膨胀机喷嘴调节装置及膨胀机

技术领域

本发明涉及膨胀机技术领域，尤其涉及一种膨胀机喷嘴调节装置及膨胀机。

背景技术

近年来，随着能源危机日益严重、环保意识的增强，以及化工装置规模的增大，利用化工尾气的余热余压进行能量回收的膨胀机市场的需求也越来越高。

以化工领域的PTA(精对苯二甲酸)装置为例，其尾气能量回收透平常采用双级齿轮组装式向心膨胀机，且为适应变工况调节，提高变工况下膨胀机运行的经济性，通常设有喷嘴调节机构。对于中小型PTA装置，组装式向心膨胀机通常采用外蜗壳及前置型喷嘴调节机构。然而，随着PTA装置的产能需求不断增加，向心膨胀机的规模也越来越大型化，这就要求齿轮箱必须增大中心距才能满足结构设计的需要，对于采用外蜗壳的膨胀机来说，这个问题更加突出。众所周知，中心距增大不仅会导致成本急剧增加，更重要的是齿轮的设计、加工制造能力均受到制约。

内蜗壳形式可有效降低齿轮箱的中心距，缩小机组的径向尺寸，同时对膨胀机的性能影响很小，是实现大型向心膨胀机设计的一种必然趋势，但是，由于内蜗壳的结构限制，前置型喷嘴调节机构无法应用。

发明内容

本发明实施例提供一种膨胀机喷嘴调节装置及膨胀机，主要目的是提供一种后置型喷嘴调节装置，以便膨胀机可以采用内蜗壳形式，缩小齿轮箱中心距，降低齿轮箱加工制造难度。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种膨胀机喷嘴调节装置，包括：

端法兰，所述端法兰具有与所述膨胀机的齿轮箱相对应的齿轮箱侧；

环体，所述环体包括转动设置于所述端法兰上的转动环和固定设置于所述端法兰上且位于所述转动环内的固定环；

多个喷嘴叶片，多个所述喷嘴叶片沿所述转动环的周向排布，所述喷嘴叶片的一端可活动地连接于所述转动环，另一端可转动地连接于所述固定环；

传动机构，所述传动机构包括驱动轴、传动件和齿轮；所述传动件连接于所述转动环，所述传动件上设置有啮合齿；所述齿轮可转动地设置于所述端法兰上，且与所述传动件啮合连接；所述驱动轴可转动地设置于所述端法兰，且其一端穿出至所述齿轮箱侧，另一端与所述齿轮连接。

