專(zhuān)利名稱(chēng)：一種渦旋膨脹發(fā)電機(jī)及朗肯循環(huán)熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電機(jī)技術(shù)和熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種渦旋膨脹發(fā)電機(jī)及朗肯循環(huán)熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前渦旋技術(shù)主要應(yīng)用于渦旋式制冷壓縮機(jī)、渦旋空壓機(jī)，渦旋機(jī)械的優(yōu)越性已經(jīng)在上述應(yīng)用中得到了非常明顯的驗(yàn)證。中國(guó)專(zhuān)利201010535281. 2揭示了一種螺桿膨脹發(fā)電裝置，通過(guò)螺桿機(jī)械與渦旋機(jī)械在壓縮機(jī)領(lǐng)域的使用對(duì)比可以知道，兩者的特點(diǎn)決定了其使用范圍，螺桿機(jī)械適用于大排量的裝置，而渦旋機(jī)械適用于中小排量的裝置。在中小排量范圍內(nèi)相對(duì)而言，渦旋機(jī)械效率更高，振動(dòng)、噪音更小。同為渦旋機(jī)械，渦旋壓縮機(jī)與渦旋膨脹機(jī)最大的區(qū)別是其工質(zhì)的流向不同，渦旋壓縮機(jī)是通過(guò)渦旋體外圍渦旋壁吸入氣體后將氣體往中心部位推擠，而渦旋膨脹機(jī)是氣體自心部進(jìn)氣后由氣體本身內(nèi)能所攜帶的壓力推動(dòng)渦旋體使其往外圍擴(kuò)散。相對(duì)于制冷壓縮機(jī)，膨脹機(jī)工質(zhì)的溫度一般較高，入口溫度達(dá)到攝氏150度甚至更高，即使是較高粘度的潤(rùn)滑油，在高溫條件下，其粘度都將下降很多，其形成油膜的能力會(huì)大大降低。同時(shí)，較高的溫度也會(huì)減小軸承的使用壽命，特別是動(dòng)盤(pán)軸承。潤(rùn)滑及冷卻不良將導(dǎo)致膨脹機(jī)機(jī)械效率降低，并最終影響其性能及可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種渦旋膨脹發(fā)電機(jī)和朗肯循環(huán)熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)， 將渦旋膨脹機(jī)應(yīng)用于發(fā)電和熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為
一種渦旋膨脹發(fā)電機(jī)，包括殼體和位于所述殼體內(nèi)部的定盤(pán)、動(dòng)盤(pán)、偏心輪、主軸、支架、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)定子，所述殼體上設(shè)置有進(jìn)氣管和出氣管，所述進(jìn)氣管與所述定盤(pán)的進(jìn)氣孔相連，所述定盤(pán)與所述支架固定連接，所述定盤(pán)的側(cè)壁與所述動(dòng)盤(pán)的側(cè)壁嚙合并形成膨脹腔，所述動(dòng)盤(pán)與所述偏心輪通過(guò)軸承連接，所述偏心輪與所述主軸固定連接，所述支架套接在所述主軸上并與所述殼體固定連接，所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與所述主軸固定連接，所述發(fā)電機(jī)定子包裹所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子并與所述殼體固定連接。所述的渦旋膨脹發(fā)電機(jī)，其中所述定盤(pán)的側(cè)壁與所述動(dòng)盤(pán)的側(cè)壁在靠近所述定盤(pán)的進(jìn)氣孔處過(guò)盈嚙合。所述的渦旋膨脹發(fā)電機(jī)，其中所述動(dòng)盤(pán)的外側(cè)設(shè)置有防動(dòng)盤(pán)自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。所述的渦旋膨脹發(fā)電機(jī)，其中所述防動(dòng)盤(pán)自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括位于所述動(dòng)盤(pán)外側(cè)的鋼環(huán)和位于所述鋼環(huán)內(nèi)側(cè)的固定銷(xiāo)，所述固定銷(xiāo)固定在所述支架的銷(xiāo)孔內(nèi)，所述鋼環(huán)內(nèi)徑為R1， 所述固定銷(xiāo)半徑為rl，所述動(dòng)盤(pán)的回轉(zhuǎn)半徑為R，則Rl、rl和R滿(mǎn)足以下幾何關(guān)系Rl_rl= R0所述的渦旋膨脹發(fā)電機(jī)，其中所述動(dòng)盤(pán)與所述支架之間設(shè)置有耐磨墊。
