一种同轴度可调式膨胀机及其同轴度调试方法与流程

1.本发明涉及膨胀机技术领域，尤其涉及一种同轴度可调式膨胀机及其同轴度调试方法。


背景技术：

2.有机工质膨胀机是将有机工质的能量转换成为机械功的旋转式动力机械，主要用作低温热回收。
3.动静气封间隙大小是影响膨胀机气动效率的关键因素之一，级间气封间隙过大，将大大降低气动效率。现有膨胀机为圆桶式缸体，承压性能、密封性能好，气封间隙一般设计值为径向单边0.15-0.25mm，装配方式为整体直接装配，装配过程中易出现偏心，特别是大轴承跨距机组，导致机组运行过程中加速级间气封磨损。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种同轴度可调式膨胀机及其同轴度调试方法，旨在解决现有的膨胀机轴承间的同轴度依赖缸体组合后的整机加工精度，使得加工难度升高、且装配过程中易出现偏心的问题。
5.为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种同轴度可调式膨胀机，包括进气缸、排气缸、喷嘴环座部套、喷嘴环、级间气封、轴承座、第一轴承、第二轴承、主轴和涡轮，所述排气缸包括外壳和内壳；
6.所述进气缸与所述外壳拆卸连接，并位于所述外壳的一侧，所述内壳与所述外壳固定连接，并位于所述外壳内侧壁，所述喷嘴环座部套与所述进气缸拆卸连接，并位于所述外壳内侧壁，所述喷嘴环设置于所述喷嘴环座部套内，所述级间气封设置于所述喷嘴环远离所述喷嘴环座部套的一侧，所述轴承座设置于所述进气缸远离所述排气缸的一侧，所述主轴贯穿所述进气缸、所述外壳、所述轴承座和所述内壳，所述第一轴承设置于所述轴承座与所述主轴之间，所述第二轴承设置于所述内壳与所述主轴之间，所述涡轮设置于所述主轴靠近所述喷嘴环座部套的一侧，并与所述级间气封连接。
7.其中，所述同轴度可调式膨胀机还包括第一机械密封和第二机械密封，所述第一机械密封设置于所述轴承座与所述主轴之间，所述第二机械密封设置于所述内壳与所述主轴之间。
8.其中，所述进气缸具有非拆分式进气流道，所述外壳的内侧壁与所述内壳的外侧壁围合成排气流道，所述喷嘴环和所述涡轮形成涡轮级流道，所述涡轮级流道的输入端与所述非拆分式进气流道连通，所述涡轮级流道的输出端与所述排气流道连通。
9.其中，所述进气缸与所述外壳通过设置骑缝销保证拆卸复装定位精度；
10.所述喷嘴环座部套为中分面剖分式，上下两半使用螺钉连接，所述喷嘴环座部套整体通过设置骑缝销保证与所述外壳的拆卸复装定位精度。
11.其中，所述同轴度可调式膨胀机还包括三个同轴度调整块、第一调整垫片和多个
紧固件，三个所述同轴度调整块位于所述轴承座水平对称的两侧和正下方，所述第一调整垫片位于所述同轴度调整块与所述轴承座之间，多个所述紧固件分别贯穿三个同轴度调整块和所述第一调整垫片与所述轴承座连接。
12.其中，所述同轴度可调式膨胀机还包括喷嘴环定位键、喷嘴环调整块、喷嘴环压块和第二调整垫片，所述喷嘴环定位键、所述喷嘴环调整块、所述喷嘴环压块和所述第二调整垫片均通过紧固件连接所述喷嘴环与喷嘴环座部套之间。
13.其中，所述进气缸、所述外壳和所述轴承座采用非组合加工形式分别进行加工，分别加工时保证所述进气缸的中分面、所述进气缸与所述轴承座的安装面和所述外壳的中分面及所述轴承座的安装面的平行度分别在0.03mm内。
14.第二方面，本发明提供了一种同轴度可调式膨胀机的同轴度调试方法，包括以下步骤：
15.进气缸与排气缸组合装配后，装配中分面骑缝销，保证复装性；
16.将假轴贯穿轴承座、进气缸、外壳和内壳，将第一假轴承支撑通过小间隙配合设置在进气缸与假轴之间，将第二假轴承支撑通过间隙配合设置在内壳与假轴之间；
17.将百分表安装于假轴的端面，旋转假轴测量轴承座的第一轴承安装面的圆跳动，通过调整轴承座上的第一调整垫片数量而调整轴承座的轴心，最终使圆跳动值小于0.03mm；
