本實用新型涉及一種利用地?zé)徇M行發(fā)電的發(fā)動機發(fā)電裝置，特別涉及一種采用爪式膨脹機和爪式真空泵用于地?zé)岚l(fā)電的爪式發(fā)動機發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

地?zé)岚l(fā)電具有廣泛的應(yīng)用前景，現(xiàn)有的地?zé)岚l(fā)電方式有直接蒸汽發(fā)電方式、擴容發(fā)電方式、雙工質(zhì)循環(huán)發(fā)電方式。隨著地?zé)崮荛_發(fā)和利用的逐步深入，提出用于地?zé)岚l(fā)電的新型發(fā)動機發(fā)電裝置具有重要的意義。

中國專利，公布號CN102926826A，公開了一種用于熱發(fā)電的爪式發(fā)動機發(fā)電循環(huán)裝置，其發(fā)電過程包括：氣體在爪式膨脹機內(nèi)的膨脹過程，在回?zé)崞鲀?nèi)的等壓放熱過程，在冷卻器內(nèi)的等壓放熱過程，在爪式壓縮機內(nèi)的壓縮過程，在回?zé)崞鲀?nèi)的等壓吸熱過程，在加熱器內(nèi)的等壓吸熱過程；該裝置的特點：(1)發(fā)電工質(zhì)為氣體，在發(fā)電循環(huán)中無相變，適用于熱源溫度較高的應(yīng)用場合，如：太陽能高溫?zé)岚l(fā)電；(2)采用兩級爪式膨脹機和兩級爪式壓縮機，其壓縮比高，但是沒有實現(xiàn)在任意時刻爪式膨脹機的進氣口都處于打開狀態(tài)，沒有使得爪式膨脹機在整個周期內(nèi)都有連續(xù)的功輸出，其輸出功不均勻。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提出了一種用于地?zé)岚l(fā)電的爪式發(fā)動機發(fā)電裝置，該發(fā)電裝置包括調(diào)節(jié)閥Ⅰ(1)、閃蒸器(2)、爪式膨脹機(3)、爪式真空泵(4)、發(fā)電機(5)、閥Ⅰ(6)、閥Ⅱ(7)、儲水罐(8)、閥Ⅲ(9)、閥Ⅳ(10)、負(fù)壓冷凝器(11)和調(diào)節(jié)閥Ⅱ(12)；其特征是：地?zé)峋捎霉艿篮烷W蒸器(2)連接，閃蒸器(2)與爪式膨脹機(3)入口通過管道連接，爪式膨脹機(3)出口通過管道與負(fù)壓冷凝器(11)連接，負(fù)壓冷凝器(11)通過管道與爪式真空泵(4)入口連接，負(fù)壓冷凝器(11)通過管道與儲水罐(8)連接，通過調(diào)節(jié)閥Ⅰ(1)和調(diào)節(jié)閥Ⅱ(12)控制閃蒸器(2)和負(fù)壓冷凝器(11)中的壓力；爪式膨脹機(3)并聯(lián)布置四組相同的相互嚙合的爪式轉(zhuǎn)子，四組爪式轉(zhuǎn)子之間的相位角相差90度，保證任意時刻始終有一組爪式轉(zhuǎn)子的進氣口處于打開狀態(tài)，使得爪式膨脹機(3)在整個周期內(nèi)都有連續(xù)的功輸出，使得爪式膨脹機(3)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、輸出的力矩均勻；四組爪式轉(zhuǎn)子的進氣口和排氣口的所在位置對稱布置，使得各組爪式轉(zhuǎn)子所受的氣體軸向力相互平衡；爪式膨脹機(3)的四組爪式轉(zhuǎn)子和爪式真空泵(4)的爪式轉(zhuǎn)子被串聯(lián)在同一對軸上，這對軸連接一對同步齒輪(206)，實現(xiàn)全部爪式轉(zhuǎn)子之間的正確嚙合；發(fā)電機(5)的主軸被連接在爪式膨脹機(3)進氣口側(cè)的爪式轉(zhuǎn)子所在的軸上；工作中由爪式膨脹機(3)帶動爪式真空泵(4)和發(fā)電機(5)運轉(zhuǎn)，進行發(fā)電。

