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1、10申请公布号CN102102546A43申请公布日20110622CN102102546ACN102102546A21申请号200910259351322申请日20091218F01D15/10200601F01D5/34200601F01D25/24200601F01D5/1420060171申请人北京智慧剑科技发展有限责任公司地址100097北京市海淀区金庄1号北新大厦528室72发明人李建民54发明名称叶轮发电机及发电方法57摘要本发明的目的是提供一种流体叶轮发电机,以通过流体在叶轮上的膨胀做工,实现将流体的运动能量转换为机械能,再通过发电机的定子与转子的运动将机械能转换为电能。流体为。
2、液体、气体、超临界、等离子体或其混合物。本发明的另外一个目的是提供一种将流体运动能量转换为电能的方法。本发明特别是适合于小型的发电设备,可以实现1W3000KW的各种发电,优选区域为5KW200KW的各种发电;适合于利用太阳能、余热、余压、地热的“低品位热能”进行发电,以及适合于采样低温有机工作介质实现的发电,特别是采用有机朗肯循环实现的发电。51INTCL19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1页说明书3页附图2页CN102102549A1/1页21叶轮流体发电机,由发电机转子、发电机定子、叶轮、壳体组成,其特征是至少含有一个叶轮盘,在叶轮盘上设置有多个叶片,发电机转子与。
3、叶轮转轴连接,壳体将叶轮或叶轮及发电机转子、发电机定子密闭成为一个腔体,壳体上设置有流体进口和出口,流体从进口进入通过叶轮盘膨胀推动叶轮盘转动,叶轮驱动发电机转子和发电机定子相互运动产生电能。2根据权利要求1所述的叶轮流体发电机,其特征是叶轮为封闭式或开启式,叶片的形状为单圆弧、双圆弧、直叶片、三元叶片中的一种。3根据权利要求1所述的叶轮流体发电机,其特征是设置有多个叶轮盘,每个叶轮盘具有一个相同的转动轴,转动轴与发电机的发电机转子连接。4根据权利要求1所述的叶轮流体发电机,其特征是在叶轮的转轴两端设置有轴承,在轴承的内端或外端设置有密封垫、环或胶圈。5根据权利要求1所述的叶轮流体发电机,其特。
4、征是在流体的进口或出口处设置有增压的涡室,在涡室与叶片接近部位设置有喷嘴。6根据权利要求1所述的叶轮流体发电机,其特征是叶轮上的转动轴与发电机转子上的转动轴直接连接或通过变速齿轮箱连接。7根据权利要求1所述的叶轮流体发电机,其特征是壳体为真空密闭腔体、密封腔体、封闭腔体中、开口腔体的一种。8根据权利要求1所述的叶轮流体发电机,其特征是发电机定子或发电机转子上设置有至少下列装置之一A、金属线圈,该线圈在工作时接通电源;B、磁铁;C、含有稀土元素的磁铁。9根据权利要求1所述的叶轮流体发电机,其特征是包括有一种流体,流体经由壳体的入口,经叶轮盘膨胀后从出口流出,流体选择自下列至少一种或其混合物A、液。
5、体;B、气体;C、超临界;D、等离子体。10一种将流体运动能量转换为电能的方法,其特征是采用至少两个叶轮盘结构,两个叶轮盘实现多点紧密结合,流体经过叶轮盘后膨胀,推动动叶轮旋转,带动发电机转子运动,发电机转子与发电机定子相互运动,将流体的运动压力能量转换为电能。11根据权利要求10所述的叶轮流体发电方法,其特征是流体选择自下列至少一种或其混合物A、液体;B、气体;C、超临界;D、等离子体。权利要求书CN102102546ACN102102549A1/3页3叶轮发电机及发电方法技术领域0001本发明涉及发电设备,可以采用液体或气体等工作介质进行发电的设备,特别是采用叶轮进行发电的设备及方法。背景。
