功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新公開了一種功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹機(jī)，一種功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹機(jī)，包括殼體、壓蓋、螺桿軸、螺桿轉(zhuǎn)子、平面星齒輪，殼體上設(shè)置進(jìn)氣口和排氣口，所述螺桿軸上串聯(lián)設(shè)置兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子，兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子之間設(shè)有隔離屏，螺桿轉(zhuǎn)子的上方和下方設(shè)置所述平面星齒輪構(gòu)成膨脹機(jī)芯，平面星齒輪與螺桿轉(zhuǎn)子嚙合；進(jìn)氣口設(shè)置在殼體兩端，隔離屏四周的殼體內(nèi)形成排氣腔，排氣腔對(duì)應(yīng)的殼體上設(shè)置所述排氣口。本實(shí)用新型解決了功率不能隨需調(diào)節(jié)、單機(jī)功率低、對(duì)于一定高溫高壓氣體膨脹不充分的技術(shù)問題。
【專利說(shuō)明】功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種以低沸點(diǎn)有機(jī)介質(zhì)為動(dòng)力源的單螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002] 單螺桿膨脹機(jī)主要由一個(gè)圓柱螺桿和兩個(gè)對(duì)稱配置的平面星齒輪組成嚙合副，裝 在機(jī)殼內(nèi)。螺桿、螺槽、機(jī)殼缸體和星齒輪頂面構(gòu)成封閉的齒間容積。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，高溫高壓氣 體經(jīng)調(diào)節(jié)閥由進(jìn)氣口進(jìn)入螺槽內(nèi)推動(dòng)螺桿運(yùn)轉(zhuǎn)，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)、齒間容積逐漸增大，氣體不斷膨 脹做工，經(jīng)由螺桿軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。做完工的氣體由缸體上的排氣口排出。在計(jì)算螺桿 槽數(shù)時(shí)，由于槽數(shù)越多，齒面積越小，齒槽長(zhǎng)度與齒間面積之比增大，提高了內(nèi)容積比，但轉(zhuǎn) 子基元容積縮小，故通常設(shè)計(jì)螺桿有6個(gè)螺槽，兩個(gè)平面星齒輪將其分隔成上下兩個(gè)空間， 各自實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣、膨脹和排氣過(guò)程。
[0003] 單螺桿膨脹機(jī)的工作過(guò)程如下：
[0004] 進(jìn)氣過(guò)程。高壓高溫氣體經(jīng)進(jìn)氣口進(jìn)入齒間容積后，將推動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)，并使齒間容 積不斷增大，當(dāng)單螺桿膨脹機(jī)螺桿、平面星齒輪、殼體形成齒間容積完全與進(jìn)氣口脫離時(shí)， 進(jìn)氣過(guò)程結(jié)束。
[0005] 膨脹過(guò)程。進(jìn)氣結(jié)束后，螺桿在高壓氣體的作用下繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著星輪齒沿著螺槽 推進(jìn)，齒間容積繼續(xù)增大，高壓高溫氣體將膨脹為低壓低溫的氣體，同時(shí)輸出功。當(dāng)齒間容 積與排氣口連通時(shí)，膨脹過(guò)程結(jié)束。
[0006] 排氣過(guò)程。當(dāng)齒間容積與排氣口連通后，由于螺桿繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，做完功的氣體通過(guò)排 氣口輸送至排氣管，直至星輪齒脫離該螺槽為止。
