透平和布雷顿循环系统技术方案

本申请提供一种透平和布雷顿循环系统，透平包括：驱动轴、叶轮、壳体以及密封结构，叶轮位于壳体内部，叶轮安装于驱动轴上，壳体设有轴孔，驱动轴安装于轴孔内，密封结构包括迷宫密封结构、指尖密封结构以及螺旋密封结构，螺旋密封结构位于驱动轴与轴孔之间间隙内，指尖密封结构安装于壳体上，指尖密封结构紧密贴合壳体的外表面，迷宫密封结构设置于叶轮和壳体的内表面之间间隙内，通过采用迷宫密封结构、螺旋密封结构以及指尖密封结构作为组合式动密封，达到极少量泄露，甚至接近零泄露。甚至接近零泄露。甚至接近零泄露。

【技术实现步骤摘要】
透平和布雷顿循环系统


[0001]本申请涉及电力
，尤其涉及一种透平和布雷顿循环系统。

技术介绍

[0002]超临界二氧化碳布雷顿循环系统，是一种以超临界状态的二氧化碳为工质的布雷顿循环系统，因此，也叫做超临界二氧化碳(SupercriticalCarbon Dioxide，简称：工质)布雷顿循环系统。
[0003]透平作为该发电系统的关键部件，需要保证透平中高速转子轴系稳定可靠运行，同时尽量减小透平中工质的泄漏量。现有透平中驱动轴密封主要采用迷宫密封和干气密封两种形式。透平在运行时，转子轴系会经历多种非稳态过程，容易引起迷宫式密封结构中的密封转子和静子之间发生碰撞摩擦而出现破坏，引起泄漏量增加甚至是密封失效。干气密封价格昂贵，而且不能够承受高温工质介质的冲击，需要配置额外的冷却机构。
[0004]然而，现有的迷宫式密封可靠性不高，干气密封结构需要配置额外冷却机构，结构复杂。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种透平和布雷顿循环系统，旨在提供一种密封性能良好的透平。
[0006]第一方面，本申请一种透平，包括：驱动轴、叶轮、壳体以及密封结构；
[0007]叶轮位于壳体内部，叶轮安装于驱动轴上；
[0008]壳体设有轴孔，驱动轴安装于轴孔内；
[0009]密封结构包括迷宫密封结构、指尖密封结构以及螺旋密封结构；
[0010]螺旋密封结构位于驱动轴与轴孔之间间隙内；指尖密封结构安装于壳体上，指尖密封结构紧密贴合壳体的外表面；迷宫密封结构设置于叶轮和壳体的内表面之间间隙内。
[0011]可选地，螺旋密封结构包括螺旋套筒、密封垫以及连接件；
[0012]螺旋套筒的内壁设有密封螺纹，螺旋套筒的内壁与驱动轴接触，螺旋套筒端部设有连接部，密封垫位于螺旋套筒的连接部和壳体内表面之间，连接件连接螺旋套筒、密封垫以及壳体。
[0013]可选地，在与螺旋套筒的内壁接触的驱动轴表面涂装有易磨损的涂层。
[0014]可选地，迷宫密封结构包括顶部密封齿、底部密封齿、顶部密封环和底部密封环；
[0015]其中，顶部密封齿设置于叶轮轮盖的水平段外缘，顶部密封环位于顶部密封齿和壳体的内表面之间间隙内；底部密封齿设置于叶轮轮背的轴伸段外缘，底部密封环位于底部密封齿和螺旋套筒之间间隙内。
[0016]可选地，指尖密封结构为双密封靴的指尖密封结构，且两个密封靴的朝向相反。
[0017]可选地，壳体内设有靠近驱动轴和螺旋套筒的冷却介质通道。
[0018]可选地，冷却介质通道用于与压缩机的出口连通。
[0019]可选地，透平还包括壳体密封结构；
[0020]壳体包括前壳体和后壳体，壳体密封结构位于前壳体和后壳体之间的间隙内；
[0021]壳体密封结构包括金属齿形圈、两个密封垫，金属齿形圈的外表面设置有齿，金属齿形圈位于两个密封垫之间。
[0022]第二方面，本申请一种布雷顿循环系统，包括：压缩机、加热器、回热器、透平和冷却器；
[0023]压缩机的输出端与回热器的冷测入口连接，回热器的冷侧出口与加热器的输入端连接，加热器的输出端与透平的输入端连接，透平的输出端与回热器的热侧入口连接，回热器的热侧出口与冷却器的输入端连接，冷却器的输出端与压缩机的输入端连接。
[0024]可选地，系统还包括引流导管，压缩机的输出端通过引流导管与透平的驱动轴内冷却介质通道连接。
