[发明专利]径向气体膨胀机

说明书

技术领域

本发明涉及具有在单个轴上设置成多级的叶轮叶片的径向气体膨胀机。

背景技术

气体膨胀机用于下述目的：吸入从工厂排出的高压气体，并使它膨胀已将气体的压力能转化成速度能(机械能)，从而回收能量，并降低驱动电动机等的功率。这是从专利文献1等中已知的。

可能存在的情况是：气体膨胀机需要设置成多级，以适应(吸收)高压力比或实现高性能。在该情况中，例如，如图4所示的齿轮型(加速齿轮型)径向气体膨胀机是可能的(参见专利文献2)。

根据这种径向气体膨胀机，膨胀机轮轴102经由轴承101A由齿轮箱100支撑。同样，平行于膨胀机轮轴102的多个膨胀机小齿轮轴(叶轮轴)103经由轴承101B由齿轮箱100支撑。高压级A、B和C、D的膨胀机叶轮(叶轮叶片)104布置在图示的膨胀机小齿轮轴103中的一个的两端处，而低压级E和F的膨胀机叶轮(叶轮叶片)104布置在另一膨胀机小齿轮轴103的两端处。

在每一级中，从工厂排放的高温高压气体从构造成蜗壳的流入壳体105和设置在盘形环状空间106中的导流叶片(喷嘴叶片)107被朝向膨胀机叶轮104抽吸。因此，气体膨胀，并从出口锥形扩散器108排出。通过抽吸和膨胀气体回收的功率经由齿轮系传递至膨胀机轮轴102，以降低驱动电动机等(未示出)的功率。在所述一个膨胀机小齿轮轴103上，从第一级膨胀机叶轮104流出的气体经由返回环(回转弯头)109被吸入第二级膨胀机叶轮104，以便在所述两级中重复气体的吸入和膨胀过程。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利No.3457828(第2页，图6)

专利文献2：JP-A-6-193585(第7页，图24)

专利文献3：JP-A-3-168304(第1页，图1)

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，采用如图4所示的齿轮型的径向气体膨胀机，膨胀机小齿轮轴(叶轮轴)103的数量随着级数的增加而增加。需要多个高压密封件和多个高压壳体。

因此，存在多个因素引起对处于高压和高压比条件下的机器的可靠性的担忧，如气体泄漏或轴振动，因此造成难以确保可靠性的问题。

关于图4中示出的径向气体膨胀机，高压两级A、B和C、D的径向气体膨胀机设置在一个膨胀机小齿轮轴103的两端处。它们都被以所谓的悬臂方式支撑在膨胀机小齿轮轴103的位于轴承101B以外的自由端侧上。因此，轴振动增加，并且两级是可接受的极限。由于更多级是不可接受的，因此该径向气体膨胀机具有的缺点在于，它不能承受高压、高压比条件下的使用。

因此，本发明的一个目的是提供一种高度可靠的单个轴(或单轴)多级径向气体膨胀机，其能够承受高压、高压比条件下的使用。

专利文献3披露了具有在转子上设置成多级的气体膨胀机的发电设备。该设备是轴向气体膨胀机，其与径向气体膨胀机在压力水平方面不同，并且根本不能在高压、高压比条件下应用。

技术方案

根据本发明的用于实现上述目的的径向气体膨胀机包括：

容纳在单个壳体中的径向气体膨胀机分段，

该径向气体膨胀机分段包括在单个轴上的轴承之间以两级或更多级布置的叶轮叶片。

该径向气体膨胀机分段可以设置为包括沿轴向方向连接的多个隔板，每个隔板具有形成为连接相邻级的回转弯头，每个回转弯头装配有用于形成对应于叶轮叶片的轮廓的气流的喷嘴叶片和用于将至下一级的入口的气流调节成有效的气流的返回叶片。

可以设置有两个或更多个所述径向气体膨胀机分段，并且每个分段具有与所述单个壳体的吸入口连通的进气口和与所述单个壳体的输出端口连通的出气口。

有益效果

根据本发明的上述径向气体膨胀机，虽然采用了多级，但单个轴即足够。因此，与常规齿轮型径向气体膨胀机等相比，可以最小化高压密封件和高压壳体的数量。而且，所述径向气体膨胀机分段可以设置在单个轴上的轴承之间。因此，与多个轴相比，容易考虑轴对准，并且与悬臂式径向气体膨胀机分段相比，轴振动的设计也容易。此外，单个壳体是足够的，并且因此可以被容易地支撑在轴中心线的位置处。

因此，消除了引起对处于高压和高压比条件下的机器的可靠性的担忧的因素，如气体泄漏或轴振动，并且实现了更加可靠的单个轴(或单轴)多级径向气体膨胀机。

附图说明

图1是单个轴(或单轴)多级径向气体膨胀机的正面截面图，示出了本发明的一个实施例。