一种低温透平膨胀机保冷结构

专利摘要:
本实用新型公开了一种低温透平膨胀机保冷结构，包括机身和安装在机身开口端的透平蜗壳，所述透平蜗壳与机身开口端之间还设置有第一隔板，所述第一隔板的内侧同轴设置有第二隔板，且所述第二隔板的外壁与第一隔板的内壁接触；所述第一隔板与透平蜗壳之间还设置有喷嘴底板；所述第一隔板与喷嘴底板之间、第一隔板与透平蜗壳之间、第一隔板与机身开口端之间均设置有保冷组件；本实用新型具有有效降低机身与透平蜗壳之间的热交换，进而在低温环境下有效避免机身的常温端结冰，进而保证透平膨胀机的正常运行。
公开号:CN214330709U
申请号:CN202120658149.4U
申请日:2021-03-31
公开日:2021-10-01
发明作者:高莉娜；宋鑫；杨凯；鄢阳陵；杨军
申请人:Sichuan Jianyang Ruite Mechanical Equipment Co ltd；
IPC主号:F01D25-14

专利说明:
[n0001] 本实用新型属于透平膨胀机的技术领域，具体涉及一种低温透平膨胀机保冷结构。
[n0002] 透平膨胀机是空气分离、液化装置获取冷量的关键装置，是保证整套空分液体、液化装置稳定运行的关键。其工作原理是由具有一定压力的气体经过透平膨胀机进行等熵膨胀，使气体压力能降低，输出机械能，同时产生制冷量，输出的机械能由与其同轴的增压机或制动风机所吸收。
[n0003] 制氮装置膨胀机进口温度一般在120K以下，制氮装置膨胀机包括透平蜗壳、喷嘴底板、前隔板、前密封器隔板和机身等。制氮装置膨胀机的通流部分的温度一般在120K~180K之间，制氮装置膨胀机的常温端的温度一般在298K~313K之间。当制氮装置膨胀机开始工作时，制氮装置膨胀机的进、出口温度降低，使得制氮装置膨胀机的通流部分的温度降低至120K以下，进而导致制氮装置膨胀机的常温端温度降低，使得制氮装置膨胀机的常温端外壳表面凝结一层冰霜，不仅造成冷能的浪费，而且设备外壳结冰也会影响设备正常运行。
[n0004] 因此，针对传统的制氮装置膨胀机存在的保冷性不足，常温端外壳在低温运行时容易结冰的缺陷，本实用新型公开了一种低温透平膨胀机保冷结构。
[n0005] 本实用新型的目的在于提供一种低温透平膨胀机保冷结构，实现在低温工作环境下有效避免透平膨胀机的常温端结冰，有效保证透平膨胀机在低温环境下的正常工作。
[n0006] 本实用新型通过下述技术方案实现：
[n0007] 一种低温透平膨胀机保冷结构，包括机身和安装在机身开口端的透平蜗壳，所述透平蜗壳与机身开口端之间还设置有第一隔板，所述第一隔板的内侧同轴设置有第二隔板，且所述第二隔板的外壁与第一隔板的内壁接触；所述第一隔板与透平蜗壳之间还设置有喷嘴底板；所述第一隔板与喷嘴底板之间、第一隔板与透平蜗壳之间、第一隔板与机身开口端之间均设置有保冷组件。
[n0008] 第一隔板和第二隔板均为环状结构，第二隔板同轴设置在第一隔板的内孔中，且第二隔板的外壁与第一隔板的内壁贴合。第一隔板与第二隔板均通过紧固螺栓安装在机身开口端的端面与透平蜗壳的端面之间，第一隔板靠近透平蜗壳一端的端面与透平蜗壳之间还设置有喷嘴底板，喷嘴底板靠近透平蜗壳的一侧为通流端，喷嘴底板靠近第一隔板的一侧为常温端，通过在第一隔板与喷嘴底板之间、第一隔板与透平蜗壳之间、第一隔板与机身开口端之间均设置低导热系数的保冷组件，保冷组件将第一隔板与喷嘴底板、第一隔板与透平蜗壳、第一隔板与机身分隔，进而有效降低通流端与常温端之间的热交换，避免通流端中的冷能损失，同时保证常温端不会结冰。
[n0009] 为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述第一隔板与喷嘴底板贴合的端面上、所述第一隔板与透平蜗壳贴合的端面上、所述机身开口端与第一隔板贴合的端面上均设置有环槽，所述环槽中设置有保冷组件。
[n0010] 为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述机身开口端与第一隔板贴合的端面上位于环槽的外侧还同轴设置有环状的阶梯槽，所述阶梯槽中设置有外置保冷板，外置保冷板通过低导热率的材料制备得到，通过外置保冷板将机身与第一隔板进一步隔热分离，进一步降低通流端与常温端发生的热交换，降低通流端中的冷能损失。
