CN105257345A - 无轴承的透平膨胀机直连发电机能量转化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无轴承的透平膨胀机直连发电机能量转化装置，包括扩压管（1）、内扩压器（2）、第一蜗壳（3）、发电机（4）、第一膨胀叶轮（5）、第二膨胀叶轮（6）、第一喷嘴（7）、第二喷嘴（8）和绝热块（9），第二蜗壳（10），其特征在于：所述发电机（4）的主轴两端直接联接直径相同、叶型相反的所述第一膨胀叶轮（5）和所述第二膨胀叶轮（6），所述第一膨胀叶轮（5）和所述第二膨胀叶轮（6）产生的主轴轴向力相互抵消，所述发电机（4）两端的第一喷嘴（7）和第二喷嘴（8）的叶型也相反，第一蜗壳（3）和第二蜗壳（10）的流道方向也相反，整套装置整体密封，无外泄露点，可以实现有压力的气体、蒸汽通过等熵膨胀输出机械能，机械能通过发电机（4）转化为电能，并且使出口气体、蒸汽温度降低。

Description

无轴承的透平膨胀机直连发电机能量转化装置

技术领域

本发明涉及透平膨胀机领域，具体涉及一种无轴承的透平膨胀机直连发电机，各种气体、蒸汽的压力能通过等熵膨胀转化为机械能，机械能通过发电机最终转化为电能输出的装置，各种气体、蒸汽通过等熵膨胀，对外输出功，本身的压力、焓值、温度都大幅度下降。

背景技术

发电厂、钢铁厂、化工厂、水泥厂有很多有一定压力的气体或蒸汽需要降低压力使用或者直接放空，利用本装置可以高效的把气体的压力能转化为电能，增加收入，提高经济效益，气体通过膨胀机，实现等熵膨胀，使出口气体温度明显降低，温度降低有利于气体中有用成分的回收，也可以利用低温气体去冷却其它物质。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型无轴承的透平膨胀机直连发电机的能量转化装置，把有压力的气体或蒸汽通过膨胀机等熵膨胀输出机械能，然后通过发电机把机械能转化成电能，突破传统的结构形式，具有良好节能减排功能，具有良好的经济效益与社会效益。

无轴承的透平膨胀机直连发电机的能量转化装置设计，所述装置的组件包括扩压管1、内扩压器2、第一蜗壳3、发电机4、第一膨胀叶轮5、第二膨胀叶轮6、第一喷嘴7、第二喷嘴8、绝热块9和第二蜗壳10，其特征在于：所述发电机主轴两端直接联接直径相同、叶型相反的所述第一膨胀叶轮和所述第二膨胀叶轮，所述第一膨胀叶轮和所述第二膨胀叶轮产生的主轴轴向力相互抵消，所述发电机两端的第一喷嘴和第二喷嘴的叶型也相反，第一蜗壳和第二蜗壳流道方向也相反。

膨胀机内没有轴承，膨胀机和发电机的联接没有用联轴器，发电机主轴两端分别直联膨胀叶轮，两个膨胀叶轮的叶型旋转方向相反，直径大小重量一样。和传统的使用联轴器只把一台膨胀机联接到一台发电机相比，膨胀机没有轴承的使用，没有联轴器的使用，减少了能量在轴承和联轴器上的损失，两个膨胀机可以使发电机输出功率增加一倍，而且两个膨胀叶轮各自产生的轴向推力可以相互抵消，提高了整体设备的转子旋转的稳定性，机组体积减小，降低占地面积。

无轴承的透平膨胀机直连发电机的能量转化装置，其特征在于：所述的组件通过螺钉连接，所有和外界接触的部件连接都采用聚四氟乙烯垫片密封。这样使得设备整体完全密封，有压力的气体只能在设备内部泄露，而不能泄露到外界。这样就使很多有毒气体或者很昂贵的气体可以采用本设备。

所述的绝热块与内置扩压器采用高密度环氧板材料，和金属相比绝热效果提高很多，有利用增加膨胀机的等熵膨胀效率，增加输出功，提高发电机输出功率，降低膨胀机出口气体的温度。

