轉(zhuǎn)子膨脹的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)，包括殼體、殼體內(nèi)部的一個陰轉(zhuǎn)子和至少一個陽轉(zhuǎn)子，陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子為外徑相切且直徑相同的圓柱體，殼體外設(shè)有帶動陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子同步反向旋轉(zhuǎn)的同步齒輪，陽轉(zhuǎn)子上設(shè)有從外圓周徑向向外延伸的凸起狀葉片，陰轉(zhuǎn)子上設(shè)有與葉片配合的凹槽，陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子反向同步旋轉(zhuǎn)至嚙合位時葉片與凹槽嵌合，殼體內(nèi)部設(shè)有氣體通道，氣體通道從進(jìn)氣口依次環(huán)繞各陽轉(zhuǎn)子的外表面后至出氣口；本實(shí)用新型機(jī)械效率高，容易加工，成本低，可利用蒸汽、高溫?zé)崴?、汽液兩相流體等介質(zhì)為動力，將熱能轉(zhuǎn)換為動力并驅(qū)動發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵、球磨機(jī)等機(jī)械設(shè)備；還可用于空調(diào)，制成高效空調(diào)壓縮機(jī)；若輸入高壓氣體時，還可制成高效氣動馬達(dá)。
【專利說明】轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來，隨著溫室效應(yīng)越來越嚴(yán)重，空氣質(zhì)量每況愈下，節(jié)能減排成為舉國上下為之奮斗的目標(biāo)。為提高制冷與熱泵系統(tǒng)的效率，近年來，人們在循環(huán)原理、高效壓縮、節(jié)流機(jī)構(gòu)、換熱器的設(shè)計(jì)上作了不少文章，唯獨(dú)膨脹機(jī)還是個薄弱環(huán)節(jié)。透平膨脹機(jī)和活塞膨脹機(jī)是獲取低溫的關(guān)鍵設(shè)備。隨著膨脹機(jī)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)展和人們對其應(yīng)用要求的不斷提高，這兩種形式的膨脹機(jī)已經(jīng)不能滿足人們對其更高的要求，因此開發(fā)新型結(jié)構(gòu)的膨脹機(jī)就成為重要的研宄課題。
[0003]“開發(fā)與節(jié)約并舉，節(jié)約優(yōu)先”是應(yīng)對我國能源問題的根本出路。在水泥、玻璃、鋼鐵、熱電等重工業(yè)企業(yè)中，存在著大量的伴隨生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的余熱，這些余熱由于含有一定品位的能量而具有較大的利用價值。在這種大趨勢下，我國工業(yè)領(lǐng)域中的大量中低溫、小規(guī)模熱資源急待回收。螺桿膨脹動力機(jī)成為冶金、水泥等行業(yè)中低熱、余熱余壓資源的回收設(shè)備中重要的動力設(shè)備。但螺桿膨脹動力機(jī)不能避免氣體膨脹時的力與轉(zhuǎn)子有一定的角度，力必將分解為徑向和軸向兩個方向，軸向的力白白浪費(fèi)了，且對軸承密封件有不小損耗，只有徑向的這部分力用于趨動螺桿轉(zhuǎn)動，效率會受到限制。
[0004]現(xiàn)有葉片式氣動馬達(dá)通過彈簧葉片來保持氣缸封閉以做功。而葉片和缸體在彈簧的作用下保持緊密接觸，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動過程中葉片與缸體間存在滑動摩擦，葉片在葉片槽間伸縮運(yùn)動也會產(chǎn)生大量摩擦，這些摩擦都將大大降低做功效率，嚴(yán)重的磨損也縮短了使用年限，無形間增加了使用成本。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)。
[0006]一種轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)，包括殼體、殼體內(nèi)部的一個陰轉(zhuǎn)子和至少一個陽轉(zhuǎn)子，所述陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子為外徑相切且直徑相同的圓柱體，殼體外設(shè)有帶動所述陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子同步反向旋轉(zhuǎn)的同步齒輪，所述陽轉(zhuǎn)子上設(shè)有從外圓周徑向向外延伸的凸起狀葉片，所述陰轉(zhuǎn)子上設(shè)有與所述陽轉(zhuǎn)子的凸起狀葉片配合的凹槽，陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子反向同步旋轉(zhuǎn)至嚙合位時葉片與所述凹槽嵌合，殼體內(nèi)部設(shè)有氣體通道，殼體表面設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，所述氣體通道從進(jìn)氣口依次環(huán)繞各陽轉(zhuǎn)子的外表面后至出氣口。
