压缩膨胀一体机、换热系统及发电系统技术方案

本申请公开了一种压缩膨胀一体机、换热系统及发电系统。压缩膨胀一体机包括转动轴、电机、压缩单元和膨胀单元。电机与转动轴相连，电机用于驱动转动轴转动，电机还用于在转动的转动轴的带动下进行发电。压缩单元包括压缩腔和第一叶轮，第一叶轮设置于压缩腔内，第一叶轮与转动轴相连，第一叶轮用于在转动轴的带动下转动以压缩处于压缩腔内的气态工质。膨胀单元包括膨胀腔和第二叶轮，第二叶轮设置在膨胀腔内，第二叶轮与转动轴相连，第二叶轮用于膨胀处于膨胀腔内的气态工质，第二叶轮可以气态工质的带动下转动以带动转动轴转动。压缩膨胀一体机可以压缩气态工质和膨胀气态工质，且在膨胀气态工质时，可以转化气态工质的内能，使电机发电。机发电。机发电。

【技术实现步骤摘要】
压缩膨胀一体机、换热系统及发电系统


[0001]本申请涉及换热
，特别是涉及一种压缩膨胀一体机、换热系统及发电系统。

技术介绍

[0002]压缩机可将气态工质压缩为高温高压状态，膨胀机可将高温高压的气态工质转换为低温低压状态。
[0003]目前，压缩机和膨胀机可一同应用到换热系统中，独立设置的压缩机和膨胀机使得换热系统结构连接复杂，占用空间较大。

