一種閉式循環(huán)發(fā)電裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種閉式發(fā)電循環(huán)裝置，包括換熱器(1)、氣液分離器(2)、調(diào)節(jié)閥Ⅰ(3)、羅茨泵(4)、爪式膨脹機(jī)(5)、發(fā)電機(jī)(6)、冷凝混合器(7)和調(diào)節(jié)閥Ⅱ(8)；發(fā)電工作循環(huán)包括：工質(zhì)在爪式膨脹機(jī)(5)內(nèi)的膨脹過(guò)程、在冷凝混合器(7)內(nèi)的冷凝與混合過(guò)程、在羅茨泵(4)內(nèi)的增壓過(guò)程、在換熱器(1)內(nèi)的吸熱過(guò)程；羅茨泵(4)和爪式膨脹機(jī)(5)同軸串聯(lián)，各組爪式膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子均采用全光滑的爪式轉(zhuǎn)子型線，其相位角相差90度。因此發(fā)電裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、可靠性高、轉(zhuǎn)速高、適用溫度范圍大。
【專利說(shuō)明】
一種閉式循環(huán)發(fā)電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種利用熱能進(jìn)行發(fā)電的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電循環(huán)裝置，特別是涉及一種采用爪式膨脹機(jī)和羅茨栗的閉式循環(huán)發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前用于熱發(fā)電的發(fā)電循環(huán)主要有汽輪機(jī)發(fā)電循環(huán)和斯特林發(fā)電循環(huán);汽輪機(jī)裝置龐大，適合大功率發(fā)電；斯特林發(fā)電循環(huán)用于熱源溫度較高的場(chǎng)合。由于熱發(fā)電的應(yīng)用場(chǎng)合越來(lái)越多，為了利用不同溫度的熱源進(jìn)行熱發(fā)電，如:利用地?zé)崮苓M(jìn)行熱發(fā)電，對(duì)新型熱發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電循環(huán)裝置的需求也越來(lái)越急迫，因此開(kāi)發(fā)用于熱發(fā)電的新型發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電裝置具有重要的意義。
[0003]中國(guó)專利，公布號(hào)CN102926826A，公開(kāi)了一種用于熱發(fā)電的爪式發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電循環(huán)裝置，其發(fā)電過(guò)程包括:氣體在爪式膨脹機(jī)內(nèi)的膨脹過(guò)程，在回?zé)崞鲀?nèi)的等壓放熱過(guò)程，在冷卻器內(nèi)的等壓放熱過(guò)程，在爪式壓縮機(jī)內(nèi)的壓縮過(guò)程，在回?zé)崞鲀?nèi)的等壓吸熱過(guò)程，在加熱器內(nèi)的等壓吸熱過(guò)程;該裝置的特點(diǎn):(I)發(fā)電工質(zhì)為氣體，在發(fā)電循環(huán)中無(wú)相變，適用于熱源溫度較高的應(yīng)用場(chǎng)合，如:太陽(yáng)能高溫?zé)岚l(fā)電；(2)采用兩級(jí)爪式膨脹機(jī)和兩級(jí)爪式壓縮機(jī)，其壓縮比高，但是沒(méi)有實(shí)現(xiàn)在任意時(shí)刻爪式膨脹機(jī)的進(jìn)氣口都處于打開(kāi)狀態(tài)，沒(méi)有使得爪式膨脹機(jī)在整個(gè)周期內(nèi)都有連續(xù)的功輸出，其輸出功不均勻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種閉式循環(huán)發(fā)電裝置，包括換熱器(I)、氣液分離器(2)、調(diào)節(jié)閥I