[0007] 單螺桿膨脹機(jī)由于對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，使其轉(zhuǎn)子受力平衡，單螺桿膨脹機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中 平穩(wěn)，噪音低，壽命長(zhǎng)。單螺桿膨脹機(jī)的核心部件為螺桿與星輪，螺桿與星輪幾何面垂直，可 以從頂部或底部拆卸星輪。
[0008] 單螺桿膨脹機(jī)功率P=mgAhgns ηπ。其中mg -一工質(zhì)質(zhì)量流量；Ahg--單螺桿膨 脹機(jī)進(jìn)氣口、出氣口工質(zhì)焓差；ns-但螺桿膨脹機(jī)等熵效率；n m--但螺桿膨脹機(jī)將機(jī) 械效率。由于現(xiàn)有的單螺桿膨脹機(jī)的功率一般在10KW - 1000KW，單機(jī)功率低；單螺桿膨脹 機(jī)進(jìn)口體積流量為一定值，且容積比確定，這樣在工質(zhì)溫度不變的情況下，單螺桿膨脹機(jī)的 功率不能隨需調(diào)節(jié)；還有單螺桿膨脹機(jī)的容積比一搬不大于10,這使得一定高溫高壓的氣 體不能充分膨脹做工?；谏鲜鰡温輻U膨脹機(jī)的短缺，因此需要一種新型單螺桿膨脹機(jī)。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0009] 本實(shí)用新型的目的是提供一種功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹機(jī)，解決了功率不能隨需調(diào) 節(jié)、單機(jī)功率低、對(duì)于一定高溫高壓氣體膨脹不充分的缺陷。。
[0010] 本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹機(jī)， 包括殼體、壓蓋、螺桿軸、螺桿轉(zhuǎn)子、平面星齒輪，殼體上設(shè)置進(jìn)氣口和排氣口，所述螺桿軸 上串聯(lián)設(shè)置兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子，兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子之間設(shè)有隔離屏，螺桿轉(zhuǎn)子的上方和下方設(shè)置所 述平面星齒輪構(gòu)成膨脹機(jī)芯，平面星齒輪與螺桿轉(zhuǎn)子嚙合；進(jìn)氣口設(shè)置在殼體兩端，隔離屏 四周的殼體內(nèi)形成排氣腔，排氣腔對(duì)應(yīng)的殼體上設(shè)置所述排氣口。
[0011] 進(jìn)一步地，所述螺桿轉(zhuǎn)子進(jìn)氣端與排氣端之間的殼體上設(shè)有滑閥，滑閥與所述膨 脹機(jī)芯的螺桿轉(zhuǎn)子滑動(dòng)連接。
[0012] 進(jìn)一步地，所述螺桿轉(zhuǎn)子上加工有螺槽，螺槽在圓周方向上與所述平面星齒輪的 嚙合相位錯(cuò)位。
[0013] 進(jìn)一步地，所述殼體包括中間殼體和頭部殼體，中間殼體兩端設(shè)置頭部殼體，中間 殼體為頂?shù)卓刹鸱质浇Y(jié)構(gòu)。
[0014] 進(jìn)一步地，所述中間殼體左端口和頭部殼體左側(cè)設(shè)置進(jìn)氣口。
[0015] 進(jìn)一步地，所述螺桿軸兩端支撐在所述頭部殼體上，螺桿軸上設(shè)有軸承、機(jī)械密 封，軸承外設(shè)置所述壓蓋，螺桿軸端設(shè)有聯(lián)軸器。
[0016] 進(jìn)一步地，所述螺桿轉(zhuǎn)子與所述螺桿軸鍵連接。
[0017] 進(jìn)一步地，所述膨脹機(jī)芯以隔離屏為對(duì)稱軸對(duì)稱設(shè)置。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有意效果：
[0019] 第一，本實(shí)用新型由中間殼體、頭部殼體、螺桿軸、螺桿、平面星齒輪、進(jìn)氣口、排 氣腔、排氣口、隔離屏、滑閥、軸尾壓蓋、軸端壓蓋、機(jī)械密封、軸承、聯(lián)軸器、平鍵組合而成。 本實(shí)用新型功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹機(jī)是將兩臺(tái)單螺桿膨脹機(jī)機(jī)芯螺桿部件串聯(lián)連接在一 根螺桿軸上，安裝在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，組裝而成的一種新型的單螺桿膨脹機(jī)，本實(shí)用新型的單機(jī) 功率是普通單螺桿膨脹機(jī)的兩倍；
