CN102061944B - 一种螺杆膨胀发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种螺杆膨胀发电装置，可用于有机朗肯循环，所述发电装置包括半封或全封的壳体，壳体包括膨胀机腔、发电机腔；所述膨胀机腔、发电机腔不连通；膨胀机腔内设置螺杆膨胀机，发电机腔内设置发电机；所述螺杆膨胀机的转子与发电机转子固定连接，所述发电装置通过螺杆膨胀机转子的转动带动发电机发电；所述发电机腔设置液态制冷工质喷入口、制冷工质出口；通过液态制冷工质的蒸发冷却发电机。本发明螺杆膨胀发电装置为半封或全封的，螺杆膨胀机与发电机作为一个整体设置在壳体内，发电机可以是同步发电机，也可以是异步发电机；可避免螺杆膨胀发电机在发电时出现制冷工质泄露的情形。

Description

一种螺杆膨胀发电装置
技术领域
本发明属于发电设备技术领域，涉及一种有机朗肯循环发电系统，同时还涉及一种半封或全封的螺杆膨胀发电装置。
背景技术
请参阅图1，图1为一个典型的有机朗肯循环(Organic Rankin Cycle，ORC)，包括膨胀机1’、发电机2’、蒸发器3’、液体泵4’、冷凝器5’。
低温低压的液体制冷工质在液体泵4’中被升压；然后进入蒸发器3’被加热汽化，直至成为过热气体(高温高压)后，进入膨胀机1’膨胀做功，驱动发电机2’发电。做功后的低温低压气体进入冷凝器5’被冷却凝结成液体；再回到液体泵4’中，完成一个循环。
现有的用于ORC的膨胀机有半封的离心膨胀机、开启式的螺杆膨胀机。开启式的螺杆膨胀机通过轴封与出轴端发电机连接，其缺陷是制冷工质会通过轴封泄露。
与此同时，在复叠式ORC循环(或者其他应用场合)中，膨胀终了的温度可能很高，用膨胀的排气来冷却发电机变得不现实。需要解决半封或全封的螺杆膨胀发电装置中发电机的冷却问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种半封或全封的螺杆膨胀发电装置，可避免螺杆膨胀发电机在发电时出现制冷工质泄露，同时可冷却螺杆膨胀发电装置中发电机。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种半封或全封的螺杆膨胀发电装置，所述发电装置包括半封或全封的壳体，壳体包括膨胀机腔、发电机腔；所述膨胀机腔、发电机腔不连通；膨胀机腔内设置螺杆膨胀机，发电机腔内设置发电机；所述螺杆膨胀机的转子与发电机转子固定连接，所述发电装置通过螺杆膨胀机转子的转动带动发电机发电；所述发电机腔设置液态制冷工质喷入口、制冷工质出口；通过液态制冷工质的蒸发冷却发电机。
作为本发明的一种优选方案，所述螺杆膨胀机包括阳转子、阴转子，所述阳转子的轴与发电机转子固定连接。
作为本发明的一种优选方案，所述阳转子远离发电机的转子端设置第一阳转子轴承；所述阴转子的两端分别设置阴转子轴承。
作为本发明的一种优选方案，所述阳转子包括一体化设计的转子部分、连接部分，所示转子部分与阴转子配合，所述连接部分伸入发电机内部；所述膨胀机腔、发电机腔通过一隔离机构相隔开，使得膨胀机腔、发电机腔之间形成一孔洞，所述连接部分穿过该孔洞至发电机腔内，连接部分远离转子部分的一端与发电机转子固定连接。
作为本发明的一种优选方案，所述连接部分在阳转子的转子部分和发电机转子之间设置第二阳转子轴承；所述第一阳转子轴承、第二阳转子轴承、阴转子轴承分别通过壳体内设置的支撑机构设置在壳体内。所述连接部分与第二阳转子轴承最靠近发电机转子端通过轴封密封。
作为本发明的一种优选方案，所述膨胀机腔设置螺杆膨胀机的吸气入口、排气出口。
作为本发明的一种优选方案，所述发电机为同步发电机或异步发电机。
本发明的有益效果在于：本发明提出的半封或全封的螺杆膨胀发电装置及使用上述螺杆膨胀发电装置的有机朗肯循环发电系统，可避免螺杆膨胀发电机在发电时出现制冷工质通过轴封泄露的情形。同时可以有效冷却发电机，即使在复叠式ORC循环中，或者单循环中膨胀机的排气温度很高时，也可以解决螺杆膨胀发电装置中发电机的冷却问题。
附图说明
图1为有机朗肯循环发电系统的组成示意图。
图2为本发明有机朗肯循环发电系统的组成示意图。
图3为本发明螺杆膨胀发电装置垂直方向的剖视图。
图4为本发明螺杆膨胀发电装置水平方向的剖视图。
附图主要组件符号说明如下：
1’：膨胀机                2’：发电机
3’：蒸发器                4’：液体泵
5’：冷凝器
1：螺杆膨胀发电装置        3：蒸发器
4：液体泵                  5：冷凝器
101：发电机                102：阳转子
103：阴转子                1041：第一阳转子轴承
1042：第二阳转子轴承       105：阴转子轴承
106：密封圈                107：吸气入口
108：排气出口              109：制冷工质喷入口
110：制冷工质出口          111：轴封
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例一
请参阅图2，图2表示了使用本发明的一种有机朗肯循环发电系统，所述有机朗肯循环发电系统包括依次连接的冷凝器5、液体泵4、蒸发器3、螺杆膨胀发电装置1。本发明揭示的螺杆膨胀发电装置1是一体化设置的半封或全封的螺杆膨胀机及发电机。所述发电机可以为同步发电机或异步发电机。
请参阅图3及图4，所述发电装置1包括半封或全封的壳体，壳体包括膨胀机腔、发电机腔，所述膨胀机腔与发电机腔不连通、相互隔离开；膨胀机腔内设置螺杆膨胀机，发电机腔内设置发电机101。所述发电机腔设置液态制冷工质喷入口109、制冷工质出口110；通过液态制冷工质的蒸发冷却发电机101。所述膨胀机腔设置螺杆膨胀机的吸气入口107、排气出口108。壳体由多个部件组成，为增加密封效果，有剖分面之间均设有密封圈106。
所述螺杆膨胀机、发电机101一体化设置，所述螺杆膨胀机的转子与发电机转子固定连接，所述发电装置1通过螺杆膨胀机转子的转动带动发电机101发电。
请继续参阅图4，本实施例中，所述螺杆膨胀机包括阳转子102、阴转子103，所述阳转子102的轴与发电机101转子固定连接。所述阴转子103的两端分别设置阴转子轴承105。所述阳转子102远离发电机的转子端设置第一阳转子轴承1041。所述阳转子102包括一体化设计的转子部分、连接部分，所示转子部分与阴转子103配合，所述连接部分深入发电机101内部。所述膨胀机腔、发电机腔通过一隔离机构相隔开，使得膨胀机腔、发电机腔之间形成一孔洞，所述连接部分穿过该孔洞至发电机腔内，连接部分远离转子部分的一端与发电机转子固定连接；所述连接部分在阳转子的转子部分和发电机转子之间设置第二阳转子轴承1042；所述连接部分与第二阳转子轴承1042最靠近发电机转子端通过轴封111密封。所述第一阳转子轴承1041、第二阳转子轴承1042、阴转子轴承105分别通过壳体内设置的支撑机构设置在壳体内。
综上所述，本发明提出的半封或全封的螺杆膨胀发电装置及使用上述螺杆膨胀发电装置的有机朗肯循环发电系统，螺杆膨胀发电装置为半封或全封的，螺杆膨胀机与发电机作为一个整体设置在壳体内，可避免螺杆膨胀发电机在发电时出现制冷工质通过轴封泄露的情形。同时可以有效冷却发电机，即使在复叠式ORC循环中，或者单循环中膨胀机的排气温度很高时，也可以解决螺杆膨胀发电装置中发电机的冷却问题。
实施例二
本实施例中，带动发电机发电的转子可以为阴转子。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (6)

