一種天然氣壓力能回收利用的單機雙級膨脹螺杆機的製作方法

2024-03-07 16:47:15

本發明涉及餘熱發電技術領域，尤其涉及一種天然氣壓力能回收利用的單機雙級膨脹螺杆機。

背景技術：

國家天然氣管網的天然氣在管道輸送過程中，始終維持著較高的壓力，其壓力一般在10MPa左右。國家天然氣管網的天然氣輸送至各大城市管網及工業用戶，其主要通過各大城市管網的調壓站實現降壓，一般從10MPa降低至4.0MPa左右，降壓後的天然氣再通過各大城市管網的城市門站調壓至0.4MPa後，輸送到終端用戶。在天然氣調壓站的降壓過程中，具有巨大的壓力能可以利用。目前的調壓站是通過調壓閥門降低天然氣的壓力，其浪費了大量的壓力能，如果能通過一種方式將該壓力能回收利用，將具有非常大的社會效益及經濟效益。

由於天然氣的工作壓力高，密封性要求嚴格，禁止洩漏，機體的強度要求高，現有的技術中很難找到一種適用的動力機械進行能量回收。而螺杆膨脹機是一種由高壓氣體驅動螺杆的陰陽轉子旋轉的動力機械，其核心部件為一對相互嚙合的陰陽轉子，其特殊的內部結構，決定了螺杆膨脹機適合於天然氣壓力能的回收進行發電，其是一種應用範圍非常廣泛的專門回收天然氣壓力能進行發電的高新技術。

技術實現要素：

本發明為解決現有技術存在的由於天然氣的工作壓力高，密封性要求嚴格，禁止洩漏，機體的強度要求高，現有的技術中很難找到一種適用的動力機械進行能量回收的問題，提供一種天然氣壓力能回收利用的單機雙級膨脹螺杆機。

為解決現有技術存在的問題，本發明的技術方案是：一種天然氣壓力能回收利用的單機雙級膨脹螺杆機，其特徵在於：包括一級機體、一級吸氣端座、二級機體和二級吸氣端座，所述的一級機體和二級機體均為空心殼體，一級機體的一級吸氣端與二級機體連接，一級機體的另一端設置有一級機體壓蓋二級機體的另一端設置有二級吸氣端座，所述的二級吸氣端座上設置有二級吸氣端壓蓋一和二級吸氣端壓蓋二；

一級機體內設置有一級陽轉子和一級陰轉子，所述的一級陽轉子和一級陰轉子相對設置成圓柱狀，一級陽轉子和一級陰轉子的兩側軸分別設置於一級機體和一級吸氣端座內，一級陽轉子的排氣側轉軸上依次設置有圓柱滾子軸承一、一級平衡活塞，所述的一級平衡活塞的圓周上設置有一級油缸套，一級陰轉子的排氣側轉軸上設置有圓柱滾子軸承一；所述的一級陽轉子和一級陰轉子的吸氣側轉軸上分別依次設置有一級迷宮密封套、圓柱滾子軸承二、單列接觸球軸承一、單列接觸球軸承二和鎖緊圓螺母一，所述的一級陽轉子的吸氣側轉軸上還設置有單列接觸球軸承三，所述的單列接觸球軸承三設置於單列接觸球軸承二的右側，所述的一級迷宮密封套與一級陽轉子和一級陰轉子的排氣側轉軸實現節流密封；圓柱滾子軸承二設置於一級迷宮密封套的外側，圓柱滾子軸承二的外側設置有單列接觸球軸承一和單列接觸球軸承二；鎖緊圓螺母一設置於單列接觸球軸承二的外側；