[0007]作為優(yōu)選方式，所述陽轉(zhuǎn)子為兩個，兩個陽轉(zhuǎn)子對稱設(shè)置于所述陰轉(zhuǎn)子的兩側(cè)，所述陰轉(zhuǎn)子上共設(shè)有兩個與所述陽轉(zhuǎn)子對應(yīng)的凹槽。
[0008]作為優(yōu)選方式，所述陽轉(zhuǎn)子為四個，四個所述陽轉(zhuǎn)子沿陰轉(zhuǎn)子的周向均布設(shè)置，所述陰轉(zhuǎn)子上共設(shè)有四個與所述陽轉(zhuǎn)子對應(yīng)的凹槽。
[0009]作為優(yōu)選方式，所述葉片及凹槽為長方形。
[0010]作為優(yōu)選方式，所述葉片及凹槽為弧形。
[0011]作為優(yōu)選方式，所述陽轉(zhuǎn)子的凸起狀葉片與殼體內(nèi)壁的間隙小于0.05mm。
[0012]作為優(yōu)選方式，所述陰轉(zhuǎn)子的圓柱體外表面與殼體內(nèi)壁的間隙小于0.05mm。
[0013]如上所述，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0014]I)結(jié)構(gòu)合理，機(jī)械內(nèi)效率高。螺桿膨脹動力機(jī)不能避免氣體膨脹時的力與轉(zhuǎn)子有一定的角度，力必須分解為徑向和軸向兩個方向，軸向的力對軸承密封件有不小的破壞而白白浪費(fèi)了，只有徑向的這部分力用于趨動螺桿轉(zhuǎn)動，效率有限。而本轉(zhuǎn)子膨脹動力機(jī)成功克服了螺桿膨脹動力機(jī)的這一不足，它不需要將力進(jìn)行分解，機(jī)械的內(nèi)效率比螺桿機(jī)更高！除機(jī)械泄漏外，無其它能量損失，機(jī)組內(nèi)效率高達(dá)70%?80%，即使蒸汽參數(shù)或流量波動仍能維持較高的內(nèi)效率。
[0015]2)結(jié)構(gòu)可多種多樣。本膨脹機(jī)可以采取一至六個陽轉(zhuǎn)子共同拖動一個陰轉(zhuǎn)子的多種結(jié)構(gòu)形式，采取多級串連或并聯(lián)非常方便且結(jié)構(gòu)緊湊體積小，效率高。機(jī)殼缸體、陽轉(zhuǎn)子、陰轉(zhuǎn)子構(gòu)成封閉的齒間容積，而且陰陽轉(zhuǎn)子在同步齒輪的帶動下同步反向轉(zhuǎn)動，從而巧妙地將轉(zhuǎn)子間的動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)殪o摩擦，避免了能量損失，提高了機(jī)械效率，增加了機(jī)械的使用壽命，可靠性和運(yùn)行維護(hù)的便攜性。
[0016]3)陰陽轉(zhuǎn)子可做得粗大結(jié)實(shí)，無磨損件，使用壽命長，維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用低；
[0017]4)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動部件少，安全可靠；主要零部件為柱形，容易加工，易實(shí)現(xiàn)整機(jī)系列化，重量輕，成本低。
[0018]5)因?yàn)殛栟D(zhuǎn)子與陰轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子與機(jī)殼的相對運(yùn)行能限制污垢的生長，具有自清潔能力，為此機(jī)組對蒸汽的品質(zhì)要求不高；
[0019]6)與往復(fù)式活塞氣動機(jī)不同，本膨脹機(jī)沒有曲柄連桿機(jī)構(gòu)，因此不會發(fā)生機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的三角函數(shù)轉(zhuǎn)換關(guān)系，具有更高的機(jī)械效率。
[0020]7)工作過程連續(xù)平穩(wěn)，噪音低，易于控制，配氣機(jī)構(gòu)簡單。
[0021]總之，本實(shí)用新型可利用蒸汽、高溫?zé)崴?、汽液兩相流體等介質(zhì)為動力，將熱能轉(zhuǎn)換為動力并驅(qū)動發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵、球磨機(jī)等機(jī)械設(shè)備，在熱能發(fā)電方面能替代汽輪機(jī)、螺桿膨脹機(jī)和活塞膨脹機(jī)；本實(shí)用新型的陰轉(zhuǎn)子與動力設(shè)備相連，就可制成高效壓縮機(jī)；最后若在氣體進(jìn)氣口處通入高壓氣體，則可作為一種高效氣動馬達(dá)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為實(shí)施例1中一個陰轉(zhuǎn)子和一個陽轉(zhuǎn)子未嗤合狀態(tài)的不意圖。
[0023]圖2為實(shí)施例1中一個陰轉(zhuǎn)子和一個陽轉(zhuǎn)子在嚙合狀態(tài)的示意圖。
[0024]圖3為實(shí)施例2中一個陰轉(zhuǎn)子和兩個陽轉(zhuǎn)子未嚙合狀態(tài)的示意圖。
[0025]圖4為實(shí)施例2中一個陰轉(zhuǎn)子和兩個陽轉(zhuǎn)子在嚙合狀態(tài)的示意圖。
[0026]圖5為實(shí)施例3中一個陰轉(zhuǎn)子和四個陽轉(zhuǎn)子未嗤合狀態(tài)的不意圖。
