CN217481467U - 用于使流体膨胀的装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种用于使流体膨胀的装置，其中所述装置(1)设置有用于使所述流体膨胀的膨胀器元件(2)、发电机(3)和位于两者之间的传动装置(4)，其特征在于，所述发电机(3)是液体冷却发电机，并且所述膨胀器元件(2)使用液体加热，其中所述装置(1)还设置有用于所述发电机(3)和所述膨胀器元件(2)的共同液体回路(8)，其中所述液体回路(8)包括液体泵(10)，所述液体泵能够从液体储存器(11)泵送液体，其中所述液体回路(8)还包括液体管线(9)，所述液体管线从所述液体储存器(11)延伸并且将所述液体泵(10)、所述发电机(3)和所述膨胀器元件(2)结合。

Description

用于使流体膨胀的装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于使流体膨胀的装置。
更具体地，本实用新型旨在使用膨胀器元件使气体(例如空气或天然气)或者例如蒸汽的不饱和、饱和或过饱和蒸气或其混合物膨胀。
背景技术
众所周知，这种膨胀可以产生电能。
传统上，为此目的使用发电机，所述发电机由膨胀器直接或例如借助于齿轮传动装置间接驱动，并且因此可以产生电能。
众所周知，在机械能转换过程中会发生损失，这会降低所述过程的效率。
还已知流体的膨胀伴随着流体焓的降低，并且因此，在许多情况下，在膨胀之前和/或期间和/或之后需要能量来使流体升温。
在EP 2 518 283 A2中，提出了一种包括泵的膨胀系统，所述泵构造成对从冷凝器接收的冷凝的工作流体加压。膨胀系统还包括热交换器，所述热交换器联接到泵并且构造成使从泵接收的冷凝的工作流体蒸发。膨胀系统还包括膨胀器，所述膨胀器联接到热交换器并且构造成使从膨胀器的入口侧流动到膨胀器的出口侧的蒸发的工作流体膨胀。此外，膨胀系统包括发电机，所述发电机联接到膨胀器并且构造成响应于蒸发的工作流体的膨胀而产生能量。此外，膨胀系统包括集成冷却单元(122)，所述集成冷却单元构造成将冷凝的工作流体的至少一部分从发电机(114)的入口侧传送到发电机(114)的出口侧，以耗散由发电机产生的热量。
US 7 047 744 B1涉及一种动态散热器发动机，所述动态散热器发动机包括具有工作流体出口和工作流体入口的储存容器。储存容器的下部部分包含处于接近其沸点的温度的低温工作流体，例如液态氢。发动机还包括在储存容器的工作流体出口和工作流体入口之间延伸的工作流体回路。工作流体回路包括从工作流体出口到工作流体入口的以下部件的串联连接：流体泵；蒸发器，所述蒸发器具有穿过其的液体管线；加热器；膨胀式发动机，所述膨胀式发动机具有旋转输出轴；发电机，所述发电机连接到膨胀式发动机的旋转输出轴；穿过蒸发器的蒸气管线，所述蒸发器包括提供液体管线与蒸气管线之间的热连通的热交换器。
EP 1 643 085 A1描述了一种用于建筑物中的至少一个消费者的加热系统，所述加热系统包括燃烧室(36)、锅炉(12)、连接到锅炉的热水馈送和回流装置、以及用于向燃烧室供应空气以用于燃烧气体或燃油的进气口(48)。热气穿过位于进气口与锅炉之间的气体涡轮装置 (29)。气体涡轮装置具有至少一个气体涡轮(90)，所述至少一个气体涡轮连接到电气发生器(34)以用于输送电功率。其独立权利要求包括用于加热系统的模块化单元，所述模块化单元包括至少一个燃烧室、发电机和可以紧固到锅炉的至少一个气体涡轮。
US 2012/240551 A2涉及一种与发电厂结合使用的热力发动机，所述热力发动机包括：涡轮区段，所述涡轮区段具有多个涡轮；热交换器区段，所述热交换器区段具有多个模块，发电厂和其他热源的膨胀的工作流体循环通过这些模块；层流诱导区段；以及塔区段，所述塔区段用于提供跨涡轮区段的涡轮的压力差。在使用中，热力发动机提供双重功能：加热空气以产生上升气流，使得空气强行进入涡轮区段以驱动涡轮并产生额外的电力；并且使用进入的较冷空气来使膨胀的工作流体冷凝并冷却其他热源。