二級機體內設置有二級陽轉子和二級陰轉子，所述的二級陽轉子和二級陰轉子相對設置成圓柱狀；所述的二級陽轉子和二級陰轉子的兩側軸分別設置於二級機體和二級吸氣端座內；

二級陽轉子和二級陰轉子的吸氣側轉軸上分別設置有二級迷宮密封套、圓柱滾子軸承二、四點接觸球軸承和鎖緊圓螺母二，所述的二級迷宮密封套與二級陽轉子和二級陰轉子的吸氣側轉軸實現節流密封；圓柱滾子軸承二設置於二級迷宮密封套的外側，圓柱滾子軸承二的外側設置有四點接觸球軸承；鎖緊圓螺母二設置於四點接觸球軸承的外側，所述的二級陽轉子的吸氣側轉軸上還設置有機械密封組件，二級吸氣端座內還設置有二級陽轉子軸承壓蓋，二級陽轉子軸承壓蓋設置於四點接觸球軸承的右側，用於固定圓柱滾子軸承二和四點接觸球軸承的外圈，所述的二級陽轉子軸承壓蓋的外圓周上設置有凹槽，凹槽內設置有O型密封圈，二級陽轉子軸承壓蓋的內圓周上設置有軸封安裝套，軸封安裝套的內圓周上設置有軸封一，軸封一設置於軸封軸套上，軸封軸套設置於二級陽轉子的吸氣側轉軸上，軸封軸套的外側設置有機械密封組件，所述的二級陽轉子的排氣側轉軸上分別設置有圓柱滾子軸承三、二級平衡活塞、二級油缸套，二級陰轉子的排氣側轉軸上設置有圓柱滾子軸承三；所述的二級平衡活塞和二級油缸套設置於圓柱滾子軸承三的外側，二級油缸套設置在二級機體內部，所述的一級陽轉子的吸氣端轉軸端部和二級陽轉子的排氣端轉軸端部通過聯軸節組件連接；所述的二級陽轉子軸承壓蓋的外側設置有二級吸氣端壓蓋二，二級吸氣端壓蓋二的內圈內設置有軸封二。

所述的一級平衡活塞布置在所述的一級油缸套內，所述的二級平衡活塞布置在所述的二級油缸套內。

所述的聯軸節組件設置在二級平衡活塞的外側。

所述的一級油缸套設置在一級機體內部。

所述的二級陽轉子吸氣端的轉軸伸出於二級吸氣端壓蓋二。

與現有技術相比，本發明的優點如下：

本發明具有單機頭、雙級膨脹、結構簡單、密封可靠、效率高及可靠性高等優點，其可廣泛應用於天然氣壓力能回收系統中，具有非常大的社會效益及經濟效益。

附圖說明

圖1為本發明的結構圖；

圖2為圖1的剖視圖；

附圖標記說明，1-一級機體、2-一級吸氣端座、3-二級機體、4-二級吸氣端座、5-一級機體壓蓋、6-一級陽轉子、7-一級陰轉子、8-二級陽轉子、9-二級陰轉子、10-圓柱滾子軸承一、11-一級平衡活塞、12-一級油缸套、13-一級迷宮密封套、14-圓柱滾子軸承二、15-單列角接觸軸承一、16-單列角接觸軸承二、17-鎖緊圓螺母一、18-聯軸節組件、19-二級迷宮密封套、20-圓柱滾子軸承二、21-四點接觸球軸承、22-鎖緊圓螺母二、23-二級陰轉子軸承壓蓋、24-二級吸氣端壓蓋一、25-二級陽轉子軸承壓蓋、26-O型密封圈、27-軸封安裝套、28-軸封一、29-軸封軸套、30-機械密封組件、31-軸封二、32-二級吸氣端壓蓋二、33-圓柱滾子軸承三、34-二級平衡活塞、35-二級油缸套，36-單列角接觸軸承三。

具體實施方式

下面結合附圖對本設計做詳細描述：

參見圖1和圖2：一種天然氣壓力能回收利用的單機雙級膨脹螺杆機，其特徵在於：包括一級機體1、一級吸氣端座2、二級機體3和二級吸氣端座4，所述的一級機體1和二級機體4均為空心殼體，一級機體1的一級吸氣端2與二級機體3連接，一級機體1的另一端設置有一級機體壓蓋5，二級機體3的另一端設置有二級吸氣端座4，所述的二級吸氣端座4上設置有二級吸氣端壓蓋一24和二級吸氣端壓蓋二32；