[0020] 第二，由于功率的大小正比于螺桿膨脹機(jī)的工質(zhì)質(zhì)量流量及工質(zhì)的焓差，本實(shí)用 新型配置有滑閥，調(diào)節(jié)輸氣量及內(nèi)容積比，實(shí)現(xiàn)工質(zhì)質(zhì)量流量及工質(zhì)焓差的調(diào)節(jié)；
[0021] 第三，本實(shí)用新型還可以采用并聯(lián)運(yùn)行的模式，將多臺(tái)功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹機(jī) 用聯(lián)軸器連接使用，可得到所需的大功率；上述兩條方案的綜合使用，可使功率可調(diào)節(jié)膨脹 機(jī)的功率調(diào)節(jié)范圍大幅提高。為提高螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)進(jìn)口工質(zhì)的工作上限，使工質(zhì)得到充 分膨脹做工，本實(shí)用新型還可采用串聯(lián)運(yùn)行模式，即兩級(jí)膨脹或多級(jí)膨脹；
[0022] 第四，本實(shí)用新型在安裝時(shí)，兩個(gè)螺桿的螺槽在圓周上與兩星輪的嚙合相位適當(dāng) 錯(cuò)位，從而使得膨脹機(jī)的膨脹壓力脈沖和轉(zhuǎn)矩頻率增加，他們的交變幅度大大減少，使得整 機(jī)運(yùn)行更平穩(wěn)。
[0023] 第五，在膨脹機(jī)中部設(shè)置隔離屏，起隔離氣體、支撐螺桿軸的作用；在殼體兩端設(shè) 有軸尾壓蓋、軸端壓蓋；在螺桿轉(zhuǎn)子上設(shè)有機(jī)械密封，防止介質(zhì)泄漏。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1是本實(shí)用新型功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹機(jī)組合示意圖；
[0025] 圖2是圖1中A-A方向的左剖視圖；
[0026] 圖中：中間殼體1、頭部殼體2、頭部殼體3、螺桿軸4、螺桿轉(zhuǎn)子5、螺桿轉(zhuǎn)子6、第 一對(duì)平面星齒輪7、第二對(duì)平面星齒輪8、進(jìn)氣口 9、排氣腔10、隔離屏11、滑閥12、滑閥13、 軸尾壓蓋14、軸端壓蓋15、機(jī)械密封16、軸承17、聯(lián)軸器18、平鍵19。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。應(yīng)該理解，所述附圖和實(shí)例 僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型，而不是用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外，還應(yīng)理解，在閱讀了本 實(shí)用新型的內(nèi)容后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)的改 動(dòng)或修改，同樣包括于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍內(nèi)。
[0028] 如圖1、2所示，一種功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹機(jī)，包括：中間殼體1、頭部殼體2、頭部 殼體3、螺桿軸4、螺桿轉(zhuǎn)子5、螺桿轉(zhuǎn)子6、第一對(duì)平面星齒輪7、第二對(duì)平面星齒輪8 (及 安裝平面星齒輪所需的軸、軸承等配件)、進(jìn)氣口 9、排氣腔10、排氣口（與排氣腔連接，未畫 出）、隔離屏11、滑閥12、滑閥13、軸尾壓蓋14、軸端壓蓋15、機(jī)械密封16、軸承17、聯(lián)軸器 18、平鍵19。
[0029] 兩個(gè)平面星齒輪對(duì)稱設(shè)置在螺桿的上方和下方并與螺桿嚙合連接，螺桿串聯(lián)設(shè)置 在螺桿軸上。螺桿轉(zhuǎn)子5與對(duì)稱配置的第一對(duì)星齒輪7嚙合，組成左側(cè)膨脹機(jī)芯。螺桿轉(zhuǎn) 子6與對(duì)稱配置的第二對(duì)星齒輪8嚙合，組成右側(cè)膨脹機(jī)芯。兩側(cè)機(jī)芯串聯(lián)在螺桿軸4上， 兩個(gè)膨脹機(jī)芯以隔離屏11為對(duì)稱軸對(duì)稱設(shè)置，對(duì)稱于隔離屏11，并且安裝的中間殼體1內(nèi)。 膨脹機(jī)芯的螺桿與螺桿軸鍵連接。在膨脹機(jī)中部設(shè)置隔離屏11，起隔離氣體、支撐螺桿軸的 作用。隔離屏將整個(gè)單螺桿膨脹機(jī)一分為二，兩邊均可單一的看成為一個(gè)單螺桿膨脹機(jī)，都 有進(jìn)氣口與出氣口。
