專利名稱：雙螺桿流體發(fā)電機(jī)及發(fā)電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電設(shè)備，可以采用液體或氣體等工作介質(zhì)進(jìn)行發(fā)電的設(shè)備，特別是 采用雙螺桿流體進(jìn)行發(fā)電的設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的發(fā)電技術(shù)主要采用蒸汽為工作介質(zhì)發(fā)電，主要的工作介質(zhì)為水，其噴嘴設(shè) 置在定子上，不發(fā)生運(yùn)動(dòng)，葉片設(shè)置在轉(zhuǎn)子上，噴嘴噴射的蒸汽推動(dòng)葉片進(jìn)行旋轉(zhuǎn)發(fā)電?，F(xiàn) 有的技術(shù)主要是100KW以上的發(fā)電機(jī)組，沒有小型化適合于的機(jī)組。采用低溫有機(jī)物的朗肯循環(huán)(ORC)發(fā)電機(jī)組，適合于低溫?zé)嵩匆约靶⌒偷陌l(fā)電， 但是主要是將現(xiàn)有的大型蒸汽發(fā)電設(shè)備小型化，其噴嘴與葉片設(shè)置與大型的相同，這樣的 結(jié)構(gòu)設(shè)置限制了發(fā)電的能源利用，工作介質(zhì)也必須采用低溫的工作介質(zhì)。此外，斯特林機(jī)也是一種發(fā)電設(shè)備，其主要采用缸體以及運(yùn)動(dòng)的活塞，利用缸體外 部的熱能實(shí)現(xiàn)對缸體內(nèi)部的工作介質(zhì)進(jìn)行汽化，推動(dòng)缸體運(yùn)動(dòng)后帶動(dòng)發(fā)電設(shè)備進(jìn)行機(jī)組發(fā) H1^ ο上述的主要的發(fā)電技術(shù)和方法，都屬于熱機(jī)原理的發(fā)電裝置，其工作介質(zhì)都經(jīng)過 了液氣相變過程，需要熱能加熱工作介質(zhì)，使其產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，推動(dòng)發(fā)電及的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 動(dòng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電。由于需要將蒸汽進(jìn)行冷凝，因而大量的熱能在冷凝過程中被損耗，使得發(fā)電 效率不高。水利發(fā)電機(jī)是采用水為工作介質(zhì)，利用水的壓力和流量推動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)發(fā)電， 但是水不能進(jìn)行循環(huán)，其水流推動(dòng)的方式需要進(jìn)一步的改進(jìn)和提高，從而整體上可以實(shí)現(xiàn) 更高的發(fā)電效率。現(xiàn)有的雙螺桿主要是應(yīng)用于壓縮機(jī)、空壓機(jī)領(lǐng)域，用于將氣體進(jìn)行壓縮以提高其 壓力；也有用于膨脹機(jī)，僅可以將流體的運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，可以實(shí)現(xiàn)對其他流體的驅(qū) 動(dòng)，但不能直接用于發(fā)電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供利用雙螺桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接發(fā)電的裝置，采用陰陽雙螺桿結(jié) 構(gòu)，陽螺桿與陰螺桿相互結(jié)合嚙合，陰陽螺桿與殼體組成一個(gè)膨脹腔體，流體經(jīng)過膨脹腔體 后進(jìn)行膨脹，將流體的運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，同時(shí)在陽螺桿上設(shè)置發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，在其周圍 設(shè)置發(fā)電機(jī)定子，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子相互旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。流體為液體、氣 體、超臨界、等離子體或其混合物。本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種將流體運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為電能的方法，采用陰陽 雙螺桿結(jié)構(gòu)，陽螺桿與陰螺桿相互結(jié)合嚙合，陰陽螺桿與殼體組成一個(gè)膨脹腔體，流體經(jīng)過 膨脹腔體后進(jìn)行膨脹，將流體的運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，同時(shí)在陽螺桿上設(shè)置發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子， 在其周圍設(shè)置發(fā)電機(jī)定子，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子相互旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。流體為 液體、氣體、超臨界、等離子體或其混合物。
