[发明专利]用于涡轮发电机的绝热设备及以朗肯循环运转的闭合环路

说明书

本发明涉及一种用于涡轮发电机的绝热设备，包括：涡轮机(30)，其叶轮(66)被在流体入口(32、32’)与流体出口(34、34’)之间流动的热流体驱动旋转；以及发电机(38)，通过连接轴(36)联接到所述叶轮。根据本发明，在涡轮机(30)与发电机(38)之间的接合处间设有聚合隔热屏。

技术领域

本发明涉及一种绝热设备，用于叶轮被热流体驱动旋转的涡轮机与具有联接到该叶轮的转子的发电机，尤其是涡轮发电机之间。

更具体地，该设备适用于以朗肯循环运转的闭合环路的涡轮发电机。

众所周知，朗肯循环是热力学循环，在该热力学循环中，来自外部热源的热量传递到包含工作流体的闭合环路。

该循环通常被分解成：低凝固点工作流体以等熵方式压缩的阶段；以及随后该压缩流体在与热源接触时被加热并蒸发的阶段。之后，在另一阶段，该蒸气在膨胀机中以等熵方式膨胀，然后，在最后阶段，该膨胀蒸气在与冷源接触时冷却并冷凝。

为了执行这些不同的阶段，上述环路包括：泵，用于对液体形式的工作流体进行压缩，并且使之在环路中循环；热交换器(或蒸发器)，由热流体拂过以使至少部分上述压缩流体蒸发；膨胀机，用于使蒸汽膨胀，诸如通过将涡轮机联接到发电机以形成涡轮发电机，从而将该蒸汽的能量转化成诸如电能的另一能量的涡轮机；以及另一热交换器(或冷凝器)；藉此，蒸汽中所含的热量释放到冷源，该冷源通常是拂过该冷凝器的冷却流体或外部空气，从而将该蒸汽转化成液体。

背景技术

众所周知的，尤其是如文献FR-2,884,555所述，使用由内燃机的废气，特别是用于机动车辆的废气所输送的热能来作为供流过该蒸发器的流体加热和蒸发的热源。

这允许通过回收废气中损失的大部分能量来改善该发动机的能量效率，从而将该损失的能量转化成可以通过朗肯循环环路来用于机动车辆的能量。

并排安装在同一轴上和同一个壳体内的涡轮机与发电机的组合可能会在发电机上产生较高的热应力。

实际上，涡轮机使热气体膨胀，该热气体在朗肯循环闭合环路的情况下为有机流体蒸汽，或在蒸汽涡轮机的情况下为过热水蒸汽，该热气体将该热量传递至发电机。

由于涡轮机与发电机之间的几何接近，从涡轮机到发电机的热流的传递仍然是不可避免的。

然而，为了达到期望的性能并以高可靠性运转，发电机不应过热。

因此，发电机的热量管理必须通过诸如发电机壳体的气冷或水冷之类的专用冷却设备来确保。

这些设备结构复杂且成本显著增加。

在具有燃烧腔室的涡轮机的情况下，使用由隔热材料制成的板状热屏障限制从涡轮机部分到发电机部分的热传导也是众所周知的。因而降低了对冷却的需求，这提高了系统效率并延长了其寿命。

然而，这样的屏障需要使用非常耐高温的材料，成本高且具有难以加工的缺点。

本发明旨在通过热屏障来克服上述缺点，该热屏障使用具有简单成分材料的隔热件，并且允许以非常低的成本来实现有效隔热功能。

发明内容

因而，本发明涉及一种绝热设备，用于涡轮发电机，包括：涡轮机，其叶轮被在流体入口与流体出口之间循环的热流体驱动旋转；以及发电机，具有通过连接轴联接到该叶轮的转子；其中，在涡轮机与发电机之间的接合处间设有聚合隔热屏。

隔热屏可以包括被连接轴穿过并间设涡轮机与发电机凸缘之间接合处的板。

隔热屏可以包括具有突出边缘的板，该突出边缘与涡轮机及发电机凸缘协作，以确保涡轮机叶轮轴与发电机转子轴的同轴度。

隔热屏可以由两个同轴组装在一起的同轴部分制成。