一种新型螺杆膨胀动力机

摘要

本发明公开了一种新型螺杆膨胀动力机,主要包括：气缸体、动力机螺杆转子对、吸气端座、排气端座；螺杆转子对设置在气缸体中,包括相互啮合的阳转子和阴转子；其特点是：螺杆转子的型线采用双边对称圆弧型线；吸气端座和排气端座为双层壁夹层结构，夹层内通以冷却水；该吸气端座和排气端座分别可拆卸的设置在所述气缸体两端；吸气端座的上方设有吸气通道；吸气端座上设有与吸气通道贯通的轴向吸气孔口，在靠近该吸气孔口的气缸体内部设有与吸气通道贯通的径向吸气孔口；气缸体下部设有排气通道；在靠近排气端座的气缸体下方内部设有与排气通道贯通的径向排气孔口。具有动作可靠、便于装配与检修、运转稳定、效率高、工况条件适应性强、振动及噪音低的优点。

权利要求

1.一种新型螺杆膨胀动力机,主要包括：气缸体、动力机螺杆转子对、吸气端座、排气端座；所述的螺杆转子对设置在气缸体中,包括相互啮合的阳转子和阴转子；其特征在于：所述的螺杆转子对的型线采用双边对称圆弧型线；

所述的吸气端座和排气端座为双层壁夹层结构，夹层内通以冷却水；该吸气端座和排气端座分别可拆卸的设置在所述气缸体两端；

所述吸气端座的上方设有吸气通道；所述的吸气端座上设有与所述吸气通道贯通的轴向吸气孔口，在靠近该吸气孔口的气缸体内部设有与所述吸气通道贯通的径向吸气孔口；

所述的轴向吸气孔口的形状与所述阴、阳转子的端面型线的轮廓线一致；所述的径向吸气孔口由依据轴向吸气孔口的布置角度沿阴、阳转子外圆螺旋线轴向挖空构成；

所述的气缸体下部设有排气通道；在靠近所述排气端座的气缸体下方内部设有与排气通道贯通的径向排气孔口；所述的径向排气孔口由依据排气角开设的沿阴、阳转子外圆螺旋线挖空构成。

2.根据权利要求1所述的一种新型螺杆膨胀动力机，其特征在于，所述的轴向吸气孔口、径向吸气孔口、以及径向排气孔口的角度大小均根据实际工况条件和预设的膨胀比要求设定。

3.根据权利要求2所述的一种新型螺杆膨胀动力机，其特征在于，所述的轴向吸气孔口和径向吸气孔口设置的角度为吸气结束时的齿间容积为最大齿间容积与内容积比的倒数的乘积的位置，所述的排气孔口设置的角度为齿间容积达到最大齿间容积时转子所在的位置。

4.根据权利要求1所述的一种新型螺杆膨胀动力机，其特征在于，所述的阳转子和阴转子由轴承承载，所述的轴承采用滑动轴承。

5.根据权利要求4所述的一种新型螺杆膨胀动力机，其特征在于，还包括用于隔离的轴封，设置在所述的轴承与气缸体腔体之间。

说明书

一种新型螺杆膨胀动力机

技术领域

[0001] 本发明涉及一种螺杆膨胀机，尤其涉及一种新型螺杆膨胀动力机。

背景技术

[0002] 随着我国对能源利用的重视，越来越多的节能及能源回收利用技术得到了发展。在各大工矿企业生产中会产生大量的热、蒸汽、烟气等工业余热，这是一种重要的二次能源。特别是在化工、炼油、冶金、造纸等行业中，所占比例很大。随着工业生产中对设备的节能改造及二次能源的利用的重视，工业余热开始得到利用。其中，利用膨胀机对这些二次能源进行回收利用是一种发展较为迅速的技术。一直以来，工业行业内采用较多是透平式膨胀机。由于受到透平机械特性的限制，该类型机组只能对针对一些高品质的余热进行利用，在余热回收领域的应用存在较大的局限性。

[0003] 近年来，一种螺杆膨胀机的出现弥补了透平膨胀机的缺陷，使得一些气源流量较小，蒸汽品质较低的余热资源利用成为现实。螺杆膨胀动力机是利用蒸汽、热水、热液或汽液两相流体等介质为动力源，将热能转换为动力并驱动发电机、风机、水泵、压缩机、搅拌机、磨煤机、制粉机等机械设备，替代原有的电动机、大型制冷机膨胀阀等回收动力，广泛应用于电力、化工、石油、冶金、矿山、轻工、供暖小区及大型商场、宾馆等领域。