[n0011] 为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述保冷组件包括聚氨酯保冷层、金属隔板，所述聚氨酯保冷层设置在环槽中，所述金属隔板设置在环槽的开口端并将聚氨酯保冷层封闭在环槽内部，由于聚氨酯材料的导热系数仅有0.018-0.022w/mK，通过聚氨酯材料制备得到的聚氨酯保冷层能够有效降低通流端与常温端之间的热交换，大大降低通流端中的冷能损失。
[n0012] 为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述金属隔板的端面回缩至环槽的内侧。
[n0013] 为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述透平蜗壳与机身开口端之间还设置有环状的间隔保冷板组件，所述间隔保冷板组件同轴设置在第一隔板的外侧，且间隔保冷板组件的内壁与第一隔板的外壁之间设置有间隙。间隔保冷板组件由低导热率的材料制备得到，通过间隔保冷板组件将透平蜗壳与机身之间保冷分隔，进一步降低透平蜗壳与机身之间的热交换。
[n0014] 为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述间隔保冷板组件包括相互拼接成整环结构的上保冷半环与下保冷半环。
[n0015] 本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
[n0016] （1）本实用新型通过在机身与透平蜗壳之间从内之外依次同轴设置第二隔板与第一隔板，通过第二隔板与第一隔板将机身与透平蜗壳分隔，避免机身与透平蜗壳直接接触，进而避免机身与透平蜗壳之间发生直接热交换，有效降低机身温度降低；同时通过分体拼装式安装的第一隔板与第二隔板，按照从内至外依次安装第二隔板与第一隔板的顺序安装隔板，或按照从外至内依次拆卸第一隔板与第二隔板的顺序拆卸隔板，使得机身与透平蜗壳之间的安装拆卸更加方便；
[n0017] （2）本实用新型通过在第一隔板与透平蜗壳之间设置喷嘴底板，通过喷嘴底板进一步分隔机身与透平蜗壳，降低机身与透平蜗壳之间的热交换；同时通过在第一隔板与喷嘴底板之间、第一隔板与透平蜗壳之间、第一隔板与机身开口端之间均设置由低导热率材料制备得到的保冷组件，当透平蜗壳处于低温时，通过保冷组件有效阻隔机身与透平蜗壳之间的热交换，有效避免机身的常温端结冰；
[n0018] （3）本实用新型在机身与第一隔板之间设置外置保冷板，在透平蜗壳与机身之间设置间隔保冷板组件，通过外置保冷板与间隔保冷板组件进一步降低机身与透平蜗壳之间的热交换，进而保证在低温工作环境下也能避免机身的常温端结冰。
[n0019] 图1为本实用新型的整体结构示意图；
[n0020] 图2为图1的局部放大图；
[n0021] 图3为间隔保冷板组件的结构示意图。
[n0022] 其中：1-第一隔板；2-第二隔板；3-喷嘴底板；4-保冷组件；5-间隔保冷板组件；6-外置保冷板；7-机身；8-透平蜗壳；41-聚氨酯保冷层；42-金属隔板；51-上保冷半环；52-下保冷半环。
[n0023] 实施例1：
[n0024] 本实施例的一种低温透平膨胀机保冷结构，如图1所示，包括机身7和安装在机身7开口端的透平蜗壳8，所述透平蜗壳8与机身7开口端之间还设置有第一隔板1，所述第一隔板1的内侧同轴设置有第二隔板2，且所述第二隔板2的外壁与第一隔板1的内壁接触；所述第一隔板1与透平蜗壳8之间还设置有喷嘴底板3；所述第一隔板1与喷嘴底板3之间、第一隔板1与透平蜗壳8之间、第一隔板与机身7开口端之间均设置有保冷组件4。
[n0025] 第二隔板2同轴设置在第一隔板1的内侧，且第二隔板2的外壁与第一隔板1的内壁贴合，使得第一隔板1与第二隔板2构成分体式拼接的结构。按照从内至外依次安装第二隔板2与第一隔板1的顺序安装隔板，或按照从外至内依次拆卸第一隔板1与第二隔板2的顺序拆卸隔板，使得机身7与透平蜗壳8之间的安装拆卸更加方便，同时通过第一隔板1与第二隔板2将机身7与透平蜗壳8隔开，避免机身7与透平蜗壳8之间直接发生热交换。