本發(fā)明特別是適合于小型的發(fā)電設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)300w-3600kw的各種發(fā)電，優(yōu)選 區(qū)域?yàn)?0kw-150kw的各種發(fā)電；適合于利用太陽能、余熱、余壓、地?zé)岬摹暗推肺粺崮堋边M(jìn)行 發(fā)電，以及適合于采樣低溫有機(jī)工作介質(zhì)實(shí)現(xiàn)的發(fā)電，特別是采用有機(jī)朗肯循環(huán)實(shí)現(xiàn)的發(fā) H1^ ο具體發(fā)明內(nèi)容如下雙螺桿流體發(fā)電機(jī)，由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)定子、軸承、螺桿、殼體等組成，其特征 是含有二個(gè)螺桿，一個(gè)稱為陽螺桿的齒輪進(jìn)入到另一個(gè)稱為陰螺桿的齒槽內(nèi)嚙合，至少一 個(gè)螺桿的軸與一個(gè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接，發(fā)電機(jī)定子設(shè)置在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子周圍，殼體將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn) 子、發(fā)電機(jī)定子、螺桿密閉成為一個(gè)腔體，殼體上設(shè)置有流體進(jìn)口和出口，軸承設(shè)置在兩個(gè) 螺桿軸以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸的兩端，流體從進(jìn)口進(jìn)入通過螺桿容腔內(nèi)后膨脹推動(dòng)陽螺桿轉(zhuǎn) 動(dòng)，陽螺桿帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)定子相互運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能。陽螺桿與陰螺桿的傳動(dòng)比為1_8 2-10。陰陽轉(zhuǎn)子的齒數(shù)比為6 4,7 5螺桿的齒槽形狀為擺線、次擺線、圓弧及其包絡(luò)線、單邊非對稱擺線、漸開線、阿 基米德螺旋線、代數(shù)螺旋線、包絡(luò)型線中的至少一種。所選的陰桿齒槽與陽螺桿的齒之間可 以進(jìn)行嚙合后成為一個(gè)密閉的腔體，流體可在腔室內(nèi)進(jìn)行膨脹做工。為了實(shí)現(xiàn)對流體進(jìn)入量的調(diào)節(jié)，在流體的進(jìn)口處，設(shè)置有流體流量調(diào)節(jié)閥門，對于 氣體的調(diào)節(jié)，采用設(shè)置在進(jìn)口處的轉(zhuǎn)塊或滑閥進(jìn)行調(diào)價(jià)。螺桿上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸直接連接或通過變速齒輪箱連接。殼體為真空密閉腔體、密封腔體、封閉腔體中、開口腔體的一種，并通過密封環(huán)、 墊、圈進(jìn)行密封。設(shè)置有對運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行潤滑或冷卻的部件，采用潤滑油或水進(jìn)行潤滑。定子或轉(zhuǎn)子上設(shè)置有至少下列裝置之一A、金屬線圈，該線圈在工作時(shí)接通電源；B、磁鐵；C、含有稀土元素的磁鐵。包括有一種流體，流體經(jīng)由殼體的入口，經(jīng)螺桿盤膨脹后從出口流出，流體選擇自 下列至少一種或其混合物A、液體；B、氣體；C、超臨界；D、等離子體。一種雙螺桿流體發(fā)電方法，采用二個(gè)螺桿，兩個(gè)星輪對稱設(shè)置在螺桿周圍，一個(gè)稱 為陽螺桿的齒輪進(jìn)入到另一個(gè)稱為陰螺桿的齒槽內(nèi)齒合，至少一個(gè)螺桿的軸與一個(gè)轉(zhuǎn)子連 接，定子設(shè)置在轉(zhuǎn)子周圍，殼體將轉(zhuǎn)子、定子、螺桿密閉成為一個(gè)腔體，殼體上設(shè)置有流體進(jìn) 口和出口，軸承設(shè)置在兩個(gè)螺桿軸以及轉(zhuǎn)子的軸的兩端，兩個(gè)螺桿的齒槽與齒輪與殼體構(gòu) 成為一個(gè)腔體，流體經(jīng)過腔體進(jìn)行膨脹，推動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子與定子相 互運(yùn)動(dòng)，將流體的運(yùn)動(dòng)壓力能量轉(zhuǎn)換為電能。流體選擇自下列至少一種或其混合物A、液體；
B、氣體；C、超臨界；D、等離子體。通過以上的發(fā)明可知本發(fā)明具有如下的有益效果1、采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和方法進(jìn)行發(fā)電，可以實(shí)現(xiàn)多種流體的混合發(fā)電，對流體沒 有限制，擴(kuò)大了流體的應(yīng)用和種類，便于利用多種的流體實(shí)現(xiàn)發(fā)電。2、本發(fā)明沒有將液體汽化，在將汽化的冷凝，從而避免了大量的熱能損失，提高了 發(fā)電系統(tǒng)的效率。3、本發(fā)明由于可以采用各種的流體進(jìn)行發(fā)電，大大的擴(kuò)大了能源利用的形式，可 以廣泛的應(yīng)用于各種可再生能源、余熱余壓利用領(lǐng)域。4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，便于在不同的行業(yè)和領(lǐng)域使用。5、本發(fā)明降低了發(fā)電設(shè)備的成本，提高了發(fā)電的效能。