18.将第三假轴承支撑通过间隙配合设置在轴承座与假轴之间；依次拆卸第二假轴承支撑和排气缸，将喷嘴环座部套安装在进气缸靠近排气缸一侧，配磨并装配喷嘴环座部套与进气缸骑缝销；拆卸喷嘴环座部套上半；依次稳固安装各级喷嘴环座部套下半，喷嘴环座部套下半含喷嘴环下半、级间气封下半、喷嘴环中分面定位销、级间气封中分面定位销；级间气封与喷嘴环拆卸连接；
19.通过喷嘴环调整块和第二调整垫片调整级间气封轴心高度方向，喷嘴环定位键调整级间气封轴心水平方向，喷嘴环压块将喷嘴环与喷嘴环座部套固定，从而调整级间气封同轴度；
20.分别测量假轴与级间气封间隙值，直至所述间隙值在预设范围内，至此，级间气封与转子同轴度及间隙值调试完成；
21.拆卸假轴、第一假轴支撑、第三假轴支撑、喷嘴环座部套下半，将转子总成装入喷嘴环座部套下半，依次装配喷嘴环部套上半，喷嘴环部套上半含喷嘴环上半、级间气封上半，再将喷嘴环座部套上半与下半组合装配，将喷嘴环座部套与转子总成整体吊装装配至进气缸对应位置，喷嘴环座部套含喷嘴环部套、喷嘴环压块，装配喷嘴环座部套与进气缸骑缝销，紧固标准紧固件；将排气缸与进气缸合缸装配，装配进气缸与排气缸骑缝销定位，紧固标准紧固件；依次进行机械密封和轴承的装配。
22.其中，所述转子总成为主轴和涡轮。
23.本发明的一种同轴度可调式膨胀机，包括进气缸、排气缸、喷嘴环座部套、喷嘴环、级间气封、轴承座、第一轴承、第二轴承、主轴和涡轮，所述排气缸包括外壳和内壳，进气缸和排气缸、轴承座可采用非组合加工形式分别进行加工，大大降低了缸体加工难度，增加了加工设备的可选性，有极大的经济性；级间气封间隙值及同轴度均可通过装配保证，避免加工误差，能够避免级间气封的磨损且极大程度地保证气动效率。解决了现有的膨胀机装配
过程中易出现偏心的问题。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是本发明提供的一种同轴度可调式膨胀机的剖视图。
26.图2是假轴支撑及轴承座装配图。
27.图3是喷嘴环座部套装配图。
28.图4是喷嘴环座部套下半装配拆解示意图。
29.图5是喷嘴环座部套下半及轴承座装配拆解爆图。
30.图6是喷嘴环座部套下半装配剖视图。
31.图7是图6沿c-c面的剖视图。
32.图8是轴承座轴心调整图。
33.图9是图8沿e-e面的剖视图。
34.1-进气缸、2-排气缸、3-外壳、4-内壳、5-喷嘴环座部套、6-喷嘴环、7-级间气封、8-轴承座、9-第一轴承、10-第二轴承、11-主轴、12-涡轮、13-第一机械密封、14-第二机械密封、15-非拆分式进气流道、16-排气流道、17-涡轮级流道、18-骑缝销、19-同轴度调整块、20-第一调整垫片、21-紧固件、22-喷嘴环定位键、23-喷嘴环调整块、24-喷嘴环压块、25-第二调整垫片。
具体实施方式
35.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
36.请参阅图1至图9，第一方面，本发明提供一种同轴度可调式膨胀机，包括进气缸1、排气缸2、喷嘴环座部套5、喷嘴环6、级间气封7、轴承座8、第一轴承9、第二轴承10、主轴11和涡轮12，所述排气缸2包括外壳3和内壳4；
37.所述进气缸1与所述外壳3拆卸连接，并位于所述外壳3的一侧，所述内壳4与所述外壳3固定连接，并位于所述外壳3内侧壁，所述喷嘴环座部套5与所述进气缸1拆卸连接，并位于所述外壳3内侧壁，所述喷嘴环6设置于所述喷嘴环座部套5内，所述级间气封7设置于所述喷嘴环6远离所述喷嘴环座部套5的一侧，所述轴承座8设置于所述进气缸1远离所述排气缸2的一侧，所述主轴11贯穿所述进气缸1、所述外壳3、所述轴承座8和所述内壳4，所述第一轴承9设置于所述轴承座8与所述主轴11之间，所述第二轴承10设置于所述内壳4与所述主轴11之间，所述涡轮12设置于所述主轴11靠近所述喷嘴环座部套5的一侧，并与所述级间气封7连接。
