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1、(10)申请公布号 CN 103089314 A(43)申请公布日 2013.05.08CN103089314A*CN103089314A*(21)申请号 201310021129.6(22)申请日 2013.01.21F01C 21/04(2006.01)F01C 13/00(2006.01)(71)申请人石亮地址 332000 江西省九江市都昌县蔡岭镇石谦村(72)发明人石亮(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司 44102代理人任海燕(54) 发明名称一种高效可靠涡旋膨胀发电机(57) 摘要本发明公开了一种高效可靠涡旋膨胀发电机,包括壳体组件、定盘组件、动盘组件、支架组件、曲轴。
2、组件、发电组件。通过设计高效可靠的涡旋机构和密封润滑技术,使整个发电机中各活动部件能得到充分的润滑,减少部件的磨损以及能量损耗,各部件传动效率高,密封性好,稳定性强,实现能量转换效率的提高。(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书4页 附图5页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书4页 附图5页(10)申请公布号 CN 103089314 ACN 103089314 A1/2页21.一种高效可靠涡旋膨胀发电机,包括,壳体组件1,具有一内部中空、上端开口的壳体11,在壳体上设置有工质流出的出气孔111;定盘组件2,包括覆盖于壳体上端且与壳体密封安装的上。
3、盖21,在上盖中设置有用于工质进入的进气孔211,在上盖下表面设置有上涡卷212;动盘组件3,包括一公转的动盘31,动盘上表面设置有下涡卷311,下涡卷与上涡卷匹配形成膨胀腔92,动盘下表面中心设置有安装孔312,该安装孔为沉孔;支架组件4,具有周边固定于壳体组件上的支架盘41,在支架盘中间设置有穿插曲轴组件的通孔;曲轴组件5,具有一曲轴51,曲轴上端安装于动盘安装孔中,下端与电机组件连接; 发电组件6,具有定子61、转子62以及设置于壳体侧壁用于输出电源的输出端子63,其特征在于: 所述的工质混合有润滑油;所述的曲轴组件包括一平衡块52,该平衡块设置于曲轴一侧与曲轴同步转动,经过动盘组件后的。
4、工质通过平衡块的旋转碰撞以及离心力的作用向周围飞溅,使工质中的润滑油能够喷洒至平衡块周围的部件上; 所述出气孔位于壳体底部。2.根据权利要求1所述的高效可靠涡旋膨胀发电机,其特征在于,在曲轴上端与动盘安装孔之间设置有滑动轴承53,动盘中设置有用于混合有润滑油的工质进入曲轴上端与动盘安装孔之间用于对滑动轴承53进行润滑的通道313,该通道一端开口位于动盘外边沿,另一端开口位于安装孔顶部。3.根据权利要求1所述的高效可靠涡旋膨胀发电机,其特征在于,在上盖内壁设置有与定盘涡卷相匹配的耐磨垫22。4.根据权利要求3所述的高效可靠涡旋膨胀发电机,其特征在于,在下涡卷上端面、上涡卷下端面均设置有密封条7。。
5、5.根据权利要求1所述的高效可靠涡旋膨胀发电机,其特征在于,支架盘通过多个螺钉固定于壳体内部。6.根据权利要求1所述的高效可靠涡旋膨胀发电机,其特征在于,电机定子61以热套的方式设置于壳体内部。7.根据权利要求6所述的高效可靠涡旋膨胀发电机,其特征在于,在安装发电机组件的壳体内壁设置有多个从上向下的纵向通气槽95。8.根据权利要求1所述的高效可靠涡旋膨胀发电机,其特征在于,在动盘与支架之间设置有球铰防自转机构,该球铰防自转机构由多个设置于动盘与支架之间沿圆周向均布的滚珠8、固定于动盘与支架上的导轨81以及嵌入于动盘、支架中的垫板82构成。9.根据权利要求1所述的高效可靠涡旋膨胀发电机,其特征在。