一級機體1內設置有一級陽轉子6和一級陰轉子7，所述的一級陽轉子6和一級陰轉子7相對設置成圓柱狀，一級陽轉子6和一級陰轉子7的兩側軸分別設置於一級機體1和一級吸氣端座2內，一級陽轉子6的排氣側轉軸上依次設置有圓柱滾子軸承一10、一級平衡活塞11，所述的一級平衡活塞11的圓周上設置有一級油缸套12，一級陰轉子7的排氣側轉軸上設置有圓柱滾子軸承一10；所述的圓柱滾子軸承一10主要用於承受一級陽轉子6和一級陰轉子7的徑向氣體力；所述的一級平衡活塞11和一級油缸套12設置於圓柱滾子軸承一10的外側，一級平衡活塞11設置在一級陽轉子6的排氣側軸上，

所述的一級陽轉子6和一級陰轉子7的吸氣側轉軸上分別依次設置有一級迷宮密封套13、圓柱滾子軸承二14、單列接觸球軸承一15、單列接觸球軸承二16和鎖緊圓螺母一17，所述的一級陽轉子6的吸氣側轉軸上還設置有單列接觸球軸承三36，所述的單列接觸球軸承三36設置於單列接觸球軸承二16的右側，所述的一級迷宮密封套13與一級陽轉子6和一級陰轉子7的排氣側轉軸實現節流密封；圓柱滾子軸承二14設置於一級迷宮密封套13的外側，其主要用於承受一級陽轉子6和一級陰轉子7的徑向氣體力，圓柱滾子軸承二14的外側設置有單列接觸球軸承一15和單列接觸球軸承二16，主要用於承受一級陽轉子6和一級陰轉子7的軸向氣體力；鎖緊圓螺母一17設置於單列接觸球軸承二16的外側，主要用於固定圓柱滾子軸承二14、單列接觸球軸承一15和單列接觸球軸承二16。

二級機體3內設置有二級陽轉子8和二級陰轉子9，所述的二級陽轉子8和二級陰轉子9相對設置成圓柱狀；所述的二級陽轉子8和二級陰轉子9的兩側軸分別設置於二級機體3和二級吸氣端座4內；

二級陽轉子8和二級陰轉子9的吸氣側轉軸上分別設置有二級迷宮密封套19、圓柱滾子軸承二20、四點接觸球軸承21和鎖緊圓螺母二22，所述的二級迷宮密封套19與二級陽轉子8和二級陰轉子9的吸氣側轉軸實現節流密封；圓柱滾子軸承二20設置於二級迷宮密封套19的外側，其主要用於承受二級陽轉子8和二級陰轉子9的徑向氣體力，圓柱滾子軸承二20的外側設置有四點接觸球軸承21，主要用於承受二級陽轉子8和二級陰轉子9的軸向氣體力；鎖緊圓螺母二22設置於四點接觸球軸承21的外側，主要用於固定圓柱滾子軸承二20和四點接觸球軸承21的內圈；所述的二級陰轉子軸承壓蓋23設置於二級吸氣端座4內，用於固定圓柱滾子軸承二20和四點接觸球軸承21的外圈；所述的二級吸氣端壓蓋一24設置於二級陰轉子軸承壓蓋23的外側，用於固定二級陰轉子軸承壓蓋23；

