磁悬浮透平发电机组论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及发电机组，具体是一种磁悬浮透平发电机组。包括外壳，置于外壳内的膨胀机叶轮，发电机，其特征在于:外壳为杯形，外壳包括下腔室、中腔室和上腔室，中腔室与进汽管连通，外壳的底端设有底板；主轴安装在外壳内，主轴的下端为阶梯轴结构，主轴的下端位于下腔室并与底板的推力轴承配合；置于中腔室内的膨胀机叶轮与主轴周向连接；主轴的中上部位于上腔室内，主轴的中上部由下至上依次安装发电机、第一磁悬浮轴承和第二磁悬浮轴承。本实用新型整个机组采用一个整体外壳，避免采用动静密封结构，实现了工作介质零泄漏，同时，整个机组采用混合磁悬浮轴承系统，极大降低机械摩擦损失实现设备免维护。

主设计要求

1.一种磁悬浮透平发电机组，包括外壳，置于外壳内的膨胀机叶轮，发电机，其特征在于:外壳为杯形，外壳包括下腔室、中腔室和上腔室，中腔室与进汽管连通，外壳的底端设有底板；主轴安装在外壳内，主轴的下端为阶梯轴结构，主轴的下端位于下腔室并与底板的推力轴承配合；置于中腔室内的膨胀机叶轮与主轴周向连接；主轴的中上部位于上腔室内，主轴的中上部由下至上依次安装发电机、第一磁悬浮轴承和第二磁悬浮轴承。

设计方案

2.根据权利要求1所述的磁悬浮透平发电机组，其特征在于:主轴的上部设有凹槽结构，第一磁悬浮轴承位于凹槽结构的下方，第二磁悬浮轴承位于凹槽结构的上方。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮透平发电机组，其特征在于:主轴底部的推力轴承是螺旋槽球轴承。

4.根据权利要求1或2所述的磁悬浮透平发电机组，其特征在于:第一磁悬浮轴承是径向永磁轴承。

5.根据权利要求1或2所述的磁悬浮透平发电机组，其特征在于:第二磁悬浮轴承是电磁推力轴承。

6.根据权利要求1或2所述的磁悬浮透平发电机组，其特征在于:第一磁悬浮轴承和第二磁悬浮轴承之间设有隔环。

7.根据权利要求1所述的磁悬浮透平发电机组，其特征在于:下腔室于中腔室之间设有隔板，隔板的中心设有透孔，隔板的外圆周与外壳的内壁固接。

8.根据权利要求1所述的磁悬浮透平发电机组，其特征在于:发电机的下端与膨胀机叶轮的上端之间设有倒锥形的导流套，并且导流套将位于中腔室内的发电机、轴承系统和主轴进行包裹，并与中腔室内壁形成环形通道。

9.根据权利要求1所述的磁悬浮透平发电机组，其特征在于:外壳的顶端设有凸缘法兰结构。

10.根据权利要求1所述的磁悬浮透平发电机组，其特征在于:膨胀机叶轮与隔板之间采用迷宫动态密封结构。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及发电机组，具体是一种磁悬浮透平发电机组。

背景技术

在小型的以热-电转换为功能目标的发电机组设备领域，目前较为普遍的设计是采用机械轴承作为轴系支撑部件，膨胀机和发电机采用分体式设计，通过变速箱或联轴器作为膨胀机和发电机的中间传动部件。这种结构机械损失大，需要润滑，润滑油与工作介质混合难分离，分体式的结构导致设备存在动、静密封点，工作介质漏大。在对于效率要求高，工作介质价格昂贵或者存在环境污染以及燃爆危险的工作场合，这种传统的发电机组越来越体现出其局限性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种悬浮发电机组，整个机组采用一个整体外壳，减少了机械损失。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是:

一种磁悬浮透平发电机组，包括外壳，置于外壳内的膨胀机叶轮，发电机，外壳为杯形，外壳包括下腔室、中腔室和上腔室，中腔室与进汽管连通，外壳的底端设有底板；主轴安装在外壳内，主轴的下端为阶梯轴结构，主轴的下端位于下腔室并与底板的推力轴承配合；置于中腔室内的膨胀机叶轮与主轴周向连接；主轴的中上部位于上腔室内，主轴的中上部由下至上依次安装发电机、第一磁悬浮轴承和第二磁悬浮轴承。

采用上述技术方案的本实用新型，与现有技术相比，有益效果是:

本实用新型整个机组采用一个整体外壳，避免采用动静密封结构，实现了工作介质零泄漏，同时，整个机组采用混合磁悬浮轴承系统，极大降低机械摩擦损失实现设备免维护。

进一步的，本实用新型的优化方案是:

主轴的上部设有凹槽结构，第一磁悬浮轴承位于凹槽结构的下方，第二磁悬浮轴承位于凹槽结构的上方。

主轴底部的推力轴承是螺旋槽球轴承。

第一磁悬浮轴承是径向永磁轴承。

第二磁悬浮轴承是电磁推力轴承。

第一磁悬浮轴承和第二磁悬浮轴承之间设有隔环。

下腔室于中腔室之间设有隔板，隔板的中心设有透孔，隔板的外圆周与外壳的内壁固接。

发电机的下端与膨胀机叶轮的上端之间设有倒锥形的导流套，并且导流套将位于中腔室内的发电机、轴承系统和主轴进行包裹，并与中腔室内壁形成环形通道。

外壳的顶端设有凸缘法兰结构。

膨胀机叶轮与隔板之间采用迷宫动态密封结构。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图中:排汽口1；第二磁悬浮轴承2；第一磁悬浮轴承3；发电机4；转子4-1；定子4-2；进汽管5；螺旋槽轴承6；外壳7；下腔室7-1；中腔室7-2；上腔室7-3；凸缘法兰结构7-4；主轴8；凹槽结构8-1；膨胀机叶轮9；导流套10；隔板11；底板12。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详述本实用新型。

参见图1，一种磁悬浮透平发电机组，由排汽口1、电磁推力轴承2、径向永磁轴承3、发电机4、进汽管5、螺旋槽轴承6、外壳7、主轴8、膨胀机叶轮9、导流套10、隔板11和底板12构成。外壳7为杯形，外壳7下部的直径大于中上部的直径，外壳由下腔室7-1、中腔室7-2和上腔室7-3构成，外壳7的上端口为排汽口1，外壳7的顶端设有凸缘法兰结构7-4。中腔室7-2与水平设置的进汽管5连通。外壳7的底端安装有底板11，底板11与外壳7通过螺栓连接，底板11的中心安装螺旋槽轴承6。外壳7内的下部安装圆形的隔板11，隔板11的中心加工有透孔，隔板11的外圆周面与外壳7的内壁固定连接，隔板11将外壳7的下部分为下腔室7-1和中腔室7-2。膨胀机叶轮9位于中腔室7-2内，安装时，先将膨胀机叶轮9放入中腔室7-2内，再安装隔板11。

主轴8竖向安装在外壳7内，主轴8的轴线与外壳7的轴线重合。主轴8的下端为阶梯轴结构，主轴8的下端位于下腔室7-1内，主轴8的下端加工有螺旋槽结构，主轴8的下端与螺旋槽轴承6的配合，螺旋槽轴承6安装在底板11的中心，螺旋槽轴承6是针式螺旋槽轴承。主轴8与置于中腔室内的膨胀机叶轮9与周向连接，主轴8与膨胀机叶轮9的连接方式是键或花键连接。

主轴8的中上部位于上腔室7-1内，主轴8的中部安装发电机4，主轴8与发电机4的转子4-1周向连接。发电机4的定子4-2的下端与膨胀机叶轮9的上端之间安装有倒锥形的导流套10。主轴8的上部安装第一磁悬浮轴承3和第二磁悬浮轴承2，第二磁悬浮轴承2位于发电机4的上方，第一磁悬浮轴承3位于第二磁悬浮轴承2的上方，第一磁悬浮轴承3是径向永磁轴承，第二磁悬浮轴承2是电磁推力轴承。主轴8的上部加工有环形的凹槽结构8-1，第一磁悬浮轴承3位于凹槽结构的下方，第二磁悬浮轴承2位于凹槽结构的上方。

本实施例的工作过程是：工作介质蒸汽从进汽管5进入发电机组的外壳7的中腔室7-2，推动膨胀机叶轮9带动主轴8高速旋转，发电机4利用主轴8的高速旋转切割磁力线发出电能，通过发电机4的引出线输出到外部电力系统中拖动负载，膨胀做功后的工作介质乏汽经膨胀机叶轮9上端排出，流经发电机4定子4-2外壁，将发电机4产生的热量进行吸收，对发电机4进行冷却降温，最终乏汽经排汽口1排出发电机组。

发电机组在高速运转发电的过程中，针式螺旋槽轴承6作为轴系的主要轴向力承载部件，电磁推力轴承2辅助针式螺旋槽轴承6承载轴系的轴向力的同时负责调整主轴的轴向位置，径向永磁轴承3作为轴系的径向力承载部件，并承担小部分的轴向力。

整个发电机组的旋转部件全部包括在外壳7中，通过进汽管5、排汽口1与外部系统相连接，为静态密封结构，实现工作介质零泄漏；机组的膨胀机叶轮9与发电机4为同轴连接，不存在联轴器和变速箱，减小了机械损失；发电机组在工作时在针式螺旋槽轴承6部位形成薄油膜支撑，而在径向永磁轴承3与电磁推力轴承2处为完全磁悬浮支撑，所以整个机组轴系无直接机械接触摩擦损失；径向永磁轴承3和电磁推力轴承2部分都不需要润滑，只有针式螺旋槽球轴承6需要少量的润滑油，并且没有油泵辅助润滑油循环，只需静态加注到针式螺旋槽球轴承6部位即可，同时润滑油密度大于工作介质，不存在与工作介质混合，污染介质的情况。

以上所述仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。

设计图

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主设计要求

设计方案

设计说明书

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