[发明专利]涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及低温余热回收发电技术领域，特别涉及一种涡轮机。

背景技术

在低品位余热回收领域，有机朗肯循环技术是主要热-功(电)技术之一，虽然相比于传统的水蒸汽朗肯循环发电技术，有机朗肯循环技术系统简化、效率高，但低品位余热回收设备的效率仍然较低，投资回收期长，这是限制低品位余热回收发电行业发展的主要因素之一。

现有的采用磁悬浮涡轮膨胀机发电的有机朗肯循环系统，虽然提高了膨胀机的效率和寿命，但由于辅机寿命、效率仍然很低，导致系统总的热电效率不高，特别是循环工质泵，若采用磁悬浮离心工质泵则耗电量较高、价格高，若采用普通工质泵则耗电量高、价格较高、寿命短、维护费用高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种涡轮机，该涡轮机结构简单、成本低，且热电效率高。

根据本发明的涡轮机，包括：电机壳、涡壳和工质泵壳，所述电机壳限定出第一安装空间，所述涡壳限定出第二安装空间，所述工质泵壳限定出第三安装空间，所述第一安装空间与所述第二安装空间隔断开，所述第一安装空间与所述第三安装空间隔开；

定子组件，所述定子组件设置在所述电机壳的内壁上且所述定子组件包括：定子铁心和缠绕在所述定子铁芯上的定子线圈；

转子轴，所述转子轴包括：从前向后依次相连的工质泵转子轴、电机转子轴和涡轮转子轴，所述工质泵转子轴的前端位于所述第三安装空间内，所述电机转子轴位于所述第一安装空间内，所述涡轮转子轴的后端位于所述第二安装空间内，所述电机轴内嵌设有永磁铁芯，所述永磁铁芯与所述定子组件正对；

前径向永磁偏置磁悬浮轴承和后径向永磁偏置磁悬浮轴承，所述前径向永磁偏置磁悬浮轴承设置在所述电机壳上且与所述工质泵转子轴正对以将所述工质泵转子轴支撑在所述电机壳上，所述后径向永磁偏置磁悬浮轴承设置在所述电机壳上且与所述涡轮转子轴正对以将所述涡轮转子轴支撑在所述电机壳上；

轴向永磁偏置磁悬浮轴承，所述轴向永磁偏置磁悬浮轴承设置在所述电机壳前端以限制所述转子轴的轴向位移；

膨胀涡轮，所述膨胀涡轮设置在所述涡轮转子轴的后端且位于所述第二安装空间，所述第二安装空间包括：进气通道、涡轮工作室和排气通道，所述涡轮工作室分别与所述进气通道和所述排气通道连通，所述膨胀涡轮位于所述涡轮工作室中，气态工质从所述进气通道进入到所述涡轮工作室，在对所述膨胀涡轮进行做功后从所述排气通道排出；

离心叶轮，所述离心叶轮设置在所述工质泵转子轴的前端且位于所述第三安装空间，所述离心叶轮适于对从所述排气通道排出的工质进行增压，其中所述第三安装空间具有工质泵进口和工质泵出口，所述工质泵进口与所述排气通道连通，所述工质泵出口与所述进气通道连通。

根据本发明的涡轮机，通过将工质泵转子轴、电机转子轴和涡轮转子轴集成在一起，使得膨胀涡轮可以直接对工质泵的离心叶轮进行驱动，省去了利用发电机产生的电量再供给工质泵电动机，由电动机再驱动工质泵转动的步骤，避免了从热能到电能转换、电能到机械能转换的能量转化过程中不必要的损耗，使得涡轮机的热电效率得到显著提高。

根据本发明的一个实施例，所述电机壳、所述涡壳和所述工质泵壳均为一体成型件。

根据本发明的一个实施例，所述电机壳上设置有冷却通道，所述冷却通道用于冷却所述定子组件和所述电机壳上部的电机控制器。

根据本发明的一个实施例，所述冷却通道的入口与所述工质泵出口相连，所述冷却通道的出口与所述排气通道相连。

根据本发明的一个实施例，所述排气通道与所述工质泵进口之间设置有冷凝器。

根据本发明的一个实施例，所述工质泵出口与所述进气通道之间设置有蒸发器。

根据本发明的一个实施例，所述蒸发器与所述进气通道之间设置有气液分离器，所述气液分离器具有进气口、出气口和排液口，所述进气口与所述蒸发器的出口相连，所述出气口与所述进气通道相连，所述排液口与所述蒸发器的进口相连。

根据本发明的一个实施例，所述蒸发器的进口与所述冷凝器的出口之间还设置有工质旁路调节机构。

根据本发明的一个实施例，所述涡轮机还包括：应急供电装置，所述应急供电装置与所述定子线圈相连，在电网突然断电时利用所述涡轮机的剩余动能发电以为所述前径向永磁偏置磁悬浮轴承、所述后径向永磁偏置磁悬浮轴承和所述轴向永磁偏置磁悬浮轴承供电。