所述的二級陽轉子8的的吸氣側轉軸上還設置有機械密封組件30，二級吸氣端座4內還設置有二級陽轉子軸承壓蓋25，二級陽轉子軸承壓蓋25設置於四點接觸球軸承21的右側，用於固定圓柱滾子軸承二20和四點接觸球軸承21的外圈，所述的二級陽轉子軸承壓蓋25的外圓周上設置有凹槽，凹槽內設置有O型密封圈26，用於密封二級膨脹腔內洩漏的氣體；二級陽轉子軸承壓蓋25的內圓周上設置有軸封安裝套27，軸封安裝套27的內圓周上設置有軸封一28，軸封一28設置於軸封軸套29上，軸封軸套29設置於二級陽轉子8的吸氣側轉軸上，軸封一28與軸封軸套29接觸，用於密封二級膨脹腔內洩漏的氣體；軸封軸套29的外側設置有機械密封組件30，用於密封二級膨脹腔內洩漏的氣體；

所述的二級陽轉子8的排氣側轉軸上分別設置有圓柱滾子軸承三33、二級平衡活塞34、二級油缸套35，二級陰轉子9的排氣側轉軸上分別設置有圓柱滾子軸承三33，所述的圓柱滾子軸承三28主要用於承受二級陽轉子8和二級陰轉子9的徑向氣體力；所述的二級平衡活塞34和二級油缸套35設置於圓柱滾子軸承三33的外側，二級平衡活塞34設置在二級陽轉子8的排氣側軸上，二級油缸套35設置在二級機體3內部，所述的二級平衡活塞34布置在所述的二級油缸套35內，所述的二級平衡活塞34在具有設定壓力的潤滑油的作用下，對二級陽轉子8施加設定的作用力，用於平衡二級陽轉子8所受到的氣體力作用，二級油缸套35設置在二級機體3內部，所述的一級陽轉子6的吸氣端轉軸端部和二級陽轉子8的排氣端轉軸端部通過聯軸節組件18連接；所述的二級陽轉子軸承壓蓋25的外側設置有二級吸氣端壓蓋二32，用於固定二級吸氣端壓蓋二32；二級吸氣端壓蓋二32的內圈內設置有軸封二31，用於密封二級膨脹腔內洩漏的氣體；

所述的一級平衡活塞11布置在所述的一級油缸套12內，所述的一級平衡活塞11在具有設定壓力的潤滑油的作用下，對一級陽轉子6施加設定的作用力，用於平衡一級陽轉子6所受到的氣體力作用。

所述的二級平衡活塞34布置在所述的二級油缸套35內。

所述的聯軸節組件18設置在二級平衡活塞34的外側和兩個單列接觸球軸承二16的外側。

所述的一級油缸套12設置在一級機體1內部。

所述的二級陽轉子9吸氣端的轉軸伸出於二級吸氣端壓蓋二32。

本發明的工作過程：來自管道內的高壓天然氣通過一級吸氣端座2上的進氣口A進入一級陽轉子6和一級陰轉子7組成的吸氣腔內，完成一級進氣過程；一級吸氣腔內的高壓天然氣進行一級膨脹，驅動一級陽轉子6和一級陰轉子7轉動，完成一級膨脹過程；在一級陽轉子6和一級陰轉子7轉動過程中，膨脹做功後的中間壓力壓天然氣通過一級機體1上的排氣孔口B排出，完成一級排氣過程；排出後的中間壓力天然氣進入二級吸氣端座4的吸氣孔口C中，進入二級陽轉子8和二級陰轉子9組成的吸氣腔內，完成二級進氣過程；二級吸氣腔內的中間壓力天然氣進行二級膨脹，驅動二級陽轉子8和二級陰轉子9轉動，完成二級膨脹過程；在二級陰陽轉子轉動過程中，中間壓力的天然氣膨脹做功後通過二級機體3上的排氣孔口D排出，完成二級排氣過程；一級陽轉子6的吸氣端轉軸和二級陽轉子8的排氣端轉軸之間通過聯軸節組件18設置在一起，一級陽轉子6的伸出軸段連接發電機或其它動力設備的驅動軸，帶動發電機或其它動力設備。

上述說明並非是對本發明的限制，本發明也並不僅限於上述舉例，本技術領域的技術人員在本發明的實質範圍內所做出的變化、改型、添加或替換，均屬於本發明的保護範圍。