專利名稱：增壓透平膨脹機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種增壓透平膨脹機，尤其是一種氣體軸承透平膨脹機。
背景技術：
增壓透平膨脹機是空氣分離設備及天然氣石油氣液化分離設備和低溫粉碎設備 等獲取冷量所必須的關鍵部機，是保證整套空氣分離設備穩定運行的心臟。其主要原理是 利用有一定壓力的氣體在透平膨脹機內進行絕熱膨脹對外做功而消耗氣體本身的內能，從 而使氣體自身強烈地冷卻而達到制冷的目的。透平膨脹機輸出的能量由同軸壓縮機回收或 制動風機消耗。氣體軸承是空分設備(空氣分離設備)配套單機一透平膨脹機的關鍵零部件之 一，它的制造精度最高、難度最大，它也是膨脹機中最易損壞的零件，特別是隨著氣體軸承 膨脹機從小氣量、小膨脹比向大氣量、大膨脹比的發展，迫切要求氣體軸承的性能要更上一 個臺階，不但要求承載能力大，更重要的是，能在某些意外情況下，如在氣體軸承與轉子發 生接觸的情況下，也不發生氣體軸承損壞的情況。現有的氣體軸承是采用J105與黃銅材料復合而成，屬于徑軸向復合軸承，其內孔 為J105材料，即88%銅+8% PbO+4%石墨壓鑄而成，硬度80HB，摩擦系數彡0. 25，外圓與 端面材料為H62，由于為不同材料復合而成，所以膨脹比不同。每個氣體軸承的半徑間隙為 0. 03 0. 04毫米，軸向間隙為0. 05 0. 08毫米，在使用過程中，由于軸承處氣體高速旋 轉，所以溫度較高，很容易發生由于材料不同而造成的形狀變形，使間隙變化，承載力下降。 根據用戶反饋信息，氣體軸承80%以上是止推面損壞，即軸承的黃銅端面與轉子的止推面 發生摩擦，由于轉子所用的主軸均為3Crl3制成，所以發生摩擦后，一般都會造成軸承無法 使用而必須更換，主軸一般也必須修復，如果嚴重的話，就必須更換主軸，這樣就有可能影 響整套空分設備的正常運行，造成較大的損失。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明解決的技術問題是提供一種可避免上述問題的氣體 軸承透平膨脹機，以提高氣體軸承透平膨脹機的性能。本發明的目的通過提供以下技術方案實現—種增壓透平膨脹機，包括一個中間殼體，所述中間殼體的左端安裝透平蝸殼、右 端安裝有增壓機蝸殼，所述中間殼體內可轉動地設置有轉子，在所述轉子的兩端分別在透 平蝸殼和增壓機蝸殼內設置有膨脹輪和增壓輪，在所述轉子上套設有左氣體軸承和右氣體 軸承，所述左氣體軸承用于支撐膨脹輪，所述右氣體軸承用于支撐增壓輪，其中，所述左氣 體軸承和所述右氣體軸承為石墨氣體軸承。進一步地，所述的左氣體軸承與所述膨脹輪之間設有密封套。進一步地，所述右氣體軸承與所述增壓輪之間設有隔熱套。進一步地，所述左氣體軸承和右氣體軸承內設有8只軸向排氣孔。
本發明的有益效果主要體現在穩定、噪聲小、增壓比大、膨脹機轉速提高，產冷量 比原來提高2% 3%左右，不易損壞且更為環保。
下面結合附圖對本發明作進一步說明圖1為本發明的氣體軸承增壓透平膨脹機的縱剖示意圖。圖2為本發明的氣體軸承的縱剖示意圖。
具體實施例方式以下參照
本發明的最佳實施方式。如圖1所示，本發明涉及的氣體軸承增壓透平膨脹機包括一個中間殼體2，所述中 間殼體2的左端安裝透平蝸殼1、右端安裝有增壓機蝸殼3，所述中間殼體2內可轉動地設 置有轉子8，在所述轉子8的兩端分別在透平蝸殼1和增壓機蝸殼3內設置有膨脹輪4和增 壓輪12。需要說明的是在所述轉子8上套設有左氣體軸承6和右氣體軸承9，所述左氣體 軸承6用于支撐膨脹輪4，所述右氣體軸承9用來支撐增壓輪12。所述的左氣體軸承6與膨脹輪4之間設有密封套5，所述的右氣體軸承9與增壓輪 12之間設有隔熱套10。這樣，使得氣體外漏量控制在最小范圍內，在密封套5和隔熱套10 內還可以充入常溫密封氣以阻止流經膨脹機的低溫氣體外泄。如圖所示，在中間殼體2上 還設有兩個軸承氣輸入端，分別為左、右氣體軸承供氣。由于氣體軸承的潤滑劑為空氣，所以不用擔心是否會燃燒的問題。