CN111305912A - 一种利用气浮轴承平衡轴向力的单级径向透平发电*** - Google Patents

一种利用气浮轴承平衡轴向力的单级径向透平发电*** Download PDF

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林达
牟敏
阮炯明
周宇昊
张钟平
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Abstract

本发明公开了一种利用气浮轴承平衡轴向力的单级径向透平发电***，包括转轴、空气气浮轴承、高速永磁发电机和径向透平，高速永磁发电机和径向透平与转轴连接，空气气浮轴承设置在转轴的外部；空气气浮轴承包括平衡盘、轴承壳体、气浮轴承壁和平衡气浮壁，平衡盘套装在转轴上，轴承壳体设置在转轴和平衡盘的外部，气浮轴承壁和平衡气浮壁设置在轴承壳体的内壁，且气浮轴承壁朝向转轴布置，平衡气浮壁朝向平衡盘布置，轴承壳体内设置有空气流道，空气流道与气浮轴承壁和平衡气浮壁连通，轴承壳体上设置有排气孔。空气气浮轴承能在高速运转的透平发电***中平衡轴向力，***能够达到高转速，发电效率高，结构简单，轻便灵活。

Description

一种利用气浮轴承平衡轴向力的单级径向透平发电***
技术领域
本发明涉及一种气浮轴承，应用于高转速的径向透平直驱高速发电机***。
背景技术
在节能减排的大环境下，集中供热方式逐渐取代小锅炉分散式供热方式，但集中供热往往出现一根供热管网直接向多个不同需求的热用户供热的现象，此时经常采用大量减温减压阀分散布局在各个用户侧，但这必然会产生能源浪费，与新时代节能减排的要求是矛盾的。余压资料利用技术能很好的解决这一问题。传统的余压资源利用均采用轴流式透平，如汽轮机，但运用在小容量余压资源上效率低。径向透平膨胀机此时比较适用。小功率的径向透平为了达到较高的效率，转速往往较高，由于用户侧往往在空间、灵活性上有很大的限制要求，传统的带减速齿轮箱、供油***的发电设备不太适用。开发高效无油灵活的小功率高速发电***，是解决余压资源利用的重要途径。
采用单级径向透平+气浮轴承+高速电机的技术方案，很适用于百千瓦级以下的高速径向透平发电***，其容量小，结构紧凑简单，运行灵活，撬装结构安装、搬运方便，投资小，经济效益好。透平发电***必然会存在轴向力的问题。发明设计一种新型空气气浮轴承，用以在高速运转的透平发电***中平衡轴向力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种利用气浮轴承平衡轴向力的单级径向透平发电***，
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种利用气浮轴承平衡轴向力的单级径向透平发电***，其特征是，包括转轴、空气气浮轴承、高速永磁发电机和径向透平，所述高速永磁发电机和径向透平与转轴连接，所述空气气浮轴承设置在转轴的外部；所述径向透平通入过热蒸汽做功，通过转轴传递至高速永磁发电机做功发电，所述空气气浮轴承起到承载及平衡轴向力的作用。所述空气气浮轴承包括平衡盘、轴承壳体、气浮轴承壁和平衡气浮壁，所述平衡盘套装在转轴上，所述轴承壳体设置在转轴和平衡盘的外部，且平衡盘位于轴承壳体的中部，所述气浮轴承壁和平衡气浮壁设置在轴承壳体的内壁，且气浮轴承壁朝向转轴布置，平衡气浮壁朝向平衡盘布置，所述轴承壳体内设置有空气流道，所述空气流道与气浮轴承壁和平衡气浮壁连通，所述轴承壳体上设置有排气孔。
进一步的，所述转轴为透平发电***的主轴，所述平衡盘固定于所述转轴上，且平衡盘与转轴同轴布置。
进一步的，所述轴承壳体固定于设备底座上，且轴承壳体对称分布于平衡盘的两侧。
进一步的，所述气浮轴承壁为多孔介质，通入压缩空气后使转轴悬浮于空气气浮轴承内，转轴高速转动时，能量损失小。
进一步的，所述平衡气浮壁为多孔介质，通入压缩空气后，在平衡气浮壁与平衡盘之间形成气浮阻力，平衡掉透平发电***的轴向推力，起到固定转轴、保护***的作用。
进一步的，所述排气孔用于释放平衡气浮壁的气浮空气；所述空气流道与压缩空气储气罐连通，为气浮轴承壁和平衡气浮壁提供压缩空气。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、平衡气浮壁与平衡盘之间形成气浮阻力，平衡掉透平发电***的轴向推力。起到固定转轴，保护***的作用。
