本發(fā)明涉及超臨界流體軸端冷卻系統(tǒng)，尤其涉及一種高溫高壓超臨界二氧化碳透平的流體軸端冷卻裝置。

背景技術(shù)：

在高設(shè)計參數(shù)的中小功率等級的超臨界二氧化碳透平的設(shè)計過程中，透平轉(zhuǎn)子極易出現(xiàn)局部熱應(yīng)力過大的情況，且超過了現(xiàn)有材料的承受極限，降低超臨界二氧化碳透平的使用壽命，且在透平啟動工況、運(yùn)行工況和緊急事故工況轉(zhuǎn)子斷裂的危險系數(shù)增大。尚無現(xiàn)有技術(shù)可以解決高設(shè)計參數(shù)中小功率等級的超臨界二氧化碳透平轉(zhuǎn)子局部溫度梯度過大的設(shè)計難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種用于中小功率等級的高溫高壓超臨界流體軸端冷卻裝置，充分的利用了冷卻氣體，在主軸的內(nèi)外表面形成定向流動，帶著主軸上的熱量，使主軸的溫度均勻降低，減小主軸上的熱應(yīng)力，提高了中小功率等級超臨界流體透平主軸的安全性和冷氣利用效率。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的：

一種高溫高壓超臨界流體軸端冷卻裝置，包括套在主軸3中部的階梯輪盤2，分別設(shè)置在階梯輪盤2和主軸3的高壓側(cè)和低壓側(cè)的高壓側(cè)階梯機(jī)匣1a和低壓側(cè)階梯機(jī)匣1b，在高壓側(cè)階梯機(jī)匣1a和低壓側(cè)階梯機(jī)匣1b與階梯輪盤2和主軸3之間區(qū)域構(gòu)成了冷氣通道腔室，在冷氣通道腔室的高壓側(cè)階梯機(jī)匣1a和低壓側(cè)階梯機(jī)匣1b上設(shè)置有若干梳齒密封10；在靠近階梯輪盤2和主軸3的高壓側(cè)位置附近區(qū)域依次設(shè)置有高壓側(cè)階梯機(jī)匣1a、高壓側(cè)冷氣進(jìn)口5a、高壓側(cè)冷氣出口6a、高壓側(cè)干氣密封進(jìn)口7a和高壓側(cè)軸承9a；在靠近階梯輪盤2和主軸3低壓側(cè)位置附近區(qū)域，依次設(shè)置有低壓側(cè)階梯機(jī)匣1b、低壓側(cè)冷氣進(jìn)口5b、低壓側(cè)冷氣橋接通道6c、低壓側(cè)冷氣出口6b、低壓側(cè)干氣密封進(jìn)口7b和低壓側(cè)軸承9b；所述高壓側(cè)冷氣進(jìn)口5a和低壓側(cè)冷氣進(jìn)口5b通過冷氣支路調(diào)閥8與高壓冷氣源相連，高壓側(cè)干氣密封進(jìn)口7a和低壓側(cè)干氣密封進(jìn)口7b均與高壓冷氣源相連；所述高壓側(cè)冷氣出口6a通過冷氣支路調(diào)閥8與低壓側(cè)冷氣橋接通道6c相連，低壓側(cè)冷氣出口6b通過冷氣支路調(diào)閥8與設(shè)置在主軸3內(nèi)部的主軸中空通道4的一端相連，冷氣從低壓側(cè)冷氣出口6b流出后從主軸中空通道4的一端流入，從主軸中空通道4的另一端流出。

所述主軸3的高壓側(cè)和低壓側(cè)分別由高壓側(cè)軸承9a和低壓側(cè)軸承9b支撐，由高壓側(cè)軸承9a和低壓側(cè)軸承9b處的潤滑油冷卻。

所述主軸3的外表面存在旋轉(zhuǎn)方向相反的螺紋。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明用于中小功率等級的高溫高壓超臨界流體軸端冷卻裝置，通過借助階梯輪盤2兩側(cè)從高壓側(cè)冷氣進(jìn)口5a和低壓側(cè)冷氣進(jìn)口5b流入的冷卻氣體和高壓側(cè)干氣密封進(jìn)口7a和低壓側(cè)干氣密封進(jìn)口7b處的冷卻氣體，沿著壓力梯度先后使冷氣經(jīng)過主軸3的高壓端外表面、低壓端外表面和主軸內(nèi)表面，充分的利用了冷卻氣體，在主軸3的內(nèi)外表面形成定向流動，帶走主軸3上的熱量，使主軸3的溫度均勻降低，降低主軸3上的熱應(yīng)力，提高了中小功率等級超臨界流體透平主軸的安全性和冷氣利用效率，此外在主軸3的高壓側(cè)和低壓側(cè)外表面設(shè)有旋轉(zhuǎn)方向相反的螺紋，具有增大換熱面積、降低冷氣的流量、充分與冷氣換熱的效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述高溫高壓超臨界流體軸端冷卻裝置的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

