CN109139264A - 一种应用环形回热器的微型涡轮发电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用环形回热器的微型涡轮发电机。包括环形进气空滤1、进气罩壳2、高速电机3、进气罩4、联轴器5、动力头6、隔热板7、环形回热器8、喷油嘴9、燃烧室10、隔热璧11、机体外壳12；动力头6布置在环形回热器8中空的腔体内；高速电机3前端布置环形进气空滤1，燃烧室10布置在动力头6后端；燃烧室10布置在隔热璧11腔体内部；动力头6、环形回热器8、燃烧室10、隔热璧11布置在机体外壳12内。本发明充分合理利用了环形回热器与微型涡轮发电机的性能及结构特点，布置结构紧凑，具有体积小、重量轻、低排放、节能、环保、等优点，且具有很高的热利用效率。

Description

一种应用环形回热器的微型涡轮发电机

技术领域

本发明属于微型涡轮发电机技术领域，具体涉及一种应用环形回热器的微型涡轮发电机。

背景技术

微型涡轮发电机是一种小型分布式能源系统和发电装置，具有能源利用率高，环境污染小，经济效益好等特点，具备良好的发展前景，对于缓解我国能源紧张的现状具有极其重要的意义。

由于微型涡轮发电设备具有诸多优点，目前已成为各大能源公司研究热点，如何降低微型涡轮发电机体积和重量，提高热利用率，亟待开发。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的是提供一种应用环形回热器的微型涡轮发电机，包括高速电机、进气罩、动力头、隔热板、环形回热器、喷油嘴、燃烧室、隔热璧、机体外壳，所述环形回热器是由回热器内壁形成中空的腔体，在所述回热器内壁上设置回热器交换叶片，在中空的腔体内布置动力头。

根据本发明实施例，所述高速电机前端布置环形进气空滤，在高速电机和动力头之间的位置布置进气罩，动力头的中心旋转轴前端用联轴器连接高速电机，联轴器布置在进气罩内部；环形进气空滤固定在进气罩壳上，高速电机、进气罩布置在进气罩壳内。

根据本发明实施例，所述燃烧室布置在动力头后端；燃烧室布置在隔热璧腔体内部；动力头、环形回热器、燃烧室、隔热璧布置在机体外壳内；喷油嘴布置在机体外壳与燃烧室之间的位置。

根据本发明实施例，在环形回热器与动力头之间的位置布置隔热板。

根据本发明实施例，在动力头前端与燃烧室之间的位置布置隔热板。

根据本发明实施例，所述环形进气空滤包括环形空滤滤芯，在所述环形空滤滤芯的中心设有环形空滤排气管。

根据本发明实施例，所述高速电机包括高速电机外壳，在高速电机外壳的内部设置电机磁轴，在电机磁轴的前端设置电机风扇，在高速电机外壳与电机磁轴之间设置导风栅。

根据本发明实施例，所述动力头包括涡轮，所述涡轮前端为压气叶轮，所述压气叶轮的外圈设置压气机导流栅。

根据本发明实施例，所述机体外壳包括机体壳外壁、机体壳内壁，在机体外壳的前端设有机体外壳上的排气管。

本发明的回热原理说明。

高速电机部分：新鲜冷空气从环形空滤滤芯前端进入，由高速电机的导风栅进入高速电机内部；电机风扇的高速旋转使空气在高速电机的气道内快速流动带走高速电机运转产生的热量，最后通过环形进气空滤中间的排气管将废气排到机体外部。

微型燃气轮机部分：新鲜冷空气从环形空滤滤芯前端进入，通过进气罩上的栅格进入到压气叶轮，压气叶轮高速旋转，将空气从动力头上的压气机导流栅压入动力头与回热器内壁之间的气室，再经过回热器内壁前端的进气孔进入回热器热交换叶片内与燃烧后的高温空气进行热交换，然后经过燃烧室壳体上的小孔进入燃烧室与喷油嘴喷出的燃料进行燃烧，燃烧后的高温气体推动涡轮旋转做功，然后进入环形回热器与燃烧前的空气进行热交换，最后通过机体外壳上的排气管排到机体外部。

本发明的有益效果是：利用环形回热器中空的腔体，将微型涡轮发电机部分部件合理地布置在腔体内部。充分合理利用了环形回热器与微型涡轮发电机的性能及结构特点，布置结构紧凑，具有体积小、重量轻、低排放、节能、环保、等优点，且具有很高的热利用效率。

