>[0036]圖3是本實(shí)用新型渦輪膨脹機(jī)第一級(jí)導(dǎo)葉和向心渦輪結(jié)構(gòu)立體示意圖；
[0037]圖4是本實(shí)用新型渦輪膨脹機(jī)第一級(jí)導(dǎo)葉和向心渦輪結(jié)構(gòu)平面示意圖；
[0038]圖5是本實(shí)用新型渦輪膨脹機(jī)第一級(jí)導(dǎo)葉立體示意圖；
[0039]圖6是本實(shí)用新型渦輪膨脹機(jī)向心渦輪結(jié)構(gòu)立體示意圖；
[0040]圖7是本實(shí)用新型渦輪膨脹機(jī)向心葉片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖8是本實(shí)用新型渦輪膨脹機(jī)離心渦輪和有直片擴(kuò)壓流道結(jié)構(gòu)立體示意圖；
[0042]圖9是本實(shí)用新型渦輪膨脹機(jī)離心渦輪和有直片擴(kuò)壓流道結(jié)構(gòu)平面示意圖；
[0043]圖10是本實(shí)用新型渦輪膨脹機(jī)有直片擴(kuò)壓流道結(jié)構(gòu)立體示意圖；
[0044]圖11是本實(shí)用新型渦輪膨脹機(jī)離心渦輪結(jié)構(gòu)立體示意圖；
[0045]圖12是本實(shí)用新型渦輪膨脹機(jī)離心渦輪和無(wú)直片擴(kuò)壓流道結(jié)構(gòu)平面示意圖；
[0046]圖13是本實(shí)用新型渦輪膨脹機(jī)離心葉片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖14是本實(shí)用新型渦輪膨脹機(jī)第二級(jí)導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖15是本實(shí)用新型渦輪膨脹機(jī)殼體；
[0049]圖16是本實(shí)用新型渦輪膨脹機(jī)向心葉片橫截面空心結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050]圖17是本實(shí)用新型渦輪膨脹機(jī)離心葉片橫截面空心結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051]圖18是本實(shí)用新型渦輪膨脹機(jī)分離轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)橫截面示意圖。
[0052]圖中，I是殼體，11是工質(zhì)入口，12是工質(zhì)出口，13是第一級(jí)環(huán)形流道，14是第二級(jí)環(huán)形流道，2是第一級(jí)導(dǎo)葉，2a是導(dǎo)葉噴嘴，3是向心渦輪，3a是向心渦輪工作流道，31是向心葉片頭部，32是向心葉片工作面，33是向心葉片尾緣，34是向心葉片背面，4是轉(zhuǎn)軸，5是定位塊，5a是第二級(jí)導(dǎo)葉，6是離心渦輪，6a是離心渦輪工作流道，61是離心葉片頭部，62是離心葉片工作面，63是離心葉片尾緣，64是離心葉片背面，7是擴(kuò)壓流道，7a是直片，8是基座，9是第二轉(zhuǎn)軸。
【具體實(shí)施方式】
[0053]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行具體的描述，實(shí)施例只用于對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本實(shí)用新型的內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整也屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0054]結(jié)合圖1至圖9。
[0055]—種小流量渦輪膨脹機(jī)，至少包括殼體1、和殼體I具有的有機(jī)工質(zhì)入口 11和出口12，渦輪膨脹機(jī)由兩級(jí)渦輪結(jié)構(gòu)串聯(lián)構(gòu)成，第一級(jí)渦輪是由向心渦輪3構(gòu)成，第二級(jí)渦輪由離心渦輪6構(gòu)成。
[0056]第一級(jí)渦輪包括有機(jī)工質(zhì)入口 11連接的第一級(jí)環(huán)形流道13、第一級(jí)環(huán)形流道13內(nèi)側(cè)的第一級(jí)導(dǎo)葉2和向心渦輪3 ;向心渦輪3包括對(duì)稱設(shè)置的多個(gè)向心葉片，每個(gè)向心葉片工作面32和尾緣33為圓弧線，葉片背面34是由樣條曲線連接而成的弧線，葉片頭部31為圓弧倒角；相鄰向心葉片之間形成的向心渦輪工作流道3a寬度由入口至出口段均勻減小。
