CN203175621U - 螺杆膨胀发电装置、有机朗肯循环发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种螺杆膨胀发电装置、有机朗肯循环发电系统，所述发电装置包括半封闭或全封闭的壳体，壳体内设置螺杆膨胀机、发电机；螺杆膨胀机的转子与发电机转子固定联接，发电装置通过螺杆膨胀机转子的转动带动发电机发电；螺杆膨胀机包含至少两级膨胀机，即至少包括第一级膨胀机、第二级膨胀机；第一级膨胀机的第一排气口直接连通第二级膨胀机的第二吸气口；所述第一级膨胀机与第二级膨胀机的转速相同或不同；所述第一级膨胀机的转子输出轴、第二级膨胀机的转子输出轴共同驱动发电机转子。本实用新型通过螺杆膨胀机转子的转动带动发电机发电，可避免使用过程中泄漏工质。同时，本实用新型采用两级或多级膨胀机，可用于更高压比的场合。

Description

螺杆膨胀发电装置、有机朗肯循环发电系统

技术领域

本实用新型属于发电设备技术领域，涉及一种发电装置，尤其涉及一种可用于有机朗肯循环的螺杆膨胀发电装置；同时，本实用新型还涉及一种利用上述螺杆膨胀发电装置的有机朗肯循环发电系统。

背景技术

请参阅图1，图1为典型的有机朗肯循环（Organic Ranking Cycle，ORC）包含膨胀机1、发电机2、蒸发器3、液体泵4、冷凝器5。

低温低压的液体工质在液体泵4中被升压，高压液体进入蒸发器3被加热成饱和气体或过热气体，然后进入膨胀机1中膨胀做功，驱动发电机2发电。做功后的气体进入冷凝器5，变为饱和或过冷液体，再次进入液体泵4，完成下轮循环。

现有的用于ORC的膨胀机有半封闭的离心膨胀机、开启式螺杆膨胀机。开启式的螺杆膨胀机出轴端要设置机械密封确保工质无外漏，出轴端通过联轴器与发电机连接，但是机械密封有泄漏可能性。

此外，现有膨胀机都为单级膨胀，因此膨胀机不能用于大压比的情况。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种机械密封性高、且适用于大压比的发电装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种螺杆膨胀发电装置，可避免螺杆膨胀机运转过程中出现的工质泄漏，并利用双级膨胀或多级膨胀，可以应用于大压比的场合。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种螺杆膨胀发电装置，所述发电装置包括半封闭或全封闭的壳体，壳体内设置螺杆膨胀机、发电机；或者，发电装置包括开启的壳体，所述壳体内设置膨胀机转子，发电机设置于壳体外；所述螺杆膨胀机的转子与发电机转子固定联接，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；所述螺杆膨胀机包含两级膨胀机，即高压级膨胀机、低压级膨胀机，高压级膨胀机的高压排气口直接连通低压级膨胀机的低压吸气口；所述高压级膨胀机与低压级膨胀机的转速相同或不同；所述高压级膨胀机的转子输出轴、低压级膨胀机的转子输出轴共同驱动发电机转子；所述高压级膨胀机的转子输出轴、低压级膨胀机的转子输出轴通过齿轮与发电机转子连接；所述高压级膨胀机、低压级膨胀机均包含阴转子与阳转子，所述阳转子对外输出功率；所述壳体包含互相连通的高压级转子腔、低压级转子腔、发电机腔、齿轮腔；高压级转子腔、低压级转子腔内分别设置高压级膨胀机的转子、低压级膨胀机的转子，发电机腔内设置发电机，齿轮腔内设置啮合的齿轮；所述壳体上设置螺杆膨胀机对外的吸气口、排气口；所述高压级膨胀机的高压排气口与低压级膨胀机的低压吸气口之间设有中间孔口；工质从吸气口进入壳体、流经高压级转子腔、中间孔口、低压级转子腔，从排气口流出螺杆膨胀机；一部分工质流经发电机，用以冷却发电机。

一种螺杆膨胀发电装置，所述发电装置包括半封闭或全封闭的壳体，壳体内设置螺杆膨胀机、发电机；或者，发电装置包括开启的壳体，所述壳体内设置膨胀机转子，发电机设置于壳体外；所述螺杆膨胀机的转子与发电机转子固定联接，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；所述螺杆膨胀机包含至少两级膨胀机，即至少包括第一级膨胀机、第二级膨胀机；第一级膨胀机的第一排气口直接连通第二级膨胀机的第二吸气口；所述第一级膨胀机与第二级膨胀机的转速相同或不同；所述第一级膨胀机的转子输出轴、第二级膨胀机的转子输出轴共同驱动发电机转子。

