平膨胀机适用范围为：进口压力在0.1-8MPa，进口温度-200-200℃，输出功率＞50KW，最大可达几十万千瓦，转速范围为5000-100000r/min，其进口状态下的流量范围＞200Nm3/h，折算成标准气量范围为＞2000NNm3/h，膨胀轮直径一般大于80毫米，风机轮直径一般大于100毫米；因此当透平膨胀机的设计气量＞30000Nm3/h时，设计成气体轴承透平膨胀机难以保证气体轴承能够承受较大的轴向和径向载荷，所以一般是设计成油轴承透平膨胀机比较稳妥。为此，我们研发了一种工作时可达到5000Nm3/h的膨胀量，平均等熵效率可达到86％的大气量的气体轴承透平膨胀机。
技术实现思路
专利技术目的是为了克服现有技术的不足而提供一种工作时可达到5000Nm3/h的膨胀量，平均等熵效率可达到86％的大气量的气体轴承透平膨胀机。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种大气量的气体轴承透平膨胀机，采用气体轴承润滑，其特征在于：所述气体轴承内设有环形槽，所述气体轴承的轴向钻有多个与所述环形槽连通的第一排气孔，以将承载摩擦后的热气体通过所述环形槽、再经过多个第一排气孔排到机身空腔中。进一步地，所述气体轴承的内侧端面处设有多个第一止推供气孔和第二止推供气孔；所述第一止推供气孔和第二止推供气孔分别平行气体轴承的旋转中心线且第二止推供气孔比第一止推供气孔更远离气体轴承的旋转中心线，同时所述第二止推供气孔的数量少于第一止推供气孔的数量。进一步地，所述第一排气孔均匀分布。进一步地，所述膨胀机的膨胀轮采用高效率的闭式径轴流向心反动型式。进一步地，所述膨胀机的喷嘴采用高效率的气动TCP-3超音速叶型。进一步地，所述膨胀机的膨胀轮密封副采用轮盖齿迷宫密封。进一步地，所述膨胀机的膨胀轮和风机的风机轮内孔均攻有螺纹孔，以便于拆卸。由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术所述的大气量气体轴承透平膨胀机通过增加止推供气孔数量以增大供气面积,并提升气体轴承的排气散热能力，继而提高气体轴承的承载力和稳定性，使得膨胀机工作时可达到5000Nm3/h的膨胀量，平均等熵效率可达到86％，且总重只有380kg左右，与本设计参数基本相似的油轴承透平膨胀机，总重在4000kg以上，相当于减少90％以上的重量，可节省4/5以上的成本，约20万元左右；且由于气体轴承结构简单，重量轻，维护方便，也节省了用户的维护成本；同时，本专利技术可节省油轴承透平膨胀机中的油泵和电加热器的能耗，运行一年可节省约87600度电，约44万元电费，节能效果明显，继而整套空气分离设备综合能耗也下降了，经济性提高。附图说明下面结合附图对本专利技术技术方案作进一步说明：图1为本专利技术所述的大气量的气体轴承透平膨胀机的示意图；图2为图1的A-A方向的剖视图；图3为本专利技术所述的大气量的气体轴承透平膨胀机的第一气体轴承的左视放大图；图4为图3的B-B方向的剖视放大图；图5为图4的C-C方向的剖视放大图；图6为图4的E部分的放大图；图7为图4的D-D方向的剖视放大图；其中：1、膨胀机；2、风机；11、膨胀轮；12、转子；13、第一气体轴承；14、第二气体轴承；15、密封绝热套；21、风机轮；22、限位密封圈；131、环形槽；132、第一排气孔；133、第一止推供气孔；134、第二止推供气孔；135、第二排气孔。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-7，本专利技术所述的大气量的气体轴承透平膨胀机，包括膨胀机1、风机2和转子12；所述膨胀机1通过风机2制动；所述转子12的两端安装在第一气体轴承13和第二气体轴承14中，其两端分别设有膨胀轮11和风机轮21；设计时，为了减少膨胀机1的径向载荷，所述膨胀轮11的直径选定为150-170毫米；且转速由一般情况下的11500转/分提高到15000-17000转/分；进一步地，由于转速的提高，风机轮21的直径也从常规设计情况下的280毫米，减少到200-210毫米；本实施例中，所述膨胀轮11的直径选定为160mm，转速为15800转/分，风机轮21直径为205mm；通过以上改进使得转子12的重量减少了60％以上，大大减少了转子12的径向载荷；根据调整后的膨胀轮11的直径和风机轮21的直径进行初步计算，该膨胀机1的轴向载荷为80kgf，径向载荷为15kgf。进一步地，为了提高第一气体轴承13和第二气体轴承14的承载力，所述第一气体轴承13和第二气体轴承14采用具有高稳定性静压气体切向供气、带O型圈支撑的止推径向复合型轴承，本实施例中，所述第一气体轴承13和第二气体轴承14的内孔直径取为45毫米，外圆直径取为130毫米，轴向长度取为68毫米；且各自的内侧端面分别设置有双排止推供气孔，如图5-6所示，即第一止推供气孔133和第二止推供气孔134，相较于现有气体轴承的单排止推孔，增加了止推供气孔数，从而增大了供气面积，以进一步抵消部分轴向载荷；所述第一止推供气孔133和第二止推供气孔134分别平行第一气体轴承13的旋转中心线;所述第二止推供气孔134比第一止推供气孔133更远离第一气体轴承13的旋转中心线，且所述第二止推供气孔134的数量少于第一止推供气孔133的数量；通过增大所述第一气体轴承13和第二气体轴承14的内孔和止推面面积，可有效提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大气量的气体轴承透平膨胀机，采用气体轴承润滑，其特征在于：所述气体轴承内设有环形槽，所述气体轴承的轴向钻有多个与所述环形槽连通的第一排气孔，以将承载摩擦后的热气体通过所述环形槽、再经过多个第一排气孔排到机身空腔中。/n

【技术特征摘要】
1.一种大气量的气体轴承透平膨胀机，采用气体轴承润滑，其特征在于：所述气体轴承内设有环形槽，所述气体轴承的轴向钻有多个与所述环形槽连通的第一排气孔，以将承载摩擦后的热气体通过所述环形槽、再经过多个第一排气孔排到机身空腔中。


2.根据权利要求1所述的大气量的气体轴承透平膨胀机，其特征在于：所述气体轴承的内侧端面处设有多个第一止推供气孔和第二止推供气孔；所述第一止推供气孔和第二止推供气孔分别平行气体轴承的旋转中心线且第二止推供气孔比第一止推供气孔更远离气体轴承的旋转中心线，同时所述第二止推供气孔的数量少于第一止推供气孔的数量。


3.根据权利要求1所述的大气量的气体轴承...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐友亮，
申请(专利权)人：苏州制氧机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32