[0057]第一級(jí)導(dǎo)葉2形成的多個(gè)導(dǎo)葉噴嘴2a入口寬度大于出口寬度。
[0058]第二級(jí)渦輪包括設(shè)置于第一級(jí)渦輪出口中心的第二級(jí)導(dǎo)葉5a、第二級(jí)導(dǎo)葉5a外側(cè)的離心渦輪6、離心渦輪6外周的擴(kuò)壓流道7和與有機(jī)工質(zhì)出口連接的第二級(jí)環(huán)形流道14 ;離心渦輪6包括對(duì)稱設(shè)置的多個(gè)離心葉片，每個(gè)離心葉片工作面62、背面64和尾緣63均為圓弧線，葉片頭部61為圓弧倒角；相鄰離心葉片之間形成的離心渦輪工作流道6a寬度由入口段至出口段先減小后增大，且入口寬度大于出口寬度。
[0059]擴(kuò)壓流道7是有葉擴(kuò)壓流道或無(wú)葉擴(kuò)壓流道；有葉擴(kuò)壓流道由均勻設(shè)置的直片7a繞環(huán)形擴(kuò)壓流道7布置，每個(gè)直片7a沿?cái)U(kuò)壓流道徑向傾斜設(shè)置。
[0060]如圖1所示，圖1是本實(shí)用新型渦輪膨脹機(jī)結(jié)構(gòu)橫截面示意圖，圖中表示了采用本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的渦輪膨脹機(jī)各構(gòu)件組合結(jié)構(gòu)狀態(tài)。
[0061]圖2至圖15是采用本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的渦輪膨脹機(jī)各構(gòu)件分拆狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0062]圖16和圖17是本實(shí)用新型向心葉片和離心葉片剖視圖，各圖均表示了本實(shí)用新型葉片的中空結(jié)構(gòu)。
[0063]利用本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)渦輪膨脹機(jī)提供了如下實(shí)施例:
[0064]實(shí)施例1
[0065]吸入蝸殼進(jìn)口總壓1.12MPa，總溫370K，質(zhì)量流量0.6kg/s，比焓474KJ/kg ;排出蝸殼出口總壓0.34MPa，總溫364.7K ;工質(zhì)為R245fa ;葉輪轉(zhuǎn)速8000r/min。該渦輪膨脹機(jī)等熵效率約為77%，有效軸功率2.6kff0兩級(jí)渦輪轉(zhuǎn)速大小和方向相同，可通過(guò)同一根軸驅(qū)動(dòng)同一臺(tái)發(fā)電機(jī)。
[0066]實(shí)施例2
[0067]結(jié)合圖18，如圖所示，吸入蝸殼進(jìn)口總壓1.12MPa，總溫370K，質(zhì)量流量0.6kg/s，比焓474KJ/kg ;排出蝸殼出口總壓0.34MPa，總溫364.7K ;工質(zhì)為R245fa ;兩級(jí)葉輪轉(zhuǎn)速均為8000r/min。該渦輪膨脹機(jī)為對(duì)轉(zhuǎn)渦輪。由于本例的中間導(dǎo)葉和實(shí)施例1中不同，為無(wú)葉片設(shè)計(jì)，該處流動(dòng)轉(zhuǎn)折角比實(shí)施例1小，流動(dòng)損失較??；同時(shí)，由于轉(zhuǎn)向相反，次級(jí)離心渦輪葉片安放方向和實(shí)施例1相反，由于流動(dòng)損失減小，等熵效率更高，約為85%，有效軸功率2.9kW。但兩級(jí)渦輪不同軸，旋轉(zhuǎn)方向相反，分別驅(qū)動(dòng)各自的發(fā)電機(jī)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種小流量渦輪膨脹機(jī)，至少包括殼體、和殼體具有的有機(jī)工質(zhì)入口和出口，其特征在于:渦輪膨脹機(jī)由兩級(jí)渦輪結(jié)構(gòu)串聯(lián)構(gòu)成，第一級(jí)渦輪是由向心渦輪構(gòu)成，第二級(jí)渦輪由離心渦輪構(gòu)成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小流量渦輪膨脹機(jī)，其特征在于:所述第一級(jí)渦輪包括有機(jī)工質(zhì)入口連接的第一級(jí)環(huán)形流道、第一級(jí)環(huán)形流道內(nèi)側(cè)的第一級(jí)導(dǎo)葉和向心渦輪；向心渦輪包括對(duì)稱設(shè)置的多個(gè)向心葉片，每個(gè)向心葉片工作面和尾緣為圓弧線，葉片背面是由樣條曲線連接而成的弧線，葉片頭部為圓弧倒角；相鄰向心葉片之間形成的向心渦輪工作流道寬度由入口至出口段均勻減小。