(3)、羅茨栗(4)、爪式膨脹機(jī)(5)、發(fā)電機(jī)(6)、冷凝混合器(7)和調(diào)節(jié)閥11(8);其工作過(guò)程是:氨水經(jīng)羅茨栗(4)增壓后，進(jìn)入換熱器(I)吸熱，吸熱后的氨水產(chǎn)生氣態(tài)氨和水蒸汽，再進(jìn)入氣液分離器(2)進(jìn)行氣液分離，分離出的液體進(jìn)入冷凝混合器(7)，分離出的氣態(tài)氨和水蒸汽的混合氣體進(jìn)入爪式膨脹機(jī)(5)進(jìn)行膨脹對(duì)外作功，膨脹后的氣體也進(jìn)入冷凝混合器(7)，在冷凝混合器(7)內(nèi)氣體和液體進(jìn)行混合，同時(shí)被冷卻，冷凝成液態(tài)氨水，再由羅茨栗(4)增壓后，進(jìn)入換熱器(I)內(nèi)吸熱，完成一次工作循環(huán);通過(guò)調(diào)節(jié)閥1(3)和調(diào)節(jié)閥11(8)控制氣液分離器(2)和冷凝混合器(7)中的壓力。該裝置可用于中低溫的熱發(fā)電場(chǎng)合。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種閉式循環(huán)發(fā)電裝置，爪式膨脹機(jī)(5)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(shí)刻始終有一組爪式轉(zhuǎn)子的進(jìn)氣口處于打開(kāi)狀態(tài)，使得爪式膨脹機(jī)(5)在整個(gè)周期內(nèi)都有連續(xù)的功輸出，使得爪式膨脹機(jī)(5)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、輸出的力矩均勻；四組爪式轉(zhuǎn)子的進(jìn)氣口和排氣口的所在位置對(duì)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(jī)(5)的四組爪式轉(zhuǎn)子和羅茨栗(4)的羅茨轉(zhuǎn)子被串聯(lián)在同一對(duì)軸上，這對(duì)軸聯(lián)接一對(duì)同步齒輪(203)，實(shí)現(xiàn)全部爪式轉(zhuǎn)子和羅茨轉(zhuǎn)子之間的正確嚙合;發(fā)電機(jī)(6)的主軸被聯(lián)接在爪式膨脹機(jī)(5)進(jìn)氣口側(cè)爪式轉(zhuǎn)子所在的軸上;工作中由爪式膨脹機(jī)(5)帶動(dòng)羅茨栗(4)和發(fā)電機(jī)(6)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行發(fā)電。
[0007]—種閉式循環(huán)發(fā)電裝置，爪式膨脹機(jī)(5)的爪式轉(zhuǎn)子都采用全光滑的爪式轉(zhuǎn)子型線，可改善爪式轉(zhuǎn)子的受力狀態(tài)，減小其變形;羅茨栗(4)采用三葉羅茨轉(zhuǎn)子用于液體增壓，使得液體增壓過(guò)程中阻力矩變化均勻;提高了爪式膨脹機(jī)(5)和羅茨栗(4)的可靠性。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
[0009]①將爪式膨脹機(jī)(5)和羅茨栗(4)與發(fā)電機(jī)(6)同軸串聯(lián)，整個(gè)發(fā)電裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和膨脹機(jī)干式無(wú)油的優(yōu)點(diǎn)。
[0010]②爪式膨脹機(jī)(5)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，保證工作時(shí)至少有一組爪式轉(zhuǎn)子的進(jìn)氣口處于打開(kāi)狀態(tài)，使得爪式膨脹機(jī)(5)在整個(gè)周期內(nèi)都有連續(xù)的功輸出，使得爪式膨脹機(jī)(5)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、輸出的力矩均勻，同時(shí)有利于軸系轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)慣性力平衡;爪式膨脹機(jī)(5)的四組爪式轉(zhuǎn)子的進(jìn)氣口和排氣口所在位置對(duì)稱布置，使得各組爪式轉(zhuǎn)子所受的氣體軸向力相互平衡。
[0011]③爪式膨脹機(jī)(5)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(jī)(5)的可靠性。
