CN105863763A - 利用有机工质朗肯循环发电用的屏蔽膨胀机 - Google Patents

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Abstract

利用有机工质朗肯循环发电用的屏蔽膨胀机，主要包括膨胀机和发电机，所述的膨胀机和发电机之间通过中间体连接，膨胀机的叶轮和发电机的转子设置在同一根主轴上；发电机的转子上设有转子屏蔽套，发电机的定子上设有定子屏蔽套。所述的转子两端分别通过前轴承和后轴承支撑，并且设有前推力盘和后推力盘平衡推力。

Description

利用有机工质朗肯循环发电用的屏蔽膨胀机
技术领域
本发明涉及低温余热回收发电技术领域，具体涉及一种利用有机工质朗肯循环发电用的屏蔽膨胀机。
背景技术
利用有机工质朗肯循环发电在低温热能发电技术中研究和应用最为广泛，采用不同的低沸点有机物作为工质，可以回收不同温度范围的低温热能。这些低沸点有机物或者混合物多为人工合成，价值昂贵、有毒性、对环境破坏等原因不能对外泄漏。
现有涡轮膨胀机采用各种密封来解决工质的对外泄漏，如机械密封、干气密封、碳环密封等，密封的外部供给系统非常复杂，寿命有限，且造价昂贵，而且不能完全隔绝工质的泄漏。其中机械密封占有很大比例，然而要求密封效果很高时，对机械密封装置的要求也很高，如采用单端面机械密封装置，一旦失效讲形成大量介质泄漏，如采用双端面机械密封装置虽然提高了密封的可靠性，但双端面机械密封装置须配有较复杂的辅助保护系统配套使用，特别是解决散热问题，安装操作，维护都很不方便，且造价高。另外，即使采用了机械密封装置仍然有少量的介质会不断泄漏，造成环境污染。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种利用有机工质朗肯循环发电用的屏蔽膨胀机，有效实现工作介质的完全无泄漏。
为了达到上述目的，本发明所设计的利用有机工质朗肯循环发电用的屏蔽膨胀机，主要包括膨胀机和发电机，其特征是所述的膨胀机和发电机之间通过中间体连接，膨胀机的叶轮和发电机的转子设置在同一根主轴上；发电机的转子上设有转子屏蔽套，发电机的定子上设有定子屏蔽套。
所述的转子两端分别通过前轴承和后轴承支撑，并且设有前推力盘和后推力盘平衡推力。
所述的中间体上设有密封气进气管和冷却液排液管，且在中间体内的主轴上设有密封体和挡液环；在发电机的末端设有后轴套，在后轴套上设有冷却循环液进液管。
本发明所设计的利用有机工质朗肯循环发电用的屏蔽膨胀机，发电机包括转子、转子屏蔽套、定子和定子屏蔽套，屏蔽套将发电机的转子和定子隔开，没有轴端密封，做到工质完全无泄漏；从而使得膨胀机、发电机能采用同轴直连结构；且发电机采用与膨胀机做功相同的工质进行冷却；前轴承、后轴承、前推力盘和后推力盘采用与膨胀机做功相同的工质进行润滑。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、屏蔽膨胀机可以做到工质完全无泄漏；
2、与有密封的膨胀机相比，省去了维修和更换密封的麻烦，也省去了联轴器，零件数量少，可靠性高。不需要加润滑油，运转平稳，噪音低。
3、结构紧凑，占用空间少，对底座和基础的要求低，没有联轴器的对中问题，安装容易且费用低。
附图说明
图1本发明余热发电系统简图。
图2本发明结构示意图。
其中，1、蜗壳2、密封气进气管3、中间体4、前轴承5、前轴套6、前推力盘7、定子8、定子屏蔽套9、转子屏蔽套10、转子11、后推力盘12、后轴承13、后轴套14、后轴承座15、冷却循环进液管16、挡液环17、排液管18、导叶19、密封体20、轴21、尾椎22、叶轮23、膨胀机24、发电机。
a、蒸发器 b、发电机 c、膨胀机d、冷凝器e、工质泵。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。
实施例1：
如图2所示，本实施例描述的本发明所设计的利用有机工质朗肯循环发电用的屏蔽膨胀机，主要包括膨胀机和发电机，所述的膨胀机和发电机之间通过中间体连接，膨胀机的叶轮和发电机的转子设置在同一根主轴上；发电机的转子上设有转子屏蔽套，发电机的定子上设有定子屏蔽套。
所述的转子两端分别通过前轴承和后轴承支撑，并且设有前推力盘和后推力盘平衡推力。
所述的中间体上设有密封气进气管和冷却液排液管，且在中间体内的主轴上设有密封体和挡液环；在发电机的末端设有后轴套，在后轴套上设有冷却循环液进液管。
工作时如图1所示的余热发电系统简图，可以看到，来自工厂、地热或者太阳能的中低温热源，通过蒸发器加热低沸点工质，低沸点工质受热后由液态变成有一定过热度的气态，从蜗壳进口进气，经导叶后推动叶轮转动做功，膨胀机和发电机同轴，从而带动发电机发电。膨胀机内做完功的气体进入冷凝器冷凝为液态，液态工质经工质泵加压后回到蒸发器继续产生蒸汽做功。
工质泵后的工质主路进入蒸发器，另一路经减压阀后经冷却循环进液管进入发电机，先经过后轴承，然后流过转子，到前轴承最后经排液管回到冷凝器，完成对两个轴承的润滑以及转子的冷却过程。
对于发电机定子的冷却采用冷却夹套进行冷却，这与常规的冷却水夹套原理一样，不过把水换成了工质，工质泵后的主路先经过冷却夹套冷却电机后再进入蒸发器，工质的热焓得以提高是一种间接的能量回收再利用。
如图2所示屏蔽膨胀机结构示意图，膨胀机，包括膨胀机和发电机，膨胀机包括蜗壳、导叶、叶轮和尾椎，发电机包括发电机转子和发电机定子，所述的定子上套有定子屏蔽套，所述的转子上套有转子屏蔽套，定子屏蔽套转子屏蔽套之间具有间隙，所述转子两端有两个轴套，轴套和转子间有推力盘，轴套外侧设置有前轴承和后轴承。膨胀机和发电机通过中间体相连，中间体内有密封体，密封采用蜂窝密封或梳齿密封等非接触式密封，密封体中开有密封气进口，密封气采用做功相同的工质气，一是减少叶轮进口工质气的泄漏，提高做功效率，二是隔绝前轴承润滑液进入叶轮。

Claims (4)

1.一种利用有机工质朗肯循环发电用的屏蔽膨胀机，主要包括膨胀机和发电机，其特征是所述的膨胀机和发电机之间通过中间体连接，膨胀机的叶轮和发电机的转子设置在同一根主轴上；发电机的转子上设有转子屏蔽套，发电机的定子上设有定子屏蔽套。
2.根据权利要求1所述的利用有机工质朗肯循环发电用的屏蔽膨胀机，其特征是所述的转子两端分别通过前轴承和后轴承支撑，并且设有前推力盘和后推力盘平衡推力。
3.根据权利要求2所述的利用有机工质朗肯循环发电用的屏蔽膨胀机，其特征是所述的中间体上设有密封气进气管和冷却液排液管，且在中间体内的主轴上设有密封体和挡液环；在发电机的末端设有后轴套，在后轴套上设有冷却循环液进液管。
4.根据权利要求1或2或3所述的利用有机工质朗肯循环发电机用的屏蔽膨胀机，其特征是所述的弟子屏蔽套和转子屏蔽套之间具有间隙；所述的密封体采用蜂窝密封或梳齿密封。
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