实用新型内容
本实用新型的目的是通过提供一种装置来提供对所述和/或其他缺点中的至少一者的解决方案，所述装置允许在发电机中和可能在传动装置中的机械能转换期间发生的损失被回收并用于加热流体。
为此，本实用新型涉及一种用于使流体膨胀的装置，其中所述装置设置有用于使所述流体膨胀的膨胀器元件、发电机和位于两者之间的传动装置，其特征在于，所述发电机是液体冷却发电机，并且所述膨胀器元件使用液体加热，其中所述装置还设置有用于所述发电机和所述膨胀器元件的共同液体回路，其中所述液体回路包括液体泵，所述液体泵能够从液体储存器泵送液体，其中所述液体回路还包括液体管线，所述液体管线从所述液体储存器延伸并且将所述液体泵、所述发电机和所述膨胀器元件结合(incorporate)。
这具有以下优点：通过为发电机和膨胀器元件提供共同液体回路，膨胀器元件可使用发电机的所产生的余热或损失热量来加热。
以这种方式，热损失被回收并用于部分补偿膨胀器元件中膨胀流体的焓降低。
另一个优点是使用液体冷却发电机而不是空气冷却发电机将减小装置的大小。
在优选实施中，液体是油。
这具有以下优点：在大多数情况下，已经提供了油泵来润滑发电机、传动装置以及膨胀器中的支承件和齿轮，因此不需要额外的油泵。
液体管线可以首先从液体储存器延伸到液体泵，并且然后延伸到发电机，并且然后延伸到膨胀器元件，或者液体管线可以首先从液体储存器延伸到液体泵，并且然后延伸到膨胀器元件，并且然后延伸到发电机，或者液体管线可以首先从液体储存器延伸到发电机，并且然后延伸到液体泵，并且然后延伸到膨胀器元件。
优选地，传动装置结合在液体管线中。
然后，液体管线优选地可以从膨胀器进一步延伸到传动装置，并且然后进一步延伸到液体储存器、液体泵或发电机。然而，传动装置可以结合在液体回路中的任何位置。
这是优选设定，但不排除将传动装置结合在液体管线中的其他位置。
当然，本实用新型不一定要求将传动装置包括在液体回路中。
然而，通过在液体回路中包括传动装置，也可以回收在那里产生的热损失。
此外，不排除液体储存器集成在传动装置中或作为传动装置的一部分。
在这种情况下，传动装置可以说是自动结合在液体回路中。
在旨在进一步减小装置大小的实际实施例中，油泵由发电机轴驱动。
在另一个实际实施例中，也旨在进一步减小装置的大小，油泵集成在传动装置中，或者是传动装置的一部分。
附图说明
为了更好地示出本实用新型的特性，参考附图通过示例而没有任何限制地在下文中描述基于本实用新型的用于使流体膨胀的装置的多个优选实施例，其中：
图1示意性地示出了根据本实用新型的装置；
图2示出了图1的替代实施例。
具体实施方式
图1示意性示出了根据本实用新型的装置1，主要包括用于使流体膨胀的膨胀元件2、发电机3和两者之间的传动装置4。
优选地，但对于本实用新型来说不是必需的，传动装置4是齿轮传动装置。不排除传动装置4包括柔性联轴器或链传动装置。
发电机3连接到电网5，所述发电机将向电网释放其产生的电能。
发电机3是液体冷却发电机，并且为此目的，在这种情况下但对于本实用新型来说不是必需的，它设置有所谓的液体冷却夹套6。
膨胀器元件2被液体加热，以便补偿在膨胀过程期间的温度下降，并且在这种情况下，但对于本实用新型来说不是必需的，为此目的，它还设置有液体冷却夹套7。
所述液体通常是具有润滑特性的液体。在这种情况下，但对于本实用新型来说不是必需的，这种液体是油。
当然，发电机3的冷却夹套6将确保发电机3的冷却并且膨胀器元件2的冷却夹套7将确保油的冷却。
根据本实用新型，装置1设置有用于发电机3和膨胀器元件2的共同液体回路8，在这种情况下为油回路。
该液体回路8包括液体管线9。
该液体管线9连接到发电机3的冷却夹套6和膨胀器元件2的冷却夹套7，因此油可以通过它输送。
液体回路8包括液体泵10，所述液体泵可以从液体储存器11泵送液体，其中所述液体管道9从液体泵10延伸到发生器6和膨胀器元件2，并且在这种情况下，随后延伸回到液体储存器11。