附图说明

图1是一种应用环形回热器的微型涡轮发电机结构布置图。

图2是一种应用环形回热器的微型涡轮发电机气流走向原理图。

图3是环形进气空滤结构示意图，其中图3(a)是侧视图，图3(b)是正视图。

图4是高速电机结构示意图，其中图4(a)是正视图，图4(b)是左视图。

图5是动力头结构示意图。

图6是环形回热器结构示意图。

图7是机体外壳结构示意图。

图中：1-环形进气空滤；2-进气罩壳；3-高速电机；4-进气罩；5-联轴器；6-动力头；7-隔热板 8-回热器；9-喷油嘴；10-燃烧室；11-隔热璧；12-机体外壳；13-环形空滤滤芯；14-环形空滤排气管；15-高速电机外壳；16-导风栅；17-电机磁轴；18-电机风扇；19-压气叶轮；20-压气机导流栅；21-涡轮；22-回热器热交换叶片；23-回热器内壁； 24-机体外壳上的排气管；25-机体外壳外壁；26-机体外壳内壁。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，一种应用环形回热器的微型涡轮发电机，包括环形进气空滤1、进气罩壳2、高速电机3、进气罩4、联轴器5、动力头6、隔热板7、环形回热器8、喷油嘴9、燃烧室10、隔热璧11、机体外壳12；动力头6布置在环形回热器8中空的腔体内。

高速电机3前端布置环形进气空滤1，在高速电机3和动力头6之间的位置布置进气罩4，动力头6的中心旋转轴前端用联轴器5连接高速电机3，联轴器5布置在进气罩4内部；环形进气空滤1固定在进气罩壳2上，高速电机3、进气罩4布置在进气罩壳2内。

燃烧室10布置在动力头6后端；燃烧室10布置在隔热璧11腔体内部；动力头 6、环形回热器8、燃烧室10、隔热璧11布置在机体外壳12内；喷油嘴9布置在机体外壳12与燃烧室10之间的位置；在环形回热器8与动力头6之间的位置布置隔热板7；在动力头6前端与燃烧室10之间的位置布置隔热板7。

如图3所示，环形进气空滤1包括环形空滤滤芯13，在所述环形空滤滤芯13的中心设有环形空滤排气管14。

如图4所示，高速电机3包括高速电机外壳15，在高速电机外壳15的中间设置电机磁轴17，在电机磁轴17的前端设置电机风扇18，在高速电机外壳15与电机磁轴 17之间设置导风栅16。

如图5所示，动力头6包括涡轮21，所述涡轮21前端为压气叶轮19，所述压气叶轮19的外圈设置压气机导流栅20。

如图6所示，所述机体外壳12包括机体壳外壁25、机体壳内壁26，在机体外壳 12的前端设有机体外壳上的排气管24。

如图7所示，机体外壳12包括机体壳外壁25、机体壳内壁26，在机体外壳12 的前端设有机体外壳上的排气管24。

环形进气空滤1：高速电机3及微型燃气轮机进气均经由环形进气空滤1，环形进气空滤1对空气中的灰尘、砂砾、水分及各种杂质进行过滤，保证进入机体内部空气的纯净，降低机体的磨损。

进气罩壳2：用于固定环形进气空滤1，并保证过滤后的空气与外部空气隔离。

高速电机3：微型燃气轮机启动时，高速电机3作为动力带动转动部件旋转，使空气高速流动；微型燃气轮机做功时，高速电机将微型燃气轮机传送过来的动能转化为电能输出。

进气罩4：用于连接高速电机与动力头之间的机械连接件，上面开有栅格，使气体进入到压气叶轮19。

联轴器5：用于连接高速电机3与动力头6旋转的中心轴。

动力头6：将燃烧后的热能转化为机械动能旋转做功。

隔热板7：将未燃烧的空气与燃烧后的高温空气隔离。

环形回热器8：使未燃烧的空气与燃烧后的高温气体进行热交换，提高热效率。

喷油嘴9：由喷油雾化装置与点火装置组成，使燃料雾化并点火燃烧。

燃烧室10：使燃料与空气在其内部混合燃烧，产生能量。

隔热璧11：将燃烧前的气体和燃烧后的高温气体隔离，中部结构为排气管，与涡轮21出气口连接，将燃烧后的尾气导出。

机体外壳12：将回热器等机体部件包裹在其内部，并保证机体内部与机体外部温度隔离，设计有气道结构，将尾气导出机体外部。

如图2所示，高速电机部分：新鲜冷空气从环形进气空滤滤芯13前端进入，由高速电机3的导风栅16进入高速电机内部。高速电机风扇18的高速旋转使空气在高速电机3的气道内快速流动带走高速电机运转产生的热量，最后通过环形空滤排气管14 将废气排到机体外部。