另外，氣體軸承 還有以下特點1.摩擦阻力低，由于氣體粘度比液體低很多，在室溫下空氣粘度僅為10號機械油 的五千分之一，而軸承的摩擦阻力與粘度成正比，所以氣體軸承的摩擦阻力比液體潤滑軸 承低；2.使用速度范圍大，氣體軸承的摩擦阻力低，溫升低；3.適用溫度范圍大，氣體能在極大的溫度范圍內保持氣態，其粘度受溫度影響很因此，在使用氣體軸承后，能量能利用得更為徹底。為了提高氣體軸承的性能，本發明的氣體軸承為純石墨軸承，是通過材料為100% 的鱗片石墨粉末通過幾百噸壓力的液壓機壓鑄而成。將棒狀的石墨與相同規格的黃銅材料在80°C水里浸泡后，其外徑外徑尺寸變大 0. 013毫米，黃銅變大0. 045毫米，這樣就說明在使用時，石墨比黃銅變形小，間隙變化小， 耗氣量小，軸承剛度大，承載力大，而且石墨具有自潤滑性能和吸音功能，摩擦系數低，這樣 就可以使軸承在高速運轉時，減少摩擦噪聲，給操作人員一個較好的工作環境。由于石墨相 對于3Crl3來說，硬度相差有4 5倍，即使發生與主軸長時間的接觸摩擦，也不會損傷主 軸。石墨軸承還具有材料成本低，僅為原來的銅軸承成本的10%，加工制造容易，工時僅為 原銅軸承成本的50%。在設計時，該軸承尺寸與原銅軸承外形尺寸相同，主要不同之處就是在軸承由原 來的四排改為兩排或三排，然后在軸承體內加工了 8只軸向排氣孔13，如圖2所示。在制造時，由于石墨端面氣孔率大，所以端面形狀精度不易達到設計的要求，為解決此問題，采取 在精加工端面后，涂上一層502膠水，在膠水干后，再重復一刀車到尺寸。采用了石墨氣體軸承后，氣體軸承增壓透平膨脹機更穩定，噪聲更小，增壓比增 大，膨脹機轉速提高，產冷量比原來提高2% 3%左右。當采用石墨軸承后，相當于采用了 一種“咬不壞”的軸承，即使其與主軸短時間接觸，也不影響其使用性能，從而保證膨脹機更 不易損壞，極大地提高了氣體軸承膨脹機的可靠性，使其運轉風險接近零，甚至從此消失。 綜合來說，石墨軸承達到了節能減排環保的效果，性價比高，并提高了膨脹機的運行的可靠 性，是一種非常有前途的產品。盡管為示例目的，已經公開了本發明的優選實施方式，但是本領域的普通技術人 員將意識到，在不脫離由所附的權利要求書公開的本發明的范圍和精神的情況下，各種改 進、增加以及取代是可能的。
權利要求
1.一種增壓透平膨脹機，包括一個中間殼體，所述中間殼體的左端安裝透平蝸殼、右端 安裝有增壓機蝸殼，所述中間殼體內可轉動地設置有轉子，在所述轉子的兩端分別在透平 蝸殼和增壓機蝸殼內設置有膨脹輪和增壓輪，在所述轉子上套設有左氣體軸承和右氣體軸 承，所述左氣體軸承用于支撐膨脹輪，所述右氣體軸承用于支撐增壓輪，其特征在于，所述 左氣體軸承和所述右氣體軸承為石墨氣體軸承。
2.根據權利要求1所述的增壓透平膨脹機，其特征在于，所述的左氣體軸承與所述膨 脹輪之間設有密封套。
3.根據權利要求1所述的增壓透平膨脹機，其特征在于，所述右氣體軸承與所述增壓 輪之間設有隔熱套。
4.根據權利要求1所述的增壓透平膨脹機，其特征在于，所述左氣體軸承和右氣體軸 承內設有8只軸向排氣孔。
全文摘要
本發明提供了一種增壓透平膨脹機，包括一個中間殼體，所述中間殼體的左端安裝透平蝸殼、右端安裝有增壓機蝸殼，所述中間殼體內可轉動地設置有轉子，在所述轉子的兩端分別在透平蝸殼和增壓機蝸殼內設置有膨脹輪和增壓輪，在所述轉子上套設有左氣體軸承和右氣體軸承，所述左氣體軸承用于支撐膨脹輪，所述右氣體軸承用于支撐增壓輪，其中，所述左氣體軸承和所述右氣體軸承為石墨氣體軸承。本發明的有益效果主要體現在穩定、噪聲小、增壓比大、膨脹機轉速提高，產冷量比原來提高2％～3％左右，不易損壞且更為環保。
文檔編號F01D11/00GK102061946SQ20101054514
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月16日 優先權日2010年11月16日
發明者徐友亮 申請人:蘇州制氧機有限責任公司