1.一种螺杆膨胀发电装置，其特征在于，所述发电装置包括半封或全封的壳体，壳体包括膨胀机腔、发电机腔；所述膨胀机腔、发电机腔不连通；膨胀机腔内设置螺杆膨胀机，发电机腔内设置发电机；
所述螺杆膨胀机的转子与发电机转子固定连接，所述发电装置通过螺杆膨胀机转子的转动带动发电机发电；
所述螺杆膨胀机包括阳转子、阴转子，所述阳转子的轴与发电机转子固定连接；
所述阳转子包括一体化设计的转子部分、连接部分，所述转子部分与阴转子配合，所述连接部分伸入发电机内部；
所述膨胀机腔、发电机腔通过一隔离机构相隔开，使得膨胀机腔、发电机腔之间形成一孔洞，所述连接部分穿过该孔洞至发电机腔内，连接部分远离转子部分的一端与发电机转子固定连接；
所述发电机腔设置液态制冷工质喷入口、制冷工质出口；通过液态制冷工质的蒸发冷却发电机。
2.根据权利要求1所述的螺杆膨胀发电装置，其特征在于：
所述阳转子远离发电机的转子端设置第一阳转子轴承；所述阴转子的两端分别设置阴转子轴承。
3.根据权利要求2所述的螺杆膨胀发电装置，其特征在于：
所述连接部分在阳转子的转子部分和发电机转子之间设置第二阳转子轴承。
4.根据权利要求3所述的螺杆膨胀发电装置，其特征在于：
所述连接部分与第二阳转子轴承靠近发电机转子端通过轴封密封。
5.根据权利要求1所述的螺杆膨胀发电装置，其特征在于： 
所述膨胀机腔设置螺杆膨胀机的吸气入口、排气出口。
6.一种螺杆膨胀发电装置，其特征在于，所述发电装置用于有机朗肯循环；所述发电装置包括半封或全封的壳体，壳体包括膨胀机腔、发电机腔；所述膨胀机腔、发电机腔不连通；膨胀机腔内设置螺杆膨胀机，发电机腔内设置发电机；
所述螺杆膨胀机的转子与发电机转子固定连接，所述发电装置通过螺杆膨胀机转子的转动带动发电机发电；
所述发电机腔设置液态制冷工质喷入口、制冷工质出口；通过液态制冷工质的蒸发冷却发电机；
所述螺杆膨胀机包括阳转子、阴转子，所述阳转子的轴与发电机转子固定连接；
所述阳转子远离发电机的转子端设置第一阳转子轴承；所述阴转子的两端分别设置阴转子轴承；所述阳转子包括一体化设计的转子部分、连接部分，所示转子部分与阴转子配合，所述连接部分伸入发电机内部；
所述膨胀机腔、发电机腔通过一隔离机构相隔开，使得膨胀机腔、发电机腔之间形成一孔洞，所述连接部分穿过该孔洞至发电机腔内，连接部分远离转子部分的一端与发电机转子固定连接；
所述连接部分在阳转子的转子部分和发电机转子之间设置第二阳转子轴承；所述连接部分与第二阳转子轴承最靠近发电机转子端通过轴封密封；
所述膨胀机腔设置螺杆膨胀机的吸气入口、排气出口；
所述发电机为同步发电机或异步发电机。 
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