6、技术0002现有的发电技术主要采用蒸汽为工作介质发电,主要的工作介质为水,其喷嘴设置在定子上,不发生运动,叶片设置在转子上,喷嘴喷射的蒸汽推动叶片进行旋转发电。现有的技术主要是100KW以上的发电机组,没有小型化适合于的机组。0003采用低温有机物的朗肯循环ORC发电机组,适合于低温热源以及小型的发电,但是主要是将现有的大型蒸汽发电设备小型化,其喷嘴与叶片设置与大型的相同,这样的结构设置限制了发电的能源利用,工作介质也必须采用低温的工作介质。0004此外,斯特林机也是一种发电设备,其主要采用缸体以及运动的活塞,利用缸体外部的热能实现对缸体内部的工作介质进行汽化,推动缸体运动后带动发电设备进行机。
7、组发电。0005上述的主要的发电技术和方法,都属于热机原理的发电装置,其工作介质都经过了液气相变过程,需要热能加热工作介质,使其产生高温高压蒸汽,推动发电及的转子转动,实现发电。由于需要将蒸汽进行冷凝,因而大量的热能在冷凝过程中被损耗,使得发电效率不高。0006水利发电机是采用水为工作介质,利用水的压力和流量推动转子转动实现发电,但是水不能进行循环,其水流推动的方式需要进一步的改进和提高,从而整体上可以实现更高的发电效率。发明内容0007本发明的目的是提供一种流体叶轮发电机,以通过流体在叶轮上的膨胀做工,实现将流体的运动能量转换为机械能,再通过发电机的定子与转子的运动将机械能转换为电能。流体为。
8、液体、气体、超临界、等离子体或其混合物。0008本发明的另外一个目的是提供一种将流体运动能量转换为电能的方法,以通过流体在叶轮上的膨胀做工,实现将流体的运动能量转换为机械能,再通过发电机的定子与转子的运动将机械能转换为电能。0009本发明特别是适合于小型的发电设备,可以实现1W3000KW的各种发电,优选区域为5KW200KW的各种发电;适合于利用太阳能、余热、余压、地热的“低品位热能”进行发电,以及适合于采样低温有机工作介质实现的发电,特别是采用有机朗肯循环实现的发电。0010具体发明内容如下0011叶轮流体发电机,由发电机转子、发电机定子、叶轮、壳体组成,其特征是至少含有一个叶轮盘,在叶轮。
9、盘上设置有多个叶片,发电机转子与叶轮转轴连接,壳体将叶轮或叶轮及发电机转子、发电机定子密闭成为一个腔体,壳体上设置有流体进口和出口,流体从进说明书CN102102546ACN102102549A2/3页4口进入通过叶轮盘膨胀推动叶轮盘转动,叶轮驱动发电机转子和发电机定子相互运动产生电能。0012叶轮为封闭式或开启式,任何可以实现将流体运动能力转换机械能的叶轮形状都可以用于本发明,通常的叶片的形状为单圆弧、双圆弧、直叶片、三元叶片中的一种。0013将叶片固定在一个带有转轴的基座上,形成叶轮,叶轮的叶片的形状可以有多种,常用的有单圆弧、双圆弧、直叶片、三元叶片,根据需要可以设计成为其他形状,但是主。
10、要的原则是叶片的设计需要使得流体产生最大的膨胀功。0014将叶片2固定在一个带有转轴的基座上,同时在叶片上再设置一个壳体,使得叶片被两面的壳体包围成为一个封闭的腔体,该腔体内形成了多个流体流入和流出的通道,构成封闭式叶轮。常用的有单圆弧、双圆弧、直叶片、三元叶片,根据需要可以设计成为其他形状,但是主要的原则是叶片的设计需要使得流体产生最大的膨胀功。0015设置有多个叶轮盘,每个叶轮盘具有一个相同的转动轴,转动轴与发电机的发电机转子连接。0016在叶轮的转轴两端设置有轴承,在轴承的内端或外端设置有密封垫、环或胶圈。0017在流体的进口或出口处设置有增压的涡室,在涡室与叶片接近部位设置有喷嘴。00。