[0030] 螺桿軸兩端支撐在所述頭部殼體上，螺桿軸上設(shè)有軸承、機(jī)械密封，軸承外設(shè)置所 述壓蓋，螺桿軸端設(shè)有聯(lián)軸器。螺桿軸尾支撐在頭部殼體2上，配置有軸承17、機(jī)械密封16、 軸尾壓蓋14。螺桿軸端支撐在頭部殼體3上，配置有軸承17、機(jī)械密封16、軸端壓蓋15。螺 桿軸端配置有聯(lián)軸器18,與外接設(shè)備連接使用。在殼體兩端設(shè)有軸尾壓蓋14、軸端壓蓋15 ; 在螺桿轉(zhuǎn)子上設(shè)有機(jī)械密封16,防止介質(zhì)泄漏。
[0031] 上述功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹機(jī)螺桿進(jìn)氣端與排氣端間裝有滑閥12和滑閥13?；?閥12用來(lái)調(diào)節(jié)內(nèi)容積比，滑閥13用來(lái)調(diào)節(jié)輸氣量。
[0032] 螺桿5與螺桿6上加工螺槽，且螺槽在圓周方向上與星齒輪的嚙合相位錯(cuò)位。
[0033] 螺桿軸4用來(lái)串聯(lián)連接螺桿5、螺桿6 ;左側(cè)機(jī)芯，螺桿軸有螺頭、螺身、螺頸，螺頭 上開有平鍵槽，右側(cè)機(jī)芯，螺桿的軸頭、軸身與左側(cè)螺桿完全對(duì)稱，軸頸延伸，裝配有聯(lián)軸器 18。
[0034] 中間殼體1為可拆分式殼體，頂部、底部可拆，這樣在安裝、拆卸平面星齒輪時(shí)很 方便。
[0035] 中間殼體左端口和頭部殼體左側(cè)設(shè)置進(jìn)氣口。中間殼體左端口處有一圓形凸臺(tái)， 在凸臺(tái)上開有左側(cè)機(jī)芯的進(jìn)氣口。頭部殼體3左側(cè)有一凸臺(tái)，凸臺(tái)上開有右側(cè)機(jī)芯的進(jìn)氣 □。
[0036] 本實(shí)用新型由中間殼體、頭部殼體、螺桿軸、螺桿、平面星齒輪、進(jìn)氣口、排氣腔、 排氣口、隔離屏、滑閥、軸尾壓蓋、軸端壓蓋、機(jī)械密封、軸承、聯(lián)軸器、平鍵組合而成。本實(shí) 用新型功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹機(jī)是將兩臺(tái)單螺桿膨脹機(jī)機(jī)芯螺桿部件串聯(lián)連接在一根螺 桿軸上，安裝在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，組裝而成的一種新型的單螺桿膨脹機(jī)；本實(shí)用新型的單機(jī)功率 是普通單螺桿膨脹機(jī)的兩倍；由于功率的大小正比于螺桿膨脹機(jī)的工質(zhì)質(zhì)量流量及工質(zhì)的 焓差，本實(shí)用新型配置有滑閥，調(diào)節(jié)輸氣量及內(nèi)容積比，實(shí)現(xiàn)工質(zhì)質(zhì)量流量及工質(zhì)焓差的調(diào) 節(jié)。
[0037] 本實(shí)用新型還可以采用并聯(lián)運(yùn)行的模式，將多臺(tái)功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹機(jī)用聯(lián)軸 器連接使用，可得到所需的大功率；上述兩條方案的綜合使用，可使功率可調(diào)節(jié)膨脹機(jī)的功 率調(diào)節(jié)范圍大幅提高。為提高螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)進(jìn)口工質(zhì)的工作上限，使工質(zhì)得到充分膨脹 做工，本實(shí)用新型還可采用串聯(lián)運(yùn)行模式，即兩級(jí)膨脹或多級(jí)膨脹。
[0038] 本實(shí)用新型在安裝時(shí)，兩個(gè)螺桿的螺槽在圓周上與兩星輪的嚙合相位適當(dāng)錯(cuò)位， 從而使得膨脹機(jī)的膨脹壓力脈沖和轉(zhuǎn)矩頻率增加，他們的交變幅度大大減少，使得整機(jī)運(yùn) 行更平穩(wěn)。
