双涡轮透平膨胀发电机制造技术

本发明专利技术提供一种双涡轮透平膨胀发电机，包括：壳体，所述壳体表面设置有导通冷却介质的冷却结构；电机定子，固定的环设于所述壳体的腔内；主轴，贯穿所述电机定子设置，与电机定子之间存在间隙，所述主轴两端延伸至所述壳体外部，所述主轴与所述电机定子相对的部分作为电机转子；第一向心涡轮，设置于主轴一端，与所述壳体连接；第二向心涡轮，与第一向心涡轮镜像的设置于所述主轴的另一端，与所述壳体连接；以及冷却介质循环系统，与壳体连通，以向所述壳体输送冷却介质。壳体输送冷却介质。壳体输送冷却介质。

【技术实现步骤摘要】
双涡轮透平膨胀发电机


[0001]本专利技术涉及透平膨胀机发电
，尤其涉及一种双涡轮透平膨胀发电机。

技术介绍

[0002]内燃机是一种性能可靠、能量密度大、成本低的动力部件，在汽车、船舶等移动装置中被广泛应用，但是内燃机燃料在燃烧过程中大概只有35％
‑
40％的能量被转化为有效动能，燃烧产生的其他能量则通过排气等形式散失到环境中，因此开展内燃机余热回收相关技术的研究工作对于提升内燃机热效率、减少燃油消耗、实现节能减排都十分重要。有机朗肯循环(ORC)是一种以制冷剂、烷烃物等低沸点有机物为工质的朗肯循环，可以将工质气体中的内能转化为机械能最终输出为电能，具有结构简单、性能可靠的特点，在内燃机余热回收及工业余热回收等领域有着广泛的应用前景。
[0003]膨胀机是ORC系统中的核心部件，它利用气体的内能对外输出机械功，对整个系统的性能有重要影响。向心式透平膨胀机作为膨胀机的一种，具有单级焓降大、膨胀比高的特点，同时在较小的流量下有较高的效率，优点较为突出，非常适合用于内燃机等移动装置的余热回收。目前对小功率量级向心透平膨胀机的研究大多停留在理论层面。因此，设计一种结构简单紧凑、辅助系统少且具有实际工程应用前景的透平膨胀发电机来进行内燃机余热回收十分必要。