6、于,在壳体中部设置有电能输出接线孔112,在壳体四周外壁设置有四个安装固定孔113。10.根据权利要求19中任一项所述的高效可靠涡旋膨胀发电机,其特征在于,在壳体中设置有导引内含润滑油的工质从进气孔流向出气孔的工质通道,该工质通道依次包括设置于上盖中心与进气孔对接的上盖通气孔91、膨胀腔92、位于动盘外周与壳体内壁之间权 利 要 求 书CN 103089314 A2/2页3的动盘缝隙及通气缺口93、设置于支架侧壁的支架通气侧孔94、位于电机组件外壁与壳体内壁之间的纵向通气槽95及电机组件缝隙,上盖通气孔连通进气孔与膨胀腔,动盘缝隙及通气缺口连通膨胀腔与支架上方空间,工质由动盘缝隙及通气缺口进入。
7、支架上方空间,再从曲轴与支架之间的滚动轴承缝隙以及支架通气侧孔进入壳体下部,经电机组件外壁与壳体内壁之间的纵向通气槽及电机组件缝隙,到达壳体底部,并通过出气孔排出。权 利 要 求 书CN 103089314 A1/4页4一种高效可靠涡旋膨胀发电机技术领域0001 本发明涉及一种涡旋膨胀发电技术,运用于ORC(有机郎肯循环)系统中,实现热能到电能的转换。背景技术0002 由于全球资源日益短缺,人们对新能源的开发及有限能源的合理利用更加关注,运用ORC(有机郎肯循环)的中小型热能回收技术已经成为业界人士研究的焦点。0003 涡旋机构的效率高、结构紧凑、可靠性好、噪音低等优点在涡旋压缩机领域已经得到。
8、很好的体现,但由于涡旋结构的局限性使得涡旋结构一般适用于中小排量的装置。0004 大功率膨胀发电技术已经在螺杆膨胀机中得到较好的运用,中小型膨胀发电技术还未得到很好的开发。发明内容0005 本发明要解决的技术问题是通过设计高效可靠地涡旋机械结构和密封润换技术,提供一种能量转换效率高、运行稳定可靠的高效可靠涡旋膨胀发电机。0006 本发明采取的设计方案为:一种高效可靠涡旋膨胀发电机,包括,壳体组件,具有一内部中空、上端开口的壳体,在壳体上设置有工质流出的出气孔;定盘组件,包括覆盖于壳体上端且与壳体密封安装的上盖,在上盖中设置有用于工质进入的进气孔,在上盖下表面设置有上涡卷;动盘组件,包括一公转的。
9、动盘,动盘上表面设置有下涡卷,下涡卷与上涡卷匹配形成膨胀腔,动盘下表面中心设置有安装孔,该安装孔为沉孔;支架组件,具有周边固定于壳体组件上的支架盘,在支架盘中间设置有穿插曲轴组件的通孔;曲轴组件,具有一曲轴,曲轴上端安装于动盘安装孔中,下端与电机组件连接; 发电组件,具有定子、转子以及设置于壳体侧壁用于输出电源的输出端子,其中,所述的工质混合有润滑油;所述的曲轴组件包括一平衡块,该平衡块设置于曲轴一侧与曲轴同步转动,经过动盘组件后的工质通过平衡块的旋转碰撞以及离心力的作用向周围飞溅,使工质中的润滑油能够喷洒至平衡块周围的部件上; 所述出气孔位于壳体底部。0007 其中,在曲轴上端与动盘安装孔之。
10、间设置有滑动轴承,动盘中设置有用于混合有润滑油的工质进入曲轴上端与动盘安装孔之间用于对滑动轴承进行润滑的通道,该通道一端开口位于动盘外边沿,另一端开口位于安装孔顶部。0008 其中,在上盖内壁设置有与定盘涡卷相匹配的耐磨垫。0009 其中,在下涡卷上端面、上涡卷下端面均设置有密封条。支架盘通过多个螺钉固定说 明 书CN 103089314 A2/4页5于壳体内部。电机定子以热套的方式设置于壳体内部。0010 并且,在安装发电机组件的壳体内壁设置有多个从上向下的纵向通气槽。0011 并且,在动盘与支架之间设置有球铰防自转机构,该球铰防自转机构由多个设置于动盘与支架之间沿圆周向均布的滚珠、固定于动。