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小流量渦輪膨脹機(jī)，其特征在于:所述第一級(jí)導(dǎo)葉形成的多個(gè)噴嘴入口寬度大于出口寬度。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的小流量渦輪膨脹機(jī)，其特征在于:所述第二級(jí)渦輪包括設(shè)置于第一級(jí)渦輪出口中心的第二級(jí)導(dǎo)葉、第二級(jí)導(dǎo)葉外側(cè)的離心渦輪、離心渦輪外周的擴(kuò)壓流道和與有機(jī)工質(zhì)出口連接的第二級(jí)環(huán)形流道；離心渦輪包括對(duì)稱設(shè)置的多個(gè)離心葉片，每個(gè)離心葉片工作面、背面和尾緣均為圓弧線，離心葉片頭部為圓弧倒角；相鄰離心葉片之間形成的離心渦輪工作流道寬度由入口段至出口段先減小后增大，且入口寬度大于出口寬度。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的小流量渦輪膨脹機(jī)，其特征在于:所述擴(kuò)壓流道是有葉擴(kuò)壓流道或無(wú)葉擴(kuò)壓流道；有葉擴(kuò)壓流道由均勻設(shè)置的直片繞環(huán)形擴(kuò)壓流道布置，每個(gè)直片沿?cái)U(kuò)壓流道徑向傾斜設(shè)置。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的小流量渦輪膨脹機(jī)，其特征在于:所述向心葉片和離心葉片均為空心結(jié)構(gòu)或?qū)嵭慕Y(jié)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的小流量渦輪膨脹機(jī)，其特征在于:所述向心葉片采用厚度極厚設(shè)計(jì)，葉片最厚處達(dá)到40mm。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的小流量渦輪膨脹機(jī)，其特征在于:所述離心葉片采用厚度極厚設(shè)計(jì)，葉片最厚處達(dá)到35mm。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的小流量渦輪膨脹機(jī)，其特征在于:所述向心葉片和離心葉片高度在葉高方向的變化規(guī)律為直線。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的小流量渦輪膨脹機(jī)，其特征在于:所述兩級(jí)渦輪是同軸結(jié)構(gòu)或分離的兩軸結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種有機(jī)工質(zhì)的小流量渦輪膨脹機(jī)。至少包括殼體、和殼體具有的有機(jī)工質(zhì)入口和出口，渦輪膨脹機(jī)由兩級(jí)渦輪結(jié)構(gòu)串聯(lián)構(gòu)成，第一級(jí)渦輪是由向心渦輪構(gòu)成，第二級(jí)渦輪由離心渦輪構(gòu)成。本實(shí)用新型渦輪膨脹機(jī)，其核心能量轉(zhuǎn)換部件為第一級(jí)向心渦輪噴嘴和轉(zhuǎn)輪，主要轉(zhuǎn)換80％左右的能量，另一個(gè)能量轉(zhuǎn)換部件為第二級(jí)離心渦輪，主要完成20％左右的能量轉(zhuǎn)換，渦輪葉片采用厚度極厚設(shè)計(jì)，流道分別采用加速流道和減速流道設(shè)計(jì)，第二級(jí)渦輪出口采用擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型結(jié)合徑流式渦輪型式，針對(duì)小熱流流量條件提出了一種新型形線的渦輪葉片，并結(jié)合該渦輪葉片形狀，設(shè)計(jì)了一種新型的小流量高效率渦輪膨脹機(jī)。
【IPC分類】F01K27/00, F01D5/14, F01D5/04, F01D1/10, F01K25/10
【公開(kāi)號(hào)】CN204783121
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520402959
【發(fā)明人】張惟斌, 劉小兵, 江啟峰, 鄧萬(wàn)權(quán), 劉玲玲
【申請(qǐng)人】西華大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年6月12日