所述的渦旋膨脹發(fā)電機(jī)，其中在所述主軸和所述支架之間設(shè)置有軸瓦。所述的渦旋膨脹發(fā)電機(jī)，其中潤(rùn)滑油管道穿過(guò)所述殼體的側(cè)壁并與所述支架的進(jìn)油孔相連。所述的渦旋膨脹發(fā)電機(jī)，其中所述潤(rùn)滑油管道與高壓低溫潤(rùn)滑油輸入裝置連接， 所述高壓低溫潤(rùn)滑油輸入裝置包括通過(guò)管道依次連接的冷凝器、高壓泵和過(guò)濾器。所述的渦旋膨脹發(fā)電機(jī)，其中所述支架上設(shè)置有泄油裝置。一種朗肯循環(huán)熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括渦旋膨脹發(fā)電機(jī)、蒸發(fā)器、中間熱交換器和高壓低溫潤(rùn)滑油輸入裝置，所述渦旋膨脹發(fā)電機(jī)的進(jìn)氣管與所述蒸發(fā)器相連，所述渦旋膨脹發(fā)電機(jī)的出氣管與所述中間熱交換器相連，所述中間熱交換器與所述高壓低溫潤(rùn)滑油輸入裝置相連，所述高壓低溫潤(rùn)滑油輸入裝置與所述渦旋膨脹發(fā)電機(jī)相連。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明渦旋膨脹發(fā)電機(jī)和朗肯循環(huán)熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)能高效、平穩(wěn)的發(fā)電，并且有噪音低、可靠、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，是能量轉(zhuǎn)化的理想設(shè)備，特別適用于低溫?zé)嵩茨芰炕厥?、熱電一體應(yīng)用場(chǎng)合，本發(fā)明推進(jìn)了發(fā)電機(jī)技術(shù)和熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)的進(jìn)步。


本發(fā)明包括如下附圖
圖1為本發(fā)明渦旋膨脹發(fā)電機(jī)示意圖2為本發(fā)明動(dòng)盤(pán)與偏心輪連接方式示意圖3為本發(fā)明偏心輪與主軸連接方式示意圖4為本發(fā)明防動(dòng)盤(pán)自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)示意圖5為本發(fā)明動(dòng)盤(pán)示意圖6為本發(fā)明定盤(pán)示意圖7為本發(fā)明泄油裝置示意圖8為本發(fā)明高壓低溫潤(rùn)滑油輸入裝置示意圖9為本發(fā)明過(guò)濾器示意圖10為本發(fā)明朗肯循環(huán)熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明
如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8和圖9所示，本發(fā)明渦旋膨脹發(fā)電機(jī)包括殼體2和位于殼體2內(nèi)部的定盤(pán)3、動(dòng)盤(pán)4、偏心輪18、主軸12、支架9、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子10和發(fā)電機(jī)定子11，殼體2上設(shè)置有進(jìn)氣管1和出氣管13，進(jìn)氣管1與定盤(pán)3的進(jìn)氣孔31相連， 定盤(pán)3與支架9固定連接，定盤(pán)3的側(cè)壁32與動(dòng)盤(pán)4的側(cè)壁41嚙合并形成膨脹腔19，動(dòng)盤(pán)4與偏心輪18通過(guò)軸承連接，偏心輪18與主軸12固定連接，支架9套接在主軸12上并與殼體2固定連接，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子10與主軸12固定連接，發(fā)電機(jī)定子11包裹發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子10 并與殼體2固定連接。定盤(pán)3的側(cè)壁32與動(dòng)盤(pán)4的側(cè)壁41在靠近定盤(pán)3的進(jìn)氣孔31處過(guò)盈嚙合。