用于有机郎肯循环发电系统的涡轮机轴结构的制作方法

本发明揭示一种用于有机郎肯循环发电系统的涡轮机轴结构，该结构以垂直方向适用涡轮机的转子而延长轴承寿命时间，进而得以确保涡轮机旋转系统的稳定性。

背景技术：

如图1所示，orc(有机郎肯循环，organicrankinecycle)发电系统结构通常按照蒸发器(10)、涡轮机(20)、冷凝器(30)及泵(40)的顺序形成循环。而且，可以视需要在蒸发器(10)的前、后方各自安装预热器(11)和过热器(12)，在冷凝器(30)后方设有储存冷凝水的冷凝罐(35)，还能另行设有流量仪测量经过了该冷凝罐(35)的液态制冷剂的流量。

现有技术让涡轮机(20)的转子以水平方向形成而使得支持旋转轴旋转的轴承承受垂直方向的荷重。此时，所适用的轴承是径向止推滚珠轴承(angularballbearing)，鉴于旋转轴的荷重和初始旋转时的旋转负荷较大并且适用于涡轮机的转数为280,000rpm左右，因此存在着无法长时间使用轴承的问题。

现有技术文献

专利文献

(专利文献1)kr10-1135685b1

技术实现要素：

本发明旨在解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于有机郎肯循环发电系统的涡轮机轴(turbineshaft)结构，其为了确保涡轮机旋转系统的稳定性而以垂直方向配置转子轴系，从而得以延长轴承寿命。

为了达到上述目的，本发明揭示用于有机郎肯循环发电系统的涡轮机轴结构，该有机郎肯循环发电系统包括让流体过热的蒸发器、连接上述蒸发器并且接受上述流体后产生旋转动力的涡轮机、连接上述涡轮机并且让上述流体冷凝的冷凝器以及把上述流体传输给上述蒸发器的泵，该涡轮机轴结构的特征在于，上述涡轮机包括：本体，在上部形成有上述流体的流入口和排放口；旋转轴，以垂直方向位于上述本体内部；叶轮，安装在上述旋转轴端部，由于上述流体的流入而旋转；箔片径向空气轴承，安装在上述本体，支持上述旋转轴的旋转；推力球轴承，安装在上述本体，安装在上述旋转轴的下端部并且承受上述旋转轴的初始荷重；及空气箔片止推轴承，安装在上述本体，在上述旋转轴凭借旋转而浮起时承受推力。

上述推力球轴承的外轮固定在上述本体，内轮则和上述旋转轴发生公差地形成，从而使得上述旋转轴能够凭借旋转而浮起。

上述叶轮由安装在上述旋转轴上端的上叶轮和安装在上述旋转轴下端的下叶轮构成，在上述上叶轮与上述下叶轮之间形成连接用流路，使得从上述流入口流入后经由上叶轮在上述排放口被排放的流体流入上述下叶轮，从而让上述上叶轮与上述下叶轮的旋转同步化。

如前所述地构成的本发明能发挥出下列效果。

以垂直方向构成涡轮机转子而得以让支持转子的轴承(主要支持旋转轴的旋转的箔片径向空气轴承)的寿命延长，从而确保涡轮机转子的稳定性。

而且，由于形成有推力球轴承而得以减少转子初始旋转及结束时发生的荷重与旋转负荷，从而减轻寿命减少的程度。

附图说明

图1是现有技术的有机郎肯循环发电系统图。

图2是示出本发明实施例的用于有机郎肯循环发电系统的涡轮机轴结构的系统图。

符号说明

100：蒸发器200：涡轮机

210：本体220：旋转轴

230：叶轮231：上叶轮

232：下叶轮240：箔片径向空气轴承

250：推力球轴承260：空气箔片止推轴承

300：冷凝器400：泵

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

图2是示出本发明实施例的用于有机郎肯循环发电系统的涡轮机轴结构的系统图。

请参阅图2，本发明揭示用于有机郎肯循环发电系统的涡轮机轴结构，该有机郎肯循环发电系统包括让流体过热的蒸发器(100)、连接上述蒸发器(100)并且接受上述流体后产生旋转动力的涡轮机(200)、连接上述涡轮机(200)并且让上述流体冷凝的冷凝器(300)以及把上述流体传输给上述蒸发器的泵(400)，其特征在于，确保上述涡轮机(200)的转子的稳定性。

