CN116576024B - 一种微燃发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微燃发电装置，其为了解决如何研制体积更小、质量更轻、更便携的发电设备的技术问题，其包括涡喷发动机、燃气气流导向器、自由涡轮罩、排气罩、自由涡轮、散热轴套、高速永磁发电机、传动轴支撑套、后轴承、前轴承和传动轴，燃气气流导向器为设有前端圆形入口、后端圆形出口的锥形筒，前端圆形入口与涡喷发动机的喷口部连接，自由涡轮罩与燃气气流导向器的后端圆形出口连接，自由涡轮位于自由涡轮罩内。本发明体积小，质量轻，是一种便携式动力和发电设备，可广泛用于单兵便携式电源、电动汽车增程器、微小型无人机动力、地面应急电源、太阳能光热发电等诸多领域。

Description

一种微燃发电装置

技术领域

本发明涉及便携式发电设备技术领域，具体而言，涉及一种微燃发电装置。

背景技术

目前，国内外已有的30kW级动力和发电系统均基于活塞式柴油发动机，由于活塞发动机转速较低导致整个动力和发电系统的重量和体积均较大、便携性较差，同时由于整个系统比较复杂，使得系统的可靠性和维修性较差、寿命较低。

微型燃气涡轮发电机则可以完美解决活塞式内燃机动力和发电系统的上述固有问题，其具有结构简单、体积小、重量轻、寿命长、环保性好、可靠性高、维修性好等特点，微型燃气涡轮发电机逐渐取代基于活塞式柴油发动机。

然而，随着技术进步与科技发展，对发电设备的小型化、便携性的要求越来越高，目前微型燃气涡轮发电机的体积、质量还不能满足需要，因此，如何研制体积更小、质量更轻、更便携的发电设备，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明为了解决如何研制体积更小、质量更轻、更便携的发电设备的技术问题，提供一种满足小型大功率发电要求的微燃发电装置。

本发明提供一种微燃发电装置，包括涡喷发动机、燃气气流导向器、自由涡轮罩、排气罩、自由涡轮、散热轴套、高速永磁发电机、传动轴支撑套、后轴承、前轴承和传动轴；所述燃气气流导向器为设有前端圆形入口、后端圆形出口的锥形筒，前端圆形入口与涡喷发动机的喷口部连接；所述自由涡轮罩与燃气气流导向器的后端圆形出口连接，自由涡轮位于自由涡轮罩内；

自由涡轮罩设有外围罩体、中心连接圆筒，所述中心连接圆筒通过多个连接杆与外围罩体固定连接；

传动轴支撑套的安装部与自由涡轮罩的中心连接圆筒固定连接；

排气罩与自由涡轮罩的外围罩体固定连接，所述排气罩设有径向方向排气口和容纳腔，所述传动轴支撑套位于该容纳腔中；

散热轴套与高速永磁发电机的前端盖固定连接，所述传动轴支撑套的后部与散热轴套的前端面固定连接，所述散热轴套的前端设有后轴承室，所述传动轴支撑套的前端设有前轴承室，所述后轴承设置在散热轴套的后轴承室中，所述前轴承设置在传动轴支撑套前端的前轴承室中；所述传动轴穿过传动轴支撑套，传动轴的前部与前轴承的内圈连接配合，传动轴的后部与后轴承的内圈连接配合；

传动轴的前端与自由涡轮的中心固定连接，传动轴的后端与高速永磁发电机的输入轴固定连接。

本发明的有益效果是，本发明微燃发电装置是一种便携式动力和发电设备，可广泛用于单兵便携式电源、电动汽车增程器、微小型无人机动力、地面应急电源、太阳能光热发电等诸多领域。

本发明微燃发电装置能够在高海拔、低温、低氧、寒冷的地区起动。现有技术中常规微型燃气涡轮发电机不适合在高海拔、低温、低氧、寒冷的地区使用。

本发明微燃发电装置是通过前端的涡喷发动机工作产生的气流，带动一级自由涡轮，自由涡轮带动高速永磁发电机，产生30Kw交流电。本发明是一种小型、大功率发电设备。

本发明微燃发电装置与目前常见的微型燃气涡轮发电机比较具有体积小、质量轻、可移动工作、可适应大冲击、强振动的场合，满足高海拔地区作业工作。

本发明进一步的特征和方面，将在以下参考附图的具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。

附图说明

图1是微燃发电装置的轴测图；

图2是微燃发电装置的轴测图；

图3是微燃发电装置的主视图；

图4是微燃发电装置的俯视图；

图5是微燃发电装置的结构示意图；

图6是图5的局部放大图。

图7是与微燃发电装置相关的控制系统原理图；

图8是自由涡轮罩与排气罩连接在一起形成的组件的轴测图；

图9是图8所示结构的俯视图；

图10是图8所示结构的仰视图；

图11是图8所示结构的右视图；

图12是图8所示结构的后视图；

图13是图8所示结构另一视角的轴测图；

图14是图8所示结构另一视角的轴测图；

图15是传动轴支撑套与自由涡轮罩的中心连接圆筒固定连接的结构示意图；

图16是传动轴支撑套与自由涡轮罩的中心连接圆筒固定连接的结构示意图；

图17是高速永磁发电机的输入轴与传动轴支撑套的位置关系图。

图中符号说明：

1.涡喷发动机，2.燃气气流导向器，3.自由涡轮，4.自由涡轮罩，4-1.中心连接圆筒，4-1-1.连接孔，4-2.连接杆，5.排气罩，5-1.径向方向排气口，5-2，容纳腔；6.散热轴套，7.高速永磁发电机，7-1.输入轴，8.传动轴支撑套，9.后轴承，10.前轴承，11.传动轴。12.螺栓。

