本實(shí)用新型屬于有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種透平膨脹機(jī)和高速發(fā)電機(jī)為同軸的透平發(fā)電機(jī)組。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及對(duì)環(huán)保要求的提高，各行業(yè)越來越重視對(duì)余熱資源的利用。有機(jī)朗肯循環(huán)(簡(jiǎn)稱ORC)是余熱利用最有效的途徑之一，其循環(huán)原理是采用比水沸點(diǎn)低的有機(jī)工質(zhì)進(jìn)行動(dòng)力循環(huán)，將低品位熱源轉(zhuǎn)化為電能。ORC系統(tǒng)中的動(dòng)力設(shè)備一般為透平膨脹機(jī)，對(duì)于小功率的ORC發(fā)電系統(tǒng)，為提高透平做功效率，通常采用高速旋轉(zhuǎn)的方案。目前，高速透平發(fā)電機(jī)組常規(guī)的做法是，在透平膨脹機(jī)和發(fā)電機(jī)之間配套減速器，將透平機(jī)的轉(zhuǎn)速降至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，各機(jī)器之間通過聯(lián)軸器相連，形成三聯(lián)機(jī)組。這種方式的優(yōu)勢(shì)在于可使用常規(guī)發(fā)電機(jī)，技術(shù)周期短，技術(shù)成熟，但此方式中由于三個(gè)機(jī)器用聯(lián)軸器相連，整個(gè)機(jī)組體積龐大，占地面積寬，設(shè)備成本投入高，還需要一套潤(rùn)滑油系統(tǒng)，不但增加了機(jī)組的故障點(diǎn)，而且降低了能量轉(zhuǎn)換的效率，不利于余熱資源的高效利用。因此，有必要尋找其它更合理的方式，旨在提高有機(jī)朗肯循環(huán)的系統(tǒng)效率，使余熱資源得到更大程度的利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種透平膨脹機(jī)和高速發(fā)電機(jī)為同軸的透平發(fā)電機(jī)組，其集成化程度高，占地面積小，減少了設(shè)備的投入成本和維護(hù)成本，減少了設(shè)備的故障點(diǎn)，提高了有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)電效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種透平膨脹機(jī)和高速發(fā)電機(jī)為同軸的透平發(fā)電機(jī)組，其特征在于：包括透平膨脹機(jī)和高速發(fā)電機(jī)，所述透平膨脹機(jī)包括氣缸、向心式葉輪和透平膨脹機(jī)主軸，所述透平膨脹機(jī)主軸穿過氣缸且與氣缸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述向心式葉輪固定安裝在所述透平膨脹機(jī)主軸的輸入端，所述向心式葉輪位于氣缸內(nèi)，所述氣缸的內(nèi)壁安裝有多個(gè)噴嘴，所述氣缸上設(shè)置有進(jìn)氣口和排氣口，所述高速發(fā)電機(jī)固定安裝在氣缸上，所述透平膨脹機(jī)主軸和高速發(fā)電機(jī)的高速發(fā)電機(jī)主軸為同一根主軸。

上述的透平膨脹機(jī)和高速發(fā)電機(jī)為同軸的透平發(fā)電機(jī)組，其特征在于：所述高速發(fā)電機(jī)主軸通過前軸承和后軸承與高速發(fā)電機(jī)的外殼轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

上述的透平膨脹機(jī)和高速發(fā)電機(jī)為同軸的透平發(fā)電機(jī)組，其特征在于：所述透平膨脹機(jī)主軸與氣缸之間設(shè)置有密封組件，所述密封組件固定安裝在氣缸上，所述透平膨脹機(jī)主軸與密封組件轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

上述的透平膨脹機(jī)和高速發(fā)電機(jī)為同軸的透平發(fā)電機(jī)組，其特征在于：多個(gè)所述噴嘴形成環(huán)形噴嘴組，所述向心式葉輪位于所述環(huán)形噴嘴組的中心處。

上述的透平膨脹機(jī)和高速發(fā)電機(jī)為同軸的透平發(fā)電機(jī)組，其特征在于：所述排氣口設(shè)置在氣缸的外側(cè)中心處，所述進(jìn)氣口設(shè)置在氣缸的側(cè)壁上。

上述的透平膨脹機(jī)和高速發(fā)電機(jī)為同軸的透平發(fā)電機(jī)組，其特征在于：所述噴嘴通過螺栓固定安裝在氣缸的內(nèi)壁上。

上述的透平膨脹機(jī)和高速發(fā)電機(jī)為同軸的透平發(fā)電機(jī)組，其特征在于：所述高速發(fā)電機(jī)通過螺栓固定安裝在氣缸上。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型將透平膨脹機(jī)主軸和高速發(fā)電機(jī)主軸設(shè)計(jì)為同一根主軸，使得透平發(fā)電機(jī)組集成化程度高，占地面積小，且可有效提高整個(gè)有 機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)電效率。