液体泵10在所示的示例中被示出为装置1的独立部件，但不排除液体泵10由发电机3的轴或由膨胀器元件2的轴或由传动装置12中的轴驱动。这意味着液体泵10安装在这些轴中的一个上。
在这种情况下，有利的是，液体泵10集成在发电机3、膨胀器元件 2或传动装置4中或作为发电机3、膨胀器元件2或传动装置4的一部分。
在这种情况下，发电机3首先结合在液体回路8中，并且随后结合在膨胀器元件2中。因此，液体回路8将首先将泵送的液体发送到发电机3，并且然后发送到膨胀器元件2。
在这种情况下，液体管线9将从膨胀器元件2延续到传动装置4，并且然后返回到液体储存器11。
这意味着传动装置4也包括在液体回路8中，因此传动装置4可以被液体冷却和润滑。
在这种情况下，但对于本实用新型来说不是必需的，液体储存器11 集成在传动装置4中。
例如，在传动装置4的外壳12的底部处，可以形成一种流体储存器 11，在所述流体储存器中收集流体。
这在图中示意性地示出。
在这种情况下，热交换器13安装在液体管线9中。该热交换器13 是可选的。
在这种情况下，热交换器13安装在发生器3下游和膨胀器元件2上游的液体管线9中，或者换句话说，安装在发生器3与膨胀器元件2之间。然而，该热交换器13基本上可以安装在液体回路8中的任何位置。
最后，在这种情况下，液体回路8设置有液体过滤器14和用于分流部分液体的分支管线15，所述分支管线15从液体管线9延伸到膨胀器元件2的支承件。
在这种情况下，分支管线15位于膨胀器元件2下游，并且过滤器14 安装在膨胀器元件2与分支管线15之间的液体管线9中。
这样，清洁和冷却的液体将分流到支承件。
不排除分支管线15也通向发电机3的支承件，或者为此目的提供单独的分支管线15。
不排除分支管线15也通向传动装置12的支承件和齿轮，或者为此目的提供单独的分支管线15。
装置1的操作非常简单，并且如下。
以已知的方式，膨胀器元件2将使流体从高压膨胀到低压，并且由此将通过传动装置4驱动发电机3。
由该过程产生的电能将被输送到电网5。
在操作期间，液体泵10将从液体储存器11(在这种情况下，即从传动装置4)泵送液体(在这种情况下是油)，并且通过液体管线9将其发送到发电机3。
油将通过发电机3的冷却夹套6吸收热量，从而使发电机3冷却。这样，由发电机3产生的损失热量或余热被油回收。
然后，油将穿过可选的热交换器13，在此将对油进行额外的加热。
然后，温油或热油将最终进入膨胀器元件2的冷却夹套7中并将被冷却，或者换句话说，膨胀器元件2将使用发电机3的余热来加热。
冷油将离开冷却夹套7并通过液体管线9流动到滤油器14。
在滤油器14的下游，一部分冷的净化油将通过分支管线15分流并输送到膨胀器元件2的支承件。
在支承件处注入之后，该油通过传动装置12被移出到液体储存器 11，因此也可以回收传动装置12的损失热量或余热。
尚未分流的油将最终进入液体储存器11。
随后，液体泵10将再次泵送油并且循环再次开始。
图2示出了根据图1的变体实施例，其中在这种情况下提供了两个膨胀器元件2。当然，也可以提供三个、四个或更多个膨胀器元件2。
这些膨胀器元件可以串联或并联或两者的组合包括在液体回路8中。在图2的示例中，膨胀器元件被串联包括。
需注意，这与膨胀过程无关。这意味着膨胀器2可以串联以及并联地使流体膨胀，而不管它们在液体回路8中是串联布置还是并联布置。
此外，在这种情况下，不存在热交换器13，过滤器14和分支管线 15也不存在。很明显可以存在这些部件中的一者或多者。
此外，在这种情况下，液体储存器11未集成在传动装置4中，并且传动装置4不包括在液体回路8中。
此外，装置1的操作与上述图1的操作相同。
本实用新型决不限于作为示例描述且在图式中示出的实施例，而是可在不脱离本实用新型的范围的情况下以所有种类的形式和尺寸实现根据本实用新型的用于使流体膨胀的装置。

Claims (18)