11、盘与支架上的导轨以及嵌入于动盘、支架中的垫板构成。0012 并且,在壳体中部设置有电能输出接线孔,在壳体四周外壁设置有四个安装固定孔。0013 并且,在壳体中设置有导引内含润滑油的工质从进气孔流向出气孔的工质通道,该工质通道依次包括设置于上盖中心与进气孔对接的上盖通气孔、膨胀腔、位于动盘外周与壳体内壁之间的动盘缝隙及通气缺口、设置于支架侧壁的支架通气侧孔、位于电机组件外壁与壳体内壁之间的纵向通气槽及电机组件缝隙,上盖通气孔连通进气孔与膨胀腔,动盘缝隙及通气缺口连通膨胀腔与支架上方空间,工质由动盘缝隙及通气缺口进入支架上方空间,再从曲轴与支架之间的滚动轴承缝隙以及支架通气侧孔进入壳体下部,经电机。
12、组件外壁与壳体内壁之间的纵向通气槽及电机组件缝隙,到达壳体底部,并通过出气孔排出。0014 本发明通过设计高效可靠的涡旋机械结构和密封润滑技术,使整个发电机中各活动部件能得到充分的润滑,减少部件磨损以及能量损耗,各部件传动效率高,密封性好,稳定性强,实现能量转换效率的提高。0015 说明书附图图1为本发明实施例工质流体通道示意图。0016 图2为本发明实施例剖面结构示意图。0017 图3为本实施例壳体组件结构示意图。0018 图4为本实施例壳体组件剖视图。0019 图5为本实施例壳体俯视示意图。0020 图6为本实施例定盘组件横截面结构示意图。0021 图7为本实施例定盘组件内部结构示意图。0。
13、022 图8为本实施例动盘组件底部结构示意图。0023 图9本实施例动盘组件横截面结构示意图。0024 图10为本实施例动盘组件顶部结构示意图。0025 图11为本实施例支架组件横截面结构示意图。0026 图12为本实施例支架组件顶部结构示意图。0027 图13为本实施例曲轴组件结构示意图。0028 图14为本实施例曲轴组件顶部结构示意图。0029 图15为本实施例电机组件结构示意图。具体实施方式0030 为了让本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图对本发明作进一步阐述。0031 如图115所示,本发明实施例揭示的高效可靠涡旋膨胀发电机是一种利用流动工质膨胀做功驱动机件旋转进。
14、行发电的发电装置,利用了ORC(有机郎肯循环)原理,实现说 明 书CN 103089314 A3/4页6热能到电能的转换。本实施例揭示的高效可靠涡旋膨胀发电机所使用的工质混合有润滑油,使工质在循环流动过程中携带润滑油对各部件进行润滑。具体地说,本方案设计的高效可靠涡旋膨胀发电机包括:壳体组件1,具有一内部中空、上端开口的壳体11,在壳体11上设置有工质流出的出气孔111,这种出气孔111位于壳体11底部的设计可以有效防止工质和润换油在壳体11内沉积,保证工质和润滑油都能够充分参与循环,在壳体中部设置有电能输出接线孔112,通过接线端子板12与接线插头13连接,实现电能输出,在壳体外围设置有用于。
15、装置安装固定的安装孔113,出气孔与接线孔均采用O型圈进行压缩密封。0032 定盘组件2,包括覆盖于壳体11上端且与壳体11密封安装的上盖21以及位于上盖21内壁的上涡卷212,在上盖21中设置有用于工质进入的进气孔211,该进气孔211位于上盖21侧壁,并延伸于上盖21中心。上涡卷212成螺旋状绕卷分布。为了提高密封性能,在上涡卷212下端面设置有密封条7。为了减少上盖21内壁磨损,在上盖21内壁设置有耐磨垫22。进气口211与上盖21之间,上盖21与壳体11之间采用O型圈密封。0033 动盘组件3,包括一公转的动盘31,动盘31上表面设置有下涡卷311,下涡卷311与上涡卷212匹配形成膨。
