专利名称：蒸汽驱动的涡轮发电机系统的制作方法
蒸汽驱动的涡轮发电机系统背景技术本发明涉及蒸汽涡轮机，并且更特别地涉及使用蒸汽涡轮机从蒸汽 提供动力的系统内的多余的蒸汽压力产生电力的系统和方法。诸如冷冻机、加热器、和类似物的蒸汽提供动力的系统典型地使用 限定的压力的蒸汽提供动力。而且典型地，这样的系统需要压力低于供 应蒸汽的压力的蒸汽。在这些情况下，已知使用调压阀来去掉多余的蒸 汽压力的目的并且由此递送希望的水平的蒸汽压力。不幸地，这导致蒸 汽压力的浪费。本发明的主要目的为提供这样的系统和方法，其中，蒸汽压力不被 浪费。本发明的再一个目的为提供这样的系统，其中，多余的蒸汽压力用 于为电设备提供动力。本发明的另一个目的为提供占据小的底面积的系统。 其它目的和优点将在下文中呈现。
接下来参考附图详细描述本发明的优选的实施例，其中 图1示意性地示出了根据本发明的系统；和 图2更进一步地示出了根据本发明的系统。
具体实施方式
本发明涉及蒸汽提供动力的系统，并且更特别地涉及用于转换这样 的系统内的多余的蒸汽动力以用于产生电力的系统和方法。此电力能够 用于为相关的或不相关的系统提供动力，并且导致实际使用这样的动力 而不是通过之前用于将来自蒸汽源的压力减小到蒸汽负载需要的压力 的压力减小机构浪费动力。在附图中，提供了系统的示意图，并且还示出了本发明的部件的有 利的垂直的设置，由此，系统以小的占地面积提供对多余的蒸汽动力的 希望的使用。图1示意性地示出了根据本发明的系统10,并且包括蒸汽提供动力 的系统12，包括通过线路20连通的蒸汽源14和一个或多个蒸汽操作的 负载16、 18。典型地，蒸汽能够容易地以通常大约100psig的高压力提 供。诸如吸收式冷冻机、蒸汽加热或其它蒸汽负载的典型的部件需要低 得多的压力的蒸汽，典型地大约14psig或更低。传统地，膨胀阀22沿 线路20定位并且用于根据需要减小压力，以便达到希望的水平。这样 减小的压力被浪费。根据本发明，提供围绕或与膨胀阀22并行地流动的旁路支路或回 路24。蒸汽涡轮机26沿旁路支路24定位，蒸汽涡轮机26连接到马达， 由此涡轮机驱动产生电流的马达。以此方式，本发明的系统将否则被浪 费掉的蒸汽动力转换为电流。根据本发明，涡轮机能够用于根据需要减小蒸汽的压力，而且还将多余的蒸汽动力转换为有用的产物，即，能够 有利地用于为其它负载提供动力的电流。根据本发明，涡轮机26可以为诸如在美国专利号6,354,800中披露 的单级涡轮机，或二级涡轮机和/或带罩的轮涡轮机，或本领域中的普通 技术人员可以容易地知道的任何其它类型的涡轮机。根据本发明，涡轮 机有利地具有将蒸汽动力转换为电力的高效率。优选地，适合的渴轮机将具有在大约2和大约10之间的压力减小 率，并且还优选地具有至少大约60%的效率。蒸汽负载可以为任何蒸汽提供动力的HVAC部件，诸如加热部件、 冷却部件、L.P.吸收单元、吸收式冷冻机、和/或通过蒸汽提供动力并且 优选地在上面讨论的领域内的任何其它部件。蒸汽负载的一个优选的实施例为冷冻机和/或加热单元的结合。另一 个优选的蒸汽负载为L.P.吸收单元。在一个实施例中，冷冻机和加热器全部通过蒸汽源提供动力，并且 冷冻机和加热器能够有利地根据需要以并行的设置定位。当加入用于操作HVAC蒸汽提供动力的部件的系统时，本发明的蒸 汽涡轮机旁路回路能够有利地用于将电流提供给如上所述并且在本发 明的范围内的用电提供动力的单元，以便提供对否则被浪费掉的蒸汽能 量的有利的使用。够例如为形成能够通过与蒸汽涡轮机连通以接收由此产生的电流的配
电板提供动力的建筑物电气系统的一部分的电部件。涡轮机能够提供为具有至少大约150千瓦的额定出力，更优选地具 有至少大约220千瓦的额定出力。在本发明的一个实施例中，蒸汽负载能够采取吸收式冷冻机的形式 并且动力负载能够采取电动冷冻机的形式。动力负栽从包括电动马达、泵、压縮机、风扇和它们的结合的组中 选择。如前所述，本发明的系统占据相对小的底面积，由此有利地在不占 据可能需要的底面积的情况下提供蒸汽能量到电流的希望的转换。图2 示出了根据本发明的系统10,包括在此实施例中如图所示垂直地安装到 马达28上方的涡轮机26。涡轮机26能够通过一系列齿轮连接到马达 28,由此涡轮机的元件的旋转驱动马达，并且马达由此产生电流。如图 2所示，马达28能够有利地大致垂直地定向，即，以围绕大致垂直的轴 线旋转其可旋转的元件，涡轮机26安装在马达28上方并且同样定向为 围绕大致垂直的轴线旋转蒸汽驱动的元件。适合的齿轮能够用于使得涡 轮机的驱动轴与马达的从动轴互相啮合。在这点上，图2还示出了具有 高于涡轮机26的出口垂直地定位的入口 30的涡轮机26。