CN108643979A - 一种超临界二氧化碳闭式循环涡轮压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种超临界二氧化碳闭式循环涡轮压缩机，包括发电组件单元、压气机叶轮、涡轮、压气机端壳体和涡轮端壳体，所述发电组件单元、压气机叶轮、涡轮依次同轴设置，且位于由所述压气机端壳体与所述涡轮端壳体封闭形成的空腔内。所述压气机叶轮与所述涡轮为一体，背靠背布置。本发明所述的超临界二氧化碳涡轮发电装置位于密闭空间内，减少了泄漏损失；本发明的压气机叶轮与所述涡轮为一体，背靠背布置，结构强度好。

Description

一种超临界二氧化碳闭式循环涡轮压缩机
技术领域
本发明属于机电技术领域，具体涉及一种超临界二氧化碳闭式循环涡轮压缩机。
背景技术
超临界二氧化碳的流动性能类似气体，密度接近液态，可用于闭式循环发电系统，使系统具有较高的效率。
但是，系统内超临界状态下的二氧化碳压力很高，超过7.38MPa，涡轮发电装置的泄露问题以及压气机叶轮和涡轮的强度问题是个需要解决的技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种超临界二氧化碳闭式循环涡轮压缩机，以解决涡轮发电装置的泄露与压气机叶轮和涡轮的强度问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种超临界二氧化碳闭式循环涡轮压缩机，包括发电组件单元、压气机叶轮、涡轮、压气机端壳体和涡轮端壳体，所述发电组件单元、压气机叶轮、涡轮依次同轴设置，且位于由所述压气机端壳体与所述涡轮端壳体封闭形成的空腔内。
进一步的，所述压气机叶轮与所述涡轮为一体，背靠背布置。
进一步的，所述发电组件单元包括发电机转子、发电机定子和冷却器，所述发电机转子与轴连接，所述发电机转子的外部设置发电机定子，所述发电机定子的外部设置所述冷却器，所述发电机定子与所述冷却器固定在所述压气机端壳体上。
进一步的，所述压气机叶轮与所述涡轮的轮背与压气机端壳体形成的环形空间内布置有篦齿密封环，所述篦齿密封环固定在所述压气机端壳体上。
进一步的，所述冷却器为圆环形结构，其上端有至少一个进水口和出水口。
进一步的，所述压气机叶轮前为压气机进气腔，所述压气机进气腔为扁圆形空腔结构，所述压气机进气腔的上端有至少一个压气机进气口；所述压气机叶轮的出口为压气机排气腔，所述压气机排气腔为圆环形空腔结构，所述压气机排气腔的上端有至少一个压气机排气口。
进一步的，所述涡轮的进口为涡轮进气腔，所述涡轮进气腔为圆环形空腔结构，所述涡轮进气腔的上端有至少一个涡轮进气口；涡轮的出口为涡轮排气腔，所述涡轮排气腔为扁圆形空腔结构，所述涡轮排气腔的上端有至少一个涡轮排气口。
进一步的，所述压气机端壳体与所述涡轮端壳体通过拉杆与螺母紧固在一起，所述压气机端壳体与所述涡轮端壳体之间有台阶定位面。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
(1)本发明所述的超临界二氧化碳涡轮发电装置位于密闭空间内，减少了泄漏损失；
(2)本发明的压气机叶轮与所述涡轮为一体，背靠背布置，结构强度好。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述超临界二氧化碳闭式循环涡轮压缩机的结构剖面示意图。
附图标记说明：
1-前轴承；2-发电机转子；3-进水口；4-发电机定子；5-出水口；6-冷却器；7-压气机进气口；8-压气机进气腔；9-压气机排气口；10-压气机排气腔；11-压气机叶轮；12-涡轮进气口；13-篦齿密封环；14-涡轮进气腔；15-涡轮；16-涡轮排气口；17-涡轮排气腔；18-螺母；19-拉杆；20-轴；21-后轴承；22-压气机端壳体；23-涡轮端壳体。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明实施例一种超临界二氧化碳闭式循环涡轮压缩机，如图1所示，包括发电组件单元、压气机叶轮11、涡轮15、压气机端壳体22和涡轮端壳体23，所述发电组件单元、压气机叶轮11、涡轮15依次同轴设置，且位于由所述压气机端壳体22与所述涡轮端壳体23封闭形成的空腔内。
所述压气机叶轮11与所述涡轮15为一体，背靠背布置，强度更好。
