用于天然气管道的膨胀发电系统的制作方法

1.本实用新型属于天然气膨胀发电技术领域，具体涉及一种用于天然气管道的膨胀发电系统。


背景技术：

2.天然气管道在到达各大城市管网及工业用户前，需要进行第一次降压，降压后的天然气再通过各大城市管网的城市门店进行第二次降压，输送到终端用户。降压过程中的天然气压力能主要通过天然气膨胀发电机组进行回收利用，天然气膨胀发电机组可以通常采用高速发电机直接悬臂搭载叶轮，或是通过齿轮减速器实现降速后驱动发电机，而为了保证对天然气的可靠密封，以上的布置结构均需要在叶轮背压侧的轴端增加复杂的动密封结构。目前主要采用干气密封进行轴端密封，而干气密封的实现需要配备辅助系统，这将导致机组的复杂程度增加，并且影响机组的整体可靠性。


技术实现要素：

3.针对上述的缺陷或不足，本实用新型提供了一种用于天然气管道的膨胀发电系统，旨在解决采用动密封结构会导致机组的复杂程度增加的技术问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供一种用于天然气管道的膨胀发电系统，其中，用于天然气管道的膨胀发电系统包括膨胀组件、发电机和磁性联轴器；膨胀组件包括膨胀机壳、膨胀主轴和膨胀叶轮，膨胀机壳形成有膨胀空间并用于连通进气管道和出气管道，膨胀主轴可转动地设置在膨胀空间内并用于沿进气管道的进气方向延伸设置，膨胀叶轮搭载于膨胀主轴靠近进气管道的一端；发电机设置在膨胀机壳背离进气管道的一侧；磁性联轴器包括内转子和外转子，内转子套设于膨胀主轴远离膨胀叶轮的一端，内转子的外周侧设置有第一磁体，外转子与发电机的电机轴连接，并在与第一磁体相对设置的位置上间隔膨胀机壳设置有第二磁体。
5.在本实用新型实施例中，膨胀机壳包括机壳主体以及自机壳主体朝向电机轴凸出隆起设置的隔离部，膨胀组件还包括设置在机壳主体和隔离部的相接处的磁力轴承，膨胀主轴可转动地穿设于磁力轴承内，膨胀主轴伸向机壳主体内的一端搭载膨胀叶轮，膨胀主轴伸向隔离部内的一端套设内转子。
6.在本实用新型实施例中，磁力轴承包括轴向磁力轴承和径向磁力轴承。
7.在本实用新型实施例中，机壳主体上设置有电气贯穿件，电气贯穿件用于供磁力轴承的控制电缆伸出机壳主体。
8.在本实用新型实施例中，机壳主体包括用于固定安装的第一机壳以及设置在第一机壳内侧的第二机壳，第一机壳面向发电机的一侧凸出隆起设置有隔离部，第二机壳用于连通进气管道和出气管道。
9.在本实用新型实施例中，第一机壳包括面向发电机设置的面板部以及环绕面板部的周缘并朝向远离发电机的一侧延伸设置的第一围挡部，隔离部朝向电机轴凸出隆起设置
在面板部上；
10.第二机壳包括第二围挡部、第三围挡部和仿型弯折部，第二围挡部与第一围挡部的内壁贴合连接设置，第三围挡部位于第二围挡部的内侧并用于连通进气管道和出气管道，仿型弯折部的外端与第二围挡部靠近面板部的一端连接，仿型弯折部的内端与第三围挡部靠近面板部的一端连接，并且膨胀叶轮伸入仿型弯折部和面板部之间，仿型弯折部仿型于膨胀叶轮弯折延伸设置。
11.在本实用新型实施例中，膨胀组件还包括密封件，密封件环绕膨胀叶轮的前压侧设置在仿型弯折部靠近第三围挡部设置的位置上。
12.在本实用新型实施例中，外转子包括第一套筒部、连接部和第二套筒部，第一套筒部套设于电机轴上，第二套筒部套设于隔离部的外侧，连接部的内端连接第一套筒部，连接部的外端连接第二套筒部，第二磁体设置在第二套筒部的内侧并间隔隔离部与第一磁体相对设置。
13.在本实用新型实施例中，外转子还包括紧固件，紧固件的杆部自电机轴的轴端伸入电机轴内，紧固件的头部与连接部抵接。
14.在本实用新型实施例中，膨胀组件还包括螺纹连接件，膨胀叶轮套设于螺纹连接件上，螺纹连接件伸出于膨胀叶轮的第一端自膨胀主轴的轴端伸入膨胀主轴内，螺纹连接件伸出于膨胀叶轮的第二端套设有与膨胀叶轮抵接的拧紧螺母。
15.通过上述技术方案，本实用新型实施例所提供的用于天然气管道的膨胀发电系统具有如下的有益效果：
16.当使用上述的用于天然气管道的膨胀发电系统时，由于膨胀发电系统包括膨胀组件、发电机和磁性联轴器，膨胀组件的膨胀机壳形成有供膨胀主轴容置的膨胀空间并连通进气管道和出气管道，膨胀叶轮搭载于膨胀主轴上，则使得进气管道向膨胀空间内注入的高压天然气能够驱动膨胀叶轮进行旋转，并且膨胀主轴跟随膨胀叶轮进行转动，同时，磁性联轴器的内转子套设于膨胀主轴上，内转子的外周侧设置有第一磁体，外转子与发电机的电机轴连接，并在与第一磁体相对设置的位置上间隔膨胀机壳设置有第二磁体，则使得内转子也可以跟随膨胀叶轮进行转动，并且通过第一磁体和第二磁体之间的磁力作用能够实现对外转子和发电机的电机轴的传动，从而可以将天然气的压力能转化为电能存储，相较于现有技术的膨胀发电机组，本实用新型中的膨胀发电系统中的膨胀主轴的轴端无需伸出于膨胀空间与发电机的电机轴进行连接，消除了天然气泄露的风险，从而达到了取消动密封结构的目的，降低了机组的复杂程度，提升了机组的整体可靠性。