容易明白涡轮 机和马达的此设置允许将蒸汽能量根据需要转换为电流，同时占据相对 小的底面积。在此实施例中，涡轮机的驱动轴和马达的从动轴能够大致并行并且 侧向地隔开以提供用于啮合齿轮的适合的空间，或者替代地可以大致同 轴并且直接联接。还应该理解，在本发明的宽范围内，涡轮机和马达的大致并行的轴 可以适应于替代的方位，即，除了大致垂直以外的。例如在水平的底面 积可用但是希望小的垂直型面的情况下，这可以是希望的。控制单元32 (图1 )能够被提供并且与到涡轮机的入口阀连通，以 控制入口以维持希望的蒸汽压力。此控制单元能够有利地被编程序或以 其它方式适合利用如可利用的一样多的多余的蒸汽能量或压力，以根据 需要产生电流。控制单元自身能够有利地以诸如台式计算机、板载处理 能力和类似物的处理器单元的形式提供，并且这样的处理单元能够有利狄的其它程序设计编程序，以便提供将来自蒸汽涡轮机的出口压力调节到
蒸汽提供动力的部件的希望的入口蒸汽压力的希望的输出。应该理解，本发明不限于这里描述和显示的说明，这里描述和显示 的说明被认为仅是说明了执行本发明的最佳模式并且其形式、尺寸、零 件的设置和操作的细节容易被修改。本发明企图包括在通过权利要求书 限定的其精神和范围内的全部这样的修改。
权利要求
1. 一种用于从蒸汽动力产生电的系统，其包括与蒸汽负载连通的蒸汽源，蒸汽负载需要低于蒸汽源的负载压力的 蒸汽；在蒸汽源和蒸汽负栽之间连通并且适合将蒸汽压力减小到负载压力的减压阀；和包括用于将蒸汽转换为电力的蒸汽涡轮机系统的减压阀旁路回 路，该涡轮机与电力负载连通，以将动力提供给负载。
2. 根据权利要求1所述的系统，其中，涡轮机系统包括涡轮机和 马达，涡轮才几垂直地安装在马达上方并且与马达可操作地联合，由此， 蒸汽驱动涡轮机并且涡轮机驱动马达以产生电i化。
3. 根据权利要求2所述的系统，其中，马达和涡轮机每个具有可旋转的元件，并且其中，可旋转的元件围绕大致垂直的旋转轴线旋转。
4. 根据权利要求2所述的系统，其中，涡轮机为带罩的轮涡轮机。
5. 根据权利要求1所述的系统，其中，涡轮机系统包括二级涡轮机。
6. 根据权利要求1所述的系统，其中 和大约IO之间的压力减小率。
7. 根据权利要求1所述的系统，其中 60%的效率。
8. 根据权利要求1所述的系统，其中，
9. 根据权利要求1所述的系统，其中 热器的并行的设置。
10. 根据权利要求l所述的系统，其中 150千瓦的额定出力。
11. 根据权利要求1所述的系统，其中 275千瓦的额定出力。
12. 根据权利要求1所述的系统，其中 机，并且其中，动力负载包括电动冷冻机。
13. 根据权利要求1所述的系统，其中，动力负栽从包括电动马达、 泵、压缩机、风扇和它们的结合的组中选择。
14. 根据权利要求1所述的系统，还包括与到涡轮机的入口阀连通涡轮机系统具有在大约2涡轮机系统具有至少大约蒸汽负载包括冷冻机。 蒸汽负栽包括冷冻机和加涡轮机系统具有至少大约涡轮机系统具有至少大约蒸汽负载包括吸收式冷冻的控制单元，以控制入口以维持希望的蒸汽压力。
15. —种用于从蒸汽提供动力的回路产生电流的方法，其包括以下 步骤提供需要负载压力的蒸汽的蒸汽负载；使得蒸汽负载与压力高于负载压力的蒸汽源连通；通过包括用于将蒸汽转换为电流的蒸汽涡轮机系统的减压阀旁路回路将蒸汽从蒸汽源通到蒸汽负载，涡轮机系统与电力负载连通，以将电流提供给负载。
16. 根据权利要求15所迷的方法，其中，蒸汽负栽包括蒸汽提供 动力的HVAC部件。
17. 根据权利要求15所述的方法，其中，蒸汽涡轮机系统包括二 级涡轮机。
18. 根据权利要求15所述的方法，其中，蒸汽涡轮机系统具有在 大约2和大约IO之间的压力减小率。
19. 根据权利要求15所述的方法，其中，涡轮机系统具有至少大 约60%的效率。
20. 根据权利要求15所述的方法，其中，涡轮机系统具有至少大 约150千瓦的额定出力。
21. 根椐权利要求15所述的方法，其中，涡轮机系统具有至少大 约275千瓦的额定出力。
22. 根据权利要求15所述的方法，其中，电力负载从包括电动马 达、泵、压缩机、风扇和它们的结合的组中选择。
全文摘要
用于从蒸汽动力产生电的系统，包括与蒸汽负载连通的蒸汽源，蒸汽负载需要低于蒸汽源的负载压力的蒸汽；在蒸汽源和蒸汽负载之间连通并且适合将蒸汽压力减小到负载压力的减压阀；和包括用于将蒸汽转换为电力的蒸汽涡轮机的减压阀旁路回路，涡轮机与电力负载连通以将动力提供给负载。涡轮机有利地垂直地定位在马达上方。
文档编号F01K13/00GK101124385SQ200580048351
公开日2008年2月13日 申请日期2005年2月14日 优先权日2005年2月14日
发明者E·J·比伦, T·J·墨菲 申请人:开利公司