38.具体的，在对所述同轴度可调式膨胀机进行安装时，将假轴贯穿轴承座8、进气缸1、外壳3和内壳4，将第一假轴承支撑通过间隙配合设置在进气缸1与假轴之间，将第二假轴
承支撑通过间隙配合设置在内壳4与假轴之间，将第三假轴承支撑通过间隙配合设置在轴承座8与假轴之间；将百分表安装于假轴的端面，旋转假轴测量轴承座8的第一轴承9安装面的圆跳动，通过调整轴承座8上的第一调整垫片20数量而调整轴承座8的轴心，最终使圆跳动值小于0.03mm；依次拆卸第二假轴承支撑和排气缸2，将喷嘴环座部套5安装在外壳3内，喷嘴环6装配骑缝销18；拆卸喷嘴环座部套5上半；依次安装各级喷嘴环6部套下半并将级间气封安装于喷嘴环6上；通过喷嘴环调整块23和第二调整垫片25调整级间气封轴心高度方向，喷嘴环定位键22调整级间气封轴心水平方向，喷嘴环压块24将喷嘴环6与喷嘴环座部套5固定，从而调整级间气封的轴心；分别测量假轴与级间气封间隙值，直至所述间隙值在预设范围内，至此，级间气封与转子同轴度及间隙值调试完成；拆卸喷嘴环6部套下半，将转子总成装入喷嘴环座部套5下半，依次装配喷嘴环6部套上半，再将喷嘴环座部套5上半与下半组合装配，将喷嘴环座部套5部套与转子总成整体吊装装配至进气缸1对应位置，装配喷嘴环座部套5与进气缸1骑缝销18，紧固标准紧固件21；将排气缸2与进气缸1的外壳3合缸装配，装配进气缸1与排气缸2骑缝销18定位，紧固标准紧固件21；依次进行机械密封和轴承的装配。
39.进一步的，所述同轴度可调式膨胀机还包括第一机械密封13和第二机械密封14，所述第一机械密封13设置于所述轴承座8与所述主轴11之间，所述第二机械密封14设置于所述内壳4与所述主轴11之间。所述同轴度可调式膨胀机还包括三个同轴度调整块19、第一调整垫片20和多个紧固件21，三个所述同轴度调整块19位于所述轴承座8水平对称的两侧和正下方，所述第一调整垫片20位于所述同轴度调整块19与所述轴承座8之间，多个所述紧固件21分别贯穿三个同轴度调整块19和所述第一调整垫片20与所述轴承座8连接。所述同轴度可调式膨胀机还包括喷嘴环定位键22、喷嘴环调整块23、喷嘴环压块24和第二调整垫片25，所述喷嘴环定位键22、所述喷嘴环调整块23、所述喷嘴环压块24和所述第二调整垫片25均通过紧固件21连接所述喷嘴环6与喷嘴环座部套5之间。
40.具体的，所述进气缸1具有非拆分式进气流道15，所述外壳3的内侧壁与所述内壳4的外侧壁围合成排气流道16，所述喷嘴环6和所述涡轮12形成涡轮级流道17，所述涡轮级流道17的输入端与所述非拆分式进气流道15连通，所述涡轮级流道17的输出端与所述排气流道16连通。通过骑缝销18将所述进气缸1与所述外壳3拆卸连接；所述喷嘴环座部套5为中分面剖分式，上下两半使用螺钉连接，所述喷嘴环座部套5整体通过骑缝销18与所述外壳3拆卸连接。所述进气缸1、所述外壳3和所述轴承座8采用非组合加工形式分别进行加工，分别加工时保证所述进气缸1的中分面、所述进气缸1与所述轴承座8的安装面和所述外壳3的中分面及所述轴承座8的安装面的平行度分别在0.03mm内。通过喷嘴环调整块23和第二调整垫片25调整级间气封轴心高度方向，喷嘴环定位键22调整级间气封轴心水平方向，喷嘴环压块24喷嘴环6与喷嘴环座部套5固定，从而调整级间气封的轴心。
41.第二方面，本发明提供了一种同轴度可调式膨胀机的同轴度调试方法，包括以下步骤：
42.s0进气缸1与排气缸2组合装配后，装配中分面骑缝销，保证复装性；
43.s1将假轴贯穿轴承座8、进气缸1、外壳3和内壳4，将第一假轴承支撑通过小间隙配合设置在进气缸1与假轴之间，将第二假轴承支撑通过间隙配合设置在内壳4与假轴之间；
44.s2将百分表安装于假轴的端面，旋转假轴测量轴承座8的第一轴承9安装面的圆跳