[0012]④采用爪式膨脹機(jī)(5)，膨脹過(guò)程熱效率高;采用氨水作為循環(huán)工質(zhì)，工作過(guò)程有相變，用羅茨栗(4)增壓功耗小，發(fā)電效率高。
[0013]⑤循環(huán)系統(tǒng)采用閉式循環(huán)，設(shè)備不易腐蝕，使用壽命長(zhǎng)。
[0014]⑥循環(huán)工質(zhì)采用氨水混合物，通過(guò)調(diào)整氨和水的比例能夠改變其沸點(diǎn)，適用于不同溫度范圍的熱能發(fā)電。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為一種閉式循環(huán)發(fā)電裝置示意圖。
[0016]圖2為發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為爪式膨脹機(jī)和羅茨栗的轉(zhuǎn)子示意圖。
[0018]圖中:I一換熱器;2—?dú)庖悍蛛x器;3—調(diào)節(jié)閥I;4一羅茨栗;5—爪式膨脹機(jī);6—發(fā)電機(jī);7—冷凝混合器;8一調(diào)節(jié)閥11 ； 201 一聯(lián)軸器;202一軸承;203一同步齒輪;204一第一組爪式轉(zhuǎn)子;205—第二組爪式轉(zhuǎn)子;206—第三組爪式轉(zhuǎn)子;207—第四組爪式轉(zhuǎn)子;301 —第一組爪式轉(zhuǎn)子的進(jìn)氣口； 302—第二組爪式轉(zhuǎn)子的進(jìn)氣口； 303—第三組爪式轉(zhuǎn)子的進(jìn)氣口；304—第四組爪式轉(zhuǎn)子的進(jìn)氣口；305—羅茨栗的入口；306—第一組爪式轉(zhuǎn)子的排氣口 ；307—第二組爪式轉(zhuǎn)子的排氣口 ；308—第三組爪式轉(zhuǎn)子的排氣口；309—第四組爪式轉(zhuǎn)子的排氣口；310—羅茨栗的出口。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]如圖1所示的一種閉式循環(huán)發(fā)電裝置示意圖，發(fā)電裝置包括換熱器(I)、氣液分離器(2)、調(diào)節(jié)閥1(3)、羅茨栗(4)、爪式膨脹機(jī)(5)、發(fā)電機(jī)(6)、冷凝混合器(7)和調(diào)節(jié)閥II
(8);其發(fā)電循環(huán)過(guò)程是:采用氨水作為循環(huán)工質(zhì)，氨水經(jīng)羅茨栗(4)增壓后，進(jìn)入換熱器(I)吸熱，吸熱后的氨水產(chǎn)生氣態(tài)氨和水蒸汽，再進(jìn)入氣液分離器(2)進(jìn)行氣液分離，分離出的液體進(jìn)入冷凝混合器(7)，分離出的氣態(tài)氨和水蒸汽的混合氣體進(jìn)入爪式膨脹機(jī)(5)進(jìn)行膨脹對(duì)外作功，膨脹后的氣體也進(jìn)入冷凝混合器(7)，在冷凝混合器(7)內(nèi)氣體和液體進(jìn)行混合，同時(shí)被冷卻，冷凝成液態(tài)氨水，再由羅茨栗(4)增壓后，進(jìn)入換熱器(I)內(nèi)吸熱，完成一次工作循環(huán);通過(guò)調(diào)節(jié)閥1(3)和調(diào)節(jié)閥11(8)控制氣液分離器(2)和冷凝混合器(7)中的壓力。
[0021]如圖2所示的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，包括聯(lián)軸器(201)、軸承(202)、同步齒輪(203)、爪式膨脹機(jī)(5)、羅茨栗(4);爪式膨脹機(jī)(5)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(204)、第二組爪式轉(zhuǎn)子(205)、第三組爪式轉(zhuǎn)子(206)、第四組爪式轉(zhuǎn)子(207);爪式膨脹機(jī)(5)與羅茨栗(4)同軸串聯(lián)，在同步齒輪(203)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)全部爪式轉(zhuǎn)子和羅茨轉(zhuǎn)子之間的正確嚙合;聯(lián)軸器(201)被連接在爪式膨脹機(jī)(5)進(jìn)氣口側(cè)的爪式轉(zhuǎn)子所在的軸上，聯(lián)軸器(201)連接發(fā)電機(jī)(6)。