如圖1所示，本發(fā)明高溫高壓超臨界流體軸端冷卻裝置，包括高壓側(cè)階梯機(jī)匣1a和低壓側(cè)階梯機(jī)匣1b、階梯輪盤2、主軸3、主軸中空通道4、高壓側(cè)冷氣進(jìn)口5a和低壓側(cè)冷氣進(jìn)口5b、高壓側(cè)冷氣出口6a和低壓側(cè)冷氣出口6b、冷氣橋接支路6c、高壓側(cè)干氣密封進(jìn)口7a和低壓側(cè)干氣密封進(jìn)口7b、冷氣支路調(diào)閥8、高壓側(cè)軸承9a和低壓側(cè)軸承9b和梳齒密封10，所述階梯輪盤2套在主軸3中部，在高壓側(cè)階梯機(jī)匣1a和低壓側(cè)階梯機(jī)匣1b與階梯輪盤2和主軸3之間區(qū)域構(gòu)成了冷氣通道腔室，在冷氣通道腔室的高壓側(cè)階梯機(jī)匣1a和低壓側(cè)階梯機(jī)匣1b上設(shè)置有若干梳齒密封10，在靠近階梯輪盤2和主軸3的高壓側(cè)位置附近區(qū)域依次設(shè)置有高壓側(cè)階梯機(jī)匣1a、高壓側(cè)冷氣進(jìn)口5a、高壓側(cè)冷氣出口6a、高壓側(cè)干氣密封進(jìn)口7a和高壓側(cè)軸承9a，在靠近階梯輪盤2和主軸3低壓側(cè)位置附近區(qū)域，依次設(shè)置有低壓側(cè)階梯機(jī)匣1b、低壓側(cè)冷氣進(jìn)口5b、低壓側(cè)冷氣橋接通道6c、低壓側(cè)冷氣出口6b、低壓側(cè)干氣密封進(jìn)口7b和低壓側(cè)軸承9b，所述高壓側(cè)冷氣進(jìn)口5a和低壓側(cè)冷氣進(jìn)口5b通過冷氣支路調(diào)閥8與高壓冷氣源相連，高壓側(cè)干氣密封進(jìn)口7a和低壓側(cè)干氣密封進(jìn)口7b均與高壓冷氣源相連，所述高壓側(cè)冷氣出口6a通過冷氣支路調(diào)閥8與低壓側(cè)冷氣橋接通道6c相連，低壓側(cè)冷氣出口6b通過冷氣支路調(diào)閥8與主軸3的主軸中空通道4的一端相連，冷氣從低壓側(cè)冷氣出口6b流出后從主軸中空通道4的一端流入，從主軸中空通道4的另一端流出。所述主軸3的外表面存在旋轉(zhuǎn)方向相反的螺紋。所述主軸3的高壓側(cè)和低壓側(cè)分別由高壓側(cè)軸承9a和低壓側(cè)軸承9b支撐，由高壓側(cè)軸承9a和低壓側(cè)軸承9b處的潤滑油冷卻。

本發(fā)明高溫高壓超臨界流體軸端冷卻裝置的工作原理如下：

在工作時，本發(fā)明所述的用于中小功率等級高溫高壓超臨界流體軸端冷卻系統(tǒng)，通過借助階梯輪盤2兩側(cè)從高壓側(cè)冷氣進(jìn)口5a和低壓側(cè)冷氣進(jìn)口5b流入的冷卻氣體和高壓側(cè)干氣密封進(jìn)口7a和低壓側(cè)干氣密封進(jìn)口7b處的冷卻氣體，沿著壓力梯度先后使冷氣經(jīng)過主軸3的高壓端外表面、低壓端外表面和主軸內(nèi)表面，充分的利用了冷卻氣體，在主軸3的內(nèi)外表面形成定向流動，帶走主軸3上的熱量，使主軸3的溫度均勻降低，降低主軸3上的熱應(yīng)力，提高了中小功率等級超臨界流體透平主軸的安全性和冷氣利用效率，此外在主軸3的高壓側(cè)和低壓側(cè)外表面設(shè)有旋轉(zhuǎn)方向相反的螺紋，具有增大換熱面積、降低冷氣的流量、充分與冷氣換熱的效果。

本發(fā)明的技術(shù)方案不限于上述具體實施例的限制，凡是根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的技術(shù)變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。