自潤(rùn)滑渦旋膨脹發(fā)電機(jī)組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及發(fā)電機(jī)領(lǐng)域和熱電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，具體涉及一種自潤(rùn)滑渦旋膨脹發(fā)電機(jī)組，應(yīng)用于有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)熱能到電能的轉(zhuǎn)換。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，利用有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)(0RC)在低溫?zé)嵩醋龉桶l(fā)電設(shè)備中獲得迅速發(fā)展，電能是品位較高的能量形式，將低品位熱能轉(zhuǎn)化為電能無(wú)疑非常具有吸引力。中小型0RC發(fā)電機(jī)組中多采用容積式膨脹機(jī)，其中，渦旋膨脹機(jī)因其具有零件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、體積小、容積效率高、氣流脈動(dòng)小、泄漏量少等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。
[0003]但一直以來(lái)，渦旋膨脹機(jī)存在機(jī)械部件潤(rùn)滑不足或潤(rùn)滑油系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜的情況。例如，中國(guó)專(zhuān)利201110363398.1公開(kāi)了一種渦旋膨脹發(fā)電機(jī)及朗肯循環(huán)熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其采取的潤(rùn)滑方式是:潤(rùn)滑油管道穿過(guò)殼體的側(cè)壁，位于殼體內(nèi)的一端與支架進(jìn)油孔相連，位于殼體外的一端與外部的高壓低溫潤(rùn)滑油輸入裝置連接，其中，高壓低溫潤(rùn)滑油輸入裝置包括通過(guò)管道依次連接的冷凝器、高壓栗和過(guò)濾器，整個(gè)潤(rùn)滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且轉(zhuǎn)軸頂部與動(dòng)渦盤(pán)的配合面難以得到潤(rùn)滑，潤(rùn)滑效果較差。再如，中國(guó)專(zhuān)利201310021129.6公開(kāi)了一種高效可靠渦旋膨脹發(fā)電機(jī)，其采取的潤(rùn)滑方式是:工質(zhì)混合有潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑油完全隨工質(zhì)從膨脹機(jī)入口進(jìn)入，經(jīng)過(guò)動(dòng)盤(pán)組件后的工質(zhì)通過(guò)與曲軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)的平衡塊的旋轉(zhuǎn)碰撞以及離心力的作用向周?chē)w濺，使工質(zhì)中的潤(rùn)滑油噴灑至平衡塊周?chē)牟考希摑?rùn)滑方式存在的問(wèn)題是:因有機(jī)工質(zhì)與潤(rùn)滑油互溶性非常好，難以分離，進(jìn)入潤(rùn)滑部件的潤(rùn)滑液絕大部分為工質(zhì)，因而潤(rùn)滑效果差，且含高壓工質(zhì)的潤(rùn)滑油會(huì)增加工質(zhì)膨脹后的背壓，影響膨脹效率；同時(shí)，利用平衡塊飛濺噴灑潤(rùn)滑油，難以保證潤(rùn)滑油能到達(dá)需潤(rùn)滑的各部件或部位，潤(rùn)滑效果難以保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種自潤(rùn)滑渦旋膨脹發(fā)電機(jī)組，該發(fā)電機(jī)組采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的潤(rùn)滑系統(tǒng)，潤(rùn)滑部位全面，能降低潤(rùn)滑油對(duì)工質(zhì)膨脹做功的影響，工質(zhì)膨脹效率高，機(jī)組發(fā)電效率高。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，自潤(rùn)滑渦旋膨脹發(fā)電機(jī)組，包括:封閉殼體和設(shè)置于所述封閉殼體內(nèi)的渦旋膨脹機(jī)以及由所述渦旋膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，所述封閉殼體的一端設(shè)有吸氣口，所述封閉殼體的另一端設(shè)有排氣口，所述渦旋膨脹機(jī)靠近所述吸氣口，所述發(fā)電機(jī)靠近所述排氣口 ；所述渦旋膨脹機(jī)包括靜渦盤(pán)和動(dòng)渦盤(pán)，所述動(dòng)渦盤(pán)的側(cè)壁與所述靜渦盤(pán)的側(cè)壁嚙合并形成膨脹腔；所述發(fā)電機(jī)包括發(fā)電機(jī)定子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸第一端與所述動(dòng)渦盤(pán)連接，所述轉(zhuǎn)軸的內(nèi)部設(shè)有潤(rùn)滑油通道，所述潤(rùn)滑油通道包括沿軸向貫通的軸向潤(rùn)滑油通道以及與所述軸向潤(rùn)滑油通道連通的徑向潤(rùn)滑油通道，所述徑向潤(rùn)滑油通道的位置與所述轉(zhuǎn)軸上的軸承安裝位置相對(duì)應(yīng)；所述轉(zhuǎn)軸的第二端內(nèi)部設(shè)置有由所述轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)的用于向所述軸向潤(rùn)滑油通道供油的供油件。