微型燃气轮机部分：新鲜冷空气从环形进气空滤滤芯13前端进入，通过进气罩 4上的栅格进入到压气叶轮19，压气叶轮19高速旋转，将空气从动力头6上的压气机导流栅20压入动力头6与回热器内壁23之间的气室，再经过回热器内壁23前端的进气孔进入回热器热交换叶片22内与燃烧后的高温空气进行热交换，然后经过燃烧室10 壳体上的小孔进入燃烧室10与喷油嘴9喷出的燃料进行燃烧，燃烧后的高温气体推动涡轮21旋转做功，然后进入环形回热器8与燃烧前的空气进行热交换，最后通过机体外壳上的排气管24排到机体外部。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等；指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，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。在本发明的描述中，“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。

在本发明中，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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”或“具体示例”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发明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。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种应用环形回热器的微型涡轮发电机，包括高速电机(3)、进气罩(4)、动力头(6)、隔热板(7)、环形回热器(8)、喷油嘴(9)、燃烧室(10)、隔热璧(11)、机体外壳(12)，其特征在于所述环形回热器(8)是由回热器内壁(23)形成中空的腔体，在所述回热器内壁(23)上设置回热器交换叶片(22)，在中空的腔体内布置动力头(6)。

2.根据权利要求1所述的一种应用环形回热器的微型涡轮发电机，其特征在于所述高速电机(3)前端布置环形进气空滤(1)，在高速电机(3)和动力头(6)之间的位置布置进气罩(4)，动力头(6)的中心旋转轴前端用联轴器(5)连接高速电机(3)，联轴器(5)布置在进气罩(4)内部；环形进气空滤(1)固定在进气罩壳(2)上，高速电机(3)、进气罩(4)布置在进气罩壳(2)内。

3.根据权利要求1所述的一种应用环形回热器的微型涡轮发电机，其特征在于所述燃烧室(10)布置在动力头(6)后端；燃烧室(10)布置在隔热璧(11)腔体内部；动力头(6)、环形回热器(8)、燃烧室(10)、隔热璧(11)布置在机体外壳(12)内；喷油嘴(9)布置在机体外壳(12)与燃烧室(10)之间的位置。

4.根据权利要求3所述的一种应用环形回热器的微型涡轮发电机，其特征在于在环形回热器(8)与动力头(6)之间的位置布置隔热板(7)。

5.根据权利要求3所述的一种应用环形回热器的微型涡轮发电机，其特征在于在动力头(6)前端与燃烧室(10)之间的位置布置隔热板(7)。

6.根据权利要求2所述的一种应用环形回热器的微型涡轮发电机，其特征在于所述环形进气空滤(1)包括环形空滤滤芯(13)，在所述环形空滤滤芯(13)的中心设有环形空滤排气管(14)。

7.根据权利要求1所述的一种应用环形回热器的微型涡轮发电机，其特征在于所述高速电机(3)包括高速电机外壳(15)，在高速电机外壳(15)的内部设置电机磁轴(17)，在电机磁轴(17)的前端设置电机风扇(18)，在高速电机外壳(15)与电机磁轴(17)之间设置导风栅(16)。

8.根据权利要求1所述的一种应用环形回热器的微型涡轮发电机，其特征在于所述动力头(6)包括涡轮(21)，所述涡轮(21)前端为压气叶轮(19)，所述压气叶轮(19)的外圈设置压气机导流栅(20)。

9.根据权利要求1所述的一种应用环形回热器的微型涡轮发电机，其特征在于所述机体外壳(12)包括机体壳外壁(25)、机体壳内壁(26)，在机体外壳(12)的前端设有机体外壳上的排气管(24)。