本发明专利技术公开了一种快速启动的高效低耗液力透平装置及其工作方法。现有的液力透平装置启动过程步骤繁琐，耗费时间，影响工作效率，且部分液力透平中来流直接冲击叶轮，易造成叶轮损坏和装置运行不稳定。本发明专利技术包括壳体、透平轴、叶轮、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮、第二转轴和锥齿棘轮；壳体内固定有隔板，透平轴与壳体和隔板均构成转动副；叶轮与透平轴固定；锥齿棘轮与第一锥齿轮啮合，第二锥齿轮与第三锥齿轮啮合，第三锥齿轮与第二转轴固定；第二转轴上设有阻水板。本发明专利技术工作时，来流冲击阻水板，经过传动带动叶轮转动，达到使叶轮具有初始转动速度的目的，减小来流对叶轮的冲击，降低叶轮损坏，防止装置运行不稳定。防止装置运行不稳定。防止装置运行不稳定。
【技术实现步骤摘要】
一种快速启动的高效低耗液力透平装置及其工作方法
[0001]本专利技术涉及能量回收
，具体涉及一种快速启动的高效低耗液力透平装置及其工作方法。
技术介绍
[0002]在许多石油、化工生产过程中排放的流体仍具有较高的压力，但由于缺乏节能设备使这些能量未能被有效的利用和回收，造成浪费。液力透平是以液体为工质，将流体工质中蕴有的能量转换成机械能的机器，透平轴直接或经传动机构带动其他机械，输出机械功。现有的液力透平装置在启动时需要对其内部灌入介质，用来保证液力透平的平稳运行，此过程不仅步骤繁琐，而且耗费时间，影响工作效率，部分液力透平来流对叶轮直接冲击，长时间使用造成装置损坏，叶轮损耗，液力透平出口位置大多会改变来流方向，此外，现有的液力透平在出口处容易造成液体堆积，影响出水效率，并使装置运行不稳定。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，提出一种快速启动的高效低耗液力透平装置及其工作方法。
[0004]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0005]本专利技术一种快速启动的高效低耗液力透平装置，包括壳体、透平轴和叶轮，还包括锥齿棘轮、支撑环、固定环、第二锥齿轮、第一转轴、水槽、第一锥齿轮、第三锥齿轮和第二转轴；所述壳体内固定有隔板，隔板将壳体内部分隔为叶轮室和传动室；所述水槽固定在传动室处；壳体外固定有进水通道，进水通道的出口与叶轮室连通，进水通道的侧部开口与水槽连通；叶轮室的侧部开设有沿周向分布的多个出水孔，来流从出水孔流出，避免叶轮室内部的来流聚集成涡，从而加快出水效率，有效提高本专利技术装置的运行效率，并提高本专利技术装置的运行平稳性；所述透平轴与壳体和隔板均构成转动副；叶轮置于叶轮室内，并与透平轴固定；进水通道的出口正对叶轮的侧部，叶轮室的出水孔正对叶轮的轮盖；所述锥齿棘轮外壁设有一体成型且沿周向均布的多个锥形齿，内壁设有一体成型且沿周向均布的多个棘齿；锥齿棘轮与支承环固定；支承环通过滚动轴承支承在透平轴上；固定环固定在透平轴上；多个棘爪沿固定环周向均布，棘爪的尾部与固定环铰接且铰接轴上套置扭簧，扭簧两端分别与棘爪和固定环连接；每个棘爪头部嵌入其中一个棘齿内；所述第一转轴与隔板构成转动副，第二转轴与水槽构成转动副；第一锥齿轮固定在第一转轴一端，并与锥齿棘轮的锥形齿啮合；第一转轴另一端与第二锥齿轮固定；第二锥齿轮与第三锥齿轮啮合；第三锥齿轮和沿第二转轴的周向均布的多个阻水板均固定在第二转轴上；锥齿棘轮、第一锥齿轮、第一转轴、第二锥齿轮和第三锥齿轮均置于传动室内；第二转轴穿过水槽，部分置于传动室内，另一部分置于水槽内；部分阻水板置于水槽内，另一部分阻水板露出水槽外并伸入进水通道的侧部开口。
[0006]优选地，所述进水通道与叶轮的中心轴线平行设置。
[0007]优选地，所述壳体外固定有出水通道，出水通道的入口与叶轮室的各出水孔均连通。
[0008]优选地，所述出水通道和出水孔均与叶轮的中心轴线平行设置。
[0009]优选地，所述透平轴通过滚动轴承支承在壳体上，滚动轴承可以有效降低透平轴与壳体之间的摩擦，达到降低能量损耗的目的。
[0010]优选地，所述透平轴远离叶轮的一端伸出壳体外，用于带动其他机械。
[0011]优选地，所述第一转轴与隔板构成转动副的具体装配结构为：隔板上固定有支撑杆，支撑杆与轴套固定；第一转轴与轴套构成转动副。
[0012]本专利技术一种快速启动的高效低耗液力透平装置的工作方法，具体如下：