[0027]圖6為實(shí)施例3中一個陰轉(zhuǎn)子和四個陽轉(zhuǎn)子在嚙合狀態(tài)的示意圖。
[0028]零件標(biāo)號說明
[0029]I為殼體，2為陰轉(zhuǎn)子，3為陽轉(zhuǎn)子，4為凸起狀葉片，5為凹槽，6為氣體通道，7為進(jìn)氣口，8為出氣口。

【具體實(shí)施方式】
[0030]以下由特定的具體實(shí)施例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0031]請參閱圖1至圖6。
[0032]實(shí)施例1
[0033]如圖1和圖2所示，一種轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)，包括殼體1、殼體內(nèi)部的一個陰轉(zhuǎn)子2和一個陽轉(zhuǎn)子3，所述陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子為外徑相切且直徑相同的圓柱體，當(dāng)陰陽轉(zhuǎn)子裝入殼體后緊密接觸且旋轉(zhuǎn)自如，殼體外設(shè)有帶動所述陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子同步反向旋轉(zhuǎn)的同步齒輪，所述陽轉(zhuǎn)子上設(shè)有從外圓周徑向向外延伸的凸起狀葉片4，所述陰轉(zhuǎn)子上設(shè)有與所述陽轉(zhuǎn)子的凸起狀葉片配合的凹槽5，凹槽既能容下陽轉(zhuǎn)子葉片，又不妨礙陰陽轉(zhuǎn)子的正常轉(zhuǎn)動，所述葉片為弧形鋼片，凹槽也為對應(yīng)的弧形，這樣殼體、陽轉(zhuǎn)子、陰轉(zhuǎn)子構(gòu)成封閉的齒間容積，圖1為陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子未嚙合的示意圖，圖2為陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子在嚙合狀態(tài)的示意圖，陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子反向同步旋轉(zhuǎn)至嚙合位時葉片與所述凹槽嵌合，這就確保了齒間容積的密封。殼體內(nèi)部設(shè)有氣體通道6，殼體表面設(shè)有進(jìn)氣口 7和出氣口 8，所述氣體通道從進(jìn)氣口環(huán)繞陽轉(zhuǎn)子的外表面后至出氣口。所述陽轉(zhuǎn)子的凸起狀葉片與殼體內(nèi)壁的間隙小于0.05mm，所述陰轉(zhuǎn)子的圓柱體外表面與殼體內(nèi)壁的間隙小于0.05mm，這樣可保證做功的效率最大。同步齒輪為現(xiàn)有技術(shù)中的常見結(jié)構(gòu)，在此不再贅述。
[0034]運(yùn)轉(zhuǎn)時，高溫高壓氣體從進(jìn)氣口進(jìn)入齒間容積，氣體在齒間容積不斷膨脹做功，推動陽轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動，同時安裝于陰陽轉(zhuǎn)子上的同步齒輪帶動陰轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)動相同角度，這樣轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動180度，陽轉(zhuǎn)子葉片與陰轉(zhuǎn)子凹槽嚙合一次(既嚙合位)，這就確保了齒間容積的密封，如圖2所示。做完功的氣體由缸體的出氣口排出。這樣陽轉(zhuǎn)子的兩個葉片和陰轉(zhuǎn)子將其分隔成上、下兩個空間，各自完成進(jìn)氣、膨脹、排氣過程。
[0035]轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)的工作過程如下:
[0036]I)進(jìn)氣過程。高壓氣體經(jīng)進(jìn)氣口進(jìn)入，當(dāng)陽轉(zhuǎn)子葉片脫離與陰轉(zhuǎn)子的嚙合轉(zhuǎn)至環(huán)形氣缸，陰陽轉(zhuǎn)子與水平線約呈90度(如圖1)，進(jìn)氣過程結(jié)束。
[0037]2)膨脹過程。進(jìn)氣結(jié)束后，高壓氣體在齒間容積不斷膨脹做功，推動陽轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動，高溫高壓氣體膨脹為低壓低溫氣體，同時輸出軸功。安裝于陰陽轉(zhuǎn)子上的同步齒輪帶動陰轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)動相同角度，這樣轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動180度，陽轉(zhuǎn)子葉片與陰轉(zhuǎn)子凹槽嚙合一次，這就確保了齒間容積的密封，如圖2。當(dāng)陽轉(zhuǎn)子的另一個葉片轉(zhuǎn)至與環(huán)形氣缸接觸時，膨脹過程結(jié)束。
[0038]3)排氣過程。當(dāng)陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至齒間容積與出氣口連通后，由于第二個進(jìn)氣的過程剛結(jié)束，膨脹過程剛開始，所以陽轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，做完功的氣體通過出氣口輸送至排氣管，直至陽轉(zhuǎn)子葉片與陰轉(zhuǎn)子凹槽嚙合為止(如圖2)。