一種用于地?zé)岚l(fā)電的爪式發(fā)動機發(fā)電裝置的發(fā)電循環(huán)工作過程是：地?zé)峋a(chǎn)生的地?zé)崴偷責(zé)崴羝M入閃蒸器(2)后產(chǎn)生大量的水蒸汽，水蒸汽進入爪式膨脹機(3)內(nèi)進行膨脹，膨脹后的氣體進入負(fù)壓冷凝器(11)內(nèi)進行等壓冷凝，冷凝成液態(tài)水，爪式真空泵(4)抽取負(fù)壓冷凝器(11)中的不凝氣，使得負(fù)壓冷凝器(11)保持恒定的真空度，其絕對壓力值大于液態(tài)水的飽和蒸汽壓，液態(tài)水間歇地排出負(fù)壓冷凝器(11)；通過調(diào)節(jié)閥Ⅰ(1)和調(diào)節(jié)閥Ⅱ(12)控制閃蒸器(2)和負(fù)壓冷凝器(11)中的壓力。該裝置可用于中低溫地?zé)崮馨l(fā)電，對于豐富和促進地?zé)崮艿亻_發(fā)和利用具有重要意義。

本實用新型采用如下技術(shù)方案：

一種用于地?zé)岚l(fā)電的爪式發(fā)動機發(fā)電裝置，地?zé)峋捎霉艿篮烷W蒸器(2)連接，閃蒸器(2)與爪式膨脹機(3)入口通過管道連接，爪式膨脹機(3)出口通過管道與負(fù)壓冷凝器(11)連接，負(fù)壓冷凝器(11)通過管道與爪式真空泵(4)入口連接，負(fù)壓冷凝器(11)通過管道與儲水罐(8)連接；爪式膨脹機(3)并聯(lián)布置四組相同的相互嚙合的爪式轉(zhuǎn)子，四組爪式轉(zhuǎn)子之間的相位角相差90度，保證任意時刻始終有一組爪式轉(zhuǎn)子的進氣口處于打開狀態(tài)，使得爪式膨脹機(3)在整個周期內(nèi)都有連續(xù)的功輸出，使得爪式膨脹機(3)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、輸出的力矩均勻；四組爪式轉(zhuǎn)子的進氣口和排氣口的所在位置對稱布置，使得各組爪式轉(zhuǎn)子所受的氣體軸向力相互平衡；爪式膨脹機(3)的四組爪式轉(zhuǎn)子和爪式真空泵(4)的爪式轉(zhuǎn)子被串聯(lián)在同一對軸上，這對軸連接一對同步齒輪(206)，實現(xiàn)全部爪式轉(zhuǎn)子之間的正確嚙合；發(fā)電機(5)的主軸被連接在爪式膨脹機(3)進氣口側(cè)的爪式轉(zhuǎn)子所在的軸上；工作中由爪式膨脹機(3)帶動爪式真空泵(4)和發(fā)電機(5)運轉(zhuǎn)，進行發(fā)電。

一種用于地?zé)岚l(fā)電的爪式發(fā)動機發(fā)電裝置，爪式膨脹機(3)的爪式轉(zhuǎn)子和爪式真空泵(4)的爪式轉(zhuǎn)子均采用全光滑的爪式轉(zhuǎn)子型線，改善了爪式轉(zhuǎn)子的受力狀態(tài)，減小其變形，提高了爪式膨脹機(3)和爪式真空泵(4)的可靠性。

一種用于地?zé)岚l(fā)電的爪式發(fā)動機發(fā)電裝置，通過開關(guān)閥Ⅰ(6)和閥Ⅳ(10)實現(xiàn)從負(fù)壓冷凝器(11)向儲水罐(8)間歇地排出液態(tài)水，降低整個裝置的能耗；儲水罐(8)上設(shè)置閥Ⅱ(7)和閥Ⅲ(9)。