11、18叶轮上的转动轴与发电机转子上的转动轴直接连接或通过变速齿轮箱连接。0019壳体为真空密闭腔体、密封腔体、封闭腔体中、开口腔体的一种。0020发电机定子或发电机转子上设置有至少下列装置之一0021A、金属线圈,该线圈在工作时接通电源;0022B、磁铁;0023C、含有稀土元素的磁铁。0024包括有一种流体,流体经由壳体的入口,经叶轮盘膨胀后从出口流出,流体选择自下列至少一种或其混合物0025A、液体;0026B、气体;0027C、超临界;0028D、等离子体。0029一种将流体运动能量转换为电能的方法,采用至少两个叶轮盘结构,两个叶轮盘实现多点紧密结合,流体经过叶轮盘后膨胀,推动叶轮旋转,带。
12、动发电机转子运动,发电机转子与发电机定子相互运动,将流体的运动压力能量转换为电能。0030流体选择自下列至少一种或其混合物0031A、液体;0032B、气体;0033C、超临界;0034D、等离子体。0035有益的效果如下00361、采用本发明的结构和方法进行发电,可以实现多种流体的混合发电,对流体没有限制,扩大了流体的应用和种类,便于利用多种的流体实现发电。00372、本发明可以实现1W3000KW的各种发电,尤其适合于5KW200KW的各种发电;说明书CN102102546ACN102102549A3/3页500383、本发明适合于利用太阳能、余热、余压、地热的“低品位热能”进行发电,以及。
13、适合于采样低温有机工作介质实现的发电,特别是采用有机郎肯循环实现的发电。00394、本发明结构简单,便于在不同的行业和领域使用。00405、本发明降低了发电设备的成本,提高了发电的效能。附图说明0041附图中标号具体含义如下00421叶轮,2叶片,3转轴,4涡室,5喷嘴,6密闭腔体,7流体进口,8流体出口,9壳体,10变速箱,11发电机转子,12发电机定子。0043图1开启式叶轮及叶片;0044将叶片2固定在一个带有转轴的基座上,形成叶轮1,叶轮1的叶片的形状可以有多种,常用的有单圆弧、双圆弧、直叶片、三元叶片,根据需要可以设计成为其他形状,但是主要的原则是叶片的设计需要使得流体产生最大的膨胀。
14、功。0045图2封闭式叶轮及叶片;0046将叶片2固定在一个带有转轴的基座上,同时在叶片上再设置一个壳体,使得叶片被两面的壳体包围成为一个封闭的腔体,该腔体内形成了多个流体流入和流出的通道,构成封闭式叶轮。常用的有单圆弧、双圆弧、直叶片、三元叶片,根据需要可以设计成为其他形状,但是主要的原则是叶片的设计需要使得流体产生最大的膨胀功。0047图3带有变速箱的叶轮发电机0048图4多级叶轮发电机具体实施方式0049实施例一带有增压腔体的单机叶轮发电机0050如图3所示,开启式的叶轮2设置在一个壳体9内,流体从流体进口7进入,经喷嘴5喷射在叶轮2上面,推动叶轮2旋转,叶轮带动转轴3进行旋转后,带动设。
15、置在转轴上的发电机转子11进行旋转,形成与发电机定子12的相互运动,流体将喷嘴5喷射到叶轮上,将流体的运动能量转换机械能,发电机转子和定子将机械能转换为电能,实现流体的发电。0051流体从流体出口8排除后,进入到涡室,增压后排出。0052本案例中采用R123为工作介质,发电功率为5KW。0053实施例二带有变速箱的叶轮发电机0054如图4所示,本例中发电的流体工作介质为高压低温有机工作介质R134A,流体从流体进口7进入到腔体内,经喷嘴5喷射到叶轮上2,流体在叶轮进行喷射和膨胀做工,推动转轴3转动,转轴经变速箱体10将转速变换为3000转,在变速箱体10上连接有发电机转子11和发电机定子12,转子和定子相对运动产生电能,实现将流体的运动能转换为电能。0055上述案例中,都可以采用液体、气体、等离子体或液体与气体的混合物发电,这样可以充分的利用余热余压,或者利用太阳能、浅层地表热能以及传统能源进行补充。说明书CN102102546ACN102102549A1/2页6图1图2图3说明书附图CN102102546ACN102102549A2/2页7图4说明书附图CN102102546A。