进一步地，所述转动环的周向设置有与多个所述喷嘴叶片一一对应的多个销体；

所述喷嘴叶片的一端设置有沿其长度方向延伸的长条形孔；

所述销体的端部插设于所述长条形孔内，并可在所述长条形孔内移动。

进一步地，所述销体的外径与所述长条形孔的宽度相适配。

进一步地，所述传动件为弧形的条形体，所述传动件连接于所述转动环的外壁。

进一步地，所述端法兰上背离所述齿轮箱的一侧表面设置有呈环形的第一安装凹槽；

所述环体和所述传动机构位于所述第一安装凹槽内。

进一步地，所述膨胀机喷嘴调节装置还包括：

驱动杆，所述驱动杆的一端与所述驱动轴的一端连接；

执行器，所述执行器与所述驱动杆的另一端转动连接。

进一步地，所述膨胀机喷嘴调节装置还包括：

环形护板，所述环形护板设置于所述端法兰上，且套设于所述转动环的外部，所述环形护板上与所述传动件和所述齿轮相对应的位置处设置有豁口。

进一步地，所述端法兰上背离所述齿轮箱的一侧表面设置有围绕所述第一安装凹槽的第二安装凹槽；

所述环形护板位于所述第二安装凹槽内。

进一步地，所述驱动杆和所述驱动轴键连接；

所述驱动轴与所述齿轮键连接。

另一方面，本发明实施例提供了一种膨胀机，包括前述的膨胀机喷嘴调节装置。

借由上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：

本发明实施例提供的技术方案中，驱动轴伸出至端法兰的与膨胀机的齿轮箱相连接的一侧即齿轮箱侧，用以接受力矩，使得该喷嘴调节装置形成后置型喷嘴调节装置，相比于前置型喷嘴调节装置，后置型喷嘴调节装置可以使得组装式向心膨胀机采用内蜗壳形式，即内蜗壳可以安装在端法兰的与齿轮箱相背离的一侧，并向喷嘴叶片凹陷设置，从而缩小了齿轮箱中心距，进而使得膨胀机的规模可向大型化发展。

本发明实施例提供的技术方案中，环体的转动环转动设置于端法兰上，固定环固定设置于端法兰上且位于转动环的内部，传动件与转动环连接，且传动件与齿轮啮合连接，齿轮与驱动轴连接，当驱动轴接受到力矩时，可通过传动件和齿轮的啮合将力矩传递至转动环，使得转动环转动，从而使得喷嘴叶片转动，进而改变膨胀机喷嘴叶片的出口角，实现改变膨胀机气动性能的目的。与现有技术相比，本发明实施例采用齿轮传动方式代替曲柄连杆传动方式，结构形式更加简单，传递力矩更加可靠。

本发明实施例提供的技术方案中，端法兰为整体式结构，后置型喷嘴调节装置可以与端法兰进行组装后再装配到齿轮箱上，即环体、喷嘴叶片和传动机构可以与端法兰进行组装后再装配到齿轮箱上，同样地，可以将端法兰与后置型喷嘴调节装置一起从齿轮箱上拆卸下来，无需再分别拆装喷嘴调节装置的各个零部件，使得喷嘴调节装置的拆装更为方便。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种膨胀机喷嘴调节装置的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种膨胀机喷嘴调节装置的结构示意图；

图3为图1中A处的放大结构示意图；

图4为图3中B-B向剖视结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种膨胀机喷嘴调节装置，包括端法兰1，该端法兰1具有用于与膨胀机的齿轮箱相连接的齿轮箱侧C；环体，该环体包括转动设置于端法兰1上的转动环2和固定设置于端法兰1上且位于转动环2内的固定环3；多个喷嘴叶片4，沿转动环2的周向排布，喷嘴叶片4的一端可活动地连接于转动环2，另一端可转动地连接于固定环3，具体可通过轴体42转动连接在固定环3上；传动机构，其包括驱动轴5、传动件6和齿轮7；传动件6连接于转动环2，传动件6上设置有啮合齿；齿轮7可转动地设置于端法兰1上，且与传动件6啮合连接；驱动轴5可转动地设置于端法兰1，且其一端穿出至齿轮箱侧C，另一端与齿轮7连接。

其中，驱动轴5可以穿出端法兰1的齿轮箱侧的表面以接受力矩，使得该喷嘴调节装置构成后置型喷嘴调节装置。而且，端法兰1可以为整体式结构，以适应端面齿连接叶轮的发展趋势，而环体、喷嘴叶片4和传动机构均可以安装在端法兰1上，使得其可以成为一个整体，便于喷嘴调节装置在膨胀机齿轮箱上的拆装。

本发明实施例提供的膨胀机喷嘴调节装置，驱动轴5伸出至端法兰1的与膨胀机的齿轮箱相连接的一侧即齿轮箱侧C，用以接受力矩，使得该喷嘴调节装置形成后置型喷嘴调节装置，相比于前置型喷嘴调节装置，后置型喷嘴调节装置可以使得组装式向心膨胀机采用内蜗壳形式，即内蜗壳可以安装在端法兰1的与齿轮箱侧C相背离的一侧，并向喷嘴叶片4凹陷设置，从而缩小了齿轮箱中心距，进而使得膨胀机的规模可向大型化发展。其中，图2中标号“101”表示齿轮箱。