17.本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
18.附图是用来提供对本实用新型的理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
19.图1是根据本实用新型一实施例中的膨胀发电系统的结构示意图；
20.图2是根据本实用新型一实施例中的膨胀发电系统的部分结构示意图。
21.附图标记说明
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膨胀机壳
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11
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第一机壳
[0023]
111
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面板部
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112
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第一围挡部
[0024]
12
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第二机壳
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121
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第二围挡部
[0025]
122
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第三围挡部
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123
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仿型弯折部
[0026]
13
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隔离部
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14
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膨胀空间
[0027]
15
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磁力轴承
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16
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电气贯穿件
[0028]
17
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密封件
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2膨胀主轴
[0029]
21
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螺纹连接件
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22
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拧紧螺母
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膨胀叶轮
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31
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基体部
[0031]
32
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叶片部
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4发电机
[0032]
41
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电机轴
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5内转子
[0033]
51
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第一磁体
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外转子
[0034]
61
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第一套筒部
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62
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连接部
[0035]
63
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第二套筒部
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64
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第二磁体
[0036]
65
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紧固件
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7进气管道
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出气管道
具体实施方式
[0038]
以下结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0039]
下面参考附图描述本实用新型的用于天然气管道的膨胀发电系统。
[0040]
如图1所示，本实用新型提供了一种用于天然气管道的膨胀发电系统，其中，用于天然气管道的膨胀发电系统包括：
[0041]
膨胀组件，包括膨胀机壳1、膨胀主轴2和膨胀叶轮3，膨胀机壳1形成有膨胀空间14并用于连通进气管道7和出气管道8，膨胀主轴2可转动地设置在膨胀空间14内并用于沿进气管道7的进气方向延伸设置，膨胀叶轮3搭载于膨胀主轴2靠近进气管道7的一端；
[0042]
发电机4，置于膨胀机壳1背离进气管道7的一侧；
[0043]
磁性联轴器，包括内转子5和外转子6，内转子5套设于膨胀主轴2远离膨胀叶轮3的一端，内转子5的外周侧设置有第一磁体51，外转子6与发电机4的电机轴41连接，并在与第一磁体51相对设置的位置上间隔膨胀机壳1设置有第二磁体64。
[0044]
当使用上述的用于天然气管道的膨胀发电系统时，由于膨胀发电系统包括膨胀组件、发电机4和磁性联轴器，膨胀组件的膨胀机壳1形成有供膨胀主轴2容置的膨胀空间14并连通进气管道7和出气管道8，膨胀叶轮3搭载于膨胀主轴2上，则使得进气管道7向膨胀空间14内注入的高压天然气能够驱动膨胀叶轮3进行旋转，并且膨胀主轴2跟随膨胀叶轮3进行转动，同时，磁性联轴器的内转子5套设于膨胀主轴2上，内转子5的外周侧设置有第一磁体51，外转子6与发电机4的电机轴41连接，并在与第一磁体51相对设置的位置上间隔膨胀机壳1设置有第二磁体64，则使得内转子5也可以跟随膨胀叶轮3进行转动，并且通过第一磁体51和第二磁体64之间的磁力作用能够实现对外转子6和发电机4的电机轴41的传动，从而可以将天然气的压力能转化为电能存储，相较于现有技术的膨胀发电机组，本实用新型中的膨胀发电系统中的膨胀主轴2的轴端无需伸出于膨胀空间14与发电机4的电机轴41进行连
接，消除了天然气泄露的风险，从而达到了取消动密封结构的目的，降低了机组的复杂程度，提升了机组的整体可靠性。
[0045]
参见图1和图2，在本实用新型实施例中，膨胀机壳1包括机壳主体以及自机壳主体朝向电机轴41凸出隆起设置的隔离部13，膨胀组件还包括设置在机壳主体和隔离部13的相接处的磁力轴承15，膨胀主轴2可转动地穿设于磁力轴承15内，膨胀主轴2伸向机壳主体内的一端搭载膨胀叶轮3，膨胀主轴2伸向隔离部13内的一端套设内转子5。即膨胀主轴2可以通过磁力轴承15可靠地可转动地设置在膨胀空间14内，磁力轴承15具有无需润滑、摩擦小、支承精度高以及工作稳定可靠的优点，当然本实用新型并不限于此，其他合适的轴承也是可以的。此外，内转子5容置于自机壳主体朝向电机轴41凸出隆起设置的隔离部13内，是为了便于外转子6的布局设计，以使得外转子6的结构尺寸尽可能地小。具体地，隔离部13可以设计为导磁材料，用于传导膨胀主轴2输出的扭矩传递到发电机4的电机轴41上，带动发电机4进行发电。
[0046]
在本实用新型实施例中，磁力轴承15包括轴向磁力轴承和径向磁力轴承。即磁力轴承15可以采用轴向磁力轴承和径向磁力轴承的组合式轴承，以能够同时承受轴向载荷和径向载荷。具体地，轴向磁力轴承的数量为一个，径向磁力轴承的数量为两个，两个径向磁力轴承分设于轴向磁力轴承的两侧。
[0047]
如图2所示，在本实用新型实施例中，机壳主体上设置有电气贯穿件16，电气贯穿件16用于供磁力轴承15的控制电缆伸出机壳主体。同时，电气贯穿件16的设置还可以便于膨胀空间14内的其他种类的电缆伸出，以避免高压天然气泄露。
[0048]