[n0026] 透平蜗壳8上设置有供第一隔板1定位安装的阶梯槽，第一隔板1靠近透平蜗壳8的端面上对应透平蜗壳8上的阶梯槽设置有凸起，通过凸起与阶梯槽的配合，实现第一隔板1与透平蜗壳8的安装，同时在凸起上设置由低导热率材料制备得到的保冷组件4，用于降低透平蜗壳8与机身7之间的热交换，有效对透平蜗壳8中的通流端进行保冷，同时避免机身7中的常温端结冰。
[n0027] 同时，在第一隔板1上的凸起的上部与透平蜗壳8的通流气道之间还设置有喷嘴底板3，避免通流气道中的低温气流直接与第一隔板1接触，同时在第一隔板1靠近喷嘴底板3的端面上设置由低导热率材料制备得到的保冷组件4，用于降低透平蜗壳8与机身7之间的热交换，有效对透平蜗壳8中的通流端进行保冷，同时避免机身7中的常温端结冰。
[n0028] 同时，在第一隔板1靠近机身7的端面上也设置有保冷组件4，避免第一隔板1与机身7直接接触，同时通过保冷组件4降低透平蜗壳8与机身7之间的热交换，有效对透平蜗壳8中的通流端进行保冷，同时避免机身7中的常温端结冰。
[n0029] 实施例2：
[n0030] 本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，如图1所示，所述第一隔板1与喷嘴底板3贴合的端面上、所述第一隔板1与透平蜗壳8贴合的端面上、所述机身7开口端与第一隔板1贴合的端面上均设置有环槽，所述环槽中设置有保冷组件4。
[n0031] 第一隔板1上对应透平蜗壳8上的阶梯槽设置有凸起，凸起靠近透平蜗壳8的端面上设置有环槽，环槽中设置有保冷组件4；同时在第一隔板1位于凸起上方的端面与喷嘴底板3之间设置有环槽，环槽中设置有保冷组件4；在机身7与第一隔板1贴合的端面上设置有至少一个环槽，环槽中设置有保冷组件4。
[n0032] 通过在环槽中设置保冷组件4，进而通过保冷组件4降低机身7与透平蜗壳8之间的热传递，有效降低透平蜗壳8中通流端的冷能散失，同时有效避免机身7中的常温端结冰。
[n0033] 本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。
[n0034] 实施例3：
[n0035] 本实施例在上述实施例1或2的基础上做进一步优化，如图1所示，所述机身7开口端与第一隔板1贴合的端面上位于环槽的外侧还同轴设置有环状的阶梯槽，所述阶梯槽中设置有外置保冷板6。
[n0036] 机身7开口端的端面上对应第一隔板1的外边缘处设置有环状的阶梯槽，阶梯槽中设置有外置保冷板6，外置保冷板由聚氨酯等低导热率的材料制备得到。通过设置外置保冷板6，进一步降低第一隔板1与机身7之间的热交换。
[n0037] 本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。
[n0038] 实施例4：
[n0039] 本实施例在上述实施例1-3任一项的基础上做进一步优化，如图1和图2所示，所述保冷组件4包括聚氨酯保冷层41、金属隔板42，所述聚氨酯保冷层41设置在环槽中，所述金属隔板42设置在环槽的开口端并将聚氨酯保冷层41封闭在环槽内部。
[n0040] 在环槽中直接充入聚氨酯发泡剂，同时在环槽的开口处焊接金属隔板42将未成型的聚氨酯发泡剂封闭在环槽内部，待聚氨酯发泡剂凝固后即构成聚氨酯保冷层41，金属隔板42用于固定聚氨酯保冷层41，同时对聚氨酯保冷层41进行保护。
[n0041] 进一步的，所述金属隔板42的厚度为1mm-3mm；所述聚氨酯保冷层41的厚度为20mm-30mm，所述环槽的深度大于聚氨酯保冷层41的厚度。
[n0042] 本实施例的其他部分与上述实施例1-3任一项相同，故不再赘述。
[n0043] 实施例5：
[n0044] 本实施例在上述实施例1-4任一项的基础上做进一步优化，如图2所示，所述金属隔板42的端面回缩至环槽的内侧，即金属隔板42靠近环槽开口一侧的端面回缩至环槽内部，使得环槽的端面与机身7的端面或透平蜗壳8的端面接触时，由于金属隔板42回缩至环槽内部，进而使得金属隔板42不会与机身7的端面或透平蜗壳8的端面接触，避免金属隔板42与机身7的端面或透平蜗壳8的端面直接发生热交换。
[n0045] 进一步的，所述金属隔板42的端面与环槽开口端的端面深度差大于等于0.5mm。
[n0046] 本实施例的其他部分与上述实施例1-4任一项相同，故不再赘述。
[n0047] 实施例6：