[0006]本實(shí)用新型的自潤(rùn)滑渦旋膨脹發(fā)電機(jī)組運(yùn)行前，在其封閉殼體內(nèi)的下部注入潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑油液位達(dá)到供油件處；發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，高溫高壓的氣體工質(zhì)自封閉殼體上的吸氣口進(jìn)入渦旋膨脹機(jī)的膨脹腔，膨脹做功過(guò)程中，氣體推動(dòng)動(dòng)渦盤(pán)運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)渦盤(pán)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁力線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由發(fā)電機(jī)定子對(duì)外輸出電能，膨脹做功后的低溫低壓氣體工質(zhì)自封閉殼體上的排氣口排出；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，設(shè)于其轉(zhuǎn)軸第二端內(nèi)部的供油件隨轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)不斷將潤(rùn)滑油加壓并供入軸向潤(rùn)滑油通道內(nèi)，一部分潤(rùn)滑油自徑向潤(rùn)滑油通道流出，對(duì)安裝于轉(zhuǎn)軸上的軸承進(jìn)行潤(rùn)滑，另一部分潤(rùn)滑油自軸向潤(rùn)滑油通道的端部流出，對(duì)動(dòng)渦盤(pán)與轉(zhuǎn)軸的配合端面進(jìn)行潤(rùn)滑，潤(rùn)滑后的潤(rùn)滑油經(jīng)膨脹后的氣體工質(zhì)冷卻，在重力作用下流回封閉殼體下部，本實(shí)用新型發(fā)電機(jī)組中的潤(rùn)滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，潤(rùn)滑部位全面，所有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)件皆能得到良好潤(rùn)滑；由于大部分的潤(rùn)滑油流回封閉殼體，只有極少量的潤(rùn)滑油隨工質(zhì)流體自排氣口排出進(jìn)入有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)，因此潤(rùn)滑油對(duì)工質(zhì)膨脹做功的影響非常小，工質(zhì)膨脹效率高；同時(shí)，由于渦旋膨脹機(jī)及由其驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)設(shè)在封閉殼體內(nèi)，禍旋膨脹機(jī)靠近封閉殼體上的吸氣口，發(fā)電機(jī)靠近封閉殼體上的排氣口，發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，渦旋膨脹機(jī)出口的低溫低壓氣體工質(zhì)可對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行有效冷卻，發(fā)電機(jī)無(wú)需另設(shè)冷卻機(jī)構(gòu)，提高了發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率，簡(jiǎn)化了機(jī)組結(jié)構(gòu)；而且，由于渦旋膨脹機(jī)出口為低壓環(huán)境，因而降低了對(duì)發(fā)電機(jī)定子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的承載要求；渦旋膨脹機(jī)和發(fā)電機(jī)設(shè)在封閉殼體內(nèi)，整個(gè)機(jī)組密封性好，避免了工質(zhì)泄漏。
[0007]以下是對(duì)本實(shí)用新型的自潤(rùn)滑渦旋膨脹發(fā)電機(jī)組的多處優(yōu)化改進(jìn):
[0008]其中，所述供油件大致呈人字形結(jié)構(gòu)，包括與所述轉(zhuǎn)軸的內(nèi)壁固定安裝的安裝部和固設(shè)于所述安裝部上的兩個(gè)葉片，兩個(gè)所述的葉片分別傾斜設(shè)于所述安裝部的兩側(cè)，且傾斜方向相反。轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，一方面使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子切割磁力線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由發(fā)電機(jī)定子對(duì)外輸出電能；另一方面，帶動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的人字形供油件轉(zhuǎn)動(dòng)，由傾斜方向相反的兩個(gè)葉片對(duì)潤(rùn)滑油加壓并向潤(rùn)滑油通道供油，對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)件進(jìn)行潤(rùn)滑，潤(rùn)滑油的供給無(wú)需額外的動(dòng)力。
[0009]其中，所述動(dòng)渦盤(pán)和靜渦盤(pán)之間設(shè)置有防止所述動(dòng)渦盤(pán)自轉(zhuǎn)的防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)置，確保高溫高壓的氣體工質(zhì)進(jìn)入膨脹腔膨脹做功，推動(dòng)動(dòng)渦盤(pán)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)渦盤(pán)僅發(fā)生平動(dòng)，而不會(huì)發(fā)生自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
[0010]其中，進(jìn)一步地，所述防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括套設(shè)在所述動(dòng)渦盤(pán)外的圓環(huán)體，所述圓環(huán)體的一個(gè)端面上沿直徑方向設(shè)有兩個(gè)第一凸塊，所述圓環(huán)體的另一個(gè)端面上沿直徑方向設(shè)有兩個(gè)第二凸塊，兩個(gè)所述第一凸塊的連線(xiàn)垂直于兩個(gè)所述第二凸塊的連線(xiàn)；所述靜渦盤(pán)上設(shè)置有與所述第一凸塊滑動(dòng)配合的靜渦盤(pán)滑槽；所述動(dòng)渦盤(pán)上設(shè)置有與所述第二凸塊滑動(dòng)配合的動(dòng)渦盤(pán)滑槽。更進(jìn)一步地，所述動(dòng)渦盤(pán)的外周上對(duì)應(yīng)于每一個(gè)所述動(dòng)渦盤(pán)滑槽處分別設(shè)有兩個(gè)向外延伸的限位部，兩個(gè)所述限位部之間形成所述動(dòng)渦盤(pán)滑槽。
