CN217681876U - 微型发电装置的一体式转子*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种微型发电装置的一体式转子***，包括：转子，转子呈实心结构，转子的两端分别为第一端和第二端，转子的第一端用于连接联轴器；透平叶轮，透平叶轮呈实心结构，透平叶轮一体成型于转子的第二端；压气机叶轮，压气机叶轮呈实心结构，压气机叶轮一体成型于转子，压气机叶轮位于透平叶轮的附近处并且压气机叶轮和透平叶轮背向设置。本实用新型能够避免转子分别与透平叶轮和压气机叶轮的装配问题，解决背向设置的透平叶轮和压气机叶轮之间的扭矩传递难题，极大减小透平叶轮的中心处的应力，适应较高的压气机的压比和较高的透平叶轮的轮缘线速度，从而提高机组效率。

Description

微型发电装置的一体式转子***

技术领域

本实用新型涉及微型发电技术领域，特别是涉及一种微型发电装置的一体式转子***。

背景技术

电力是人类社会最基本、最清洁，也是最方便的能源，出于目前地球一次能源的状况，电力工业在相当长的时期内，以燃煤发电为主的格局不会改变。燃煤发电产生清洁能源电力的同时也产生大量的污染和CO2排放，按我国2011年燃煤发电量计算的CO2排放量已超过30亿吨。为保护环境、经济的持续发展、节约资源保证能源的安全，节能减排已成为电力工业技术和产品发展的主要目标。

新能源在近年来被反复的提及，燃煤发电的电力占比逐年减小。在发电领域的新能源主要有太阳能为主的光热发电、地热和潮汐发电等等，基于天燃气的发电也属于清洁能源的一种。本发明与基于燃气发电的微型燃机、基于太阳能发电的CO2透平和基于核电的微型布雷顿循环装置有关。

微型发电装置通常包括有一个离心压缩机叶轮和一个向心透平叶轮，当装置功率较大时也会采用多级压缩和轴流透平。其轴系结构通常有两种：一种是采用离心压缩机和向心透平背靠背的悬臂结构，该结构结构紧凑，冷端没有轴承，安装方便，可靠性高；缺点是压缩机和透平其中之一动静间隙较大。还有一种结构是电机在压缩机和透平轮盘中间，构成电机两端的单悬臂结构(与此机构类似的还有两个轮盘中间布置一个轴承)。这种结构优点是传动效率高，可靠性好；缺点是透平轮盘靠近电机的轴承位置温度很高，对轴承的换热要求更高，并且机组密封结构复杂。为了进一步提高机组效率和运行稳定性，微型发电装置的前景仍旧是采用压缩机和叶轮背靠背的悬臂结构。对该结构考验最大的是其轴系结构。

上述提高微型发电装置性价比、保证轴系可靠性的难题有的正在研究之中，例如使用连接套筒的“一种微型燃气轮机转子及装配方法”(中国专利CN201710524095.0)，该专利的压气机转子、涡轮转子以及拉杆采用分体设计，拆装繁琐。再例如“一种微型燃气轮机”(中国专利CN201320313572.6)，该专利的涡轮和压气机采用分体设计，涡轮和压气机之间的啮合度不太可靠，并且未采用联轴器，致使套筒轴承的跨距较小。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种微型发电装置的一体式转子***，能够避免转子分别与透平叶轮和压气机叶轮的装配问题，解决背向设置的透平叶轮和压气机叶轮之间的扭矩传递难题，极大减小透平叶轮的中心处的应力，适应较高的压气机的压比和较高的透平叶轮的轮缘线速度，从而提高机组效率。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种微型发电装置的一体式转子***，包括：

转子，转子呈实心结构，转子的两端分别为第一端和第二端，转子的第一端用于连接联轴器；

透平叶轮，透平叶轮呈实心结构，透平叶轮一体成型于转子的第二端；

压气机叶轮，压气机叶轮呈实心结构，压气机叶轮一体成型于转子，压气机叶轮位于透平叶轮的附近处并且压气机叶轮和透平叶轮背向设置。

优选地，所述微型发电装置的一体式转子***还包括轴承箱，轴承箱包括轴承套筒，轴承套筒套设于转子，轴承套筒内设有供转子转动穿设的叶轮端轴承。

优选地，所述轴承套筒靠近压气机叶轮的一侧具有轴承密封结构，轴承密封结构上设有供转子转动穿设的气密通孔以及连通于气密通孔的防漏油吹气孔。

优选地，所述防漏油吹气孔包括环槽部和直孔部，环槽部设于气密通孔的孔壁上，直孔部沿转子径向延伸，直孔部的径向内端连通于环槽部，直孔部的径向外端贯通于轴承密封结构。

优选地，所述微型发电装置的一体式转子***还包括密封气管道；所述直孔部的径向外端连通于密封气管道。

优选地，所述微型发电装置的一体式转子***还包括发电电机，发电电机包括电机转子，电机转子通过联轴器与转子的第一端相连。

优选地，所述联轴器在压气机的压比≥5.0或者透平的轮缘线速度≥500m/s的条件下为柔性联轴器，所述联轴器在压气机的压比＜5.0或者透平的轮缘线速度＜500m/s的条件下为刚性联轴器。