作为本实用新型的一种优选方案，所述第一级膨胀机的转子输出轴、第二级膨胀机的转子输出轴直接与发电机转子连接，或者通过齿轮与发电机转子连接。

作为本实用新型的一种优选方案，所述壳体包含互相连通的各级转子腔、发电机腔、齿轮腔；所述转子腔内设置各级膨胀机的转子，发电机腔内设置发电机，齿轮腔内设置啮合的齿轮。

作为本实用新型的一种优选方案，所述壳体上设置螺杆膨胀机对外的吸气口、排气口；所述壳体包括第一转子腔、第二转子腔；所述第一级膨胀机的第一排气口与第二级膨胀机的第二吸气口之间设有中间孔口；工质从吸气口进入壳体，流经第一级转子腔、中间孔口、第二级转子腔，从排气口流出；一部分工质流经发电机，用以冷却发电机。

作为本实用新型的一种优选方案，每级膨胀机均包含阴转子与阳转子，所述阳转子对外输出功率。

作为本实用新型的一种优选方案，每级膨胀机的阳转子、阴转子两端分别设置轴承，远离轴伸端包括径向轴承、推力轴承，靠近轴伸端包括径向轴承。

作为本实用新型的一种优选方案，所述阳转子包括一体化设计的型线部分、轴承部分、连接部分、密封部分，所述阳转子与阴转子配合，所述连接部分伸入齿轮腔。

作为本实用新型的一种优选方案，所述转子密封部分设置有密封环或迷宫密封，密封高压气体，避免级间漏气，需要时可减少转子轴向力。

一种有机朗肯循环发电系统，所述发电系统包括依次连接的螺杆膨胀发电装置、蒸发器、液体泵、冷凝器；

所述螺杆膨胀发电装置包括半封闭或全封闭的壳体，壳体内设置螺杆膨胀机、发电机；或者，发电装置包括开启的壳体，所述壳体内设置膨胀机转子，发电机设置于壳体外；

所述螺杆膨胀机的转子与发电机转子固定联接，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；

所述螺杆膨胀机包含至少两级膨胀机，即至少包括第一级膨胀机、第二级膨胀机；第一级膨胀机的第一排气口直接连通第二级膨胀机的第二吸气口；所述第一级膨胀机与第二级膨胀机的转速相同或不同；

所述第一级膨胀机的转子输出轴、第二级膨胀机的转子输出轴共同驱动发电机转子。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的螺杆膨胀发电装置、有机朗肯循环发电系统，在封闭或半封闭的壳体内设置螺杆膨胀机、发电机，所述螺杆膨胀机的转子与发电机转子固定联接，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，可避免使用过程中泄漏工质。同时，本实用新型采用两级或多级膨胀机，可用于更高压比的场合。

附图说明

图1为现有的有机朗肯循环发电系统的组成示意图。

图2为使用本实用新型螺杆膨胀发电装置的有机朗肯循环发电系统的组成示意图。

图3为本实用新型的双级螺杆膨胀机垂直方向剖视图。

图4为本实用新型的双级螺杆膨胀机水平方向剖视图。

附图主要组件符号说明如下：

1冷凝器                      2液体泵

3蒸发器                      4膨胀机

5发电机                      6冷凝器

7液体泵                      8蒸发器

9双级螺杆膨胀发电机          101高压级阳转子

102低压级阳转子              103齿轮系

104发电机                    105高压端轴承

106转子输出端                107吸气口

108中间孔口                  109排气口

110阳转子                    111阴转子

112低压端轴承

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。

实施例一

请参阅图3、图4，本实用新型揭示了一种螺杆膨胀发电装置，所述发电装置包括半封闭或全封闭的壳体，壳体内设置螺杆膨胀机、发电机104；所述螺杆膨胀机的转子与发电机转子固定联接，所述发电装置通过螺杆膨胀机转子的转动带动发电机104发电。所述螺杆膨胀机包含两级膨胀机，即高压级膨胀机、低压级膨胀机，高压级膨胀机的高压排气口直接连通低压级膨胀机的低压吸气口。所述高压级膨胀机与低压级膨胀机的转速相同或不同。

如图3所示，所述高压级膨胀机的转子输出轴106、低压级膨胀机的转子输出轴共同驱动发电机转子。本实施例中，所述高压级膨胀机的转子输出轴106、低压级膨胀机的转子输出轴可以通过齿轮系103与发电机转子连接（当然，所述高压级膨胀机的转子输出轴106、低压级膨胀机的转子输出轴也可以直接与发电机转子连接）。