动，通过调整轴承座8上的第一调整垫片20数量而调整轴承座8的轴心，最终使圆跳动值小于0.03mm；
45.s3将第三假轴承支撑通过间隙配合设置在轴承座与假轴之间；依次拆卸第二假轴承支撑和排气缸2，将喷嘴环座部套5安装在进气缸1靠近排气缸2一侧，配磨并装配喷嘴环座部套与进气缸骑缝销；拆卸喷嘴环座部套5上半；依次稳固安装各级喷嘴环座部套下半，喷嘴环座部套下半含喷嘴环下半、级间气封下半、喷嘴环中分面定位销、级间气封中分面定位销；级间气封与喷嘴环拆卸连接；
46.s4通过喷嘴环调整块23和第二调整垫片25调整级间气封轴心高度方向，喷嘴环定位键22调整级间气封轴心水平方向，喷嘴环压块24喷嘴环6与喷嘴环座部套5固定，从而调整级间气封同轴度；
47.s5分别测量假轴与级间气封间隙值，直至所述间隙值在预设范围内，至此，级间气封与转子同轴度及间隙值调试完成；
48.具体的，同时分别测量假轴与级间气封间隙e、f、g值，直至e、f、g值在范围内
│
e-f
│
≤0.05、
│
g-(e+f)/2
│
≤0.05，至此，级间气封与转子同轴度及间隙值调试完成。
49.s6拆卸假轴、第一假轴支撑、第三假轴支撑、喷嘴环座部套下半，将转子总成装入喷嘴环座部套下半，依次装配喷嘴环部套上半，喷嘴环部套上半含喷嘴环上半、级间气封上半，再将喷嘴环座部套上半与下半组合装配，喷嘴环座部套含喷嘴环部套、喷嘴环压块，将喷嘴环座部套5部套与转子总成整体吊装装配至进气缸1对应位置，装配喷嘴环座部套5与进气缸1骑缝销18，紧固标准紧固件21；将排气缸2与进气缸1合缸装配，装配进气缸1与排气缸2骑缝销18定位，紧固标准紧固件21；依次进行机械密封和轴承的装配。
50.具体的，所述转子总成为主轴11和涡轮12。所述主轴11贯穿所述进气缸1、所述外壳3和所述内壳4，所述第一轴承9设置于所述轴承座8与所述主轴11之间，所述第二轴承10设置于所述内壳4与所述主轴11之间，所述涡轮12设置于所述主轴11靠近所述喷嘴环座部套5的一侧，并与所述级间气封7连接，所述第一机械密封13设置于所述轴承座8与所述主轴11之间，所述第二机械密封14设置于所述内壳4与所述主轴11之间。
51.以上所揭露的仅为本发明一种同轴度可调式膨胀机及其同轴度调试方法较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

技术特征：
1.一种同轴度可调式膨胀机，其特征在于，包括进气缸、排气缸、喷嘴环座部套、喷嘴环、级间气封、轴承座、第一轴承、第二轴承、主轴和涡轮，所述排气缸包括外壳和内壳；所述进气缸与所述外壳拆卸连接，并位于所述外壳的一侧，所述内壳与所述外壳固定连接，并位于所述外壳内侧壁，所述喷嘴环座部套与所述进气缸拆卸连接，并位于所述外壳内侧壁，所述喷嘴环设置于所述喷嘴环座部套内，所述级间气封设置于所述喷嘴环远离所述喷嘴环座部套的一侧，所述轴承座设置于所述进气缸远离所述排气缸的一侧，所述主轴贯穿所述进气缸、所述外壳、所述轴承座和所述内壳，所述第一轴承设置于所述轴承座与所述主轴之间，所述第二轴承设置于所述内壳与所述主轴之间，所述涡轮设置于所述主轴靠近所述喷嘴环座部套的一侧，并与所述级间气封连接。2.如权利要求1所述的同轴度可调式膨胀机，其特征在于，所述同轴度可调式膨胀机还包括第一机械密封和第二机械密封，所述第一机械密封设置于所述轴承座与所述主轴之间，所述第二机械密封设置于所述内壳与所述主轴之间。3.如权利要求2所述的同轴度可调式膨胀机，其特征在于，所述进气缸具有非拆分式进气流道，所述外壳的内侧壁与所述内壳的外侧壁围合成排气流道，所述喷嘴环和所述涡轮形成涡轮级流道，所述涡轮级流道的输入端与所述非拆分式进气流道连通，所述涡轮级流道的输出端与所述排气流道连通。4.如权利要求3所述的同轴度可调式膨胀机，其特征在于，所述进气缸与所述外壳通过设置骑缝销保证拆卸复装定位精度；所述喷嘴环座部套为中分面剖分式，上下两半使用螺钉连接，所述喷嘴环座部套整体通过设置骑缝销保证与所述外壳的拆卸复装定位精度。