专利名称：一种高速直驱地热发电系统的制作方法
技术领域：
本发明属于地热发电领域，特别涉及一种高速直驱地热发电系统。
背景技术：
一般的发电机都需要煤炭来提供能量发电，但这会给环境造成污染，而且煤炭属于不可再生资源，终会用完，所以通过无污染且可再生能源提供能量的发电机是未来发电机的主流，但现有的地热发电机效率较低，且结构复杂。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高速直驱地热发电系统，具有集成度高、效率高、高速直驱不需要变速箱，可以源源不断的产生电能，无环境危害的特点。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种高速直驱地热发电系统，包括有一端连接地下干热岩的耐热水管1，耐热水管I另一端连接驱动部分2的进气口，驱动部分2通过薄壁套筒联轴器3与高速电机部分4相连，高速电机部分4连接变压器5，冷却水管6 —端与驱动部分2的出气口相连，另一端与耐热水管I相连，驱动部分2通过安装平台7安装在整体实验台8上；驱动部分2包括壳体9，轴10，安装在轴10中间的套筒11，安装在套筒11两侧的支承轴承12，安装在支承轴承12外的油膜阻尼器13，油膜阻尼器13的内圈与支承轴承12相接触，外圈与壳体9相接触，轴10与薄壁套筒联轴器3相连的一端开有第一阶梯14，轴10另一端设置有涡轮盘15，涡轮盘15上镶嵌有钥环16，石墨环17与钥环16相配对，整体大底座18安装在壳体9外；高速电机部分4包括空心转子19，在空心转子19内部配置的永磁体20，在永磁体20两端设有转子端板21，在空心转子19和永磁体20外设有定子22，在定子22两端安装有固定挡板23，空心转子19由空气轴承24支承，空气轴承24安装在轴承座25内，在整个高速电机部分4外设有壳体外罩27,卡环26安装在壳体外罩27的槽中，壳体外罩27安装在底座28上，其中空心轴一端设有第二阶梯29，轴承座25和壳体外罩27连接在一起。所述的钥环16通过液氮冷装镶嵌在轴10上的涡轮盘15上。所述的石墨环17分为内环和外环。所述的空气轴承24是由底层箔片和顶层箔片组成，其中底层箔片和顶层箔片都是通过5片拱箔首尾搭接组成。所述的轴承座25内圈开有5个均布的槽，便于安装空气轴承24。所述的薄壁套筒联轴器3是通过过盈量连接第一阶梯14和第二阶梯29实现传递扭矩。所述的壳体外罩27是套筒类结构，内部设有槽，用于卡环26的固定和固定挡板23的定位。
由于本发明是通过驱动部分2通过薄壁套筒联轴器3直接带动高速电机部分4，不需要变速箱，并且驱动部分2和高速电机部分4都可以有较高的转速的直驱地热发电系统，其具有以下优点第一，高速发电本发明驱动部分中，通过安装在支承轴承外的油膜阻尼器的变形来吸收驱动部分的振动，并可以改变支承部位的刚度，从而可以提高驱动部分的一阶锥动频率，这样驱动部分就可以承受高转速的运行，从事实现高速发电。第二，集成度高本发明中的驱动部分可以承载较高转速，不必通过变速箱来升速，直接通过薄壁套筒联轴器将驱动部分和电机连接起来，实现直接驱动，简化了发电系统的结构，减小了系统的体积。第三，稳定性高钥环和配对的石墨环对推力盘起到了推力轴承的作用，可以抑制推力盘的锥动，保持转子的稳定性。第四，结构简单，高速电机部分的支承采用空气轴承支承，无需润滑和冷却，并且高速电机部分的壳体外罩是一个整体，结构简单。
