CN110630333A - 一种带有轴封结构的半封闭orc螺杆膨胀机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及膨胀机技术领域，具体涉及一种带有轴封结构的半封闭ORC螺杆膨胀机，其能够显著减少系统注油量和润滑油的循环量，提高系统换热效率，其包括相互连接的螺杆转子壳体和发电机壳体，所述螺杆转子壳体上设置有膨胀工质入口和膨胀工质出口，所述螺杆转子壳体内安装有配合的阳螺杆转子和阴螺杆转子，所述发电机壳体内安装有发电机定子和发电机转子，所述阳螺杆转子与所述发电机转子同轴布置，其特征在于，所述阳螺杆转子两侧的第一转轴和阴螺杆转子两侧的第二转轴分别连接轴承和轴封，同一侧的所述第一转轴与所述第二转轴上分别套装有相互啮合的同步齿轮。
Description
技术领域
本发明涉及膨胀机技术领域，具体涉及一种带有轴封结构的半封闭ORC螺杆膨胀机。
背景技术
ORC是Organic Rankine Cycle的缩写，一般称为有机朗肯循环，该循环系统主要由膨胀机、冷凝器、工质泵、预热器、蒸发器、过热器构成，广泛应用于热能回收领域，例如余热余压、地热能、生物质能、太阳能等场合，市场应用前景广阔。在采用螺杆膨胀机的ORC系统中，高温高压的工质通过驱动螺杆膨胀机内的螺杆转子旋转做功可以直接输出机械能或驱动发电机间接转化为电能。驱动发电机发电的螺杆膨胀机主要有开启式和半封闭式两种类型，对于开启式结构，螺杆膨胀机需要设计有机械密封，并借助联轴器和发电机相连，而半封闭结构采用发电机和螺杆膨胀机集成式结构，优点显著，体现在：采取发电机转子轴和螺杆转子共轴设计，取消了膨胀机和电机连接的联轴器，因此具有结构更加紧凑，传动效率更高，无须对中的特点，同时取消了开启式膨胀机的机械密封结构，因此减少了工质泄露的通道，延长了膨胀机运行周期，降低了维护成本。
半封闭螺杆膨胀机往往采用阴阳转子相互接触驱动的方式，这种方式需要对转子进行喷油产生润滑和密封，缓解转子直接接触驱动产生的噪音，振动和磨损，但是这同时也带来了新的问题：必须配置复杂的油气分离系统，油随气态工质进入蒸发器和冷凝器影响换热效率，系统注油量大等。
发明内容
为了解决现有必须配置复杂的油气分离系统，油随气态工质进入蒸发器和冷凝器影响换热效率，系统注油量大等问题，本发明提供了一种带有轴封结构的半封闭ORC螺杆膨胀机，其能够显著减少系统注油量和润滑油的循环量，提高系统换热效率。
其技术方案是这样的：一种带有轴封结构的半封闭ORC螺杆膨胀机，其包括相互连接的螺杆转子壳体和发电机壳体，所述螺杆转子壳体上设置有膨胀工质入口和膨胀工质出口，所述螺杆转子壳体内安装有配合的阳螺杆转子和阴螺杆转子，所述发电机壳体内安装有发电机定子和发电机转子，所述阳螺杆转子与所述发电机转子同轴布置，其特征在于，所述阳螺杆转子两侧的第一转轴和阴螺杆转子两侧的第二转轴分别连接轴承和轴封，同一侧的所述第一转轴与所述第二转轴上分别套装有相互啮合的同步齿轮。
其进一步特征在于，所述阳螺杆转子与所述阴螺杆转子表面设置有自润滑耐磨耐热涂层；
所述轴封包括三个并排布置的密封环，相邻的两组所述密封环之间通过隔圈分隔，所述密封环内设置有波形弹簧；
同一侧的所述第一转轴与所述第二转轴上的所述轴封相互连通，所述阴螺杆转子或所述阳螺杆转子两端的所述轴封通过平衡管连接；
所述发电机壳体上设置有冷却油入口和冷却油出口；
所述发电机壳体或所述螺杆转子壳体上安装有与所述第一转轴对应的测速传感器。
采用本发明后，通过设置同步齿轮，避免了螺杆转子之间的接触，可以取消转子间的喷油，润滑油仅用于保证轴承、同步齿轮和电机的正常工作，采用轴封结构最大程度的隔离了润滑油和膨胀工质，减少润滑油随工质进入循环系统的流量，从而降低了润滑油对ORC循环系统的影响, 简化了油气分系统，同时由于转子间不需要喷油，减少了润滑油的循环量，因此润滑油冲注量得到大幅度降低。
附图说明
图1为本发明实施例一结构示意图；