[0004] 然而现有的国内螺杆膨胀机生产厂家大多较为重视回收余热的系统设计，而忽视了螺杆膨胀动力机的动力研究设计。大多数机组动力机仅仅是对普通螺杆压缩机的主机进行部分改造，例如将其吸气口和排气口进行对调，就将其作为膨胀机进行使用，从而使机组的效率和可靠性低，整体性能水平不高。

发明内容

[0005] 本发明的目的就是为了克服以往采用螺杆压缩机改装成膨胀机动力机而产生的缺陷，提供一种专为膨胀机工况及运行特点设计的一种新型螺杆膨胀动力机，具有高效、运转稳定可靠的优良特性。

[0006] 本发明采取的技术方案是：一种新型螺杆膨胀动力机,主要包括：气缸体、动力机螺杆转子对、吸气端座、排气端座；所述的螺杆转子对设置在气缸体中,包括相互啮合的阳转子和阴转子；其特点是：所述的螺杆转子的型线采用双边对称圆弧型线；所述的吸气端座和排气端座为双层壁夹层结构，夹层内通以冷却水；该吸气端座和排气端座分别可拆卸的设置在所述气缸体两端；所述吸气端座的上方设有吸气通道；所述的吸气端座上设有与所述吸气通道贯通的轴向吸气孔口，在靠近该吸气孔口的气缸体内部设有与所述吸气通道贯通的径向吸气孔口；所述的气缸体下部设有排气通道；在靠近所述排气端座的气缸体下方内部设有与排气通道贯通的径向排气孔口。

[0007] 上述一种新型螺杆膨胀动力机，其中，所述的轴向吸气孔口的形状与所述阴、阳转子的端面型线的轮廓线一致。

[0008] 上述一种新型螺杆膨胀动力机，其中，所述的径向吸气孔口由依据轴向吸气孔口的布置角度沿阴、阳转子外圆螺旋线轴向挖空构成。

[0009] 上述一种新型螺杆膨胀动力机，其中，所述的径向排气孔口由依据排气角开设的沿阴、阳转子外圆螺旋线挖空构成。

[0010] 上述一种新型螺杆膨胀动力机，其中，所述的轴向吸气孔口、径向吸气孔口、以及径向排气孔口的角度大小均根据实际工况条件和预设的膨胀比要求设定。

[0011] 上述一种新型螺杆膨胀动力机，其中，所述的轴向吸气孔口和径向吸气孔口设置的角度为吸气结束时的齿间容积为最大齿间容积与内容积比的倒数的乘积的位置，所述的排气孔口设置的角度为齿间容积达到最大齿间容积时转子所在的位置。

[0012] 上述一种新型螺杆膨胀动力机，其中，所述的阳转子和阴转子由轴承承载，所述的轴承采用滑动轴承。

[0013] 上述一种新型螺杆膨胀动力机，其中，还包括用于隔离的轴封，设置在所述的轴承与气缸体腔体之间。

[0014] 由于本发明采用了以上的技术方案，其产生的技术效果是明显的：

[0015] 1、本发明螺杆膨胀动力机由于采用由气缸体、吸气端座、排气端座三部分组成壳体，有利于装配与检修；并有利于布置较为复杂的轴封系统及轴承形式，以提高动力机的可靠性；

[0016] 2、本发明螺杆膨胀动力机的吸气端座和排气端座由于设计为双层壁结构，夹层内通以冷却水，可保证在高温高压的工况条件下，保证转子的轴封结构和轴承的正常运行；

[0017] 3、本发明螺杆膨胀动力机的吸、排气孔口均根据实际工况条件设计，轴向吸气孔口形状依据螺杆转子齿型型线及螺旋线形状设计，有利于气体流动，减少附加的能量损失、有利于提高动力机效率。同时可降低动力机振动及噪音；

[0018] 4、本发明螺杆膨胀动力机的螺杆转子型线由于采用双边对称圆弧型线，易于设计、制造，可降低动力机成本。同时对膨胀机在运行过程中发生反转等工况条件适应性强。由于螺杆膨胀机一般不会向机体内部喷油或喷液，因此采用双边对称圆弧型线对容积效率的负面影响不大。

