自潤滑渦旋膨脹發電機組的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及發電機領域和熱電轉換領域，具體涉及一種自潤滑渦旋膨脹發電機組，應用于有機朗肯循環系統，實現熱能到電能的轉換。
【背景技術】
[0002]近年來，利用有機工質朗肯循環(0RC)在低溫熱源做功和發電設備中獲得迅速發展，電能是品位較高的能量形式，將低品位熱能轉化為電能無疑非常具有吸引力。中小型0RC發電機組中多采用容積式膨脹機，其中，渦旋膨脹機因其具有零件少、結構簡單緊湊、體積小、容積效率高、氣流脈動小、泄漏量少等優點而得到廣泛應用。
[0003]但一直以來，渦旋膨脹機存在機械部件潤滑不足或潤滑油系統過于復雜的情況。例如，中國專利201110363398.1公開了一種渦旋膨脹發電機及朗肯循環熱電轉換系統，其采取的潤滑方式是:潤滑油管道穿過殼體的側壁，位于殼體內的一端與支架進油孔相連，位于殼體外的一端與外部的高壓低溫潤滑油輸入裝置連接，其中，高壓低溫潤滑油輸入裝置包括通過管道依次連接的冷凝器、高壓栗和過濾器，整個潤滑系統結構復雜，且轉軸頂部與動渦盤的配合面難以得到潤滑，潤滑效果較差。再如，中國專利201310021129.6公開了一種高效可靠渦旋膨脹發電機，其采取的潤滑方式是:工質混合有潤滑油，潤滑油完全隨工質從膨脹機入口進入，經過動盤組件后的工質通過與曲軸同步轉動的平衡塊的旋轉碰撞以及離心力的作用向周圍飛濺，使工質中的潤滑油噴灑至平衡塊周圍的部件上，該潤滑方式存在的問題是:因有機工質與潤滑油互溶性非常好，難以分離，進入潤滑部件的潤滑液絕大部分為工質，因而潤滑效果差，且含高壓工質的潤滑油會增加工質膨脹后的背壓，影響膨脹效率；同時，利用平衡塊飛濺噴灑潤滑油，難以保證潤滑油能到達需潤滑的各部件或部位，潤滑效果難以保證。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種自潤滑渦旋膨脹發電機組，該發電機組采用結構簡單的潤滑系統，潤滑部位全面，能降低潤滑油對工質膨脹做功的影響，工質膨脹效率高，機組發電效率高。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是，自潤滑渦旋膨脹發電機組，包括:封閉殼體和設置于所述封閉殼體內的渦旋膨脹機以及由所述渦旋膨脹機驅動的發電機，所述封閉殼體的一端設有吸氣口，所述封閉殼體的另一端設有排氣口，所述渦旋膨脹機靠近所述吸氣口，所述發電機靠近所述排氣口 ；所述渦旋膨脹機包括靜渦盤和動渦盤，所述動渦盤的側壁與所述靜渦盤的側壁嚙合并形成膨脹腔；所述發電機包括發電機定子和發電機轉子，所述發電機轉子的轉軸第一端與所述動渦盤連接，所述轉軸的內部設有潤滑油通道，所述潤滑油通道包括沿軸向貫通的軸向潤滑油通道以及與所述軸向潤滑油通道連通的徑向潤滑油通道，所述徑向潤滑油通道的位置與所述轉軸上的軸承安裝位置相對應；所述轉軸的第二端內部設置有由所述轉軸驅動的用于向所述軸向潤滑油通道供油的供油件。
[0006]本實用新型的自潤滑渦旋膨脹發電機組運行前，在其封閉殼體內的下部注入潤滑油，潤滑油液位達到供油件處；發電機組運行過程中，高溫高壓的氣體工質自封閉殼體上的吸氣口進入渦旋膨脹機的膨脹腔，膨脹做功過程中，氣體推動動渦盤運動，由動渦盤帶動發電機轉子轉動切割磁力線產生感應電動勢，由發電機定子對外輸出電能，膨脹做功后的低溫低壓氣體工質自封閉殼體上的排氣口排出；發電機轉子轉動過程中，設于其轉軸第二端內部的供油件隨轉軸的轉動不斷將潤滑油加壓并供入軸向潤滑油通道內，一部分潤滑油自徑向潤滑油通道流出，對安裝于轉軸上的軸承進行潤滑，另一部分潤滑油自軸向潤滑油通道的端部流出，對動渦盤與轉軸的配合端面進行潤滑，潤滑后的潤滑油經膨脹后的氣體工質冷卻，在重力作用下流回封閉殼體下部，本實用新型發電機組中的潤滑系統結構簡單，潤滑部位全面，所有相對運動的機件皆能得到良好潤滑；由于大部分的潤滑油流回封閉殼體，只有極少量的潤滑油隨工質流體自排氣口排出進入有機朗肯循環系統，因此潤滑油對工質膨脹做功的影響非常小，工質膨脹效率高；同時，由于渦旋膨脹機及由其驅動的發電機設在封閉殼體內，禍旋膨脹機靠近封閉殼體上的吸氣口，發電機靠近封閉殼體上的排氣口，發電機組運行過程中，渦旋膨脹機出口的低溫低壓氣體工質可對發電機進行有效冷卻，發電機無需另設冷卻機構，提高了發電機的發電效率，簡化了機組結構；而且，由于渦旋膨脹機出口為低壓環境，因而降低了對發電機定子和發電機轉子的承載要求；渦旋膨脹機和發電機設在封閉殼體內，整個機組密封性好，避免了工質泄漏。
[0007]以下是對本實用新型的自潤滑渦旋膨脹發電機組的多處優化改進:
[0008]其中，所述供油件大致呈人字形結構，包括與所述轉軸的內壁固定安裝的安裝部和固設于所述安裝部上的兩個葉片，兩個所述的葉片分別傾斜設于所述安裝部的兩側，且傾斜方向相反。轉軸的轉動，一方面使發電機轉子切割磁力線產生感應電動勢，由發電機定子對外輸出電能；另一方面，帶動結構簡單的人字形供油件轉動，由傾斜方向相反的兩個葉片對潤滑油加壓并向潤滑油通道供油，對相對運動的機件進行潤滑，潤滑油的供給無需額外的動力。
[0009]其中，所述動渦盤和靜渦盤之間設置有防止所述動渦盤自轉的防轉機構。防轉機構的設置，確保高溫高壓的氣體工質進入膨脹腔膨脹做功，推動動渦盤運動過程中，動渦盤僅發生平動，而不會發生自轉現象。
[0010]其中，進一步地，所述防轉機構包括套設在所述動渦盤外的圓環體，所述圓環體的一個端面上沿直徑方向設有兩個第一凸塊，所述圓環體的另一個端面上沿直徑方向設有兩個第二凸塊，兩個所述第一凸塊的連線垂直于兩個所述第二凸塊的連線；所述靜渦盤上設置有與所述第一凸塊滑動配合的靜渦盤滑槽；所述動渦盤上設置有與所述第二凸塊滑動配合的動渦盤滑槽。更進一步地，所述動渦盤的外周上對應于每一個所述動渦盤滑槽處分別設有兩個向外延伸的限位部，兩個所述限位部之間形成所述動渦盤滑槽。
[0011]發電機組運行過程中，高溫高壓的氣體工質進入膨脹腔膨脹做功過程時，借助于動渦盤滑槽與圓環體上兩個第二凸塊的滑動配合，確保動渦盤僅沿X方向運動；借助于靜渦盤滑槽與圓環體上兩個第一凸塊的滑動配合，確保圓環體帶動動渦盤沿γ方向運動，從而實現動渦盤在平面內沿X、Y方向運動即平動；限位部的設置防止了動渦盤平動過程中發生自轉，確保動渦盤平動帶動轉軸轉動實現發電目的。
[0012]其中，所述轉軸為偏心軸，在所述轉軸上設置有平衡結構。
[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，所述吸氣口設于所述上殼體，所述排氣口設于所述下殼體。封閉殼體采用組件結構，便于渦旋膨脹機和發電機的安裝與維護。
[0014]綜上所述，本實用新型的自潤滑渦旋膨脹發電機組，潤滑系統簡單，潤滑部位全面，潤滑油對工質膨脹做功的影響小，工質膨脹效率高，機組發電效率高，機組密封性好，避免了工質泄漏，運行可靠。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型實施例的自潤滑渦旋膨脹發電機組結構剖視示意圖；
[0016]圖2是圖1中的靜渦盤結構示意圖；
[0017]圖3是圖1中的動渦盤結構示意圖；
[0018]圖4是圖1中的防轉機構結構示意圖；
[0019]圖5是圖4的A-A剖視示意圖；
[0020]圖6是圖1中的轉軸結構剖視示意圖；
[0021]圖7是圖1中的供油件結構示意圖；
[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；3a-靜渦盤滑槽；3b-靜渦盤側壁；3c-靜渦盤進氣孔；34_膨脹腔；4_動渦盤；4a_動渦盤滑槽；4al-限位部；4b-動渦盤側壁；4c-安裝孔；5_上軸承；6_上平衡塊；7_主軸承；8_轉軸；8a-供油件安裝孔；8b-下平衡塊固定螺紋孔；8c-軸向潤滑油通道；8d-主軸承徑向潤滑油通道；8e-上平衡塊安裝槽；8f-上軸承徑向潤滑油通道；9_發電機定子；10_發電機轉子；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_防轉機構；15a-圓環體；15b-第一凸塊；15c_第二凸塊；16_動禍盤支撐件；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。
【具體實施方式】
[0025]本實用新型的核心在于提供一種自潤滑渦旋膨脹發電機組，該發電機組的潤滑系統結構簡單，潤滑部位全面，所有相對運動的機件皆能得到良好潤滑；潤滑油對工質膨脹做功的影響小，工質膨脹效率高，機組發電效率高。
[0026]為了使本領域技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，以下結合附圖和具體實施例，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0027]本文中述及的“上、下”等表示方位的用語是基于附圖的位置關系，不應將其理解為對保護范圍的絕對限定；同理，“第一、第二”等用語僅是為了便于描述，以區分具有相同名稱的不同組成部件，并不表示先后或主次關系。
[0028]如圖1所示，以發電機組立式設置為例，本實施例的自潤滑渦旋膨脹發電機組包