本发明实施例提供的膨胀机喷嘴调节装置，环体的转动环2转动设置于端法兰1上，固定环3固定设置于端法兰1上且位于转动环2的内部，传动件6与转动环2连接，且传动件6与齿轮7啮合连接，齿轮7与驱动轴5连接，当驱动轴5接受到力矩时，可通过传动件6和齿轮7的啮合将力矩传递至转动环2，使得转动环2转动，从而使得喷嘴叶片4转动，进而改变膨胀机喷嘴叶片4的出口角，实现改变膨胀机气动性能的目的。与现有技术相比，本发明实施例采用齿轮7传动方式代替曲柄连杆传动方式，结构形式更加简单，传递力矩更加可靠。

本发明实施例提供的膨胀机喷嘴调节装置，端法兰1为整体式结构，后置型喷嘴调节装置可以与端法兰1进行组装后再装配到齿轮箱上，即环体、喷嘴叶片4和传动机构可以与端法兰1进行组装后再装配到齿轮箱上，同样地，可以将端法兰1与后置型喷嘴调节装置一起从齿轮箱上拆卸下来，无需再分别拆装喷嘴调节装置的各个零部件，使得喷嘴调节装置的拆装更为方便。

在一可选的实施例中，参见图3和图4，转动环2的周向可以设置有与多个喷嘴叶片4一一对应的多个销体8；喷嘴叶片4的一端可以设置有沿其长度方向延伸的长条形孔41；销体8的端部插设于长条形孔41内，并可在长条形孔41内移动。

根据上述实施例，当驱动轴5接受力矩，并通过传动机构将力矩传递至转动环2后，转动环2会带着多个销体8旋转，由于固定环3的位置固定，因此，喷嘴叶片4会在销体8的驱使下以其在固定环3上的转轴为轴进行旋转，与此同时，销体8在长条形孔41内移动，直到喷嘴叶片4达到预期的角度后，喷嘴叶片4停止旋转，从而改变了膨胀机喷嘴叶片4的出口角，这样的结构设计，不仅可以使得喷嘴叶片4的旋转更加自如灵活，还可以便于喷嘴叶片4转转角度的调整，从而便于喷嘴叶片4出口角的调整，进而更好地改变膨胀机气动性能，使膨胀机适应变工况运行，提高膨胀机在变工况下运行的经济性。其中，长条形孔41可以为盲孔。

在一可选的实施例中，参见图4，销体8的外径与所述长条形孔41的宽度相适配，以便于销体8在长条形孔41内沿孔的轨迹移动，从而使得喷嘴叶片4可以更好的旋转，进而更好地改变膨胀机喷嘴叶片4的出口角，更好地改变膨胀机气动性能，使膨胀机适应变工况运行，提高膨胀机在变工况下运行的经济性。

在一可选的实施例中，参见图2，传动件6可以为弧形的条形体，该传动件6连接于转动环2的外壁。

上述实施例中，由于喷嘴叶片4所需的旋转角度较小，因此，转动环2的转动角度也较小，因此，为了节省成本和提高零部件的利用率，可以将传动件6设置为弧形的条形体，齿轮7与该条形体啮合连接，即可驱动转动环2旋转，从而驱动喷嘴叶片4旋转以改变其出口角。其中，啮合齿可以沿条形体的长度方向排布，且条形体与齿轮7的啮合长度应使得转动环2旋转足够角度。

在一可选的实施例中，参见图1，端法兰1上背离齿轮箱侧C的一侧表面可以设置有呈环形的第一安装凹槽11；环体和传动机构可以安装在该第一安装凹槽11内。本实施例中，通过在端法兰1上设置第一安装凹槽11，使得环体和传动机构可以安装在该第一安装凹槽11内，而不是凸出在端法兰1的外部，使得后置型喷嘴调节装置的零部件不增加端法兰1轴向上的额外空间，从而节省了该喷嘴调节装置的内部空间。