附圖中具體標(biāo)號的含義如下1 陽螺桿，2 陰螺桿，3 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，4 發(fā)電機(jī)定子，5 流體進(jìn)口，6 流體出口， 7 殼體，8 流體進(jìn)口調(diào)節(jié)裝置，9 調(diào)節(jié)滑閥，10 潤滑裝置，11 流體過濾裝置，12 軸承， 13 齒形，14 內(nèi)容積比調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，15 控制機(jī)構(gòu)。圖1是陽螺桿與陰螺桿基本結(jié)構(gòu)。圖中陽螺桿1和陰螺桿2相互成對嚙合，與可以形成了 一個(gè)膨脹腔體，流體經(jīng)過膨 脹腔體之后驅(qū)動(dòng)一對螺桿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)將流體的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。圖2是螺桿齒形圖。圖示為圓弧的螺桿的齒形。圖3是立式雙螺桿流體發(fā)電機(jī)。圖4是臥式雙螺桿流體發(fā)電機(jī)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一立式雙螺桿流體發(fā)電機(jī)如圖3所示，陽螺桿1和陰螺桿2相互嚙合，同時(shí)一對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子3和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 4等器件被封閉在一個(gè)腔體內(nèi)，流體從流體進(jìn)入口 5進(jìn)入到腔體內(nèi)，經(jīng)過流體進(jìn)入調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu) 8進(jìn)入到腔體，流體進(jìn)入到雙螺桿1、2與殼體7組成的腔體內(nèi)進(jìn)行膨脹，推動(dòng)螺桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)， 轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿通過設(shè)置在同一個(gè)轉(zhuǎn)軸上的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn) 子與定子相互運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)將流體的運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)過膨脹的流體的壓力降低后，從 流體出口 6排出，實(shí)現(xiàn)利用流體進(jìn)行發(fā)電。在流體的進(jìn)口、流體出口設(shè)置流體的控制裝置，對于運(yùn)動(dòng)部件設(shè)置有潤滑裝置，以 及對整機(jī)設(shè)置有控制裝置，實(shí)現(xiàn)對流體的控制以及保持發(fā)電機(jī)的整體穩(wěn)定運(yùn)行。本實(shí)施中的工作介質(zhì)采用有機(jī)工作介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了利用低品位的熱能、余熱、余壓、 太陽能進(jìn)行發(fā)電。實(shí)施例二臥式雙螺桿流體發(fā)電機(jī)
如圖4所示，本例為臥式的發(fā)電機(jī)，陽螺桿1和陰螺桿2相互嚙合，同時(shí)一對發(fā)電 機(jī)轉(zhuǎn)子3和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子4等器件被封閉在一個(gè)腔體內(nèi)，流體從流體進(jìn)入口 5進(jìn)入到腔體內(nèi)， 經(jīng)過流體進(jìn)入調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)8進(jìn)入到腔體，流體進(jìn)入到雙螺桿1、2與殼體7組成的腔體內(nèi)進(jìn)行 膨脹，推動(dòng)螺桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿通過設(shè)置在同一個(gè)轉(zhuǎn)軸上的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子3實(shí)現(xiàn)對 轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)。在流體的進(jìn)口、流體出口設(shè)置流體的控制裝置，對于運(yùn)動(dòng)部件設(shè)置有潤滑裝置，以 及對整機(jī)設(shè)置有控制裝置，實(shí)現(xiàn)對流體的控制以及保持發(fā)電機(jī)的整體穩(wěn)定運(yùn)行?？梢圆捎靡后w、氣體等或液體與氣體的混合物發(fā)電，這樣可以充分的利用余熱余 壓，或者利用太陽能、淺層地表熱能以及傳統(tǒng)能源進(jìn)行補(bǔ)充。
權(quán)利要求
1.雙螺桿流體發(fā)電機(jī)，由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)定子、軸承、螺桿、殼體等組成，其特征是 含有二個(gè)螺桿，一個(gè)稱為陽螺桿的齒輪進(jìn)入到另一個(gè)稱為陰螺桿的齒槽內(nèi)嚙合，至少一個(gè) 螺桿的軸與一個(gè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接，發(fā)電機(jī)定子設(shè)置在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子周圍，殼體將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、 發(fā)電機(jī)定子、螺桿密閉成為一個(gè)腔體，殼體上設(shè)置有流體進(jìn)口和出口，軸承設(shè)置在兩個(gè)螺桿 軸以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸的兩端，流體從進(jìn)口進(jìn)入通過螺桿容腔內(nèi)后膨脹推動(dòng)陽螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)， 陽螺桿帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)定子相互運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙螺桿流體發(fā)電機(jī)，其特征是陽螺桿與陰螺桿的傳動(dòng)比為 1-8 2-10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙螺桿流體發(fā)電機(jī)，其特征是螺桿的齒槽形狀為擺線、次 擺線、圓弧及其包絡(luò)線、單邊非對稱擺線、漸開線、阿基米德螺旋線、代數(shù)螺旋線、包絡(luò)型線 中的至少一種。