图1为本发明的整体结构示意图。图2为驱动部分2的结构剖视图。图3为驱动部分2的支承轴承12和油膜阻尼器13配合的局部放大二维图。图4为钥环16和石墨环17配合的局部放大二维视图。图5为高速电机部分4的结构剖视图。图6为高速电机部分4的空气轴承24和轴承座25安装的局部放大二维视图。具体实施方法下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。参见图1，一种高速直驱地热发电系统，包括有一端连接地下干热岩的耐热水管1，耐热水管I另一端连接驱动部分2的进气口，驱动部分2通过薄壁套筒联轴器3与高速电机部分4相连，高速电机部分4连接变压器5，冷却水管6 —端与驱动部分2的出气口相连，另一端与耐热水管I相连，驱动部分2通过安装平台7安装在整体实验台8上。所述的薄壁套筒联轴器3是通过过盈量连接第一阶梯14和第二阶梯29实现传递扭矩。参见图2，驱动部分2包括壳体9，轴10，安装在轴10中间的套筒11，安装在套筒11两侧的支承轴承12，安装在支承轴承12外的弹性环13，油膜阻尼器13的内圈与支承轴承12相接触，外圈与壳体9相接触，轴10与薄壁套筒联轴器3相连的一端开有一个长度约为20mm的第一阶梯14，轴10另一端设置有涡轮盘15，涡轮盘15上镶嵌有钥环16，石墨环17与钥环16相配对，整体大底座18安装在壳体9外；所述的钥环16通过液氮冷装镶嵌在轴10上的涡轮盘15上。所述的石墨环17分为内环和外环。参见图3，支撑轴承12外包围有弹性环13，弹性环13内部的凸台与支撑轴承12的外圈接触，而外部的凸台与壳体9相接触，相当于支承轴承12和油膜阻尼器13并联充当支承部分，并联后支承部分的刚度降低，从而提高转子系统的锥动临界频率，可使系统的临界转速提闻，实现闻速发电。参见图4，壳体9上的突起将石墨环17压紧到钥环16上，使石墨环17的内外环同时与钥环16配对，对涡轮盘15起到推力轴承的作用，可以抑制推力盘15的锥动，同时可以对支撑轴承12的润滑油和涡轮腔中的水蒸气起到密封的作用。参见图5，高速电机部分4包括空心转子19，在空心转子19内部的配置永磁体20，在永磁体20两端设有转子端板21，在空心转子19和永磁体20外设有定子22，在定子22两端安装有固定挡板23，空心转子19由空气轴承24支承，空气轴承24安装在轴承座25内，在整个高速电机部分4外设有壳体外罩27，卡环26安装在壳体外罩27的槽中，壳体外罩27安装在底座28上，其中空心轴一端设有长度约为20mm的第二阶梯29。参见图6，轴承座25上开有一个键槽，通过键30把轴承座25和壳体外罩27连接在一起，轴承座25内圈开有5个均布的槽，便于安装空气轴承24。所述的空气轴承24是由底层箔片和顶层箔片组成，底层箔片和顶层箔片都是通过5片拱箔首尾搭接组成，靠拱箔与转子之间的气隙对转子起支撑作用，无需润滑和冷却，结构简单。所述的薄壁套筒联轴器3是通过过盈量连接第一阶梯14和第二阶梯29实现传递扭矩。所述的壳体外罩27是套筒类结构，内部设有槽，用于卡环26的固定和固定挡板23的定位，结构简单。本发明的工作原理当地下干热岩中的热量将耐热水管I中的水汽化后，水蒸气通过驱动部分2的进气口进入中涡轮盘15腔中，推动涡轮盘15转动，带动钥环16转动，此时钥环16和石墨环17产生相对运动，石墨环17对涡轮盘15有一定的轴向推力作用，可以抑制涡轮盘的锥动，从而可以提高系统的稳定性，同时，石墨环17和钥环16配对，对支承轴承12的润滑油也起到了密封作用；驱动部分2中的涡轮盘15转动带动轴10转动，支承轴承12的内环随轴10一起转动，包围在支承轴承12外的油膜阻尼器13改变了支承部分的刚度，从而提高了转子系统的临界转速，是驱动部分可以承载较高转速；轴10另一端的第一阶梯14通过薄壁套筒联轴器3直接与高速电机部分4空心转子19上的第二阶梯29连接，带动空心转子19转动和安装在空心转子19内部的永磁体20转动，与靠两侧的固定挡环23固定和定位的定子22产生相对转动，此时磁极绕组中流有电流，磁极便产生磁性，就在定子22和空心转子19之间的空隙中产生一个磁极旋转磁场，旋转磁场切割定子22槽中电枢绕组的线圈便产生交变的电流，产生的电流接入变压器5进行稳压，之后可用于生活生产，而空心转子19靠安装在轴承座25内的空气轴承24的拱箔和空心转子19之间的气隙支承，无需润滑和冷却，卡环26起到固定轴承座的作用，整个壳体外套27是一个套筒类的零件，结构简单，安装方便。由于驱动部分2可以承载较高转速，因此不需变速箱来升速，可由驱动部分2直接带动高速电机部分4发电，而变压器5与高速电机部分4连接，起到稳压作用，稳压后的电能可用于生产；冷却水管6 —端与驱动部分2中的出气口连接，另一端与耐热水管I连接，涡轮盘15腔中做功后的水蒸气由驱动部分2上的出气口通过冷却水管6再次进入耐热水管1，实现水的循环利用，无环境危害。