2、本實(shí)用新型減少了減速器和兩個(gè)聯(lián)軸器的機(jī)械耗功，體現(xiàn)出明顯的效率優(yōu)勢(shì)，在本透平發(fā)電機(jī)組中，還可實(shí)現(xiàn)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的無油循環(huán)，不需要設(shè)置潤(rùn)滑油系統(tǒng)，使得系統(tǒng)配置大大簡(jiǎn)化；據(jù)數(shù)據(jù)分析，此透平發(fā)電機(jī)組比常規(guī)配置減速器的透平發(fā)電機(jī)組在體積上至少減少了一半，體現(xiàn)出明顯的緊湊性高、高集成性的優(yōu)勢(shì)。

3、本實(shí)用新型通過在透平膨脹機(jī)主軸與氣缸之間設(shè)置密封組件，可有效阻止流動(dòng)在透平膨脹機(jī)內(nèi)的工質(zhì)進(jìn)入高速發(fā)電機(jī)內(nèi)部，從而提高了高能量工質(zhì)的利用率。

4、本實(shí)用新型在現(xiàn)場(chǎng)可實(shí)現(xiàn)快速安裝和啟動(dòng)，減少了設(shè)備的投入成本和維護(hù)成本，減少了設(shè)備的故障點(diǎn)。

下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明:

1—排氣口； 2—向心式葉輪； 3—?dú)飧祝?/p>

4—進(jìn)氣口； 5—噴嘴； 6—密封組件；

7—前軸承； 8—主軸； 9—高速發(fā)電機(jī)；

10—后軸承。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型包括透平膨脹機(jī)和高速發(fā)電機(jī)9，所述透平膨脹機(jī)包括氣缸3、向心式葉輪2和透平膨脹機(jī)主軸，所述透平膨脹機(jī)主軸穿過氣缸3且與氣缸3轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述向心式葉輪2固定安裝在所述透平膨脹機(jī)主軸的輸入端，所述向心式葉輪2位于氣缸3內(nèi)，所述氣缸3的內(nèi)壁安裝有多個(gè)噴嘴5，所述氣缸3上設(shè)置有進(jìn)氣口4和排氣口1，所述 高速發(fā)電機(jī)9固定安裝在氣缸3上，所述透平膨脹機(jī)主軸和高速發(fā)電機(jī)9的高速發(fā)電機(jī)主軸為同一根主軸8。

如圖1所示，所述高速發(fā)電機(jī)主軸通過前軸承7和后軸承10與高速發(fā)電機(jī)9的外殼轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

如圖1所示，所述透平膨脹機(jī)主軸與氣缸3之間設(shè)置有密封組件6，所述密封組件6固定安裝在氣缸3上，所述透平膨脹機(jī)主軸與密封組件6轉(zhuǎn)動(dòng)連接。密封組件6可有效阻止流動(dòng)在透平膨脹機(jī)內(nèi)的工質(zhì)進(jìn)入高速發(fā)電機(jī)9內(nèi)部，從而提高了高能量工質(zhì)的利用率。

本實(shí)施例中，多個(gè)所述噴嘴5形成環(huán)形噴嘴組，所述向心式葉輪2位于所述環(huán)形噴嘴組的中心處。

本實(shí)施例中，所述排氣口1設(shè)置在氣缸3的外側(cè)中心處，所述進(jìn)氣口4設(shè)置在氣缸3的側(cè)壁上。

本實(shí)施例中，所述噴嘴5通過螺栓固定安裝在氣缸3的內(nèi)壁上，可采用止口設(shè)計(jì)對(duì)噴嘴5和氣缸3實(shí)現(xiàn)定位。

本實(shí)施例中，所述高速發(fā)電機(jī)9通過螺栓固定安裝在氣缸3上。

工作時(shí)，氣缸3、噴嘴5和密封組件6均靜止不動(dòng)，主軸8和向心式葉輪2共同轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)氣口4用于工質(zhì)進(jìn)氣，排氣口1用于工質(zhì)排氣。工質(zhì)氣體通過進(jìn)氣口4進(jìn)入氣缸3內(nèi)，進(jìn)入的工質(zhì)氣體通過噴嘴5噴向向心式葉輪2，則向心式葉輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)主軸8轉(zhuǎn)動(dòng)，工質(zhì)氣體通過排氣口1排出。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變換，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。