为了设备的介质可以采用有毒或者贵重的气体，设备采用整体密封。

本发明的有益效果：

透平膨胀机没有使用轴承，减少了轴承对机械功的消耗；膨胀机和发电机是通过发电机主轴和膨胀机的膨胀叶轮直接连接，减少了传统联轴器的应用，减少了机械能损失，整体设备结构简单，体积减小；发电机主轴两端都安装有转动方向一致，功率一样的机械能输出设备膨胀机，比较只安装一个机械能输出设备的发电机，发电机的功率增加一倍；发电机主轴设计不用考虑巨大的轴向力，因为一根主轴两端的叶轮抵消了轴向力，提高了发电机的转子外加两个膨胀叶轮旋转的稳定性。

附图说明

图1为本发明的整机结构示意图。

图2为整机结构剖面示意图。

具体实施方式

如附图1和2，发电机4的主轴两端分别安装第一膨胀叶轮5和第二膨胀叶轮6，第一膨胀叶轮5、第二膨胀叶轮6和主轴接触面通过两个对称金属销进行连接定位，主轴的顶端使用螺母把膨胀叶轮固定压紧到主轴上。

发电机4的两端分别依次安装绝热块9、第一喷嘴7、第二喷嘴8、第一蜗壳3和第二蜗壳10，通过螺钉把上述部件固定到发电机基座上。

再依次安装内扩压器2和扩压管1，通过螺钉使扩压管1和内扩压器2接触面压紧。

为了设备可以采用有毒或者贵重的气体，设备采用整体密封，在发电机4和绝热块9接触面之间，绝热块9和第一、第二蜗壳接触面之间，扩压管1和第一、第二蜗壳接触面之间都安装有聚四氟乙烯垫片进行密封。

第一膨胀叶轮5、第二膨胀叶轮6与内扩压器2之间需要一定的间隙，该间隙靠第一喷嘴7、第二喷嘴8与绝热块9的接触面之间放置垫片来调节厚度。

强调说明，在使用本发明原理下采用的任何变形的方案都应在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种无轴承的透平膨胀机直连发电机能量转化装置，包括扩压管（1）、内扩压器（2）、第一蜗壳（3）、发电机（4）、第一膨胀叶轮（5）、第二膨胀叶轮（6）、第一喷嘴（7）、第二喷嘴（8）和绝热块（9），第二蜗壳（10），其特征在于：所述发电机（4）的主轴两端直接联接直径相同、叶型相反的所述第一膨胀叶轮（5）和所述第二膨胀叶轮（6），所述第一膨胀叶轮（5）和所述第二膨胀叶轮（6）产生的主轴轴向力相互抵消，所述发电机（4）两端的第一喷嘴（7）和第二喷嘴（8）的叶型也相反，第一蜗壳（3）和第二蜗壳（10）的流道方向也相反，整套装置整体密封，无外泄露点，可以实现有压力的气体、蒸汽通过等熵膨胀输出机械能，机械能通过发电机（4）转化为电能，并且使出口气体、蒸汽温度降低。

2.根据权利要求1所述的无轴承的透平膨胀机直连发电机能量转化装置，其特征在于：所有的密封采用聚四氟乙烯垫片密封，使所述装置整体密封，气体、蒸汽只能在所述装置的进、出口进入或排出。

3.根据权利要求1所述的无轴承的透平膨胀机直连发电机能量转化装置，其特征在于：所述绝热块（9）与所述内扩压器（2）均采用高密度环氧板材料，绝热效果好，提高膨胀机的等熵效率，提高所述发电机（4）的输出功率，增加出口气体、蒸汽的温度降幅。

4.根据权利要求1所述的无轴承的透平膨胀机直连发电机能量转化装置，其特征在于：所述第一膨胀叶轮（5）、第二膨胀叶轮（6）与内扩压器（2）之间具有间隙，所述间隙靠所述第一喷嘴（7）、第二喷嘴（8）与绝热块（9）的接触面之间放置垫片来调节厚度。