权利要求
1.一种高速直驱地热发电系统，包括有一端连接地下干热岩的耐热水管(I)，其特征在于耐热水管(I)另一端连接驱动部分(2)的进气口，驱动部分(2)通过薄壁套筒联轴器(3)与高速电机部分(4)相连，高速电机部分(4)连接变压器(5)，冷却水管(6)—端与驱动部分(2)的出气口相连，另一端与耐热水管(I)相连，驱动部分(2)通过安装平台(7)安装在整体实验台(8)上； 驱动部分(2 )包括壳体(9 )，轴(10 )，安装在轴(10 )中间的套筒(11)，安装在套筒(11)两侧的支承轴承(12)，安装在支承轴承(12)外的油膜阻尼器(13)，油膜阻尼器(13)的内圈与支承轴承(12)相接触，外圈与壳体(9)相接触，轴(10)与薄壁套筒联轴器(3)相连的一端开有第一阶梯(14)，轴(10)另一端设置有涡轮盘(15)，涡轮盘(15)上镶嵌有钥环(16)，石墨环(17)与钥环(16)相配对，整体大底座(18)安装在壳体(9)外； 高速电机部分(4)包括空心转子(19)，在空心转子(19)内部的配置永磁体(20)，在永磁体()20两端设有转子端板(21)，在空心转子(19)和永磁体(20)外设有定子(22)，在定子(22)两端安装有固定挡板(23)，空心转子(19)由空气轴承(24)支承，空气轴承(24)安装在轴承座(25 )内，在整个高速电机部分(4 )外设有壳体外罩(27 )，卡环(26 )安装在壳体外罩(27)的槽中，壳体外罩(27)安装在底座(28)上，其中空心轴一端设有第二阶梯(29)，轴承座(25 )和壳体外罩(27 )连接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种高速直驱地热发电系统，其特征在于所述的钥环(16)通过液氮冷装镶嵌在轴(10)上的涡轮盘(15)上。
3.根据权利要求1所述的一种高速直驱地热发电系统，其特征在于所述的石墨环(17)分为内环和外环。
4.根据权利要求1所述的一种高速直驱地热发电系统，其特征在于所述的空气轴承(24)是由底层箔片和顶层箔片组成，其中底层箔片和顶层箔片都是通过5片拱箔首尾搭接组成。
5.根据权利要求1所述的一种高速直驱地热发电系统，其特征在于所述的轴承座(25)内圈开有5个均布的槽，便于安装空气轴承(24)。
6.根据权利要求1所述的一种高速直驱地热发电系统，其特征在于所述的薄壁套筒联轴器(3)是通过过盈量连接第一阶梯(14)和第二阶梯(29)实现传递扭矩。
7.根据权利要求1所述的一种高速直驱地热发电系统，其特征在于所述的壳体外罩(27)是套筒类结构，内部设有槽，用于卡环(26)的固定和固定挡板(23)的定位。
全文摘要
一种高速直驱地热发电系统，其驱动部分通过薄壁套筒联轴器直接带动高速电机部分，通过安装在支承轴承外的油膜阻尼器的变形来吸收驱动部分的振动，并可以改变支承部位的刚度，这样驱动部分就可以承受高转速的运行，从事实现高速发电；驱动部分承载较高转速，不必通过变速箱来升速，直接通过薄壁套筒联轴器将驱动部分和电机连接起来，实现直接驱动，简化了发电系统的结构，减小了系统的体积；钼环和配对的石墨环对涡轮盘起到了推力轴承的作用，可以抑制涡轮盘的锥动，保持转子的稳定性；结构简单，高速电机部分的支承采用空气轴承支承，无需润滑和冷却，并且高速电机部分的壳体外罩是一个整体，结构简单。
文档编号F03G4/00GK103016281SQ201210479570
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月22日 优先权日2012年11月22日
发明者耿海鹏, 高宇飞, 杨柏松, 虞烈, 冯圣 申请人:西安交通大学