上述涡轮机(200)由本体(210)、旋转轴(220)、叶轮(230)、箔片径向空气轴承(airfoiljournalbearing，240)、推力球轴承(ballthrustbearing，250)及空气箔片止推轴承(airfoilthrustbearing，260)构成，下面说明各构成要素。

首先，上述本体(210)形成上述涡轮机(200)的外形，可以在内部安装旋转轴(220)、叶轮(230)、箔片径向空气轴承(240)、推力球轴承(250)及空气箔片止推轴承(260)。

而且，上述本体(210)在上部的侧面形成流体的流入口(211)而上部的中央则形成排放口(212)以便让上述蒸发器(100)的流体流入并排放。

上述旋转轴(220)以垂直方向位于上述本体(210)内部，在上部与下部各自安装叶轮(230)，叶轮(230)的旋转则带动上述旋转轴(220)旋转。

在此，之所以让轴(220)以垂直方向配置的理由为，延长径向空气轴承的寿命以便确保长时间运行的能力。

而且，在上述旋转轴(220)的上部形成旋转板，和后面说明的空气箔片止推轴承(260)结合。

上述叶轮(230)安装在上述旋转轴(220)端部并且随着上述流体的流入而旋转并且排放流体。

在此，上述叶轮(230)可以具体由安装在上述旋转轴(220)上端的上叶轮(231)和安装在上述旋转轴(220)下端的下叶轮(232)构成。此时，在上述上叶轮(231)与上述下叶轮(232)之间形成连接用流路(a)。因此，流经上述流入口(211)与上叶轮(231)后从排放口(212)排放的流体会流入上述下叶轮(232)而使得上述上叶轮(231)与上述下叶轮(232)得以实现旋转同步。

而且，上述本体(210)在下部的侧面形成流体的第二流入口(213)而下部的中央则形成第二排放口(214)以便让流体流入上述下叶轮(232)并且被排放。第二排放口(214)则和上述冷凝器(300)连接。

另一方面，叶轮(230)上安装了多个翼，适当地形成上叶轮(231)与下叶轮(232)的后板面积比而得以调节叶轮旋转时所发生的推力。因此，上述旋转轴(220)能够调和自重所致力量和推力的均衡而维持一定高度。在旋转轴(220)的自重和上、下叶轮(231、232)旋转所致推力的关系中，调整上叶轮(231)与下叶轮(232)的后板面积比就能实现旋转轴的浮起。

上述箔片径向空气轴承(240)安装在上述本体(210)并且支持上述旋转轴(220)的旋转。

上述推力球轴承(250)在上述本体(210)安装在上述旋转轴(220)的下端部并且承受上述旋转轴(220)的初始荷重。

配备上述推力球轴承(250)后，能够减轻施加在上述箔片径向空气轴承(240)的旋转轴(220)旋转负荷而得以延长寿命。

在此，在上述推力球轴承(250)中，外轮固定在上述本体而内轮则和上述旋转轴(220)发生公差地安装，从而使得上述旋转轴(220)能够凭借旋转而浮起。

上述空气箔片止推轴承(260)安装在上述本体(210)并且在上述旋转轴(220)凭借旋转而浮起时承受推力。

在此，空气箔片止推轴承(260)位于形成于上述旋转轴(220)的上部(或者也可以安装在下部)的板(disk)上，让流入上述本体(210)内部的流体的一部分流入旋转轴(220)而得以在上述旋转轴(220)凭借旋转而浮起时承受推力。

因此，本发明用于有机郎肯循环发电系统的涡轮机轴结构把作为涡轮机的旋转系统的旋转轴(220)以垂直方向配置而凭借旋转轴(220)的自重提高旋转系统稳定性，凭此，为了减轻箔片径向空气轴承(240)负荷而把推力球轴承(250)与空气箔片止推轴承(260)安装在旋转轴(220)，该箔片径向空气轴承(240)则对轴的旋转给予支持。

为此，为了减轻支持旋转轴(220)旋转的箔片径向空气轴承(240)的初始旋转轴(220)旋转负荷并且使旋转轴(220)浮起而安装了推力球轴承(250)，为了调节旋转轴(220)因旋转而浮起的高度而安装承受推力的空气箔片止推轴承(260)，从而能够提高旋转系统的稳定性。

如前所述，本发明的核心技术思想是揭示用于有机郎肯循环发电系统的涡轮机轴结构，在所述本发明的核心思想范畴内，本发明所属技术领域中具备通常知识者能实行各种变形。