具体实施方式

以下参照附图，以具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1-6所示，微燃发电装置包括涡喷发动机1、燃气气流导向器2、自由涡轮3、自由涡轮罩4、排气罩5、散热轴套6、高速永磁发电机7、传动轴支撑套8、后轴承9、前轴承10、传动轴11，涡喷发动机1是现有技术的常规产品，涡喷发动机1尾部的喷口部输出高温高压气体；燃气气流导向器2整体为设有前端圆形入口、后端圆形出口的锥形筒，前端圆形入口与涡喷发动机1的喷口部连接，自由涡轮罩4与燃气气流导向器2的后端圆形出口连接，排气罩5连接于自由涡轮罩4和传动轴支撑套8的前端之间，自由涡轮3位于自由涡轮罩4内。

散热轴套6与高速永磁发电机7的前端盖固定连接。传动轴支撑套8的后部通过螺钉与散热轴套6的前端面固定连接，散热轴套6的前端设有后轴承室，传动轴支撑套8的前端设有前轴承室，后轴承9设置在散热轴套6的后轴承室中，前轴承10设置在传动轴支撑套8前端的前轴承室中，传动轴11穿过传动轴支撑套8，传动轴11的前部与前轴承10的内圈连接配合，传动轴11的后部与后轴承9的内圈连接配合，传动轴11在前轴承10、后轴承9的支撑下能够旋转。传动轴支撑套8前端的圆周上设有用于和自由涡轮罩4连接的安装部8-1。

传动轴11的前端与自由涡轮3的中心固定连接，传动轴11的后端与高速永磁发电机7的输入轴7-1固定连接。自由涡轮3旋转带动传动轴11旋转，传动轴11带动输入轴7-1旋转。

如图8-14所示，自由涡轮罩4设有中心连接圆筒4-1，中心连接圆筒4-1通过多个连接杆4-2与自由涡轮罩4的外围罩体固定连接。中心连接圆筒4-1上沿圆周方向设有多个连接孔4-1-1。

如图15-17所示，通过螺钉将传动轴支撑套8的安装部8-1与中心连接圆筒4-1上的连接孔4-1-1连接，从而实现将传动轴支撑套8固定在自由涡轮罩4的中心连接圆筒4-1上。

如图5、8-14所示，排气罩5与自由涡轮罩4的外围罩体固定连接，排气罩5设有径向方向排气口5-1和容纳腔5-2。传动轴支撑套8位于该容纳腔5-2中。

本发明将涡喷发动机和发电机同轴布置，利用涡喷发动机所产生的高温高压燃气推动自由涡轮驱动高速发电机。

微燃发电装置的工作过程是，涡喷发动机1工作喷出气流，气流经过燃气气流导向器2进入自由涡轮罩4，然后从排气罩5排出，气流在自由涡轮罩4中带动自由涡轮3旋转，进而自由涡轮3旋转带动传动轴11旋转，传动轴11带动高速永磁发电机7的输入轴7-1旋转进行发电。可以采用航空煤油、柴油、等多种燃料。

安装在涡喷发动机1尾部的燃气气流导向器2用于改变涡喷发动机燃气气流方向。提高自由涡轮采集动力的效率。

散热轴套6内部存在进、出油道，发动机所需燃油通过油泵打入散热轴套入口，通过外部燃油循环工作，吸收、带走轴套和高速电机产生的热量。

高速永磁发电机7具备体积小、重量轻等特点，有利于减小整个发电装置的体积、重量。

如图7所示，涡喷控制器用于控制涡喷发动机1工作，并且可以判断发动机工作状态。高速永磁发电机7输出的交流电经过整流器变为直流电，电源管理控制器以调解输出频率和PWM占空比的方式将该直流电向负载供电。负载的工作电压通常是200-400V，功率是50KW。

以上所述仅对本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡是在本发明的权利要求限定范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种微燃发电装置，其特征是，包括涡喷发动机、燃气气流导向器、自由涡轮罩、排气罩、自由涡轮、散热轴套、高速永磁发电机、传动轴支撑套、后轴承、前轴承和传动轴；所述燃气气流导向器为设有前端圆形入口、后端圆形出口的锥形筒，前端圆形入口与涡喷发动机的喷口部连接；所述自由涡轮罩与燃气气流导向器的后端圆形出口连接，自由涡轮位于自由涡轮罩内；

所述自由涡轮罩设有外围罩体、中心连接圆筒，所述中心连接圆筒通过多个连接杆与外围罩体固定连接；

所述传动轴支撑套的安装部与自由涡轮罩的中心连接圆筒固定连接；

所述排气罩与自由涡轮罩的外围罩体固定连接，所述排气罩设有径向方向排气口和容纳腔，所述传动轴支撑套位于该容纳腔中；

所述散热轴套与高速永磁发电机的前端盖固定连接，所述传动轴支撑套的后部与散热轴套的前端面固定连接，所述散热轴套的前端设有后轴承室，所述传动轴支撑套的前端设有前轴承室，所述后轴承设置在散热轴套的后轴承室中，所述前轴承设置在传动轴支撑套前端的前轴承室中；所述传动轴穿过传动轴支撑套，传动轴的前部与前轴承的内圈连接配合，传动轴的后部与后轴承的内圈连接配合；

所述传动轴的前端与自由涡轮的中心固定连接，传动轴的后端与高速永磁发电机的输入轴固定连接；

散热轴套内部存在进、出油道，发动机所需燃油通过油泵打入散热轴套入口，通过外部燃油循环工作，吸收、带走轴套和高速电机产生的热量；

传动轴为一个整体的结构件。