[0039]實(shí)施例2
[0040]如圖3和圖4所示，本實(shí)施例和實(shí)施例1的原理和結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別在于所述陽轉(zhuǎn)子為兩個，兩個陽轉(zhuǎn)子對稱設(shè)置于所述陰轉(zhuǎn)子的兩側(cè)，所述陰轉(zhuǎn)子上共設(shè)有兩個與所述陽轉(zhuǎn)子對應(yīng)的凹槽。所述氣體通道從進(jìn)氣口依次環(huán)繞各陽轉(zhuǎn)子的外表面后至出氣口。
[0041]圖3為陰轉(zhuǎn)子和兩個陽轉(zhuǎn)子未嗤合的狀態(tài)，圖4為陰轉(zhuǎn)子和兩個陽轉(zhuǎn)子嗤合的狀態(tài)示意圖。
[0042]實(shí)施例3
[0043]如圖5和圖6，本實(shí)施例和實(shí)施例1的原理和結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別在于所述陽轉(zhuǎn)子為四個，四個所述陽轉(zhuǎn)子沿陰轉(zhuǎn)子的周向均布設(shè)置，所述陰轉(zhuǎn)子上共設(shè)有四個與所述陽轉(zhuǎn)子對應(yīng)的凹槽。所述氣體通道從進(jìn)氣口依次環(huán)繞各陽轉(zhuǎn)子的外表面后至出氣口。
[0044]圖5為陰轉(zhuǎn)子和四個陽轉(zhuǎn)子未嚙合的狀態(tài)，圖6為陰轉(zhuǎn)子和四個陽轉(zhuǎn)子嚙合的狀態(tài)示意圖。
[0045]除此之外，還可以設(shè)計(jì)成6個陽轉(zhuǎn)子和一個陰轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，6個陽轉(zhuǎn)子沿陰轉(zhuǎn)子的周向均布，陰轉(zhuǎn)子上均布6個與各陽轉(zhuǎn)子的葉片配合的凹槽。葉片和凹槽也可為長方形等其他形狀。
[0046]上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所述【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)，其特征在于:包括殼體、殼體內(nèi)部的一個陰轉(zhuǎn)子和至少一個陽轉(zhuǎn)子，所述陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子為外徑相切且直徑相同的圓柱體，殼體外設(shè)有帶動所述陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子同步反向旋轉(zhuǎn)的同步齒輪，所述陽轉(zhuǎn)子上設(shè)有從外圓周徑向向外延伸的凸起狀葉片，所述陰轉(zhuǎn)子上設(shè)有與所述陽轉(zhuǎn)子的凸起狀葉片配合的凹槽，陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子反向同步旋轉(zhuǎn)至嚙合位時葉片與所述凹槽嵌合，殼體內(nèi)部設(shè)有氣體通道，殼體表面設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，所述氣體通道從進(jìn)氣口依次環(huán)繞各陽轉(zhuǎn)子的外表面后至出氣口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)，其特征在于:所述陽轉(zhuǎn)子為兩個，兩個陽轉(zhuǎn)子對稱設(shè)置于所述陰轉(zhuǎn)子的兩側(cè)，所述陰轉(zhuǎn)子上共設(shè)有兩個與所述陽轉(zhuǎn)子對應(yīng)的凹槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)，其特征在于:所述陽轉(zhuǎn)子為四個，四個所述陽轉(zhuǎn)子沿陰轉(zhuǎn)子的周向均布設(shè)置，所述陰轉(zhuǎn)子上共設(shè)有四個與所述陽轉(zhuǎn)子對應(yīng)的凹槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)，其特征在于:所述葉片及凹槽為長方形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)，其特征在于:所述葉片及凹槽為弧形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)，其特征在于:所述陽轉(zhuǎn)子的凸起狀葉片與殼體內(nèi)壁的間隙小于0.05mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)，其特征在于:所述陰轉(zhuǎn)子的圓柱體外表面與殼體內(nèi)壁的間隙小于0.05mm。
【文檔編號】F01C1/344GK204163774SQ201420638214
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】張茂崠 申請人:張茂崠