CN101649754A - 微型汽轮机 - Google Patents

Abstract

本项发明是利用冲动式汽轮机的原理，即蒸汽在汽轮中把热能转变为机械能。这种微型气轮机可以代替电动机或无电的情况下拖动水泵、油泵、风机等各种转动设备，也可以带动发电机发电，亦可以应用在无电的林区或是偏远的农村山区。结构紧凑、稳定，便利轻携，克服了以往大中型汽轮机使用环境的诸多限制。整个机器由汽轮本体机构、减速器、支架结构三部分组成。工作过程为：自锅炉来的蒸汽经进汽控制阀输入到进汽口10，蒸汽通过喷嘴12推动第一列动叶片13，进而带动叶轮11旋转，主轴9与叶轮11一起旋转，再通过联轴器34输入到减速器中，通过减速器主动齿轮轴31和被动齿轮28的转动啮合达到减速的目的，由被动轴25旋转输出需要的转速。

Description

微型汽轮机

所属技术领域

本项发明是利用冲动式汽轮机的原理，即蒸汽在汽轮中把热能转变为机械能，进而带动水泵、油泵、风机等各种转动设备，也可以带动发电机发电。

背景技术

近年来，随着国民经济的迅速发展，热电产业的发展日新月异，一些新技术、新工艺、新材料也在汽轮机制造业中得到应用，汽轮机的设计制造正在向热电化、高速化、自动化、节约化方向发展。目前，大中型功率的汽轮机，如100MW、200MW、300MW、600MW的汽轮机已形成生产规模，但小型的汽轮机的发展相对较慢，国内有一些功率在几十兆瓦的小型汽轮机生产厂，他们的主要服务对象仍然是电厂或一些大型企业。功率在几十千瓦甚至是几千瓦的微型汽轮机很少。这种微型汽轮机可以代替电动机或在无电的情况下拖动水泵、油泵、风机等各种转动设备，也可以带动发电机发电，亦可以应用在无电的林区或是偏远的农村山区。克服了以往汽轮机对环境的诸多限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽轮机，它体积小，额定输出功率为5KW。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是利用冲量原理，由锅炉加热出来的蒸汽经过进汽控制阀36输入到进汽口10进入蒸汽缸39，蒸汽通过喷嘴12推动叶轮11旋转，进而带动主轴9旋转，通过联轴器34输入到减速箱中，通过减速器主动齿轮轴31和被动齿轮28的转动啮合达到减速的目的，再由被动轴25旋转输出需要的转速，进而带动其他设备。

附图说明

图1是微型汽轮机总图俯视图

图中：1.后汽封排汽口 2.前汽封排汽口 3.汽缸下半前缸 4.前汽封5.测速传感器 6.测速齿轮 7.角接触球轴承 8.前轴承座 9.主轴 10.进汽口 11.叶轮 12.喷嘴 13.第一列动叶片 14.导叶片 15.第二列动叶片 16.排汽缸 17.汽缸下半后缸 18.后汽封 19.后轴承座 20.调心球轴承 21.被动轴闷盖 22.被动轮轴承 23.圆螺母 24.止动垫片25.被动轴 26.被动轴压板 27.被动轴透盖 28.被动齿轮 29.主动轴闷盖 30.主动轮轴承 31.主动齿轮轴 32.主动轴透盖 33.主动轴压板 34.联轴器 35.汽轮机底盘

图2是汽轮机本体左视图

图中：36.进汽控制阀 37.吊耳螺钉 38.汽缸上半 39.蒸汽缸 40.汽轮机本体弹性支架

图3是汽轮机减速器左视图

图中：41.齿轮箱盖 42.齿轮箱箱体 43.齿轮箱弹性支架

图4是喷嘴与叶片放大图

图中：12.喷嘴 13.第一列动叶片

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述：

微型汽轮机机由汽轮机本体、减速器、支架结构三部分组成。汽轮机本体结构由后汽封排汽口1、前汽封排汽口2、汽缸下半前缸3、前汽封4、测速传感器5、测速齿轮6、角接触球轴承7、主轴9、进汽口10、叶轮11、喷嘴12、第一列动叶片13、导叶片14、第二列动叶片15、排汽缸16、汽缸下半后缸17、后汽封18、调心球轴承20、进汽控制阀36、吊耳螺钉37、蒸汽缸39等组成。减速器主要由齿轮箱上盖41、齿轮箱箱体42、被动轴闷盖21、被动轮轴承22、圆螺母23、止动垫片24、被动轴25、被动轴压板26、被动轴透盖27、被动齿轮28、主动轴闷盖29、主动轮轴承30、主动齿轮轴31、主动轴透盖32、主动轴压板33、联轴器34等组成。支架结构主要由前轴承座8、后轴承座19、汽轮机本体弹性支架40、齿轮箱弹性支架43、汽轮机底盘35等组成。