[0011]發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，高溫高壓的氣體工質(zhì)進(jìn)入膨脹腔膨脹做功過(guò)程時(shí)，借助于動(dòng)渦盤(pán)滑槽與圓環(huán)體上兩個(gè)第二凸塊的滑動(dòng)配合，確保動(dòng)渦盤(pán)僅沿X方向運(yùn)動(dòng)；借助于靜渦盤(pán)滑槽與圓環(huán)體上兩個(gè)第一凸塊的滑動(dòng)配合，確保圓環(huán)體帶動(dòng)動(dòng)渦盤(pán)沿γ方向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)渦盤(pán)在平面內(nèi)沿X、Y方向運(yùn)動(dòng)即平動(dòng)；限位部的設(shè)置防止了動(dòng)渦盤(pán)平動(dòng)過(guò)程中發(fā)生自轉(zhuǎn)，確保動(dòng)渦盤(pán)平動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)發(fā)電目的。
[0012]其中，所述轉(zhuǎn)軸為偏心軸，在所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有平衡結(jié)構(gòu)。
[0013]其中，所述封閉殼體包括依次密封連接的上殼體、中殼體和下殼體，所述吸氣口設(shè)于所述上殼體，所述排氣口設(shè)于所述下殼體。封閉殼體采用組件結(jié)構(gòu)，便于渦旋膨脹機(jī)和發(fā)電機(jī)的安裝與維護(hù)。
[0014]綜上所述，本實(shí)用新型的自潤(rùn)滑渦旋膨脹發(fā)電機(jī)組，潤(rùn)滑系統(tǒng)簡(jiǎn)單，潤(rùn)滑部位全面，潤(rùn)滑油對(duì)工質(zhì)膨脹做功的影響小，工質(zhì)膨脹效率高，機(jī)組發(fā)電效率高，機(jī)組密封性好，避免了工質(zhì)泄漏，運(yùn)行可靠。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的自潤(rùn)滑渦旋膨脹發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)剖視示意圖；
[0016]圖2是圖1中的靜渦盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是圖1中的動(dòng)渦盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4是圖1中的防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5是圖4的A-A剖視示意圖；
[0020]圖6是圖1中的轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)剖視示意圖；
[0021]圖7是圖1中的供油件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖8是圖7的左視不意圖；
[0023]圖9是圖7的俯視不意圖；
[0024]圖中:1-封閉殼體；1-上殼體；2_高低壓分隔板；2a_分隔板通孔；3_靜渦盤(pán)；3a-靜渦盤(pán)滑槽；3b-靜渦盤(pán)側(cè)壁；3c-靜渦盤(pán)進(jìn)氣孔；34_膨脹腔；4_動(dòng)渦盤(pán)；4a_動(dòng)渦盤(pán)滑槽；4al-限位部；4b-動(dòng)渦盤(pán)側(cè)壁；4c-安裝孔；5_上軸承；6_上平衡塊；7_主軸承；8_轉(zhuǎn)軸；8a-供油件安裝孔；8b-下平衡塊固定螺紋孔；8c-軸向潤(rùn)滑油通道；8d-主軸承徑向潤(rùn)滑油通道；8e-上平衡塊安裝槽；8f-上軸承徑向潤(rùn)滑油通道；9_發(fā)電機(jī)定子；10_發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子；11-供油件；11a-安裝部；lib-葉片；11c-葉片；12-下軸承支撐座；13-吸氣口 ；14-中殼體；15_防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；15a-圓環(huán)體；15b-第一凸塊；15c_第二凸塊；16_動(dòng)禍盤(pán)支撐件；17-主軸承支撐件；17a-支撐件通孔；18-排氣口 ； 19-下殼體；20_下平衡塊；21_下軸承。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本實(shí)用新型的核心在于提供一種自潤(rùn)滑渦旋膨脹發(fā)電機(jī)組，該發(fā)電機(jī)組的潤(rùn)滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，潤(rùn)滑部位全面，所有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)件皆能得到良好潤(rùn)滑；潤(rùn)滑油對(duì)工質(zhì)膨脹做功的影響小，工質(zhì)膨脹效率高，機(jī)組發(fā)電效率高。
[0026]為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0027]本文中述及的“上、下”等表示方位的用語(yǔ)是基于附圖的位置關(guān)系，不應(yīng)將其理解為對(duì)保護(hù)范圍的絕對(duì)限定；同理，“第一、第二”等用語(yǔ)僅是為了便于描述，以區(qū)分具有相同名稱(chēng)的不同組成部件，并不表示先后或主次關(guān)系。
[0028]如圖1所示，以發(fā)電機(jī)組立式設(shè)置為例，本實(shí)施例的自潤(rùn)滑渦旋膨脹發(fā)電機(jī)組包