屏蔽式一体化超临界二氧化碳压气机制造技术

本发明专利技术公开了屏蔽式一体化超临界二氧化碳压气机，包括低压外缸、透平、压气机和电机；所述压气机包括压气机高压外缸、压气机叶轮和压气机侧干气密封；所述透平包括透平高压外缸、透平叶轮和透平侧干气密封；所述低压外缸的两端均设置为开放端，所述压气机高压外缸和透平高压外缸分别设置在低压外缸的两端，所述低压外缸、压气机高压外缸和透平高压外缸构成封闭外壳，所述电机与压气机叶轮和透平叶轮采用同轴传动连接。本发明专利技术所述压气机可作为超临界二氧化碳动力循环系统中二氧化碳工质的增压装置，且采用了一体式屏蔽式结构，完全解决了对外泄漏问题。了对外泄漏问题。了对外泄漏问题。

【技术实现步骤摘要】
屏蔽式一体化超临界二氧化碳压气机


[0001]本专利技术涉及动力设备
，具体涉及屏蔽式一体化超临界二氧化碳压气机。

技术介绍

[0002]超临界二氧化碳动力装置以处于超临界状态的二氧化碳作为工质实现系统的能量传输和能量转换，采用布雷顿热力循环方式。传统的热能发电技术通常以水蒸汽为工质的朗肯循环，相比于超临界二氧化碳布雷顿循环，利用水蒸汽的朗肯循环效率偏低、体积大、投资成本高。因此，由于超临界二氧化碳能量转换技术高效、紧凑、低成本、模块化等特点使广泛地作为下一代核电站、太阳能、地热能、化石能等发电或动力领域的能量转换装置。
[0003]超临界二氧化碳压气机是超临界二氧化碳动力系统的关键核心设备之一。压气机的主要功能是为循环系统内工质进行压缩，提高工质压力，同时，为工质循环提供驱动力，压气机的性能会直接影响超临界二氧化碳动力系统的性能。因此，安全、可靠、零泄漏的压气机是超临界二氧化碳动力系统发展的关键因素之一。
[0004]因此，有必要设计一种安全、可靠、高效、零泄漏的压气机。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供屏蔽式一体化超临界二氧化碳压气机，该压气机可作为超临界二氧化碳动力循环系统中二氧化碳工质的增压装置，且采用了一体式屏蔽式结构，完全解决了对外泄漏问题。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]屏蔽式一体化超临界二氧化碳压气机，包括低压外缸、透平、压气机和电机；
[0008]所述压气机包括压气机高压外缸、压气机叶轮和压气机侧干气密封；所述透平包括透平高压外缸、透平叶轮和透平侧干气密封；
[0009]所述低压外缸的两端均设置为开放端，所述压气机高压外缸和透平高压外缸分别设置在低压外缸的两端，所述低压外缸、压气机高压外缸和透平高压外缸构成封闭外壳，所述电机与压气机叶轮和透平叶轮采用同轴传动连接；
[0010]压气机叶轮设置在压气机高压外缸和压气机侧干气密封构成第一高压腔室内；所述透平叶轮设置在透平高压外缸和透平侧干气密封构成的第二高压腔室内。
[0011]本专利技术采用的工质为超临界二氧化碳。压气机对工质进行压缩做功，将二氧化碳工质压缩至较高压力，电机在系统启动时提供整个系统的动力，驱动压气机运行，透平在系统正常或者部分负荷运行时提供整个系统的动力，驱动压气机运行。
[0012]本专利技术中高压腔室的超临界二氧化碳会向电机所在的低压腔室内泄漏，实现对电机的冷却。由于本专利技术的电机与压气机叶轮和透平叶轮同轴设置在低压外缸、压气机高压外缸和透平高压外缸构成封闭外壳内，为一体式屏蔽式结构，完全解决了对外泄漏问题。
[0013]并且，本专利技术的透平、压气机和电机采用同轴传动，减少了传动损失。
[0014]进一步地，还包括冷却装置，所述冷却装置包括第一冷却单元和第二冷却单元，所述第一冷却单元包括第一冷却管道，所述第一冷却管道一端与电机所在的低压腔室连接，用于将低压腔室内部分超临界二氧化碳导出；所述第二冷却单元包括第二冷却管道，所述第二冷却管道上设置有换热器，所述第二冷却管道用于实现临界二氧化碳在低压腔室内循环。
[0015]采用泄漏和内置冷却循环的混合冷却方式，能够提高对电机的冷却效果。
[0016]进一步地，第一冷却管道的另一端与超临界二氧化碳供应端连接，即连接到屏蔽式一体化超临界二氧化碳压气机的进口。
[0017]进一步地，第一冷却管道上设置有抽吸泵。
[0018]进一步地，第二冷却管上还设置有风机。
[0019]进一步地，压气机高压外缸为筒状结构，且筒状结构的一个轴向端为开放端，所述压气机高压外缸的开放端与低压外缸一端连接；所述透平高压外缸筒状结构，且筒状结构的一个轴向端为开放端，所述透平高压外缸的开放端与低压外缸另一端连接，所述压气机侧干气密封设置在压气机高压外缸的开放端，所述透平侧干气密封设置在透平高压外缸的开放端。