下面对机器总的结构和功能介绍如下：

1.微型汽轮机总的基本结构：这是一种微型的两列汽轮机，有两列动叶片13和15及中间的导叶片14。自锅炉来的蒸汽经进汽控制阀36进入蒸汽缸39，经喷嘴12，冲动叶轮11做功后经排汽缸16排出。汽轮机前汽封4、后汽封18的漏气由前汽封排气口2和后汽封排气口1排出。汽轮机的进汽量的多少由进汽控制阀36进行调节，汽轮机转速可由测速齿轮6和测速传感器5测得，测速齿轮安装在主轴9上，位于前轴承座8的左侧。当汽轮机的转速超过额定转速时，进汽控制阀36自动关闭。汽轮机本体机构、减速器从左至右布置，汽轮机转子安装在主轴9上，主轴9固定在前轴承座8和后轴承座19上。前轴承座8和后轴承座19中的轴承分别为角接触球轴承7和调心球轴承20。前后轴承座底下部由弹性支架40支撑，减速器固定在齿轮箱弹性支架43上，这些部件一起安装在汽轮机底盘35上。其中，叶轮11、主轴9和叶片的转子机构密封于汽轮机下半前缸3、汽轮机下半后缸17和汽缸上半38之中，汽轮机下半前后缸的接合处以及他们和汽缸上半的接合处保持密封，与轴接触处靠前汽封4和后汽封18保持密封，防止蒸汽外泄。

2.蒸汽在汽轮机的做功过程：在汽轮机中，蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。高速汽流流经动叶片时，由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶轮旋转做功，将蒸汽的动能变成轴旋转的机械能。过程如下：通过进汽口10进入到蒸汽缸39的蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力由P₀降至P₁，流速从C₀增至C₁，将蒸汽的热能转变为动能。然后进入第一列动叶片13中，改变流动方向，产生了冲动作用力使叶轮11旋转做功，将蒸汽动能转变为转子的机械能。蒸汽离开第一列动叶片13时速度降低一些，但仍有较大的速度C₂，蒸汽经过导叶片14改变流动方向后再进入第二列动叶片15中继续做功，蒸汽在导叶片中不再膨胀，压力基本不变，即P₁＝P₂。但是由于气流的流动损失，速度由C₂略有降低，变成C₂′，在第二列动叶片中，蒸汽不在膨胀，只是蒸汽的动能进一步被利用，排气的速度降低到C₂″，这就是蒸汽在汽轮机的做功的基本过程。

3.减速器的基本结构：通过联轴器34输进来的转速带动半径小的斜齿主动齿轮轴31转动，与固定在被动轴25上的半径大的斜齿被动齿轮28啮合，达到减速的目的。主动齿轮轴31的两端靠主动轴压板33、主动轴透盖32和主动轴闷盖31进行密封，通过主动轮轴承30进行旋转。被动轴25的两端靠被动轴闷盖21、被动轴透盖27和被动轴压板26进行密封，靠圆螺母23、止动垫片24达到左端的轴向固定，通过被动轮轴承22旋转。整个机构密封于靠齿轮箱上盖41和齿轮箱箱体42中。

4.微型气轮机的主要技术参数：微型汽轮机的体积尽量小，总的外形尺寸大约为950mm×475mm×500mm，重量为15kg，功率为5KW。汽轮机的转速为3000±5％rpm，输出的转速大约为3000±5％rpm/min，进汽的压力为0.8MPa，进汽温度为180℃，排汽缸排除气体的压力为0.11MPa，安全系数可到5.5。

Claims (5)

1.一种微型汽轮机，一种微型汽轮机，整台设备由支架机构、汽轮机本体机构、减速器三部分组成，自锅炉来的蒸汽进入蒸汽缸(39)，经喷嘴(12)，冲动叶轮(11)做功后经排汽缸(16)排出。其特征是：汽轮机本体机构、减速器从左至右布置，汽轮机转子安装在主轴(9)上，主轴固定在前轴承座(8)和后轴承座(19)上。前后轴承座下部由弹性支架(40)支撑，这些部件一起安装在汽轮机底盘(35)上。其中，叶轮和叶片的转子机构位于汽轮机下半前缸(3)、汽轮机下半后缸(17)和汽缸上半(38)之中。

2.根据权利要求1所述的微型汽轮机，其特征是：汽轮机转子机构有两列动叶片(13)和(15)及其中间的导叶片(14)，微型汽轮机，旋转输出功率为5KW。

3.根据权利要求1所述的微型汽轮机，其特征是：汽轮机输汽端有测速装置，在主轴上装有测速齿轮(6)和测速传感器(5)，位于前轴承座(8)左侧。

4.根据权利要求1所述的微型汽轮机，其特征是：汽轮机输汽端有进汽量调节装置，进汽口(10)处安有进汽控制阀(36)。

5.根据权利要求1所述的微型汽轮机，其特征是：前轴承座(8)和后轴承座(19)中的轴承分别为角接触球轴承和调心球轴承。

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