[0039] 實(shí)施例圖1、2為功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹機(jī)的單機(jī)運(yùn)行模式，也可以多臺(tái)串、并聯(lián) 運(yùn)行。
[0040] 工質(zhì)經(jīng)加壓、加溫后由兩側(cè)進(jìn)氣口 9進(jìn)入兩側(cè)齒間容積中，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)齒間容積 與進(jìn)氣口脫離，則不再進(jìn)氣；齒間容積中的高溫高壓氣體繼續(xù)推動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著平面星齒 輪沿螺桿推進(jìn)，齒間容積不斷增大，高溫高壓氣體在兩側(cè)機(jī)芯內(nèi)膨脹做工；當(dāng)齒間容積與螺 桿排氣端連通，膨脹過(guò)程結(jié)束；螺桿繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，將由膨脹做工變?yōu)榈蜏氐蛪簹怏w的工質(zhì)由排 氣口排出。每個(gè)基元容積在旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)完成兩次吸氣，膨脹，排氣循環(huán)過(guò)程。
【權(quán)利要求】
1. 一種功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹機(jī)，包括殼體、壓蓋、螺桿軸、螺桿轉(zhuǎn)子、平面星齒輪，殼 體上設(shè)置進(jìn)氣口和排氣口，其特征是，所述螺桿軸上串聯(lián)設(shè)置兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子，兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子 之間設(shè)有隔離屏，螺桿轉(zhuǎn)子的上方和下方設(shè)置所述平面星齒輪構(gòu)成膨脹機(jī)芯，平面星齒輪 與螺桿轉(zhuǎn)子嚙合；進(jìn)氣口設(shè)置在殼體兩端，隔離屏四周的殼體內(nèi)形成排氣腔，排氣腔對(duì)應(yīng)的 殼體上設(shè)置所述排氣口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹機(jī)，其特征是，所述螺桿轉(zhuǎn)子進(jìn)氣端 與排氣端之間的殼體上設(shè)有滑閥，滑閥與所述膨脹機(jī)芯的螺桿轉(zhuǎn)子滑動(dòng)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹機(jī)，其特征是，所述螺桿轉(zhuǎn)子上加工 有螺槽，螺槽在圓周方向上與所述平面星齒輪的嚙合相位錯(cuò)位。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹機(jī)，其特征是，所述殼體包括中間殼 體和頭部殼體，中間殼體兩端設(shè)置頭部殼體，中間殼體為頂?shù)卓刹鸱质浇Y(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹機(jī)，其特征是，所述中間殼體左端口 和頭部殼體左側(cè)設(shè)置進(jìn)氣口。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹機(jī)，其特征是，所述螺桿軸兩端支撐 在所述頭部殼體上，螺桿軸上設(shè)有軸承、機(jī)械密封，軸承外設(shè)置所述壓蓋，螺桿軸端設(shè)有聯(lián) 軸器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹機(jī)，其特征是，所述螺桿轉(zhuǎn)子與所述 螺桿軸鍵連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率可調(diào)節(jié)單螺桿膨脹機(jī)，其特征是，所述膨脹機(jī)芯以隔離 屏為對(duì)稱軸對(duì)稱設(shè)置。
【文檔編號(hào)】F01C20/24GK203867621SQ201420281522
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】曾勵(lì), 徐大明, 曾志 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)