16、胀腔,动盘31中心设置有安装孔312,在安装孔312中安装有与曲轴滑动轴承相匹配的滑动轴承53。该动盘31在壳体11中位偏心安装,能够围绕轴心进行公转,并且,在动盘31中设置有连通上端面与下端面的通道313,该通道313一端开口位于动盘31外边沿,另一端开口位于安装孔312顶部。且,在动盘31外围下表面装有环形滚珠导轨81,环形垫板82,为了提高密封性能,在下涡卷311上端面设置有密封条7。0034 支架组件4,具有周边固定于壳体组件1上的支架盘41,该支架盘41通过多个螺钉固定于壳体11内部。在支架盘41中间设置有通孔,在通孔中安装有轴承42,在支架盘41侧壁设置有支架通气侧孔94。且,在支。
17、架盘41外围上表面同样装有环形的滚珠导轨81、环形垫板82,与上述动盘下表面导轨81、垫板82加上多个周向均布的滚珠8组成球铰防自转机构用于防止动盘31在公转时产生自转现象。支架通过多个螺钉固定于壳体内部曲轴组件5,具有一曲轴51及一平衡块52及与动盘滑动轴承相匹配的滑动轴承53,曲轴51上端安装于动盘安装孔312中的滑动轴承53中,中部穿插套于支架盘41通孔中的轴承42中,下端向下延伸于壳体11下部,与固定于壳体中的轴承14相连,该平衡块52设置于曲轴51一侧与曲轴51同步转动。0035 发电组件6,具有定子61、转子62以及设置于壳体11侧壁用于输出电源的输出端子63。曲轴51下端穿插固定。
18、于转子62中,驱动转子62同步转动。输出端子63与壳体11之间为O型圈密封,防止工质泄露。电机的定子61以热套的方式设置于壳体11内部。0036 本方案中的工质由于混合有润滑油,因此工质除了膨胀做功之外,还兼具润滑的作用,为了使各运动部件的润滑效果达到最佳,在装置中设置有专门的部件润换通道和润滑设计。0037 经过动盘组件3后的工质通过平衡块52的旋转碰撞以及离心力的作用向周围飞溅,使工质中的润滑油能够喷洒至平衡块52周围的球铰防自转运动部件上,使其得到充分的润换。0038 对于滑动轴承53的润滑,设计通过通道313使已经基本完成膨胀做功的工质及润滑油小部分进入通道313进入动盘安装孔312中。
19、对滑动轴承53进行润滑。说 明 书CN 103089314 A4/4页70039 工质在装置中的流通通道为:高温高压的混合有润滑油的工质从装置上盖21,经由进气孔211进入由动定盘组成的中心膨胀腔,工质自发地沿着趋近低压的区域膨胀做功,推动动盘组件3运转,从涡圈最外圈完成膨胀后,工质经由动盘31外周与壳体11内壁之间的动盘缝隙及通气缺口93、设置于支架侧壁的支架通气侧孔94、位于定子61与壳体11内壁之间的从上向下的纵向通气槽95,上盖通气孔91连通进气孔211与膨胀腔92,动盘缝隙及通气缺口93连通膨胀腔92与支架上方空间,工质由动盘缝隙及通气缺口93经过滚珠8进入支架上方空间,再从曲轴51。
20、与支架41之间的滚动轴承缝隙以及支架通气侧孔94进入支架41下部,经电机组件6外壁与壳体11内壁之间的纵向通气槽95及电机组件缝隙,到达壳体底部,并通过出气孔111排出。0040 这种工质通道的设计可以使得带有润滑油的工质与各活动部件接触,所带润滑油附于各部件工质表面,保证所有活动需要润滑的部件都能够充分得到润滑,减少了部件的磨损,提高了整个发电机的寿命和能量转换效率。0041 上述实施例位本发明较佳的实现方案,需要说明的是,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 说 明 书CN 103089314 A1/5页8图1图2说 明 书 附 图CN 103089314 A2/5页9图3图4说 明 书 附 图CN 103089314 A3/5页10图5图6图7说 明 书 附 图CN 103089314 A10。