[0013]来流从进水通道进入，冲击水槽中的阻水板，使阻水板转动，带动第二转轴传动，进而带动第三锥齿轮、第二锥齿轮、第一转轴和第一锥齿轮，锥齿棘轮外壁的锥形齿与第一锥齿轮啮合，进而使锥齿棘轮转动，因固定环上棘爪的头部嵌入锥齿棘轮内壁的棘齿内，固定环与透平轴固定，进而锥齿棘轮带动固定环、透平轴和叶轮转动，达到使叶轮具有初始转动速度的目的，减小来流对叶轮的冲击，造成叶轮的损坏以及整个装置的运行不稳定。然后，来流经过阻水板后继续流动，流入叶轮室，冲击叶轮从而增加透平轴的转动速度，通过将透平轴与其他机械连接，达到驱动其他机械的目的，有效节省能源，提高能量回收效率。接着，来流经过出水孔，加快出水效率，从而避免装置内部的来流聚集成涡，有效提高装置运行效率，并提高装置运行平稳性。最后来流从出水通道流出。其中，来流冲击叶轮致使透平轴的转动速度大于锥齿棘轮转动的速度时，固定环与透平轴的转动速度一样，且大于锥齿棘轮转动的速度，固定环上的棘爪脱离锥齿棘轮内壁的棘齿，而达到下一个棘齿位置时，棘爪因扭簧的作用重新嵌入棘齿内，再因固定环的速度大于锥齿棘轮转动的速度又重新脱离棘齿，如此循环往复，不会增加锥齿棘轮的转动速度，进而不会增加阻水板转动的速度，即透平轴不会因扭矩传递至阻水板而损耗能量，有效降低透平轴能量损耗。
[0014]本专利技术具备以下有益效果：
[0015](1)本专利技术通过设置有阻水板，来流从进水通道进入，冲击阻水板，经过传动系统，最终带动叶轮转动，达到给叶轮一个初始转动速度的目的，而且进水通道与叶轮的中心轴线平行设置，减小来流冲击叶轮造成叶轮的损坏，防止装置运行不稳定，从而在装置启动时，不必先进行灌水操作，有效提高工作效率，减少工作步骤，且延长装置使用寿命。
[0016](2)本专利技术通过设置有锥齿棘轮，不仅使阻水板的转动能够带动叶轮转动，而且当来流冲击叶轮致使透平轴的转动速度大于锥齿棘轮转动的速度时，透平轴不会带动阻水板转动，有效降低能量损耗。
[0017](3)本专利技术的出水通道和出水孔均与叶轮的中心轴线平行设置，来流从出水孔和出水通道流出，避免装置内部的来流聚集成涡，从而加快出水效率，有效提高装置运行效率，并提高装置运行平稳性。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的结构示意图；
[0019]图2为图1中A处放大图；
[0020]图3为本专利技术中阻水板与透平轴的传动结构示意图；
[0021]图4为本专利技术中锥齿棘轮、棘爪和固定环的装配示意图。
[0022]其中，1、出水通道；2、出水孔；3、进水通道；4、壳体；5、透平轴；6、锥齿棘轮；7、叶轮；8、滚动轴承；9、阻水板；10、第二锥齿轮；11、第一转轴；12、水槽；13、第一锥齿轮；14、轴套；15、支撑杆；16、隔板；17、第三锥齿轮；18、锥形齿；19、棘齿；20、第二转轴。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]如图1、图2和图3所示，本专利技术一种快速启动的高效低耗液力透平装置，包括壳体4、透平轴5、锥齿棘轮6、叶轮7、支撑环、固定环、第二锥齿轮10、第一转轴11、水槽12、第一锥齿轮13、第三锥齿轮17和第二转轴20；壳体4本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种快速启动的高效低耗液力透平装置，包括壳体、透平轴和叶轮，其特征在于：还包括锥齿棘轮、支撑环、固定环、第二锥齿轮、第一转轴、水槽、第一锥齿轮、第三锥齿轮和第二转轴；所述壳体内固定有隔板，隔板将壳体内部分隔为叶轮室和传动室；所述水槽固定在传动室处；壳体外固定有进水通道，进水通道的出口与叶轮室连通，进水通道的侧部开口与水槽连通；叶轮室的侧部开设有沿周向分布的多个出水孔；所述透平轴与壳体和隔板均构成转动副；叶轮置于叶轮室内，并与透平轴固定；进水通道的出口正对叶轮的侧部，叶轮室的出水孔正对叶轮的轮盖；所述锥齿棘轮外壁设有一体成型且沿周向均布的多个锥形齿，内壁设有一体成型且沿周向均布的多个棘齿；锥齿棘轮与支承环固定；支承环通过滚动轴承支承在透平轴上；固定环固定在透平轴上；多个棘爪沿固定环周向均布，棘爪的尾部与固定环铰接且铰接轴上套置扭簧，扭簧两端分别与棘爪和固定环连接；每个棘爪头部嵌入其中一个棘齿内；所述第一转轴与隔板构成转动副，第二转轴与水槽构成转动副；第一锥齿轮固定在第一转轴一端，并与锥齿棘轮的锥形齿啮合；第一转轴另一端与第二锥齿轮固定；第二锥齿轮与第三锥齿轮啮合；第三锥齿轮和沿第二转轴的周向均布的多个阻水板均固定在第二转轴上；锥齿棘轮、第一锥齿轮、第一转轴、第二锥齿轮和第三锥齿轮均置于传动室内；第二转轴穿过水槽，部分置于传动室内，另一部分置于水槽内；部分阻水板置于水槽内，另一部分阻水板露出水槽外并伸入进水通道的侧部开口。2.根据权利要求1所述的一种快速启动的高效低耗液力透平装置，其特征在于：所述进水通道与叶轮的中心轴线平行设置。3.根据权利要求1所述的一种快速启动的高效低耗液力透平装置，其特征在于：所述壳体外固定有出水通道，出水通道的入口与叶轮室的各出水孔均连通...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈小平，黄登松，朱祖超，张文锦，许芸霞，赵烁，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：
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