的材料，中間通入一定壓力的密封氣，氣源是某一級的排氣或者進氣，同時起到油封和氣封的作用。密封機構(gòu)4需與轉(zhuǎn)子主軸保持一定的微小間隙,通常為0.1?0.15mm,以防止刮壞密封齒。
[0028]在本實施例中，一級回流器5，一級噴嘴8，二級噴嘴9和二級回流器10軸向通過數(shù)個螺釘緊固以彼此壓緊，這樣保證氣流全部經(jīng)過噴嘴膨脹而不會通過彼此之間的間隙泄露，同時，整體的軸向位置由一級回流器5的定位卡槽決定，其配合方式為間隙或者過盈配合。二級導流器11，三級噴嘴12和三級回流器14的固定方式與此方法類似。
[0029]在本實施例中，一級工作輪6，二級工作輪7和三級工作輪13均為半開式結(jié)構(gòu)，其與各回流器的間隙由加工精度保證，使其少泄露氣體的同時又留有一定的軸向竄動余量。
[0030]在本實施例中，一級工作輪6和二級工作輪7為對置結(jié)構(gòu)，這樣大大減小轉(zhuǎn)子所承受的軸向力。該設計在本實施例中還能采用其他兩級對置或者反置。
[0031]在本實施例中，轉(zhuǎn)子上各零件的軸向位置由套筒和鎖緊螺母固定，主軸和轉(zhuǎn)子上其他零件之間的連接為過盈配合或者鍵連接。
[0032]如圖2所示，在本實施例中，回熱系統(tǒng)由三臺管殼式換熱器或者其他諸如套管式，板翅式換熱器構(gòu)成；在所述工作示意圖中包括，一級膨脹機Tl，二級膨脹機T2，三級膨脹機T3，一級換熱器Hl，二級換熱器H2，三級換熱器H3。
[0033]所述回熱式多級同軸膨脹機工作過程如下:壓縮空氣經(jīng)過一級換熱器Hl預熱，進入一級膨脹機Tl做功后經(jīng)二級換熱器H2回熱后進入二級膨脹機T2做功，做功后的壓縮空氣經(jīng)三級換熱器H3回熱后進入三級膨脹機T3做功。
[0034]所述換熱器工作原理:空氣在殼程流動，熱水在管程流動，每一級的空氣經(jīng)過回熱均能保證進口溫度為100°c左右。
[0035]在本實施例中，高壓空氣由整個儲能系統(tǒng)中的壓縮氣源提供，其壓力在1.5?1MPa之間可調(diào)，進氣流量在O?10000Nm3/min之間可調(diào)，可根據(jù)具體設計參數(shù)進行不同配置。
[0036]在本實施例中，主軸輸出轉(zhuǎn)速為30000r/min左右，實現(xiàn)輸出功率變化范圍在O?600KW之間，通過減速器減速，帶動普通發(fā)電機進行發(fā)電并網(wǎng)。
[0037]以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發(fā)明的技術方案進行各種組合、修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種回熱式多級同軸膨脹機，其特征在于，所述回熱式多級同軸膨脹機包括膨脹機系統(tǒng)和回熱系統(tǒng)；所述膨脹機系統(tǒng)包括殼體(I)、止推軸承(2)、主軸(3)、迷宮密封機構(gòu)(4)、多級回流器、多級工作輪、多級噴嘴、多級導流器、和支撐軸承(15);所述回熱系統(tǒng)由與所述膨脹機系統(tǒng)級數(shù)相同的不同換熱量的換熱器組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的回熱式多級同軸膨脹機，其特征在于，所述殼體(I)為水平剖分式結(jié)構(gòu)，多級進氣流道型線均為漸變式螺旋線，多級排氣流道型線為漸變式螺旋線，或者等直徑圓周線，或者上述兩種型線的任意組合。
3.根據(jù)權利要求1所述的回熱式多級同軸膨脹機，其特征在于，所述膨脹機系統(tǒng)級數(shù)為2?10級。
4.根據(jù)權利要求1所述的回熱式多級同軸膨脹機，其特征在于，所述換熱器的類型為管殼式換熱器、套管式換熱器，板翅式換熱器中的任何一種。
5.根據(jù)權利要求1所述的回熱式多級同軸膨脹機，其特征在于，所述止推軸承(2)為可傾瓦式結(jié)構(gòu)的滑動軸承，具有雙止推面；或者為兩個具有單止推面的止推軸承的組合。
6.根據(jù)權利要求1所述的回熱式多級同軸膨脹機，其特征在于，所述迷宮密封機構(gòu)(4)中間開槽，通入密封氣進行雙面密封，密封齒數(shù)為6?30。
7.根據(jù)權利要求1所述的回熱式多級同軸膨脹機，其特征在于，所述多級回流器，多級導流器的曲面結(jié)構(gòu)使得多級排氣流道為漸擴型。
8.根據(jù)權利要求1所述的回熱式多級同軸膨脹機，其特征在于，所述多級工作輪均為半開式結(jié)構(gòu)，或者均為閉式結(jié)構(gòu)，或者上述為兩種結(jié)構(gòu)的任意組合；所述多級工作輪的葉片數(shù)為8?20片。
9.根據(jù)權利要求1所述的回熱式多級同軸膨脹機，其特征在于，所述多級噴嘴均配置為固定葉片噴嘴，或均配置為可調(diào)噴嘴，或所述多級噴嘴配置為上述兩種噴嘴的任意組合；所述固定葉片噴嘴的葉片數(shù)為9?15片。
10.根據(jù)權利要求1-8任一項所述的回熱式多級同軸膨脹機，其特征在于，每一級膨脹氣體均引出機體進行回熱再進入下一級膨脹，回熱后溫度為80?120°C ;每一級進氣壓力為1.5?lOMPa，進氣流量為6000?100000Nm3/h ;所述回熱式多級同軸膨脹機工作轉(zhuǎn)速為20000?40000r/min，輸出軸功率為0.5?10MW。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型回熱式多級同軸膨脹機，包括膨脹機系統(tǒng)和回熱系統(tǒng)。所述膨脹機系統(tǒng)包括殼體（1）、止推軸承（2）、主軸（3）、迷宮密封機構(gòu)（4）、多級回流器、多級工作輪、多級噴嘴、多級導流器和支撐軸承（15）。所述回熱系統(tǒng)由與所述膨脹機系統(tǒng)級數(shù)相同的不同換熱量的換熱器組成。該膨脹機系統(tǒng)為水平剖分式結(jié)構(gòu)，工作介質(zhì)為高壓空氣，儲能系統(tǒng)里的高壓空氣經(jīng)過多級膨脹和多級回熱，驅(qū)動膨脹機輸出軸做功，通過減速器帶動發(fā)電機發(fā)電。本發(fā)明以最大輸出功和絕熱效率為目標，優(yōu)化了多級膨脹機的多級參數(shù)配置和結(jié)構(gòu)設計，具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊，效率高的特點，改善了透平膨脹機的做功能力，拓寬了徑軸流式膨脹機在發(fā)電領域的應用。
【IPC分類】F01D1-10
【公開號】CN104791015
【申請?zhí)枴緾N201410022856
【發(fā)明人】季偉, 孫郁, 張武
【申請人】中國科學院理化技術研究所
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2014年1月17日