動(dòng)盤(pán)4的外側(cè)設(shè)置有防動(dòng)盤(pán)自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，防動(dòng)盤(pán)自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括位于動(dòng)盤(pán)4外側(cè)的鋼環(huán)5和位于鋼環(huán)5內(nèi)側(cè)的固定銷(xiāo)6，固定銷(xiāo)6固定在支架9的銷(xiāo)孔內(nèi)，鋼環(huán)5內(nèi)徑為R1， 固定銷(xiāo)6半徑為rl，動(dòng)盤(pán)4的回轉(zhuǎn)半徑為R，則Rl、rl和R滿(mǎn)足以下幾何關(guān)系Rl_rl= R0動(dòng)盤(pán)4與支架9之間設(shè)置有耐磨墊17。在主軸12和支架9之間設(shè)置有軸瓦14。潤(rùn)滑油管道15穿過(guò)殼體2的側(cè)壁并與支架9的進(jìn)油孔相連。潤(rùn)滑油管道15與高壓低溫潤(rùn)滑油輸入裝置連接，高壓低溫潤(rùn)滑油輸入裝置包括通過(guò)管道依次連接的冷凝器20、高壓泵21和過(guò)濾器22。所述支架上設(shè)置有泄油裝置16。高壓氣態(tài)熱工質(zhì)從進(jìn)氣管1進(jìn)入膨脹機(jī)，進(jìn)氣管1連接定盤(pán)3進(jìn)氣口 31，或?qū)⒍ūP(pán) 3的上端面與殼體2之間設(shè)置成封閉區(qū)域，工質(zhì)充滿(mǎn)該封閉區(qū)域后再進(jìn)入定盤(pán)3的進(jìn)氣孔 31。高壓氣態(tài)熱工質(zhì)進(jìn)入由定盤(pán)3和動(dòng)盤(pán)4嚙合而成的膨脹腔19，自發(fā)地推動(dòng)動(dòng)盤(pán)4往使膨脹腔容積增大的方向運(yùn)轉(zhuǎn)。動(dòng)盤(pán)4與偏心輪18間通過(guò)主軸承8連接，偏心輪18與主軸 12間通過(guò)偏心輪18的銷(xiāo)孔與主軸12曲拐銷(xiāo)間隙配合連接。在鋼環(huán)5與固定銷(xiāo)6組成的防動(dòng)盤(pán)自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的作用下，動(dòng)盤(pán)4及動(dòng)盤(pán)軸承7通過(guò)驅(qū)動(dòng)偏心輪18帶動(dòng)主軸12運(yùn)轉(zhuǎn)。定盤(pán)3 通過(guò)螺栓與支架9連接，支架9焊接在殼體2上。動(dòng)盤(pán)4與支架9間設(shè)置表面光潔度高、硬度高的耐磨墊17，以減小摩擦損失。固定銷(xiāo)6過(guò)盈配合壓裝在支架9上的銷(xiāo)孔內(nèi)。偏心輪 18與主軸12為間隙配合，偏心輪12可繞主軸曲柄銷(xiāo)作微小擺動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)盤(pán)側(cè)壁41與定盤(pán)側(cè)壁32之間的徑向可調(diào)間隙，確保相對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)泄漏小，功率損失少。除作為驅(qū)動(dòng)元件功能外，偏心輪18還有平衡動(dòng)盤(pán)離心力的作用。主軸承8、軸瓦14過(guò)盈配合壓裝在支架上，主軸12與主軸承8過(guò)盈配合，主軸承8在承受徑向載荷的同時(shí)承受電機(jī)轉(zhuǎn)子10與主軸12自重，軸瓦14在承受一定徑向載荷的同時(shí)對(duì)支架9與動(dòng)盤(pán)4之間的區(qū)域起密封作用，制造上允許軸瓦14與主軸12之間有微小間隙，在具有一定粘度的潤(rùn)滑油的作用下可形成有效密封。泄油裝置16過(guò)盈配合壓裝在支架上，泄油孔設(shè)置在支架外圓周壁內(nèi)，如圖7所示，泄油裝置16設(shè)為單向閥。單向閥中設(shè)置過(guò)濾器161。單向閥包括彈簧162、鋼球163，彈簧162 所需的預(yù)緊力由壓力腔的壓力決定。當(dāng)壓力腔壓力大于彈簧162預(yù)緊力，推開(kāi)鋼球163，實(shí)現(xiàn)泄油。進(jìn)油管15自外部穿過(guò)殼體2、支架9進(jìn)入中間腔，為渦旋膨脹發(fā)電機(jī)提供高壓低溫的潤(rùn)滑油，實(shí)現(xiàn)渦旋膨脹發(fā)電機(jī)可靠運(yùn)行。