技术实现思路

[0004]为克服上述至少一种技术问题，本专利技术的实施例提供了一种双涡轮透平膨胀发电机，两个向心涡轮与发电机一体设置，并镜像对称的分布在发电机的两端，在发电机表面设置有冷却结构，减小了ORC系统的占用空间。
[0005]本专利技术提供一种双涡轮透平膨胀发电机，包括：壳体，所述壳体表面设置有导通冷却介质的冷却结构；电机定子，固定的环设于所述壳体的腔内；主轴，贯穿所述电机定子设置，与电机定子之间存在间隙，所述主轴两端延伸至所述壳体外部，所述主轴与所述电机定子相对的部分作为电机转子；第一向心涡轮，设置于主轴一端，与所述壳体连接；第二向心涡轮，与第一向心涡轮镜像的设置于所述主轴的另一端，与所述壳体连接；以及冷却介质循环系统，与壳体连通，以向所述壳体输送冷却介质。
[0006]在一种可能实施的方式中，所述冷却结构，包括：冷却流道，设置于所述壳体的外表面；接头，设置于所述连续流道的两端，与所述冷却介质循环系统连通。
[0007]在一种可能实施的方式中，所述冷却流道，包括：至少一条凹槽，在所述壳体的外表面凹陷的设置；至少一个密封件，设置于至少一条所述凹槽的敞开端，使得至少一条所述凹槽与至少一个所述密封件配合形成密闭通道，所述密闭通道内导通冷却介质。
[0008]在一种可能实施的方式中，所述冷却流道，包括：金属管，环绕的设置于所述壳体的表面，所述金属管内导通冷却介质。
[0009]在一种可能实施的方式中，所述壳体的表面环绕的设有环形槽，所述金属管环绕
的设置于所述环形槽内。
[0010]在一种可能实施的方式中，所述第一向心涡轮，适用于对导入其中的工质气体膨胀做功，包括：第一进气蜗壳，被构造成环形，设置有适用于导入工质气体的第一进气口、第一出气口；第一导叶，设置于所述第一出气口处，对工质气体膨胀做功；以及第一叶轮，设置于所述第一进气蜗壳的环形的中心，与所述主轴固定连接，能够在膨胀做功后的工质气体的推动下旋转，从而带动所述主轴旋转。
[0011]在一种可能实施的方式中，所述第二向心涡轮，适用于对导入其中的工质气体膨胀做功，包括；第二进气蜗壳，被构造成环形，设置有适用于导入工质气体的第二进气口、第二出气口；第二导叶，设置于所述第二出气口处，对工质气体膨胀做功；以及第二叶轮，设置于所述第二进气蜗壳的环形的中心，与所述主轴固定连接，能够在膨胀做功后的工质气体的推动下与所述第一叶轮同向旋转，与所述第一叶轮同时带动所述主轴旋转。
[0012]在一种可能实施的方式中，所述第一向心涡轮及第二向心涡轮泄漏出的工质气体流经所述主轴与电机定子之间的间隙，对所述主轴与电机定子进行冷却。
[0013]在一种可能实施的方式中，所述壳体上设置有泄露阀，所述泄露阀与所述主轴与电机定子之间的间隙连通，适用于将所述第一向心涡轮及第二向心涡轮泄漏出的工质气体排出。
[0014]在一种可能实施的方式中，所述主轴与电机定子相对的表面中，至少一个表面上设置有与所述主轴的轴线平行的流道，以增加泄漏出的工质气体与所述主轴及电机定子的接触面积。
[0015]本专利技术的实施例提供的双涡轮透平膨胀发电机，两个向心涡轮与发电机一体设置，并轮镜像对称的分布在发电机的两端，平衡向心涡轮转动所产生地轴向力；在发电机体表面设置有冷却结构辅助系统少，简化配套设备，双涡轮透平膨胀发电机整体结构简单紧凑，减小了ORC系统的占用空间。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例的双涡轮透平膨胀发电机的剖面图；
[0017]图2为本专利技术实施例的第一向心涡轮的立体图；
[0018]图3为本专利技术实施例的第二向心涡轮的立体图；
[0019]图4为本专利技术实施例的泄露阀的安装位置图；
[0020]图5为本专利技术实施例的工质气体及冷却介质的流向图。
[0021]【附图中符号说明】
[0022]100
‑
壳体；
[0023]110
‑
冷却结构；
[0024]111
‑
接头；
[0025]112
‑
凹槽；
[0026]113
‑
密封件；
[0027]120
‑
泄露阀；
[0028]200
‑
电机定子；
[0029]300
‑
主轴；
[0030]400
‑
第一向心涡轮；
[0031]410
‑
第一进气蜗壳；
[0032]411
‑
第一进气口；
[0033]412
‑
第一出气口；
[0034]420
‑
第一导叶；
[0035]421
‑
第一导叶前缘；
[0036]422
‑
第一导叶尾缘；
[0037]430
‑
第一叶轮；
[0038]431
‑
第一叶轮前缘；
[0039]432
‑
第一叶背；
[0040]500
‑
第二向心涡轮；
[0041]510
‑
第二进气蜗壳；
[0042]511
‑
第二进气口；
[0043]512
‑
第二出气口；
[0044]520
‑
第二导叶；
[0045]521
‑
第二导叶前缘；
[0046]522
‑
第二导叶尾缘；
[0047]530
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双涡轮透平膨胀发电机，包括：壳体(100)，所述壳体(100)表面设置有导通冷却介质的冷却结构(110)；电机定子(200)，固定的环设于所述壳体(100)的腔内；主轴(300)，贯穿所述电机定子(200)设置，与电机定子(200)之间存在间隙，所述主轴(300)两端延伸至所述壳体(100)外部，所述主轴(300)与所述电机定子(200)相对的部分作为电机转子；第一向心涡轮(400)，设置于主轴(300)一端，与所述壳体(100)连接；第二向心涡轮(500)，与第一向心涡轮(400)镜像的设置于所述主轴(300)的另一端，与所述壳体(100)连接；以及冷却介质循环系统，与壳体(100)连通，以向所述壳体(100)输送冷却介质。2.根据权利要求1所述的双涡轮透平膨胀发电机，其中，所述冷却结构(110)，包括：冷却流道，设置于所述壳体(100)的外表面；接头(111)，设置于所述连续流道的两端，与所述冷却介质循环系统连通。3.根据权利要求2所述的双涡轮透平膨胀发电机，其中，所述冷却流道，包括：至少一条凹槽(112)，在所述壳体(100)的外表面凹陷的设置；至少一个密封件(113)，设置于至少一条所述凹槽(112)的敞开端，使得至少一条所述凹槽(112)与至少一个所述密封件(113)配合形成密闭通道，所述密闭通道内导通冷却介质。4.根据权利要求2所述的双涡轮透平膨胀发电机，其中，所述冷却流道，包括：金属管，环绕的设置于所述壳体(100)的表面，所述金属管内导通冷却介质。5.根据权利要求4所述的双涡轮透平膨胀发电机，其中，所述壳体(100)的表面环绕的设有环形槽，所述金属管环绕的设置于所述环形槽内。6.根据权利要求1所述的双涡轮透平膨胀发电机，其中，所述第一向心涡轮(400)，适用于对导入其中的工质气体膨胀做功，包括：第一进气蜗壳(410)，被构造成环形，...

【专利技术属性】
技术研发人员：田华，张鹍，张学锋，舒歌群，钟明桥，王轩，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：