所述壳体包含互相连通的高压级转子腔、低压级转子腔、发电机腔、齿轮腔。图3所示，高压级转子腔内设置高压级膨胀机的转子（包括图3中的高压级阳转子101，高压级阴转子图未示），低压级转子腔内设置低压级膨胀机的转子（包括图3中的低压级阳转子103，低压级阴转子图未示），发电机腔内设置发电机104，齿轮腔内设置啮合的齿轮系103。

所述壳体上设置螺杆膨胀机对外的吸气口107、排气口109；所述高压级膨胀机的高压排气口与低压级膨胀机的低压吸气口之间设有中间孔口108；工质从吸气口107进入壳体、流经高压级转子腔、中间孔口108、低压级转子腔，从排气口109流出；一部分工质流经发电机104，用以冷却发电机104。

如图4所示，所述高压级膨胀机、低压级膨胀机均包含阴转子111与阳转子110，所述阳转子110对外输出功率。每级膨胀机的阳转子110、阴转子111两端分别设置轴承（包括图4中的高压端轴承105、低压端轴承112），远离轴伸端包括径向轴承、推力轴承，接近轴伸端包括径向轴承。

所述阳转子110包括一体化设计的型线部分、轴承部分、连接部分、密封部分，所述阳转子110与阴转子111配合，所述连接部分伸入齿轮腔。其中，所述转子密封部分设置有密封环或迷宫密封，密封高压气体，避免级间漏气，需要时可减少转子轴向力。

以上介绍了本实用新型螺杆膨胀发电装置的结构，本实用新型在揭示上述螺杆膨胀发电装置的同时，还揭示一种利用上述螺杆膨胀发电装置的有机朗肯循环发电系统。

请参阅图2，所述发电系统包括依次连接的双级螺杆膨胀发电装置9、蒸发器8、液体泵7、冷凝器6。所述螺杆膨胀发电装置9的结构如上所述。

综上所述，本实用新型提出的螺杆膨胀发电装置、有机朗肯循环发电系统，在封闭或半封闭的壳体内设置螺杆膨胀机、发电机，所述螺杆膨胀机的转子与发电机转子固定联接，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，可避免使用过程中泄漏工质。同时，本实用新型采用两级或多级膨胀机，可用于更高压比的场合。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，螺杆膨胀机包含至少两级膨胀机，如两级膨胀机、三级膨胀机，或者更多级膨胀机。

所述螺杆膨胀发电装置包括半封闭或全封闭的壳体，壳体内设置螺杆膨胀机、发电机；所述螺杆膨胀机的转子与发电机转子固定联接，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；所述螺杆膨胀机包含至少两级膨胀机，即至少包括第一级膨胀机、第二级膨胀机；第一级膨胀机的第一排气口直接连通第二级膨胀机的第二吸气口；所述第一级膨胀机与第二级膨胀机的转速相同或不同；所述第一级膨胀机的转子输出轴、第二级膨胀机的转子输出轴共同驱动发电机转子。

所述第一级膨胀机的转子输出轴、第二级膨胀机的转子输出轴直接与发电机转子连接，或者通过齿轮与发电机转子连接。每级膨胀机均包含阴转子与阳转子，所述阳转子对外输出功率。

所述壳体包含互相连通的各级转子腔、发电机腔、齿轮腔；所述转子腔内设置各级膨胀机的转子，发电机腔内设置发电机，齿轮腔内设置啮合齿轮。所述壳体上设置螺杆膨胀机对外的吸气口、排气口；所述壳体包括第一转子腔、第二转子腔；所述第一级膨胀机的第一排气口与第二级膨胀机的第二吸气口之间设有中间孔口；工质从吸气口进入壳体，流经第一级转子腔、中间孔口、第二级转子腔，从排气口流出；一部分工质流经发电机，用以冷却发电机。

实施例三

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，发电装置包括开启的壳体，所述壳体内设置膨胀机转子，发电机设置于壳体外。所述螺杆膨胀机的转子通过齿轮系的从动齿轮主轴和联轴器带动发电机转子转动。

这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型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，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型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 (10)

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闭或全封闭的壳体，壳体内设置螺杆膨胀机、发电机；或者，发电装置包括开启的壳体，所述壳体内设置膨胀机转子，发电机设置于壳体外；

所述螺杆膨胀机的转子与发电机转子固定联接，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；

所述螺杆膨胀机包含两级膨胀机，即高压级膨胀机、低压级膨胀机，高压级膨胀机的高压排气口直接连通低压级膨胀机的低压吸气口；所述高压级膨胀机与低压级膨胀机的转速相同或不同；