進(jìn)油管15直徑及長(zhǎng)度需根據(jù)中間腔所需壓力進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)。發(fā)電機(jī)定子11過(guò)盈或焊接在殼體2內(nèi)。如圖10所示，本發(fā)明朗肯循環(huán)熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括渦旋膨脹發(fā)電機(jī)、蒸發(fā)器、中間熱交換器和高壓低溫潤(rùn)滑油輸入裝置，渦旋膨脹發(fā)電機(jī)的進(jìn)氣管與蒸發(fā)器相連，渦旋膨脹發(fā)電機(jī)的出氣管與中間熱交換器相連，中間熱交換器與高壓低溫潤(rùn)滑油輸入裝置相連，高壓低溫潤(rùn)滑油輸入裝置與渦旋膨脹發(fā)電機(jī)相連。本發(fā)明朗肯循環(huán)熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的具體實(shí)施例包括渦旋膨脹發(fā)電裝置、蒸發(fā)器、中間熱交換器、冷凝器、液體泵、儲(chǔ)液罐、過(guò)濾器，工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)被高溫?zé)嵩醇訜帷⑵?，變成高溫高壓蒸汽；再通過(guò)過(guò)熱器使工質(zhì)成為過(guò)熱蒸汽；隨后進(jìn)入渦旋膨脹發(fā)電機(jī)，通過(guò)工質(zhì)膨脹作功帶動(dòng)連接在曲軸上的轉(zhuǎn)子，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)發(fā)電。作功后的低溫低壓工質(zhì)進(jìn)入冷凝器冷凝成液體，之后進(jìn)入儲(chǔ)液器。自?xún)?chǔ)液器流出的循環(huán)工質(zhì)由液體泵加壓后進(jìn)入蒸發(fā)器，開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)。中間熱交換器可作為選配部件設(shè)置，可降低蒸發(fā)器的加熱量。過(guò)濾器在液態(tài)泵之后，從過(guò)濾器內(nèi)部引一管路至膨脹機(jī)內(nèi)，使高壓低溫液態(tài)潤(rùn)滑油通過(guò)該管路流入膨脹機(jī)中壓腔內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和精神，可以有多種變形方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明， 以上所述僅為本發(fā)明較佳可行的實(shí)施例而已，并非因此局限本發(fā)明的權(quán)利范圍，凡運(yùn)用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含于本發(fā)明的權(quán)利范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種渦旋膨脹發(fā)電機(jī)，其特征在于包括殼體和位于所述殼體內(nèi)部的定盤(pán)、動(dòng)盤(pán)、偏心輪、主軸、支架、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)定子，所述殼體上設(shè)置有進(jìn)氣管和出氣管，所述進(jìn)氣管與所述定盤(pán)的進(jìn)氣孔相連，所述定盤(pán)與所述支架固定連接，所述定盤(pán)的側(cè)壁與所述動(dòng)盤(pán)的側(cè)壁嚙合并形成膨脹腔，所述動(dòng)盤(pán)與所述偏心輪通過(guò)軸承連接，所述偏心輪與所述主軸固定連接，所述支架套接在所述主軸上并與所述殼體固定連接，所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與所述主軸固定連接，所述發(fā)電機(jī)定子包裹所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子并與所述殼體固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋膨脹發(fā)電機(jī)，其特征在于所述定盤(pán)的側(cè)壁與所述動(dòng)盤(pán)的側(cè)壁在靠近所述定盤(pán)的進(jìn)氣孔處過(guò)盈嚙合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦旋膨脹發(fā)電機(jī)，其特征在于所述動(