所選的陰桿齒槽與陽螺桿的齒之間可以進(jìn)行嚙合后成為一個(gè)密閉的腔體， 流體可在腔室內(nèi)進(jìn)行膨脹做工。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙螺桿流體發(fā)電機(jī)，其特征是為了實(shí)現(xiàn)對流體進(jìn)入量的調(diào) 節(jié)，在流體的進(jìn)口處，設(shè)置有流體流量調(diào)節(jié)閥門，對于氣體的調(diào)節(jié)，采用設(shè)置在進(jìn)口處的轉(zhuǎn) 塊或滑閥進(jìn)行調(diào)價(jià)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙螺桿流體發(fā)電機(jī)，其特征是螺桿上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與轉(zhuǎn)子上的 轉(zhuǎn)動(dòng)軸直接連接或通過變速齒輪箱連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙螺桿流體發(fā)電機(jī)，其特征是殼體為真空密閉腔體、密封腔 體、封閉腔體中、開口腔體的一種，并通過密封環(huán)、墊、圈進(jìn)行密封。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙螺桿流體發(fā)電機(jī)，其特征是設(shè)置有對運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行潤滑 或冷卻的部件，采用潤滑油或水進(jìn)行潤滑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙螺桿流體發(fā)電機(jī)，其特征是定子或轉(zhuǎn)子上設(shè)置有至少下 列裝置之一A、金屬線圈，該線圈在工作時(shí)接通電源；B、磁鐵；C、含有稀土元素的磁鐵。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙螺桿流體發(fā)電機(jī)，其特征是包括有一種流體，流體經(jīng)由殼 體的入口，經(jīng)螺桿盤膨脹后從出口流出，流體選擇自下列至少一種或其混合物A、液體；B、氣體；C、超臨界；D、等離子體。
10.一種雙螺桿流體發(fā)電方法，其特征是采用二個(gè)螺桿，兩個(gè)星輪對稱設(shè)置在螺桿周 圍，一個(gè)稱為陽螺桿的齒輪進(jìn)入到另一個(gè)稱為陰螺桿的齒槽內(nèi)齒合，至少一個(gè)螺桿的軸與 一個(gè)轉(zhuǎn)子連接，定子設(shè)置在轉(zhuǎn)子周圍，殼體將轉(zhuǎn)子、定子、螺桿密閉成為一個(gè)腔體，殼體上設(shè) 置有流體進(jìn)口和出口，軸承設(shè)置在兩個(gè)螺桿軸以及轉(zhuǎn)子的軸的兩端，兩個(gè)螺桿的齒槽與齒 輪與殼體構(gòu)成為一個(gè)腔體，流體經(jīng)過腔體進(jìn)行膨脹，推動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn) 子與定子相互運(yùn)動(dòng)，將流體的運(yùn)動(dòng)壓力能量轉(zhuǎn)換為電能。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的單螺桿流體發(fā)電方法，其特征是流體選擇自下列至少一種或其混合物A、液體；B、氣體；C、超臨界；D、等離子體。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供利用雙螺桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接發(fā)電的裝置，采用陰陽雙螺桿結(jié)構(gòu)，陽螺桿與陰螺桿相互結(jié)合嚙合，陰陽螺桿與殼體組成一個(gè)膨脹腔體，流體經(jīng)過膨脹腔體后進(jìn)行膨脹，將流體的運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，同時(shí)在陽螺桿上設(shè)置發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，在其周圍設(shè)置發(fā)電機(jī)定子，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子相互旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種將流體運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為電能的方法。本發(fā)明特別是適合于小型的發(fā)電設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)300w-3600kw的各種發(fā)電，優(yōu)選區(qū)域?yàn)?0kw-150kw的各種發(fā)電；適合于利用太陽能、余熱、余壓、地?zé)岬摹暗推肺粺崮堋边M(jìn)行發(fā)電，以及適合于采樣低溫有機(jī)工作介質(zhì)實(shí)現(xiàn)的發(fā)電，特別是采用有機(jī)朗肯循環(huán)實(shí)現(xiàn)的發(fā)電。
文檔編號F01C13/00GK102102540SQ20091025935
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者李建民 申請人:北京智慧劍科技發(fā)展有限責(zé)任公司