附图说明

[0019] 本发明的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。

[0020] 图1是本发明一种新型螺杆膨胀动力机的外形结构示意图。

[0021] 图2是本发明一种新型螺杆膨胀动力机的剖视图。

[0022] 图3是本发明一种新型螺杆膨胀动力机的吸气端座显示轴向吸气孔口的一种实施例的结构示意图。

[0023] 图4是本发明一种新型螺杆膨胀动力机的气缸体展开时，显示内部的径向吸气孔口和径向排气孔口的结构的一种实施例的示意图。

具体实施方式

[0024] 请参阅图1、图2。本发明为一种针对余热回收工况条件使用的一种新型螺杆膨胀动力机，包括：气缸体1、动力机螺杆转子对2、吸气端座3、排气端座4。所述的动力机螺杆转子对2设置在气缸体中,包括相互啮合的阳转子21及阴转子22，均采用双边对称圆弧型线。所述的吸气端座3和排气端座4分别布置在气缸体1两端。吸气端座和排气端座均设计为双层壁结构，夹层内通以冷却水。在吸气端座3上设有吸气通道5。在气缸体1下部设有排气通道6。

[0025] 本发明所述的阳转子21和阴转子22由轴承承载，如图2中阳转子21由轴承7承载所示例。考虑到膨胀机的工况多为高温高压，为提高动力机的可靠性，处理气量较大的动力机（例如阳转子公称直径>408mm）采用滑动轴承的形式。轴承与腔体间通过轴封8进行隔离，防止膨胀机腔体内的气体泄漏。

[0026] 请配合参阅图3，图3是本发明一种新型螺杆膨胀动力机的吸气端座显示轴向吸气孔口的结构示意图。本发明在吸气端座3上开有轴向吸气孔口51，该轴向吸气孔口形状依据阳转子21和阴转子22的端面型线的轮廓进行布置。

[0027] 请配合参阅图4，图4是本发明一种新型螺杆膨胀动力机的气缸体展开时显示内部的径向吸气孔口和径向排气孔口的结构示意图。本发明在靠近轴向吸气孔口51的气缸体1内部，依据轴向吸气孔口51的布置角度沿阳转子21和阴转子22外圆螺旋线轴向挖空与吸气通道贯通作为径向吸气孔口52。在气缸体1下部、靠近排气端座4的气缸体1内部，设有依据排气角开设的沿阳转子21和阴转子22外圆螺旋线挖空与排气通道贯通的径向排气孔口62。

[0028] 本发明所述的轴向吸气孔口、径向吸气孔口、以及径向排气孔口的角度大小均根据实际工况条件和预设的膨胀比要求设定。所述的轴向吸气孔口和径向吸气孔口设置的角度为吸气结束时的齿间容积为最大齿间容积与内容积比的倒数的乘积位置，所述的排气孔口设置的角度为齿间容积达到最大齿间容积时转子所在的位置。如图3、图4所示。例如该螺杆膨胀机吸排气孔口按内容积比为2.5设计时，吸气孔口设置的角度为吸气结束时的齿间容积为最大齿间容积的1/2.5的位置，排气孔口设置的角度为齿间容积达到最大齿间容积时转子所在的位置。

[0029] 实际运行时：高温高压蒸汽通过吸气通道5由轴向及轴向吸气孔口51和径向吸气孔口52进入该螺杆膨胀机阳转子21和阴转子22间的齿间容积，推动阳转子21和阴转子22作相反方向转动。随着螺杆的转动，阳转子21和阴转子22的齿间容积与轴向吸气孔口
51及径向吸气孔口52结束连通后，由于压差作用，阳转子21和阴转子22继续转动，行程逐渐加长，阳转子21和阴转子22的齿间容积继续增大，被封闭在齿间容积内的高温高压的气体膨胀，降温降压，直至齿间容积达到最大值，与径向排气孔口62连通，低温低压气体由排气通道6排出。阳转子21和阴转子22在气体膨胀作用下高速转动，由阳转子21伸出轴9与外部机构联结，对外输出功。

[0030] 本发明具有动作可靠、便于装配与检修、运转稳定、效率高、工况条件适应性强、振动及噪音低的优点。

[0031] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的等效变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。