2、轴承壳体对称分布于平衡盘的两侧，气浮轴承壁也对称分布于平衡盘的两侧，能很大的增强空气气浮轴承的承载力，同时对称分布也起到了互为备用作用。
3、多孔介质的耗气量少。
4、***能够达到30000rpm的高转速，发电效率高，整体结构简单，轻便灵活，为无油***。
附图说明
图1是本发明实施例的***结构示意图。
图2是本发明实施例的空气气浮轴承结构示意图。
图中：转轴1、平衡盘2、轴承壳体3、气浮轴承壁4、排气孔5、空气流道6、轴向中心线7、平衡气浮壁8、空气气浮轴承9、高速永磁发电机10、径向透平11。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
参见图1至图2，本实施例中，一种利用气浮轴承平衡轴向力的单级径向透平发电***，其特征是，包括转轴1、空气气浮轴承9、高速永磁发电机10和径向透平11，高速永磁发电机10和径向透平11与转轴1连接，空气气浮轴承9设置在转轴1的外部；径向透平11通入过热蒸汽做功，通过转轴1传递至高速永磁发电机10做功发电，空气气浮轴承9起到承载及平衡轴向力的作用。
空气气浮轴承9包括平衡盘2、轴承壳体3、气浮轴承壁4和平衡气浮壁8，平衡盘2套装在转轴1上，轴承壳体3设置在转轴1和平衡盘2的外部，且平衡盘2位于轴承壳体3的中部，气浮轴承壁4和平衡气浮壁8设置在轴承壳体3的内壁，且气浮轴承壁4朝向转轴1布置，平衡气浮壁8朝向平衡盘2布置，轴承壳体3内设置有空气流道6，空气流道6与气浮轴承壁4和平衡气浮壁8连通，轴承壳体3上设置有排气孔5。
转轴1为透平发电***的主轴。
平衡盘2固定于转轴1上，且平衡盘2与转轴1同轴布置，平衡盘2的中心线与转轴1的轴向中心线7重合。
轴承壳体3固定于设备底座上，且轴承壳体3对称分布于平衡盘2的两侧。
气浮轴承壁4为多孔介质，通入压缩空气后使转轴1悬浮于空气气浮轴承9内，转轴1高速转动时，能量损失小。
平衡气浮壁8为多孔介质，通入压缩空气后，在平衡气浮壁8与平衡盘2之间形成气浮阻力，平衡掉透平发电***的轴向推力，起到固定转轴1、保护***的作用。
空气流道6与压缩空气储气罐连通，为气浮轴承壁4和平衡气浮壁8提供压缩空气。
排气孔5用于释放平衡气浮壁8的气浮空气。
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用气浮轴承平衡轴向力的单级径向透平发电***，其特征是，包括转轴（1）、空气气浮轴承（9）、高速永磁发电机（10）和径向透平（11），所述高速永磁发电机（10）和径向透平（11）与转轴（1）连接，所述空气气浮轴承（9）设置在转轴（1）的外部；所述空气气浮轴承（9）包括平衡盘（2）、轴承壳体（3）、气浮轴承壁（4）和平衡气浮壁（8），所述平衡盘（2）套装在转轴（1）上，所述轴承壳体（3）设置在转轴（1）和平衡盘（2）的外部，且平衡盘（2）位于轴承壳体（3）的中部，所述气浮轴承壁（4）和平衡气浮壁（8）设置在轴承壳体（3）的内壁，且气浮轴承壁（4）朝向转轴（1）布置，平衡气浮壁（8）朝向平衡盘（2）布置，所述轴承壳体（3）内设置有空气流道（6），所述空气流道（6）与气浮轴承壁（4）和平衡气浮壁（8）连通，所述轴承壳体（3）上设置有排气孔（5）。
2.根据权利要求1所述的利用气浮轴承平衡轴向力的单级径向透平发电***，其特征是，所述转轴（1）为透平发电***的主轴，所述平衡盘（2）固定于所述转轴（1）上，且平衡盘（2）与转轴（1）同轴布置。
3.根据权利要求1所述的利用气浮轴承平衡轴向力的单级径向透平发电***，其特征是，所述轴承壳体（3）固定于设备底座上，且轴承壳体（3）对称分布于平衡盘（2）的两侧。
4.根据权利要求1所述的利用气浮轴承平衡轴向力的单级径向透平发电***，其特征是，所述气浮轴承壁（4）为多孔介质。
5.根据权利要求1所述的利用气浮轴承平衡轴向力的单级径向透平发电***，其特征是，所述平衡气浮壁（8）为多孔介质。
6.根据权利要求1所述的利用气浮轴承平衡轴向力的单级径向透平发电***，其特征是，所述排气孔（5）用于释放平衡气浮壁（8）的气浮空气；所述空气流道（6）与压缩空气储气罐连通，为气浮轴承壁（4）和平衡气浮壁（8）提供压缩空气。
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