在一可选的实施例中，参见图1和图2，该膨胀机喷嘴调节装置还可以包括驱动杆9，该驱动杆9的一端与驱动轴5的一端连接；执行器10，该执行器10与驱动杆9的另一端转动连接。

在一可选的实施例中，参见图1，驱动杆9和驱动轴5可以键连接；驱动轴5与齿轮7可以键连接。

上述实施例中，执行器10可以为气动执行器10或液压执行器10，执行器10的输出端可以通过销传递力矩给驱动杆9，驱动杆9通过键传递力矩给驱动轴5，带动驱动轴5旋转，驱动轴5通过键传递力矩给齿轮7，通过齿轮7与传动件6的啮合传递扭矩，带动转动环2旋转。

在一可选的实施例中，参见图2，该膨胀机喷嘴调节装置还可以包括环形护板12，该环形护板12设置于端法兰1上，且套设于转动环2的外部，环形护板12上与传动件6和齿轮7相对应的位置处设置有豁口121。本实施例中，环形护板12可以对传动机构和环体等零部件进行保护，而且，设置在环形护板12上的豁口121可以便于齿轮7与传动件6的维护。

在一可选的实施例中，参见图1，端法兰1上背离齿轮箱侧C的一侧表面设置有围绕第一安装凹槽11的第二安装凹槽13；环形护板12位于第二安装凹槽13内。本实施例中，通过在端法兰1上设置第二安装凹槽13，使得环形护板12可以安装在该第一安装凹槽11内，而不是凸出在端法兰1的外部，使得环形护板12不增加端法兰1轴向上的额外空间，从而进一步节省了该喷嘴调节装置的内部空间。其中，环形护板12与转动环2的表面可以与端法兰1的表面齐平。

本发明实施例还提供了一种膨胀机，包括前述的膨胀机喷嘴调节装置。

本发明实施例提供的膨胀机，包括膨胀机喷嘴调节装置，驱动轴5伸出至端法兰1的与膨胀机的齿轮箱相连接的一侧即齿轮箱侧C，用以接受力矩，使得该喷嘴调节装置形成后置型喷嘴调节装置，相比于前置型喷嘴调节装置，后置型喷嘴调节装置可以使得组装式向心膨胀机采用内蜗壳形式，即内蜗壳可以安装在端法兰1的与齿轮箱侧C相背离的一侧，并向喷嘴叶片4凹陷设置，从而缩小了齿轮箱中心距，进而使得膨胀机的规模可向大型化发展。

本发明实施例提供的膨胀机，包括膨胀机喷嘴调节装置，环体的转动环2转动设置于端法兰1上，固定环3固定设置于端法兰1上且位于转动环2的内部，传动件6与转动环2连接，且传动件6与齿轮7啮合连接，齿轮7与驱动轴5连接，当驱动轴5接受到力矩时，可通过传动件6和齿轮7的啮合将力矩传递至转动环2，使得转动环2转动，从而使得喷嘴叶片4转动，进而改变膨胀机喷嘴叶片4的出口角，实现改变膨胀机气动性能的目的。与现有技术相比，本发明实施例采用齿轮7传动方式代替曲柄连杆传动方式，结构形式更加简单，传递力矩更加可靠。

本发明实施例提供的膨胀机，包括膨胀机喷嘴调节装置，端法兰1为整体式结构，后置型喷嘴调节装置可以与端法兰1进行组装后再装配到齿轮箱上，即环体、喷嘴叶片4和传动机构可以与端法兰1进行组装后再装配到齿轮箱上，同样地，可以将端法兰1与后置型喷嘴调节装置一起从齿轮箱上拆卸下来，无需再分别拆装喷嘴调节装置的各个零部件，使得喷嘴调节装置的拆装更为方便。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。