5.如权利要求4所述的同轴度可调式膨胀机，其特征在于，所述同轴度可调式膨胀机还包括三个同轴度调整块、第一调整垫片和多个紧固件，三个所述同轴度调整块位于所述轴承座水平对称的两侧和正下方，所述第一调整垫片位于所述同轴度调整块与所述轴承座之间，多个所述紧固件分别贯穿三个同轴度调整块和所述第一调整垫片与所述轴承座连接。6.如权利要求5所述的同轴度可调式膨胀机，其特征在于，所述同轴度可调式膨胀机还包括喷嘴环定位键、喷嘴环调整块、喷嘴环压块和第二调整垫片，所述喷嘴环定位键、所述喷嘴环调整块、所述喷嘴环压块和所述第二调整垫片均通过紧固件连接所述喷嘴环与喷嘴环座部套之间。7.如权利要求6所述的同轴度可调式膨胀机，其特征在于，所述进气缸、所述外壳和所述轴承座采用非组合加工形式分别进行加工，分别加工时保证所述进气缸的中分面、所述进气缸与所述轴承座的安装面和所述外壳的中分面及所述轴承座的安装面的平行度分别在0.03mm内。8.一种同轴度可调式膨胀机的同轴度调试方法，应用于权利要求7所述的同轴度可调式膨胀机，其特征在于，包括以下步骤：进气缸与排气缸组合装配后，装配中分面骑缝销，保证复装性；将假轴贯穿轴承座、进气缸、外壳和内壳，将第一假轴承支撑通过小间隙配合设置在进气缸与假轴之间，将第二假轴承支撑通过间隙配合设置在内壳与假轴之间；
将百分表安装于假轴的端面，旋转假轴测量轴承座的第一轴承安装面的圆跳动，通过调整轴承座上的第一调整垫片数量而调整轴承座的轴心，最终使圆跳动值小于0.03mm；将第三假轴承支撑通过间隙配合设置在轴承座与假轴之间；依次拆卸第二假轴承支撑和排气缸，将喷嘴环座部套安装在进气缸靠近排气缸一侧，配磨并装配喷嘴环座部套与进气缸骑缝销；拆卸喷嘴环座部套上半；依次稳固安装各级喷嘴环座部套下半，喷嘴环座部套下半含喷嘴环下半、级间气封下半、喷嘴环中分面定位销、级间气封中分面定位销；级间气封与喷嘴环拆卸连接；通过喷嘴环调整块和第二调整垫片调整级间气封轴心高度方向，喷嘴环定位键调整级间气封轴心水平方向，喷嘴环压块将喷嘴环与喷嘴环座部套固定，从而调整级间气封同轴度；分别测量假轴与级间气封间隙值，直至所述间隙值在预设范围内，至此，级间气封与转子同轴度及间隙值调试完成；拆卸假轴、第一假轴支撑、第三假轴支撑、喷嘴环座部套下半，将转子总成装入喷嘴环座部套下半，依次装配喷嘴环部套上半，喷嘴环部套上半含喷嘴环上半、级间气封上半，再将喷嘴环座部套上半与下半组合装配，将喷嘴环座部套与转子总成整体吊装装配至进气缸对应位置，喷嘴环座部套含喷嘴环部套、喷嘴环压块，装配喷嘴环座部套与进气缸骑缝销，紧固标准紧固件；将排气缸与进气缸合缸装配，装配进气缸与排气缸骑缝销定位，紧固标准紧固件；依次进行机械密封和轴承的装配。9.如权利要求8所述的同轴度可调式膨胀机的同轴度调试方法，其特征在于，所述转子总成为主轴和涡轮。

技术总结
本发明涉及膨胀机技术领域，具体涉及一种同轴度可调式膨胀机及其同轴度调试方法，包括进气缸、排气缸、喷嘴环座部套、喷嘴环、级间气封、轴承座、第一轴承、第二轴承、主轴和涡轮，所述排气缸包括外壳和内壳，进气缸和排气缸、轴承座可采用非组合加工形式分别进行加工，大大降低了缸体加工难度，增加了加工设备的可选性，有极大的经济性；级间气封间隙值及同轴度均可通过装配保证，避免加工误差，能够避免级间气封的磨损且极大程度地保证气动效率。解决了轴承间的同轴度依赖缸体组合后的整机加工精度，使得加工难度升高、且装配过程中易出现偏心的问题。偏心的问题。偏心的问题。


技术研发人员：邓浩 何晓容 文鑫 但光局 胡璇 张建云 李鹏春 刘锋
受保护的技术使用者：重庆江增船舶重工有限公司
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/9/20