优选地，所述发电电机还包括电机外壳，电机外壳内设有供所述电机转子转动穿设的电机端轴承。

优选地，所述电机端轴承的数量为多个，至少一个电机端轴承为推力轴承。

如上所述，本实用新型的微型发电装置的一体式转子***，具有以下有益效果：在本实用新型中，转子、透平叶轮以及压气机叶轮均呈实心结构，与此同时，透平叶轮一体成型于转子的第二端，压气机叶轮一体成型于转子，压气机叶轮位于透平叶轮的附近处并且压气机叶轮和透平叶轮背向设置，如此设置，本实用新型的一体式转子***可以采用现有五轴铣或者精密铸造的制造工艺一体成型，一方面能够避免转子分别与透平叶轮和压气机叶轮的装配问题，解决背向设置的透平叶轮和压气机叶轮之间的扭矩传递难题；另一方面能够极大减小透平叶轮的中心处的应力。因此，本实用新型的一体式转子***能够避免转子分别与透平叶轮和压气机叶轮的装配问题，解决背向设置的透平叶轮和压气机叶轮之间的扭矩传递难题，极大减小透平叶轮的中心处的应力，适应较高的压气机的压比和较高的透平叶轮的轮缘线速度，从而提高机组效率。

附图说明

图1显示为本实用新型的微型发电装置的一体式转子***的剖视图。

元件标号说明

1 转子

2 透平叶轮

3 压气机叶轮

4 轴承箱

41 轴承套筒

411 轴承密封结构

42 叶轮端轴承

43 气密通孔

44 防漏油吹气孔

5 发电电机

51 电机外壳

52 电机端轴承

6 联轴器

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示，本实用新型提供一种微型发电装置的一体式转子***，包括：

转子1，转子1呈实心结构，转子1的两端分别为第一端和第二端，转子1的第一端用于连接联轴器6；

透平叶轮2，透平叶轮2呈实心结构，透平叶轮2一体成型于转子1的第二端；

压气机叶轮3，压气机叶轮3呈实心结构，压气机叶轮3一体成型于转子1，压气机叶轮3位于透平叶轮2的附近处并且压气机叶轮3和透平叶轮2背向设置。

在本实用新型中，转子1、透平叶轮2以及压气机叶轮3均呈实心结构，与此同时，透平叶轮2一体成型于转子1的第二端，压气机叶轮3一体成型于转子1，压气机叶轮3位于透平叶轮2的附近处并且压气机叶轮3和透平叶轮2背向设置，如此设置，本实用新型的一体式转子***可以采用现有五轴铣或者精密铸造的制造工艺一体成型，一方面能够避免转子1分别与透平叶轮2和压气机叶轮3的装配问题，解决背向设置的透平叶轮2和压气机叶轮3之间的扭矩传递难题；另一方面能够极大减小透平叶轮2的中心处的应力(通常情况下，现有空心透平叶轮的中心处的应力为本实用新型的透平叶轮2的两倍)。与现有技术相比，本实用新型的微型发电装置的一体式转子***的具体技术效果如下：

第一：压气机的压比可以大于5，透平的轮缘线速度可以大于500m/s，极大提高机组效率；压气机的效率可以达到0.8以上，透平的效率可以高达0.88。

第二：压气机的压气机叶轮3、透平的透平叶轮2以及转子1一体化设计，无需装配，不存在压气机叶轮3或透平叶轮2套装脱出的风险，避免了压气机叶轮3和透平叶轮2之间传递扭矩等复杂设计；

因此，本实用新型的一体式转子***能够避免转子1分别与透平叶轮2和压气机叶轮3的装配问题，解决背向设置的透平叶轮2和压气机叶轮3之间的扭矩传递难题，极大减小透平叶轮2的中心处的应力，适应较高的压气机的压比和较高的透平叶轮的轮缘线速度，从而提高机组效率。

为了使上述一体式转子***形成悬臂式结构，上述微型发电装置的一体式转子***还包括轴承箱4，轴承箱4包括轴承套筒41，轴承套筒41套设于转子1，轴承套筒41内设有供转子1转动穿设的叶轮端轴承42。如此设置，由于悬臂式结构不需要现有排气蜗壳，本实用新型的微型发电装置可以通过管道直排，这样能够省去现有排气蜗壳。另外，叶轮端轴承42位于压气机叶轮3背向透平叶轮2的一侧，即叶轮端轴承42位于冷端，从而不存在叶轮端轴承42内的润滑油发生漏油燃烧的风险。