本實用新型的有益效果是：

①所提出的一種用于地?zé)岚l(fā)電的爪式發(fā)動機發(fā)電裝置直接利用地?zé)崴羝鳛楣べ|(zhì)實現(xiàn)發(fā)電循環(huán)，其適用范圍廣。

②將爪式膨脹機(3)和爪式真空泵(4)與發(fā)電機(5)同軸串聯(lián)，整個發(fā)電裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊、干式無油、發(fā)電循環(huán)效率高和運轉(zhuǎn)平穩(wěn)的優(yōu)點。

③爪式膨脹機(3)采用并聯(lián)布置四組相同的相互嚙合的爪式轉(zhuǎn)子，四組爪式轉(zhuǎn)子之間的相位角相差90度，保證任意時刻始終有一組爪式轉(zhuǎn)子的進氣口處于打開狀態(tài)，使得爪式膨脹機(3)在整個周期內(nèi)都有連續(xù)的功輸出，使得爪式膨脹機(3)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、輸出的力矩均勻，同時有利于軸系轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)慣性力平衡；爪式膨脹機(3)采用四組爪式轉(zhuǎn)子的進氣口和排氣口的所在位置對稱布置，使得各組爪式轉(zhuǎn)子所受的氣體軸向力相互平衡。

④爪式膨脹機(3)的爪式轉(zhuǎn)子和爪式真空泵(4)的爪式轉(zhuǎn)子都采用全光滑的爪式轉(zhuǎn)子型線，改善了爪式轉(zhuǎn)子的受力狀態(tài)，減小其變形，提高了爪式膨脹機(3)和爪式真空泵(4)的可靠性；爪式真空泵(4)的爪式轉(zhuǎn)子可設(shè)計成爪式轉(zhuǎn)子軸向投影面積小的結(jié)構(gòu)，可減小爪式真空泵(4)的爪式轉(zhuǎn)子所受的氣體軸向力。

⑤采用從負(fù)壓冷凝器(11)向儲水罐(8)間歇排出液態(tài)水，降低整個裝置的能耗，提高了發(fā)電效率。

⑥爪式膨脹機(3)出口的水蒸汽在負(fù)壓冷凝器(11)中冷凝成液態(tài)水，爪式真空泵(4)只抽取負(fù)壓冷凝器(11)內(nèi)的不凝氣，所以爪式真空泵(4)的功耗較小，提高了發(fā)電效率。

附圖說明

圖1為一種用于地?zé)岚l(fā)電的爪式發(fā)動機發(fā)電裝置示意圖。

圖2為爪式發(fā)動機的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為爪式膨脹機和爪式真空泵的爪式轉(zhuǎn)子示意圖。

圖中：1—調(diào)節(jié)閥Ⅰ；2—閃蒸器；3—爪式膨脹機；4—爪式真空泵；5—發(fā)電機；6—閥Ⅰ；7—閥Ⅱ；8—儲水罐；9—閥Ⅲ；10—閥Ⅳ；11—負(fù)壓冷凝器；12—調(diào)節(jié)閥Ⅱ；201—軸承；202—第一組爪式轉(zhuǎn)子；203—第二組爪式轉(zhuǎn)子；204—第三組爪式轉(zhuǎn)子；205—第四組爪式轉(zhuǎn)子；206—同步齒輪；207—聯(lián)軸器；301—第一組爪式轉(zhuǎn)子的進氣口；302—第二組爪式轉(zhuǎn)子的進氣口；303—第三組爪式轉(zhuǎn)子的進氣口；304—第四組爪式轉(zhuǎn)子的進氣口；305—第一組爪式轉(zhuǎn)子的排氣口；306—第二組爪式轉(zhuǎn)子的排氣口；307—第三組爪式轉(zhuǎn)子的排氣口；308—第四組爪式轉(zhuǎn)子的排氣口；309—爪式真空泵的進氣口；310—爪式真空泵的排氣口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型進一步說明。