[0020]进一步地，与电机连接的传动轴穿过压气机侧干气密封与压气机叶轮连接，与电机连接的传动轴穿过透平侧干气密封与透平叶轮连接。由于是一体式结构，因此，压气机、电机、透平为一个整体轴，电机的输出端为压气机，输入端为透平，或者也可采用分段轴系，即压气机、电机、透平三根轴，之间通过膜片连轴器进行连接。
[0021]进一步地，与压气机叶轮连接的轴上设置有压气机侧径向磁力轴承，与透平叶轮连接的轴上设置有轴向磁力轴承和透平侧径向磁力轴承。
[0022]进一步地，透平高压外缸内在透平侧干气密封内侧设置有疏齿密封。
[0023]进一步地，还包括与第二高压腔室连通的注气管。
[0024]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0025]1、本专利技术的压气机对工质进行压缩做功，将二氧化碳工质压缩至较高压力，电机在系统启动时提供整个系统的动力，驱动压气机运行，平在系统正常或者部分负荷运行时提供整个系统的动力，驱动压气机运行，实现本专利技术的压气机可作为超临界二氧化碳动力领域的增压动力装置，可用于用于核电站、太阳能、地热能、化石能等发电或动力领域超临界二氧化碳工质的增压动力设备，以及相关动力试验系统中的增压动力装置。
[0026]2、本专利技术的透平、压气机和电机采用同轴传动，减少了传动损失，整个装置不存在端部密封，完全解决了对外泄漏问题。
[0027]3、本专利技术采用泄漏和内置冷却循环的混合冷却方式，提高了对电机的保护效果。
附图说明
[0028]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：
[0029]图1为本专利技术屏蔽式一体化超临界二氧化碳压气机的结构示意图。
[0030]附图中标记及对应的零部件名称：
[0031]1‑
压气机高压外缸；2
‑
压气机叶轮；3
‑
压气机侧干气密封；4
‑
压气机侧径向磁力轴
承；5
‑
电机；6
‑
轴向磁力轴承；7
‑
透平侧径向磁力轴承；8
‑
透平侧干气密封；9
‑
疏齿密封；10
‑
透平叶轮；11
‑
透平高压外缸；12
‑
抽吸泵；13
‑
低压外缸；14
‑
注气管；15
‑
换热器；16
‑
风机。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0033]实施例1：
[0034]如图1所示，屏蔽式一体化超临界二氧化碳压气机，包括低压外缸13、透平、压气机和电机5。
[0035]压气机包括压气机高压外缸1、压气机叶轮2和压气机侧干气密封3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.屏蔽式一体化超临界二氧化碳压气机，其特征在于，包括低压外缸(13)、透平、压气机和电机(5)；所述压气机包括压气机高压外缸(1)、压气机叶轮(2)和压气机侧干气密封(3)；所述透平包括透平高压外缸(11)、透平叶轮(10)和透平侧干气密封(8)；所述低压外缸(13)的两端均设置为开放端，所述压气机高压外缸(1)和透平高压外缸(11)分别设置在低压外缸(13)的两端，所述低压外缸(13)、压气机高压外缸(1)和透平高压外缸(11)构成封闭外壳，所述电机(5)与压气机叶轮(2)和透平叶轮(10)采用同轴传动连接；压气机叶轮(2)设置在压气机高压外缸(1)和压气机侧干气密封(3)构成第一高压腔室内；所述透平叶轮(10)设置在透平高压外缸(11)和透平侧干气密封(8)构成的第二高压腔室内。2.根据权利要求1所述的屏蔽式一体化超临界二氧化碳压气机，其特征在于，还包括冷却装置，所述冷却装置包括第一冷却单元和第二冷却单元，所述第一冷却单元包括第一冷却管道，所述第一冷却管道一端与电机(5)所在的低压腔室连接，用于将低压腔室内部分超临界二氧化碳导出；所述第二冷却单元包括第二冷却管道，所述第二冷却管道上设置有换热器(15)，所述第二冷却管道用于实现临界二氧化碳在低压腔室内循环。3.根据权利要求2所述的屏蔽式一体化超临界二氧化碳压气机，其特征在于，所述第一冷却管道的另一端与超临界二氧化碳供应端连接。4.根据权利要求2所述的屏蔽式一体化超临界二氧化碳压气机，其特征在于，所述第一冷却管道上设置有抽吸泵(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊峰，祝培源，黄彦平，刘光旭，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：