[0025]本申请提供一种透平和布雷顿循环系统，将螺旋密封结构设置驱动轴与轴孔之间间隙内，防止工质从壳体内部通过驱动轴和轴孔之间缝隙泄露，指尖密封结构安装于壳体上，且指尖密封结构紧密贴合壳体的外表面，若仍有少量工质从螺旋密封结构泄露，指尖密封结构可以进一步阻挡工质从驱动轴和轴孔之间缝隙泄露。另外，通过在壳体上设置靠近驱动轴和螺旋套筒的冷却通道，避免热量通过驱动轴传递至基座壳体，保证使基座壳体内的轴承内润滑液润滑效果，且可以进步降低驱动轴和壳体之间缝隙的泄露，保证透平的能量转化效率。
附图说明
[0026]图1为本申请一实施例提供的透平的结构示意图；
[0027]图2为本申请另一实施例提供的高速转子轴系的结构示意图；
[0028]图3为本申请另一实施例提供的壳体密封结构的结构示意图；
[0029]图4为本申请另一实施例提供的迷宫密封结构的部分结构示意图；
[0030]图5为本申请另一实施例提供的指尖密封结构和螺纹密封结构的结构示意图；
[0031]图6为本申请一实施例提供的透平内工质工作通道、泄漏通道以及润滑油通道的示意图；
[0032]图7为本申请另一实施例提供的布雷顿循环系统的结构示意图。
[0033]附图标记：
[0034]10
‑
冷却器；20
‑
压缩机；30
‑
回热器；40
‑
加热器；50
‑
透平；60
‑
电动发电机或者高速齿轮箱；1
‑
基座壳体；2
‑
前壳体；3
‑
后壳体；4
‑
高速转子轴系：401
‑ꢀ
挡油环；402
‑
轴承转子；403
‑
高速轴；404
‑
轴承转子；405
‑
可磨涂层；406
‑
透平叶轮；407
‑
透平压紧螺母；408
‑
透平拉杆；501
‑
油封1；502
‑
油封2；503
‑ꢀ
壳体密封结构；5031
‑
密封垫；5032
‑
齿形圈；5033
‑
高温密封胶；504
‑
迷宫式密封结构；5041
‑
顶部密封套；5042
‑
顶部密封环；5043
‑
顶部密封齿、5044
‑
底部密封齿；506
‑
螺旋密封结构；5061
‑
密封环；5062
‑
密封垫；5063
‑
螺旋套筒； 505
‑
指尖密封；5051
‑
前隔板；5052
‑
高压密封片；5053
‑
高压密封靴；5054
‑
低压密封靴；5055
‑
低压密封片；5056
‑
后挡板；5057
‑
密封垫；A1
‑
透平进口工质； A2
‑
冷却通道进口的冷却介质；A3
‑
透平出口工质；A4
‑
叶轮轮盖泄露介质； A5
‑
叶轮轮背泄露介质；A6
‑
透平轴端泄露介质；A7
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透平，其特征在于，包括：驱动轴、叶轮、壳体以及密封结构；所述叶轮位于所述壳体内部，所述叶轮安装于所述驱动轴上；所述壳体设有轴孔，所述驱动轴安装于所述轴孔内；所述密封结构包括迷宫密封结构、指尖密封结构以及螺旋密封结构；所述螺旋密封结构位于驱动轴与所述轴孔之间间隙内；所述指尖密封结构安装于所述壳体上，所述指尖密封结构紧密贴合所述壳体的外表面；所述迷宫密封结构设置于所述叶轮和所述壳体的内表面之间间隙内。2.根据权利要求1所述的透平，其特征在于，所述螺旋密封结构包括螺旋套筒、密封垫以及连接件；所述螺旋套筒的内壁设有密封螺纹，所述螺旋套筒的内壁与所述驱动轴接触，所述螺旋套筒端部设有连接部，所述密封垫位于所述螺旋套筒的连接部和所述壳体内表面之间，所述连接件连接所述螺旋套筒、所述密封垫以及所述壳体。3.根据权利要求2所述的透平，其特征在于，在与所述螺旋套筒的内壁接触的驱动轴表面涂装有易磨损的涂层。4.根据权利要求1所述的透平，其特征在于，所述迷宫密封结构包括顶部密封齿、底部密封齿、顶部密封环和底部密封环；其中，所述顶部密封齿设置于叶轮轮盖的水平段外缘，所述顶部密封环位于所述顶部密封齿和所述壳体的内表面之间间隙内；所述底部密封齿位于设置于叶轮轮背的轴伸段外缘，所述底部密封环位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵磊，陈健，张胜龙，张少锋，魏掌来，
申请(专利权)人：上海朝临动力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：