请再次参见图1，在本实用新型实施例中，机壳主体包括用于固定安装的第一机壳11以及设置在第一机壳11内侧的第二机壳12，第一机壳11面向发电机4的一侧凸出隆起设置有隔离部13，第二机壳12用于连通进气管道7和出气管道8。即第一机壳11和第二机壳12拼合组成机壳主体，并且第一机壳11位于外侧，第二机壳12位于内侧，使得整个机壳主体为分体式设计，从而便于对机壳主体进行铸造。进一步地，第一机壳11和第二机壳12可以为合金钢铸造而成。
[0049]
在本实用新型实施例中，第一机壳11包括面向发电机4设置的面板部111以及环绕面板部111的周缘并朝向远离发电机4的一侧延伸设置的第一围挡部112，隔离部13朝向电机轴41凸出隆起设置在面板部111上；第二机壳12包括第二围挡部121、第三围挡部122和仿型弯折部123，第二围挡部121与第一围挡部112的内壁贴合连接设置，第三围挡部122位于第二围挡部121的内侧并用于连通进气管道7和出气管道8，仿型弯折部123的外端与第二围挡部121靠近面板部111的一端连接，仿型弯折部123的内端与第三围挡部122靠近面板部111的一端连接，并且膨胀叶轮3伸入仿型弯折部123和面板部111之间，仿型弯折部123仿型于膨胀叶轮3弯折延伸设置。即膨胀叶轮3可以在仿型弯折部123和面板部111之间进行旋转，而仿型弯折部123仿型于膨胀叶轮3弯折延伸设置，使得仿型弯折部123和面板部111之间的空间足够狭小，以能够达到集聚气流的目的。具体地，膨胀叶轮3包括搭载于膨胀主轴2上的基体部31以及与基体部31连接并伸入仿型弯折部123和面板部111之间的叶片部32，并且仿型弯折部123位于膨胀叶轮3的前压侧，面板部111位于膨胀叶轮3的背压侧，则仿型弯折部123为仿型于叶片部32的前压侧进行弯折延伸。
[0050]
进一步地，膨胀叶轮3可以为三元流叶轮，也可以为半开式叶轮或闭式叶轮。
[0051]
请再次参见图1和图2，在本实用新型实施例中，膨胀组件还包括密封件17，密封件17环绕膨胀叶轮3的前压侧的内端设置在仿型弯折部123靠近第三围挡部122设置的位置上。则密封件17可以对膨胀叶轮3伸入的仿型弯折部123和面板部111之间的空间进行部分密封，以能够进一步起到集聚气流的作用。需要特别说明的是，膨胀叶轮3的前压侧的内端是相对于膨胀叶轮3的外端进行描述的，表明密封件17距离膨胀叶轮3的外端有一定的距离。
[0052]
在本实用新型实施例中，外转子6包括第一套筒部61、连接部62和第二套筒部63，第一套筒部61套设于电机轴41上，第二套筒部63套设于隔离部13的外侧，连接部62的内端连接第一套筒部61，连接部62的外端连接第二套筒部63，第二磁体64设置在第二套筒部63的内侧并间隔隔离部13与第一磁体51相对设置。即第一套筒部61的设置可以便于外转子6安装于电机轴41上，而第二套筒部63则便于第二磁体64的安装。具体地，内转子5的外周壁上开设有供第一磁体51安装的第一安装槽，第二套筒部63的内周壁上开设有供第二磁体64安装的第二安装槽。
[0053]
在本实用新型实施例中，外转子6还包括紧固件65，紧固件65的杆部自电机轴41的轴端伸入电机轴41内，紧固件65的头部与连接部62抵接。即通过紧固件65可以将外转子6稳定地安装于电机轴41上。具体地，紧固件65的头部可以将外转子6的第一套筒部61抵紧于与发电机4的外壳抵接，紧固件65可以为螺栓或者螺钉，电机轴41的轴端开设有供紧固件65穿设的螺纹孔。
[0054]
在本实用新型实施例中，膨胀组件还包括螺纹连接件21，膨胀叶轮3套设于螺纹连接件21上，螺纹连接件21伸出于膨胀叶轮3的第一端自膨胀主轴2的轴端伸入膨胀主轴2内，螺纹连接件21伸出于膨胀叶轮3的第二端套设有与膨胀叶轮3抵接的拧紧螺母22。即通过拧紧螺母22的调节可以将膨胀叶轮3抵紧于膨胀主轴2上。具体地，膨胀叶轮3面向膨胀主轴2设置的一侧开设有供膨胀主轴2的轴端伸入的凹槽。更具体地，螺纹连接件21可以为拉杆螺栓，膨胀主轴2的轴端开设有供拉杆螺栓穿设的螺纹孔。
[0055]
此外，如图1所示，进气管道7可以设置于膨胀机壳1的径向方向上，出气管道8可以设置于膨胀机壳1的轴向方向上。在本实用新型中，进气管道7的进气方向应与膨胀主轴2的延伸方向保持一致，但出气管道8可以根据具体情况进行相应不同的布置。
[0056]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0057]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0058]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表
述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0059]
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。