技术实现思路

[0004]本申请的一个目的是提供一种结构简单、占用空间小的压缩膨胀一体机、换热系统及发电系统。
[0005]第一方面，本申请提供一种压缩膨胀一体机，压缩膨胀一体机包括转动轴、电机、压缩单元和膨胀单元。电机与转动轴相连，电机用于驱动转动轴转动，电机还用于在转动的转动轴的带动下进行发电。压缩单元包括压缩腔和第一叶轮，第一叶轮设置于压缩腔内，第一叶轮与转动轴相连，第一叶轮用于在转动轴的带动下转动以压缩处于压缩腔内的气态工质。膨胀单元包括膨胀腔和第二叶轮，第二叶轮设置在膨胀腔内，第二叶轮与转动轴相连，第二叶轮用于膨胀处于膨胀腔内的气态工质，第二叶轮在膨胀处于膨胀腔内的气态工质时，第二叶轮在气态工质的带动下转动以带动转动轴转动。
[0006]压缩膨胀一体机可以压缩气态工质，还可以膨胀气态工质。电机既能够充当驱动设备，还能够充当发电设备。压缩膨胀一体机在压缩气态工质时，电机带动转动轴转动，转动轴同时带动第一叶轮和第二叶轮转动，第一叶轮转动时可压缩处于压缩腔内的气态工质。
[0007]压缩膨胀一体机在膨胀气态工质时，膨胀腔内的气态工质流经第二叶轮，可以带动第二叶轮转动，转动轴在第二叶轮的带动下转动可以使电机发电。压缩膨胀一体机可以转换气态工质的内能，将高温高压的气态工质转变为低温低压的气态工质，实现能量的回收，降低能量在气态工质中流失。
[0008]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，转动轴沿转动轴的轴向穿设于第一叶轮、电机和第二叶轮。第一叶轮和第二叶轮共用转动轴，可以使压缩膨胀一体机的结构得到精简，可以缩小压缩膨胀一体机的占用空间。
[0009]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，膨胀腔和压缩腔沿转动轴的轴向间隔设置，电机处于膨胀腔和压缩腔之间。电机处于膨胀腔之外，电机还处于压缩腔之外，在组装压缩膨胀一体机时，电机的安装不受膨胀腔或压缩腔的尺寸的影响，可提高电机的安装便捷度。其中，第一叶轮处于压缩腔内，第二叶轮处于膨胀腔内。可以理解的，电机处于第一叶轮和第二叶轮之间，电机的第一侧受到第一叶轮的作用力可以平衡电机的第二侧受到第
二叶轮的作用力，可以使得电机整体受力比较均衡，能够提高压缩膨胀一体机的整体稳定性。
[0010]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，膨胀腔和压缩腔沿转动轴的轴向间隔设置，电机处于压缩腔内。电机可以与压缩腔共用空间，能够使压缩膨胀一体机的体积得到缩小。压缩膨胀一体机在压缩气态工质时，可以使气态工质流经电机，利用气态工质带走电机的热量，为电机降温。气态工质在带走电机的热量时，气态工质的温度升高，压强也会随之升高，可以提高压缩膨胀一体机压缩气态工质的效率。
[0011]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，电机处于第一叶轮和第二叶轮之间。电机的第一侧受到第一叶轮的作用力可以平衡电机的第二侧受到第二叶轮的作用力，可以使得电机整体受力比较均衡，可提高压缩膨胀一体机的整体稳定性。
[0012]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，压缩单元包括多个第一叶轮，多个第一叶轮沿转动轴的轴向间隔设置，电机处于多个第一叶轮中的两个相邻的第一叶轮之间。电机的第一侧受到第一叶轮的反作用力可以平衡电机第二侧受到第一叶轮的反作用力，可以使得电机整体受力比较均衡，能够提高压缩膨胀一体机的整体稳定性。
[0013]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，压缩膨胀一体机还包括通道，通道连接膨胀腔和压缩腔；通道用于使膨胀腔与压缩腔连通，或使膨胀腔与压缩腔中断连通。通道可以供压缩腔内的气态工质进入到膨胀腔内，压缩单元可以将压缩后的气态工质通过通道输送至膨胀腔，利用膨胀单元膨胀压缩后的气态工质，压缩膨胀一体机可以实现压缩气态工质，并膨胀压缩后的气态工质的功能。
[0014]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，压缩膨胀一体机还包括第一入口、第一出口、第二入口和第二出口，第一入口通过压缩腔与第一出口相连，第二入口通过膨胀腔与第二出口相连，第一入口、第一出口、第二入口均具有开启状态和关闭状态，第二出口至少具有开启状态。第一入口用于供压缩膨胀一体机外的气态工质进入到压缩腔内，第二出口可以用于将压缩腔内的气态工质排出到压缩膨胀一体机外。第二入口可以用于供压缩膨胀一体机外的气态工质进入到膨胀腔，第二出口用于将膨胀腔的气态工质排出到压缩膨胀一体机外。
[0015]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，压缩膨胀一体机具有压缩模式，当压缩膨胀一体机处于压缩模式时，第一入口和第一出口均处于开启状态，压缩腔与膨胀腔之间中断连通，第二入口处于关闭状态，压缩单元用于压缩从第一入口进入到压缩腔的气态工质，并将压缩后的气态工质从第一出口排出至压缩膨胀一体机外。压缩膨胀一体机可以压缩气态工质，实现压缩机的功能。压缩膨胀一体机处于压缩模式时，压缩膨胀一体机不执行膨胀气态工质的功能。
[0016]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，压缩膨胀一体机具有膨胀发电模式，当压缩膨胀一体机处于膨胀发电模式时：