为了进一步避免上述轴承套筒41内的润滑油漏向上述压气机叶轮3，上述轴承套筒41靠近压气机叶轮3的一侧具有轴承密封结构411，轴承密封结构411上设有供转子1转动穿设的气密通孔43以及连通于气密通孔43的防漏油吹气孔44。进一步的，防漏油吹气孔44可以通入高压密封气，这样能够防止因上述叶轮端轴承42的润滑油漏入压气机而引起的燃烧损坏风险。更进一步的，为了进一步保证气密效果，

上述防漏油吹气孔44包括环槽部和直孔部，环槽部设于气密通孔43的孔壁上，直孔部沿转子1径向延伸，直孔部的径向内端连通于环槽部，直孔部的径向外端贯通于轴承密封结构411。上述微型发电装置的一体式转子***还包括密封气管道；上述直孔部的径向外端连通于密封气管道。

上述微型发电装置的一体式转子***还包括发电电机5，发电电机5包括电机转子53，电机转子53通过联轴器6与转子1的第一端相连。在上述轴承箱4和联轴器6的配合作用下，该一体式转子***可以实现透平的轮缘线速度大于500m/s，实现较高的机组效率。具体的，上述联轴器6在压气机的压比≥5.0或者透平的轮缘线速度≥500m/s的条件下为柔性联轴器，上述联轴器6在压气机的压比＜5.0或者透平的轮缘线速度＜500m/s的条件下为刚性联轴器。

上述发电电机5还包括电机外壳51，电机外壳51内设有供上述电机转子53转动穿设的电机端轴承52。由于发电电机5也属于冷端，电机端轴承52亦位于冷端，从而不存在电机端轴承52内的润滑油发生漏油燃烧的风险。

为了避免上述电机转子53轴向窜动，上述电机端轴承52的数量为多个，至少一个电机端轴承52为推力轴承。

综上所述，本实用新型微型发电装置的一体式转子***，能够避免转子分别与透平叶轮和压气机叶轮的装配问题，解决背向设置的透平叶轮和压气机叶轮之间的扭矩传递难题，极大减小透平叶轮的中心处的应力，适应较高的压气机的压比和较高的透平叶轮的轮缘线速度，从而提高机组效率。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种微型发电装置的一体式转子***，其特征在于，包括：

转子(1)，转子(1)呈实心结构，转子(1)的两端分别为第一端和第二端，转子(1)的第一端用于连接联轴器(6)；

透平叶轮(2)，透平叶轮(2)呈实心结构，透平叶轮(2)一体成型于转子(1)的第二端；

压气机叶轮(3)，压气机叶轮(3)呈实心结构，压气机叶轮(3)一体成型于转子(1)，压气机叶轮(3)位于透平叶轮(2)的附近处并且压气机叶轮(3)和透平叶轮(2)背向设置。

2.根据权利要求1所述的微型发电装置的一体式转子***，其特征在于：所述微型发电装置的一体式转子***还包括轴承箱(4)，轴承箱(4)包括轴承套筒(41)，轴承套筒(41)套设于转子(1)，轴承套筒(41)内设有供转子(1)转动穿设的叶轮端轴承(42)。

3.根据权利要求2所述的微型发电装置的一体式转子***，其特征在于：所述轴承套筒(41)靠近压气机叶轮(3)的一侧具有轴承密封结构(411)，轴承密封结构(411)上设有供转子(1)转动穿设的气密通孔(43)以及连通于气密通孔(43)的防漏油吹气孔(44)。

4.根据权利要求3所述的微型发电装置的一体式转子***，其特征在于：所述防漏油吹气孔(44)包括环槽部和直孔部，环槽部设于气密通孔(43)的孔壁上，直孔部沿转子(1)径向延伸，直孔部的径向内端连通于环槽部，直孔部的径向外端贯通于轴承密封结构(411)。

5.根据权利要求4所述的微型发电装置的一体式转子***，其特征在于：所述微型发电装置的一体式转子***还包括密封气管道；所述直孔部的径向外端连通于密封气管道。

6.根据权利要求1所述的微型发电装置的一体式转子***，其特征在于：所述微型发电装置的一体式转子***还包括发电电机(5)，发电电机(5)包括电机转子(53)，电机转子(53)通过联轴器(6)与转子(1)的第一端相连。

7.根据权利要求6所述的微型发电装置的一体式转子***，其特征在于：所述联轴器(6)在压气机的压比≥5.0或者透平的轮缘线速度≥500m/s的条件下为柔性联轴器，所述联轴器(6)在压气机的压比＜5.0或者透平的轮缘线速度＜500m/s的条件下为刚性联轴器。

8.根据权利要求6所述的微型发电装置的一体式转子***，其特征在于：所述发电电机(5)还包括电机外壳(51)，电机外壳(51)内设有供所述电机转子(53)转动穿设的电机端轴承(52)。

9.根据权利要求8所述的微型发电装置的一体式转子***，其特征在于：所述电机端轴承(52)的数量为多个，至少一个电机端轴承(52)为推力轴承。

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