[n0048] 本实施例在上述实施例1-5任一项的基础上做进一步优化，如图1所示，所述透平蜗壳8与机身7开口端之间还设置有环状的间隔保冷板组件5，所述间隔保冷板组件5同轴设置在第一隔板1的外侧，且间隔保冷板组件5的内壁与第一隔板1的外壁之间设置有间隙。
[n0049] 透平蜗壳8的外侧边缘与机身7开口端之间设置有环状的间隔保冷板组件5，间隔保冷板组件5与第一隔板1同轴设置，且间隔保冷板组件5的内壁与第一隔板1的外壁之间设置有间隙，避免间隔保冷板组件5与第一隔板1直接接触进行热交换。通过设置间隔保冷板组件5，减少机身7与透平蜗壳8之间的热交换，降低透平蜗壳8中通流端的冷能散失，同时进一步避免机身7中的常温端结冰。
[n0050] 本实施例的其他部分与上述实施例1-5任一项相同，故不再赘述。
[n0051] 实施例7：
[n0052] 本实施例在上述实施例1-6任一项的基础上做进一步优化，如图3所示，所述间隔保冷板组件5包括相互拼接成整环结构的上保冷半环51与下保冷半环52，上保冷半环51为底部开口的半环状，下保冷半环52为顶部开口的半环状，上保冷半环51的底部开口与下保冷半环52的顶部开口对应拼接构成整环状结构。
[n0053] 上保冷半环51与下保冷半环52上均设置有通孔，机身7的端面与透平蜗壳8的端面上均对应上保冷半环51上的通孔与下保冷半环52上的通孔设置有连接螺纹孔，通过在连接螺纹孔与通孔中螺纹安装连接螺栓，实现整个间隔保冷板组件5在机身7与透平蜗壳8之间的便捷安装。
[n0054] 本实施例的其他部分与上述实施例1-6任一项相同，故不再赘述。
[n0055] 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

权利要求:
Claims (7)
[0001] 1.一种低温透平膨胀机保冷结构，包括机身（7）和安装在机身（7）开口端的透平蜗壳（8），其特征在于，所述透平蜗壳（8）与机身（7）开口端之间还设置有第一隔板（1），所述第一隔板（1）的内侧同轴设置有第二隔板（2），且所述第二隔板（2）的外壁与第一隔板（1）的内壁接触；所述第一隔板（1）与透平蜗壳（8）之间还设置有喷嘴底板（3）；所述第一隔板（1）与喷嘴底板（3）之间、第一隔板（1）与透平蜗壳（8）之间、第一隔板（1）与机身（7）开口端之间均设置有保冷组件（4）。
[0002] 2.根据权利要求1所述的一种低温透平膨胀机保冷结构，其特征在于，所述第一隔板（1）与喷嘴底板（3）贴合的端面上、所述第一隔板（1）与透平蜗壳（8）贴合的端面上、所述机身（7）开口端与第一隔板（1）贴合的端面上均设置有环槽，所述环槽中设置有保冷组件（4）。
[0003] 3.根据权利要求2所述的一种低温透平膨胀机保冷结构，其特征在于，所述机身（7）的开口端与第一隔板（1）贴合的端面上位于环槽的外侧还同轴设置有环状的阶梯槽，所述阶梯槽中设置有外置保冷板（6）。
[0004] 4.根据权利要求1-3任一项所述的一种低温透平膨胀机保冷结构，其特征在于，所述保冷组件（4）包括聚氨酯保冷层（41）、金属隔板（42），所述聚氨酯保冷层（41）设置在环槽中，所述金属隔板（42）设置在环槽的开口端并将聚氨酯保冷层（41）封闭在环槽内部。
[0005] 5.根据权利要求4所述的一种低温透平膨胀机保冷结构，其特征在于，所述金属隔板（42）的端面回缩至环槽的内侧。
[0006] 6.根据权利要求1-3任一项所述的一种低温透平膨胀机保冷结构，其特征在于，所述透平蜗壳（8）与机身（7）开口端之间还设置有环状的间隔保冷板组件（5），所述间隔保冷板组件（5）同轴设置在第一隔板（1）的外侧，且间隔保冷板组件（5）的内壁与第一隔板（1）的外壁之间设置有间隙。
[0007] 7.根据权利要求6所述的一种低温透平膨胀机保冷结构，其特征在于，所述间隔保冷板组件（5）包括相互拼接成整环结构的上保冷半环（51）与下保冷半环（52）。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120658149.4U|CN214330709U|2021-03-31|2021-03-31|一种低温透平膨胀机保冷结构|CN202120658149.4U| CN214330709U|2021-03-31|2021-03-31|一种低温透平膨胀机保冷结构|