所述高压级膨胀机的转子输出轴、低压级膨胀机的转子输出轴共同驱动发电机转子；所述高压级膨胀机的转子输出轴、低压级膨胀机的转子输出轴通过齿轮与发电机转子连接；

所述高压级膨胀机、低压级膨胀机均包含阴转子与阳转子，所述阳转子对外输出功率；

所述壳体包含互相连通的高压级转子腔、低压级转子腔、发电机腔、齿轮腔；高压级转子腔、低压级转子腔内分别设置高压级膨胀机的转子、低压级膨胀机的转子，发电机腔内设置发电机，齿轮腔内设置啮合的齿轮；

所述壳体上设置螺杆膨胀机对外的吸气口、排气口；所述高压级膨胀机的高压排气口与低压级膨胀机的低压吸气口之间设有中间孔口；工质从吸气口进入壳体、流经高压级转子腔、中间孔口、低压级转子腔，从排气口流出螺杆膨胀机；一部分工质流经发电机，用以冷却发电机。

2.一种螺杆膨胀发电装置，其特征在于，所述发电装置包括半封闭或全封闭的壳体，壳体内设置螺杆膨胀机、发电机；或者，发电装置包括开启的壳体，所述壳体内设置膨胀机转子，发电机设置于壳体外；

所述螺杆膨胀机的转子与发电机转子固定联接，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；

所述螺杆膨胀机包含至少两级膨胀机，即至少包括第一级膨胀机、第二级膨胀机；第一级膨胀机的第一排气口直接连通第二级膨胀机的第二吸气口；

所述第一级膨胀机与第二级膨胀机的转速相同或不同；

所述第一级膨胀机的转子输出轴、第二级膨胀机的转子输出轴共同驱动发电机转子。

3.根据权利要求2所述的螺杆膨胀发电装置，其特征在于：

所述第一级膨胀机的转子输出轴、第二级膨胀机的转子输出轴直接与发电机转子连接，或者通过齿轮与发电机转子连接。

4.根据权利要求2所述的螺杆膨胀发电装置，其特征在于：

所述壳体包含互相连通的各级转子腔、发电机腔、齿轮腔；

所述转子腔内设置各级膨胀机的转子，发电机腔内设置发电机，齿轮腔内设置啮合的齿轮。

5.根据权利要求4所述的螺杆膨胀发电装置，其特征在于：

所述壳体上设置螺杆膨胀机对外的吸气口、排气口；所述壳体包括第一转子腔、第二转子腔；所述第一级膨胀机的第一排气口与第二级膨胀机的第二吸气口之间设有中间孔口；

工质从吸气口进入壳体，流经第一级转子腔、中间孔口、第二级转子腔，从排气口流出；一部分工质流经发电机，用以冷却发电机。

6.根据权利要求2所述的螺杆膨胀发电装置，其特征在于：

每级膨胀机均包含阴转子与阳转子，所述阳转子对外输出功率。

7.根据权利要求6所述的螺杆膨胀发电装置，其特征在于：

每级膨胀机的阳转子、阴转子两端分别设置轴承，远离轴伸端包括径向轴承、推力轴承，靠近轴伸端包括径向轴承。

8.根据权利要求6所述的螺杆膨胀发电装置，其特征在于：

所述阳转子包括一体化设计的型线部分、轴承部分、连接部分、密封部分，所述阳转子与阴转子配合，所述连接部分伸入齿轮腔。

9.根据权利要求8所述的螺杆膨胀发电装置，其特征在于：

所述转子密封部分设置有密封环或迷宫密封，密封高压气体，避免级间漏气，需要时可减少转子轴向力。

10.一种有机朗肯循环发电系统，其特征在于：所述发电系统包括依次连接的螺杆膨胀发电装置、蒸发器、液体泵、冷凝器；

所述螺杆膨胀发电装置包括半封闭或全封闭的壳体，壳体内设置螺杆膨胀机、发电机；或者，发电装置包括开启的壳体，所述壳体内设置膨胀机转子，发电机设置于壳体外；

所述螺杆膨胀机的转子与发电机转子固定联接，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；

所述螺杆膨胀机包含至少两级膨胀机，即至少包括第一级膨胀机、第二级膨胀机；第一级膨胀机的第一排气口直接连通第二级膨胀机的第二吸气口；所述第一级膨胀机与第二级膨胀机的转速相同或不同；

所述第一级膨胀机的转子输出轴、第二级膨胀机的转子输出轴共同驱动发电机转子。

Images