如圖1所示的一種用于地?zé)岚l(fā)電的爪式發(fā)動機發(fā)電裝置示意圖，發(fā)電裝置包括調(diào)節(jié)閥Ⅰ(1)、閃蒸器(2)、爪式膨脹機(3)、爪式真空泵(4)、發(fā)電機(5)、閥Ⅰ(6)、閥Ⅱ(7)、儲水罐(8)、閥Ⅲ(9)、閥Ⅳ(10)、負(fù)壓冷凝器(11)和調(diào)節(jié)閥Ⅱ(12)；其發(fā)電裝置為：地?zé)峋捎霉艿篮烷W蒸器(2)連接，閃蒸器(2)與爪式膨脹機(3)入口通過管道連接，爪式膨脹機(3)出口通過管道與負(fù)壓冷凝器(11)連接，負(fù)壓冷凝器(11)通過管道與爪式真空泵(4)入口連接，負(fù)壓冷凝器(11)通過管道與儲水罐(8)連接，通過調(diào)節(jié)閥Ⅰ(1)和調(diào)節(jié)閥Ⅱ(12)控制閃蒸器(2)和負(fù)壓冷凝器(11)中的壓力；該裝置的發(fā)電循環(huán)過程是：地?zé)峋a(chǎn)生的地?zé)崴偷責(zé)崴羝M入閃蒸器(2)后產(chǎn)生大量的水蒸汽，水蒸汽進入爪式膨脹機(3)內(nèi)進行膨脹，膨脹后的氣體進入負(fù)壓冷凝器(11)內(nèi)進行等壓冷凝，冷凝成液態(tài)水，爪式真空泵(4)抽取負(fù)壓冷凝器(11)中的不凝氣，使得負(fù)壓冷凝器(11)保持恒定的真空度，其絕對壓力值大于液態(tài)水的飽和蒸汽壓，液態(tài)水間歇地排出負(fù)壓冷凝器(11)；通過調(diào)節(jié)閥Ⅰ(1)和調(diào)節(jié)閥Ⅱ(12)控制閃蒸器(2)和負(fù)壓冷凝器(11)中的壓力。

如圖2所示的爪式發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖，包括軸承(201)、爪式膨脹機(3)、爪式真空泵(4)、同步齒輪(206)和聯(lián)軸器(207)；爪式膨脹機(3)包括并聯(lián)布置的四組相同的相互嚙合的爪式轉(zhuǎn)子，分別為第一組爪式轉(zhuǎn)子(202)、第二組爪式轉(zhuǎn)子(203)、第三組爪式轉(zhuǎn)子(204)、第四組爪式轉(zhuǎn)子(205)；爪式膨脹機(3)與爪式真空泵(4)同軸串聯(lián)，在同步齒輪(206)的帶動下實現(xiàn)全部爪式轉(zhuǎn)子之間的正確嚙合；聯(lián)軸器(207)被連接在爪式膨脹機(3)進氣口側(cè)的爪式轉(zhuǎn)子所在的軸上，聯(lián)軸器(207)連接發(fā)電機(5)。

如圖3所示的爪式膨脹機和爪式真空泵的爪式轉(zhuǎn)子示意圖，爪式膨脹機(3)并聯(lián)布置四組相同的相互嚙合的爪式轉(zhuǎn)子，四組爪式轉(zhuǎn)子之間的相位角相差90度，四組爪式轉(zhuǎn)子的進氣口和排氣口的所在位置對稱布置；爪式膨脹機(3)和爪式真空泵(4)的爪式轉(zhuǎn)子均采用全光滑的爪式轉(zhuǎn)子型線；爪式真空泵(4)的爪式轉(zhuǎn)子可設(shè)計成爪式轉(zhuǎn)子軸向投影面積小的結(jié)構(gòu)，可減小爪式真空泵(4)的爪式轉(zhuǎn)子所受的氣體軸向力。

上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內(nèi)。