图2为本发明实施例二结构示意图；
图3为轴封部分结构示意图。
具体实施方式
见图1，图3所示，实施例一：一种带有轴封结构的半封闭ORC螺杆膨胀机，其包括相互连接的螺杆转子壳体1和发电机壳体2，螺杆转子壳体1上设置有膨胀工质入口3和膨胀工质出口4，螺杆转子壳体1内安装有配合的阳螺杆转子5和阴螺杆转子6，发电机壳体2内安装有发电机定子7和发电机转子8，阳螺杆转子5与发电机转子8同轴布置，即共用一根轴，阳螺杆转子5两侧的第一转轴10和阴螺杆转子6两侧的第二转轴9分别连接轴承11和轴封12，同一侧的第一转轴9与第二转轴10上分别套装有相互啮合的同步齿轮13，同步齿轮13设置于齿轮箱14内，本实施例中齿轮箱14位于发电机壳体2和螺杆转子壳体1之间。阳螺杆转子5与阴螺杆转子6表面涂自润滑耐磨耐热涂层，最大程度控制转子啮合间隙，削弱工质在膨胀过程中产生的泄露对膨胀效率的影响。
轴封12包括三组并排布置的密封环12-1，相邻的两组密封环12-1之间通过隔圈12-3分隔，密封环12-1内设置有波形弹簧12-2；同一侧的第一转轴10与第二转轴9上的轴封12相互连通，阴螺杆转子6两端的轴封12通过平衡管15连接，轴封12通过平衡管15相连使得两侧的轴承腔内的压力平衡，有利于供油压力的设计；另外，轴封12包含的密封环12-1与第一转轴9、第二转轴10之间设置有很小的环形间隙并形成节流，能够在很大程度上降低膨胀工质的压力，减少膨胀工质因泄露对膨胀效率的影响，同时能减少润滑油混入工质随其通过膨胀工质出口12进入系统，影响系统换热器的换热效率。发电机壳体2上设置有冷却油入口16和冷却油出口17，用于发电机的冷却。
齿轮箱14上安装有与第一转轴10对应的测速传感器18，图中19为引出线端子板，对外输出电能。
实施例二：见图2所示，其结构与实施例一相比区别在于同步齿轮13与齿轮箱14设置于阳螺杆转子5和阴螺杆转子6另一侧，齿轮箱14因此设置于同步齿轮13的同侧，对应的测速传感器18设置于发电机壳体2内，其余结构上与实施例一结构相同。
本发明利用高温高压的工质进入膨胀工质入口3驱动阳螺杆转子5和阴螺杆转子6以及发电机转子8旋转实现发电功能，做功后的工质变成低温低压状态通过膨胀工质出口4排出。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种带有轴封结构的半封闭ORC螺杆膨胀机，其包括相互连接的螺杆转子壳体和发电机壳体，所述螺杆转子壳体上设置有膨胀工质入口和膨胀工质出口，所述螺杆转子壳体内安装有配合的阳螺杆转子和阴螺杆转子，所述发电机壳体内安装有发电机定子和发电机转子，所述阳螺杆转子与所述发电机转子同轴布置，其特征在于，所述阳螺杆转子两侧的第一转轴和阴螺杆转子两侧的第二转轴分别连接轴承和轴封，同一侧的所述第一转轴与所述第二转轴上分别套装有相互啮合的同步齿轮。
2.根据权利要求1所述的一种带有轴封结构的半封闭ORC螺杆膨胀机，其特征在于，所述阳螺杆转子与所述阴螺杆转子表面设置有自润滑耐磨耐热涂层。
3.根据权利要求1所述的一种带有轴封结构的半封闭ORC螺杆膨胀机，其特征在于，所述轴封包括三个并排布置的密封环，相邻的两组所述密封环之间通过隔圈分隔，所述密封环内设置有波形弹簧。
4.根据权利要求1所述的一种带有轴封结构的半封闭ORC螺杆膨胀机，其特征在于，同一侧的所述第一转轴与所述第二转轴上的所述轴封相互连通，所述阴螺杆转子或所述阳螺杆转子两端的所述轴封通过平衡管连接。
5.根据权利要求1所述的一种带有轴封结构的半封闭ORC螺杆膨胀机，其特征在于，所述发电机壳体上设置有冷却油入口和冷却油出口。
6.根据权利要求1所述的一种带有轴封结构的半封闭ORC螺杆膨胀机，其特征在于，所述发电机壳体或所述螺杆转子壳体上安装有与所述第二转轴对应的测速传感器。
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