1.一种用于使流体膨胀的装置，其中所述用于使流体膨胀的装置(1)设置有用于使所述流体膨胀的膨胀器元件(2)、发电机(3)和位于所述膨胀器元件和发电机之间的传动装置(4)，其特征在于，所述发电机(3)是液体冷却发电机，并且所述膨胀元件(2)使用具有润滑特性的液体加热，所述用于使流体膨胀的装置(1)还设置有用于所述发电机(3)和所述膨胀器元件(2)的共同液体回路(8)，其中所述液体回路(8)包括液体泵(10)，所述液体泵能够从液体储存器(11)泵送液体，其中所述液体回路(8)还包括液体管线(9)，所述液体管线从所述液体储存器(11)延伸并且将所述液体泵(10)、所述发电机(3)和所述膨胀器元件(2)结合。
2.根据权利要求1所述的用于使流体膨胀的装置，其特征在于，所述液体管线(9)从所述液体储存器(11)首先延伸到所述液体泵(10)，并且随后延伸到所述发电机(3)，并且然后延伸到所述膨胀器元件(2)，或者所述液体管线(9)从所述液体储存器(11)首先延伸到所述液体泵(10)，并且随后延伸到所述膨胀器元件(2)，并且然后延伸到所述发电机(3)，或者所述液体管线(9)从所述液体储存器(11)首先延伸到所述发电机(3)，并且随后延伸到所述液体泵(10)，并且然后延伸到所述膨胀器元件(2)。
3.根据权利要求1所述的用于使流体膨胀的装置，其特征在于，热交换器(13)安装在所述液体管线(9)中。
4.根据权利要求2所述的用于使流体膨胀的装置，其特征在于，热交换器(13)安装在所述液体管线(9)中。
5.根据权利要求4所述的用于使流体膨胀的装置，其特征在于，所述热交换器(13)安装在所述发电机(3)的下游和所述膨胀器元件(2)的上游。
6.根据前述权利要求1-5中任一项所述的用于使流体膨胀的装置，其特征在于，所述传动装置(4)结合在所述液体管线(9)中。
7.根据权利要求6所述的用于使流体膨胀的装置，其特征在于，所述液体管线(9)从所述膨胀器元件(2)延续到所述传动装置(4)并且随后进一步延续到所述液体储存器(11)、所述液体泵(10)或所述发电机(3)。
8.根据前述权利要求中1-5任一项所述的用于使流体膨胀的装置，其特征在于，所述液体回路中的液体是油。
9.根据权利要求8所述的用于使流体膨胀的装置，其特征在于，所述液体回路(8)包括用于分流油的分支管线(15)，所述分支管线(15)从所述液体管线(9)延伸到所述膨胀器元件(2)和/或所述发电机(3)的支承件。
10.根据权利要求9所述的用于使流体膨胀的装置，其特征在于，滤油器(14)设置在所述液体回路(8)中。
11.根据权利要求10所述的用于使流体膨胀的装置，其特征在于，所述分支管线(15)位于所述膨胀器元件(2)的下游，并且所述滤油器(14)在所述膨胀器元件(2)与所述分支管线(15)之间安装在所述液体管线(9)中。
12.根据前述权利要求1-5中任一项所述的用于使流体膨胀的装置，其特征在于，所述液体储存器(11)集成在所述传动装置(4)中或者是所述传动装置的一部分。
13.根据前述权利要求1-5中任一项所述的用于使流体膨胀的装置，其特征在于，所述液体泵(10)由所述发电机(3)的轴驱动。
14.根据前述权利要求1-5中任一项所述的用于使流体膨胀的装置，其特征在于，所述液体泵(10)集成在所述传动装置(4)中或者是所述传动装置的一部分。
15.根据前述权利要求1至5中任一项所述的用于使流体膨胀的装置，其特征在于，所述液体泵(10)集成在所述发电机(3)或所述膨胀器元件(2)中或者是所述发电机或所述膨胀器元件的一部分。
16.根据前述权利要求1-5中任一项所述的用于使流体膨胀的装置，其特征在于，所述传动装置(4)是齿轮传动装置。
17.根据前述权利要求1-5中任一项所述的用于使流体膨胀的装置，其特征在于，所述用于使流体膨胀的装置(1)设置有多个膨胀器元件(2)，所述多个膨胀器元件串联和/或并联地结合在所述液体回路(8)中。
18.根据前述权利要求1-5中任一项所述的用于使流体膨胀的装置，其特征在于，所述发电机(3)和/或所述膨胀器元件(2)设置有用于液体的冷却夹套(6、7)，其中所述液体管线(9)连接到所述冷却夹套(6、7)。
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