dòng)盤(pán)的外側(cè)設(shè)置有防動(dòng)盤(pán)自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦旋膨脹發(fā)電機(jī)，其特征在于所述防動(dòng)盤(pán)自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括位于所述動(dòng)盤(pán)外側(cè)的鋼環(huán)和位于所述鋼環(huán)內(nèi)側(cè)的固定銷(xiāo)，所述固定銷(xiāo)固定在所述支架的銷(xiāo)孔內(nèi)，所述鋼環(huán)內(nèi)徑為R1，所述固定銷(xiāo)半徑為rl，所述動(dòng)盤(pán)的回轉(zhuǎn)半徑為R，則Rl、rl和R滿(mǎn)足以下幾何關(guān)系Rl_rl= R0
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦旋膨脹發(fā)電機(jī)，其特征在于所述動(dòng)盤(pán)與所述支架之間設(shè)置有耐磨墊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的渦旋膨脹發(fā)電機(jī)，其特征在于在所述主軸和所述支架之間設(shè)置有軸瓦。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦旋膨脹發(fā)電機(jī)，其特征在于潤(rùn)滑油管道穿過(guò)所述殼體的側(cè)壁并與所述支架的進(jìn)油孔相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的渦旋膨脹發(fā)電機(jī)，其特征在于所述潤(rùn)滑油管道與高壓低溫潤(rùn)滑油輸入裝置連接，所述高壓低溫潤(rùn)滑油輸入裝置包括通過(guò)管道依次連接的冷凝器、高壓泵和過(guò)濾器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦旋膨脹發(fā)電機(jī)，其特征在于所述支架上設(shè)置有泄油裝置。
10.一種朗肯循環(huán)熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于包括如權(quán)利要求1至9任一所述的渦旋膨脹發(fā)電機(jī)、蒸發(fā)器、中間熱交換器和高壓低溫潤(rùn)滑油輸入裝置，所述渦旋膨脹發(fā)電機(jī)的進(jìn)氣管與所述蒸發(fā)器相連，所述渦旋膨脹發(fā)電機(jī)的出氣管與所述中間熱交換器相連，所述中間熱交換器與所述高壓低溫潤(rùn)滑油輸入裝置相連，所述高壓低溫潤(rùn)滑油輸入裝置與所述渦旋膨脹發(fā)電機(jī)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種渦旋膨脹發(fā)電機(jī)及朗肯循環(huán)熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，渦旋膨脹發(fā)電機(jī)包括殼體、定盤(pán)、動(dòng)盤(pán)、偏心輪、主軸、支架、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)定子，殼體上設(shè)置有進(jìn)氣管和出氣管，進(jìn)氣管與定盤(pán)的進(jìn)氣孔相連，定盤(pán)與支架固定連接，定盤(pán)的側(cè)壁與動(dòng)盤(pán)的側(cè)壁嚙合并形成膨脹腔，動(dòng)盤(pán)與偏心輪通過(guò)軸承連接，偏心輪與主軸固定連接，支架套接在主軸上并與殼體固定連接，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與主軸固定連接，發(fā)電機(jī)定子包裹發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子并與殼體固定連接。朗肯循環(huán)熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括渦旋膨脹發(fā)電機(jī)、蒸發(fā)器、中間熱交換器和高壓低溫潤(rùn)滑油輸入裝置。
文檔編號(hào)F01C1/02GK102493847SQ201110363398
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者陳冬長(zhǎng) 申請(qǐng)人:陳冬長(zhǎng)