[0022]如圖3所示的爪式膨脹機(jī)和羅茨栗的轉(zhuǎn)子示意圖，爪式膨脹機(jī)(5)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(jìn)氣口和排氣口的所在位置對(duì)稱布置;爪式膨脹機(jī)(5)的爪式轉(zhuǎn)子都采用全光滑的爪式轉(zhuǎn)子型線，羅茨栗(4)采用三葉羅茨轉(zhuǎn)子用于液體增壓。
[0023]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(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(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種閉式循環(huán)發(fā)電裝置，包括換熱器(I)、氣液分離器(2)、調(diào)節(jié)閥1(3)、羅茨栗(4)、爪式膨脹機(jī)(5)、發(fā)電機(jī)(6)、冷凝混合器(7)和調(diào)節(jié)閥Π (8);其特征是:采用氨水作為循環(huán)工質(zhì)，氨水經(jīng)羅茨栗(4)增壓后，進(jìn)入換熱器(I)吸熱，吸熱后的氨水產(chǎn)生氣態(tài)氨和水蒸汽，再進(jìn)入氣液分離器(2)進(jìn)行氣液分離，分離出的液體進(jìn)入冷凝混合器(7)，分離出的氣態(tài)氨和水蒸汽的混合氣體進(jìn)入爪式膨脹機(jī)(5)進(jìn)行膨脹對(duì)外作功，膨脹后的氣體也進(jìn)入冷凝混合器(7)，在冷凝混合器(7)內(nèi)氣體和液體進(jìn)行混合，同時(shí)被冷卻，冷凝成液態(tài)氨水，再由羅茨栗(4)增壓后，進(jìn)入換熱器(I)內(nèi)吸熱，完成一次工作循環(huán)；通過(guò)調(diào)節(jié)閥1(3)和調(diào)節(jié)閥Π(8)控制氣液分離器(2)和冷凝混合器(7)中的壓力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種閉式循環(huán)發(fā)電裝置，其特征是:爪式膨脹機(jī)(5)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(shí)刻始終有一組爪式轉(zhuǎn)子的進(jìn)氣口處于打開(kāi)狀態(tài)，使得爪式膨脹機(jī)(5)在整個(gè)周期內(nèi)都有連續(xù)的能量輸出，使得爪式膨脹機(jī)(5)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、輸出的力矩均勻；四組爪式轉(zhuǎn)子的進(jìn)氣口和排氣口的所在位置對(duì)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(jī)(5)的四組爪式轉(zhuǎn)子和羅茨栗(4)的羅茨轉(zhuǎn)子被串聯(lián)在同一對(duì)軸上，這對(duì)軸聯(lián)接一對(duì)同步齒輪(203)，實(shí)現(xiàn)全部爪式轉(zhuǎn)子和羅茨轉(zhuǎn)子之間的正確嚙合;發(fā)電機(jī)(6)的主軸被聯(lián)接在爪式膨脹機(jī)(5)進(jìn)氣口側(cè)爪式轉(zhuǎn)子所在的軸上;工作中由爪式膨脹機(jī)(5)帶動(dòng)羅茨栗(4)和發(fā)電機(jī)(6)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行發(fā)電。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種閉式循環(huán)發(fā)電裝置，其特征是:爪式膨脹機(jī)(5)的爪式轉(zhuǎn)子都采用全光滑的爪式轉(zhuǎn)子型線，可改善爪式轉(zhuǎn)子的受力狀態(tài)，減小其變形；羅茨栗(4)采用三葉羅茨轉(zhuǎn)子用于液體增壓，使得液體增壓過(guò)程中阻力矩變化均勻；提高了爪式膨脹機(jī)(5)和羅茨栗(4)的可靠性。
【文檔編號(hào)】F01C1/14GK105888757SQ201610460646
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】王君, 蘇可心, 強(qiáng)仕林, 孫運(yùn)景, 王威, 王韻博
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(華東)