本發(fā)明所公開的主題涉及具有磁軸承的氫氣膨脹發(fā)電機。更具體地，本發(fā)明所公開的主題涉及一體式膨脹發(fā)電機，其允許使用氫氣作為磁軸承以及可能的發(fā)電機的冷卻流體。

背景技術(shù)：

1、氫氣膨脹發(fā)電機是一種旋轉(zhuǎn)式機器，其通過葉輪使流體膨脹以釋放膨脹功，從而驅(qū)動葉輪旋轉(zhuǎn)。通常，葉輪機械地聯(lián)接至傳動機構(gòu)，該傳動機構(gòu)將旋轉(zhuǎn)傳遞至發(fā)電機的軸，從而產(chǎn)生電能。如果葉輪和發(fā)電機均容納在共同的殼體中，則稱之為一體化機器。

2、氫氣應用在能量轉(zhuǎn)換中變得越來越重要；然而，已知在旋轉(zhuǎn)式機器中，特別是在膨脹發(fā)電機中使用氫氣的幾個缺點和潛在風險。例如，文獻cn113374538a和cn113374581a旨在克服用于氫氣應用的膨脹發(fā)電機中的氫氣泄漏問題，由于氫氣的臨界點火能量小，這種氫氣泄漏問題可能造成爆炸危險。根據(jù)這些文獻，通過使用惰性氣體和隔離氣體(諸如氮氣)在旋轉(zhuǎn)軸和殼體之間形成旋轉(zhuǎn)密封件(諸如通過干氣密封件產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)密封件)。此外，從文獻cn113513580a已知使用潤滑系統(tǒng)來潤滑位于氫氣膨脹機和發(fā)電機之間的減速箱，從而降低發(fā)電機軸的轉(zhuǎn)速，從而通常以便實現(xiàn)機械軸承和其他旋轉(zhuǎn)機械部件的轉(zhuǎn)速要求。

3、然而，希望擁有無需引入工作氣體和/或液體(諸如密封氣體或潤滑)的安全的高速旋轉(zhuǎn)機器。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、根據(jù)一個方面，本發(fā)明所公開的主題涉及一種膨脹發(fā)電機，該膨脹發(fā)電機從機器入口接收氫氣并且將經(jīng)膨脹的氫氣排放到機器出口，該膨脹發(fā)電機包括機械連接到發(fā)電機的葉輪并且還包括由從該機器入口獲得的氫氣流冷卻的至少一個磁軸承。該膨脹發(fā)電機位于殼體內(nèi)部。根據(jù)一些實施方案，從該機器入口獲得的氫氣流流經(jīng)殼體內(nèi)的適當路徑以至少冷卻磁軸承。有利地，該發(fā)電機也由從該機器入口獲得的氫氣流冷卻。根據(jù)一些實施方案，氫氣僅用于冷卻該發(fā)電機而不冷卻該磁軸承。

技術(shù)特征：

1.一種膨脹發(fā)電機(100)，所述膨脹發(fā)電機具有機器入口(111)和機器出口(112)并且包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹發(fā)電機(100、200、300、400、500)，其中至少一個磁軸承(130、230、330、430、530)位于所述葉輪(110、210、310、410、510)與所述發(fā)電機(120、220、320、420、520)之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹發(fā)電機(100、200、300、400、500)，所述膨脹發(fā)電機被布置成使得在所述機器的操作期間，所述殼體(140、240、340、440、540)內(nèi)部的環(huán)境壓力高于所述殼體外部的環(huán)境壓力。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹發(fā)電機(100、200、300、400、500)，所述膨脹發(fā)電機被布置成使得所述殼體(140、240、340、440、540)內(nèi)部的環(huán)境為無氧的。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹發(fā)電機(200、300、400、500)，其中所述至少一個磁軸承(230、330、331、430、431、432、530、531、532)流體地聯(lián)接到所述機器出口(212、312、412、512)，并且被配置為在所述出口(212、312、412、512)處排出加熱氫氣流。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹發(fā)電機(100、200、300、400、500)，還包括流體導管(113、213、313、413、513)，所述流體導管流體地聯(lián)接所述機器入口(111、211、311、411、511)和所述至少一個磁軸承(130、230、330、430、530)，其中所述流體導管(113、213、313、413、513)至少部分地由所述葉輪(110、210、310、410、510)的后表面限定。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的膨脹發(fā)電機(100、200、300、400、500)，其中所述葉輪(110、210、310、410、510)包括流體地聯(lián)接所述流體導管(113、213、313、413、513)和所述葉輪葉片的至少一個內(nèi)部通道(114、214、314、414、514)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹發(fā)電機(300、400、500)，還包括冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)被配置為使冷卻流體循環(huán)以冷卻所述旋轉(zhuǎn)磁性組件(322、422、522)和/或所述固定磁性組件(323、423、523)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的膨脹發(fā)電機(300、400、500)，其中在所述旋轉(zhuǎn)磁性組件(322、422、522)與所述固定磁性組件(323、423、523)之間限定間隙，并且

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的膨脹發(fā)電機(300、400)，包括第一冷卻系統(tǒng)和第二冷卻系統(tǒng)，所述第一冷卻系統(tǒng)被配置為使第一冷卻流體循環(huán)以冷卻所述旋轉(zhuǎn)磁性組件(322、422)并且還可能冷卻所述固定磁性組件(323、423)，所述第二冷卻系統(tǒng)被配置為使第二冷卻流體循環(huán)以冷卻所述固定磁性組件(323、423)。

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的膨脹發(fā)電機(400、500)，其中所述冷卻流體為氫氣。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的膨脹發(fā)電機(400)，其中所述第一冷卻流體和所述第二冷卻流體均為氫氣。

13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的膨脹發(fā)電機(400、500)，其中所述冷卻系統(tǒng)流體地聯(lián)接到所述入口(411、511)并且被配置為使來自所述機器入口(411、511)的氫氣流循環(huán)。

14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的膨脹發(fā)電機(400、500)，其中所述冷卻系統(tǒng)流體地聯(lián)接到所述機器出口(412、512)并且被配置為在所述機器出口(412、512)處排出加熱氫氣流。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的膨脹發(fā)電機(400、500)，其中所述冷卻系統(tǒng)流體地聯(lián)接到所述至少一個磁軸承(432、530、531、532)。

16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的膨脹發(fā)電機(400)，所述膨脹發(fā)電機被配置為將來自所述間隙的加熱氫氣流以及來自所述至少一個磁軸承(430、431、432)的加熱氫氣流排放到所述機器出口(412)。

17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹發(fā)電機(400、500)，其中所述至少一個磁軸承為第一徑向磁軸承(430、530)、推力磁軸承(431、531)和第二徑向磁軸承(432、532)。

技術(shù)總結(jié)
用于氫氣應用的膨脹發(fā)電機(100)具有機器入口(111)和機器出口(112)，并且包括使氫氣膨脹并且直接連接到發(fā)電機(120)的葉輪(110)以及由從該機器入口(111)獲得的氫氣流冷卻的至少一個磁軸承(130)。該膨脹發(fā)電機(100)位于殼體(140)內(nèi)，并且優(yōu)選地，氫氣流經(jīng)該殼體(140)內(nèi)的適當路徑以冷卻該至少一個磁軸承(130)。有利地，該發(fā)電機(120)也由從該機器入口(111)獲得的氫氣流冷卻。

技術(shù)研發(fā)人員：馬西米利亞諾·奧爾蒂斯內(nèi)里,馬泰奧·多齊尼,F·坎焦利
受保護的技術(shù)使用者：諾沃皮尼奧內(nèi)技術(shù)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2