所述发电组件单元包括发电机转子2、发电机定子4和冷却器6，所述压气机叶轮11与所述涡轮15的旋转中心有孔，轴20由孔中穿过，所述轴20的压气机叶轮11方向连接所述发电机转子2，所述轴20的两端支撑有前轴承1和后轴承21；所述发电机转子2的外部设置发电机定子4，所述发电机定子4的外部设置所述冷却器6，所述发电机定子4与所述冷却器6固定在所述压气机端壳体22上。
所述压气机叶轮11与所述涡轮15的轮背与压气机端壳体22形成的环形空间内布置有篦齿密封环13，所述篦齿密封环13固定在所述压气机端壳体22上，密封性更佳。
所述冷却器6为圆环形结构，其上端有至少一个进水口和出水口，冷却充分。
所述压气机叶轮11前为压气机进气腔8，所述压气机进气腔8为扁圆形空腔结构，所述压气机进气腔8的上端有至少一个压气机进气口7；所述压气机叶轮11的出口为压气机排气腔10，所述压气机排气腔10为圆环形空腔结构，所述压气机排气腔10的上端有至少一个压气机排气口9。
所述涡轮15的进口为涡轮进气腔14，所述涡轮进气腔14为圆环形空腔结构，所述涡轮进气腔14的上端有至少一个涡轮进气口12；涡轮15的出口为涡轮排气腔17，所述涡轮排气腔17为扁圆形空腔结构，所述涡轮排气腔17的上端有至少一个涡轮排气口16。
所述压气机端壳体22与所述涡轮端壳体23通过拉杆19与螺母18紧固在一起，所述压气机端壳体22与所述涡轮端壳体23之间有台阶定位面，结构稳定。
本发明采用壳体将整个涡轮发电装置封闭，解决了高压力循环介质的泄露问题；采用一体化压气机叶轮和涡轮的结构，解决了压气机叶轮和涡轮的强度问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种超临界二氧化碳闭式循环涡轮压缩机，其特征在于：包括发电组件单元、压气机叶轮(11)、涡轮(15)、压气机端壳体(22)和涡轮端壳体(23)，所述发电组件单元、压气机叶轮(11)、涡轮(15)依次同轴设置，且位于由所述压气机端壳体(22)与所述涡轮端壳体(23)封闭形成的空腔内。
2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳闭式循环涡轮压缩机，其特征在于：所述压气机叶轮(11)与所述涡轮(15)为一体，背靠背布置。
3.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳闭式循环涡轮压缩机，其特征在于：所述发电组件单元包括发电机转子(2)、发电机定子(4)和冷却器(6)，所述发电机转子(2)与轴(20)连接，所述发电机转子(2)的外部设置发电机定子(4)，所述发电机定子(4)的外部设置所述冷却器(6)，所述发电机定子(4)与所述冷却器(6)固定在所述压气机端壳体(22)上。
4.根据权利要求2所述的一种超临界二氧化碳闭式循环涡轮压缩机，其特征在于：所述压气机叶轮(11)与所述涡轮(15)的轮背与压气机端壳体(22)形成的环形空间内布置有篦齿密封环(13)，所述篦齿密封环(13)固定在所述压气机端壳体(22)上。
5.根据权利要求3所述的一种超临界二氧化碳闭式循环涡轮压缩机，其特征在于：所述冷却器(6)为圆环形结构，其上端有至少一个进水口和出水口。
6.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳闭式循环涡轮压缩机，其特征在于：所述压气机叶轮(11)前为压气机进气腔(8)，所述压气机进气腔(8)为扁圆形空腔结构，所述压气机进气腔(8)的上端有至少一个压气机进气口(7)；所述压气机叶轮(11)的出口为压气机排气腔(10)，所述压气机排气腔(10)为圆环形空腔结构，所述压气机排气腔(10)的上端有至少一个压气机排气口(9)。
7.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳闭式循环涡轮压缩机，其特征在于：所述涡轮(15)的进口为涡轮进气腔(14)，所述涡轮进气腔(14)为圆环形空腔结构，所述涡轮进气腔(14)的上端有至少一个涡轮进气口(12)；涡轮(15)的出口为涡轮排气腔(17)，所述涡轮排气腔(17)为扁圆形空腔结构，所述涡轮排气腔(17)的上端有至少一个涡轮排气口(16)。
8.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳闭式循环涡轮压缩机，其特征在于：所述压气机端壳体(22)与所述涡轮端壳体(23)通过拉杆(19)与螺母(18)紧固在一起，所述压气机端壳体(22)与所述涡轮端壳体(23)之间有台阶定位面。
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