[0017]压缩腔与膨胀腔之间中断连通，第一入口或第一出口处于关闭状态，第二入口和第二出口均处于开启状态；或者，压缩腔与膨胀腔通过通道连通，第一入口和第一出口均处于关闭状态，第二入口和第二出口均处于开启状态；
[0018]膨胀单元用于膨胀从第二入口进入到膨胀腔内的气态工质，并将从膨胀后的气态工质从第二出口排出到压缩膨胀一体机外。
[0019]压缩膨胀一体机可以膨胀从压缩膨胀一体机外进入到膨胀腔内的气态工质，利用气态工质带动第二叶轮转动，转动轴在第二叶轮的带动下转动使电机发电。压缩膨胀一体机处于膨胀发电模式时，第一入口和第一出口不连通，压缩膨胀一体机不执行压缩气态工质的功能。
[0020]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，压缩膨胀一体机具有第一压缩膨胀模式，当压缩膨胀一体机处于第一压缩膨胀模式时，第一入口处于开启状态，第一出口处于关闭状态，压缩腔通过通道与膨胀腔相连通，第二入口处于关闭状态，第二出口处于开启状态；压缩单元用于压缩从第一入口进入到压缩腔的气态工质，并将压缩后气态工质通过通道输送至膨胀腔内；膨胀单元用于膨胀从通道进入到膨胀腔内的气态工质，并将膨胀后的气态工质从第二出口排出到压缩膨胀一体机外。
[0021]压缩膨胀一体机可以压缩气态工质，还可以将压缩后的气态工质进行膨胀。压缩膨胀一体机处于第一压缩膨胀模式时，压缩单元将压缩后的气态工质全都输送至膨胀腔内，膨胀单元膨胀压缩后的处于膨胀腔的气态工质。
[0022]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，压缩膨胀一体机具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压缩膨胀一体机，其特征在于，包括：转动轴；电机，所述电机与所述转动轴相连，所述电机用于驱动所述转动轴转动，所述电机还用于在转动的转动轴的带动下进行发电；压缩单元，所述压缩单元包括压缩腔和第一叶轮，所述第一叶轮设置于所述压缩腔内，所述第一叶轮与所述转动轴相连，所述第一叶轮用于在所述转动轴的带动下转动以压缩处于所述压缩腔内的气态工质；膨胀单元，所述膨胀单元包括膨胀腔和第二叶轮，所述第二叶轮设置在膨胀腔内，所述第二叶轮与所述转动轴相连，所述第二叶轮用于膨胀处于所述膨胀腔内的气态工质，所述第二叶轮在膨胀处于所述膨胀腔内的气态工质时，所述第二叶轮在气态工质的带动下转动以带动所述转动轴转动。2.如权利要求1所述的压缩膨胀一体机，其特征在于，所述转动轴沿所述转动轴的轴向穿设于所述第一叶轮、所述电机和所述第二叶轮。3.如权利要求2所述的压缩膨胀一体机，其特征在于，所述膨胀腔和所述压缩腔沿所述转动轴的轴向间隔设置，所述电机处于所述膨胀腔和所述压缩腔之间。4.如权利要求2所述的压缩膨胀一体机，其特征在于，所述膨胀腔和所述压缩腔沿所述转动轴的轴向间隔设置，所述电机处于所述压缩腔内。5.如权利要求4所述的压缩膨胀一体机，其特征在于，所述电机处于所述第一叶轮和所述第二叶轮之间。6.如权利要求4所述的压缩膨胀一体机，其特征在于，所述压缩单元包括多个第一叶轮，多个所述第一叶轮沿所述转动轴的轴向间隔设置，所述电机处于多个所述第一叶轮中的两个相邻的所述第一叶轮之间。7.如权利要求1
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6任一项所述的压缩膨胀一体机，其特征在于，所述压缩膨胀一体机还包括通道，所述通道连接所述膨胀腔和所述压缩腔；所述通道用于使所述膨胀腔与所述压缩腔连通，或使所述膨胀腔与所述压缩腔中断连通。8.如权利要求7所述的压缩膨胀一体机，其特征在于，所述压缩膨胀一体机还包括第一入口、第一出口、第二入口和第二出口，所述第一入口通过所述压缩腔与所述第一出口相连，所述第二入口通过所述膨胀腔与所述第二出口相连，所述第一入口、所述第一出口、所述第二入口均具有开启状态和关闭状态，所述第二出口至少具有开启状态。9.如权利要求8所述的压缩膨胀一体机，其特征在于，所述压缩膨胀一体机具有压缩模式，当所述压缩膨胀一体机处于所述压缩模式时，所述第一入口和所述第一出口均处于开启状态，所述压缩腔与所述膨胀腔之间中断连通，所述第二入口处于关闭状态，所述压缩单元用于压缩从所述第一入口进入到所述压缩腔的气态工质，并将压缩后的气态工质从所述第一出口排出至所述压缩膨胀一体机外。10.如权利要求8所述的压缩膨胀一体机，其特征在于，所述压缩膨胀一体机具有膨胀发电模式，当所述压缩膨胀一体机处于所述膨胀发电模式时：所述压缩腔与所述膨胀腔之间中断连通，所述第一入口或所述第一出口处于关闭状态，所述第二入口和所述第二出口均处于开启状态；或者，所述压缩腔与所述膨胀腔通过所述通道连通，所述第一入口和所述第一出口均
处于关闭状态，所述第二入口和所述第二出口均处于开启状态；所述膨胀单元用于膨胀从所述第二入口进入到膨胀腔内的气态工质，并将从膨胀后的气态工质从所述第二出口排出到所述压缩膨胀一体机外。11.如权利要求8所述的压缩膨胀一体机，其特征在于，所述压缩膨胀一体机具有第一压缩膨胀模式，当所述压缩膨胀一体机处于所述第一压缩膨胀模式时，所述第一入口处于开启状态，所述第一出口处于所述关闭状态，所述压缩腔通过所述通道与所述膨胀腔相连通...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋金良，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：