一体式喷油涡旋膨胀机

摘要

本发明属于涡旋膨胀机技术领域。针对采用外部油泵供油的涡旋膨胀机，存在结构复杂、体积大、供油泵须与膨胀机工况匹配的问题，本发明提供一种一体式喷油涡旋膨胀机，动涡盘的中心设置油泵转子，静涡盘的中心处设置油泵腔体，油泵转子和油泵腔体均为圆形，二者为偏心状态，偏心距等于动涡盘和静涡盘的偏心距；油泵腔体上设置滑片槽，滑片槽内设置滑片，滑片的底部设置弹性元件，弹性元件提供滑片与油泵转子始终接触的力；滑片两侧分别设置进油孔和排油孔，排油孔通过注油通道与膨胀腔相连。本发明实现了膨胀机自动供油并同步喷入膨胀腔，简化系统构成，提高膨胀机效率及系统紧凑度。

权利要求

1.一体式喷油涡旋膨胀机，包括壳体以及膨胀机构，所述膨胀机构包括静涡盘和动涡盘，所述动涡盘的涡旋型线与静涡盘的涡旋型线相错啮合，形成封闭膨胀腔，所述静涡盘上设置吸气孔口，其特征在于，所述动涡盘的中心设置油泵转子，所述静涡盘的中心处设置油泵腔体，油泵转子和油泵腔体均为圆形，二者为偏心状态，偏心距等于动涡盘和静涡盘的偏心距；所述油泵腔体上设置滑片槽，滑片槽内设置滑片，滑片槽的深度大于滑片的高度，滑片可在槽内上下滑动，滑片的底部设置弹性元件，弹性元件提供滑片与油泵转子始终接触的力；滑片两侧分别设置进油孔和排油孔，排油孔通过注油通道与膨胀腔相连。

2.根据权利要求1所述的一体式喷油涡旋膨胀机，其特征在于，所述弹性元件为弹簧，处于预压缩状态。

3.根据权利要求1所述的一体式喷油涡旋膨胀机，其特征在于，所述注油通道设置在吸气腔内，使油从膨胀最开始的位置喷入。

4.根据权利要求1所述的一体式喷油涡旋膨胀机，其特征在于，所述一体式喷油涡旋膨胀机用于有机朗肯循环系统。

说明书

一体式喷油涡旋膨胀机

技术领域

[0001] 本发明属于涡旋膨胀机技术领域，具体涉及一种一体式喷油涡旋膨胀机。

背景技术

[0002] 低温余热回收是节能减排的关键，采用有机朗肯循环(ORC)系统回收低温余热是重要方式。涡旋膨胀机具有高效、可靠、稳定等特点，应用于小型ORC系统具有较大优势。

[0003] 常规的涡旋膨胀机通常采用微油(或无油)、或外部油泵供油的方式。其中微油(或无油)涡旋膨胀机因其啮合间隙泄漏大，使其效率较低。外部供油方式则需将油分离器分离后的润滑油引入专用润滑油泵提高压力，再经膨胀机吸气孔或高压膨胀腔喷入膨胀机内部，以提高膨胀机效率。此方式不仅增加了油泵和供油管路，造成系统复杂、占地面积大，且需要单独的外部动力驱动油泵，供油泵的压力、流量等与膨胀机工况也较难匹配。

发明内容

[0004] 针对采用外部油泵供油的涡旋膨胀机，存在结构复杂、体积大、供油泵须与膨胀机工况匹配难的上述问题，本发明提供一种一体式喷油涡旋膨胀机，利用动、静涡盘的运动规律，在涡旋膨胀机内部中心位置设置特殊结构的叶片式油泵，实现膨胀机自动供油并同步喷入膨胀腔，简化系统构成，提高膨胀机效率及系统紧凑度。

[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：

[0006] 一体式喷油涡旋膨胀机，包括壳体以及膨胀机构，所述膨胀机构包括静涡盘和动涡盘，所述动涡盘的涡旋型线与静涡盘的涡旋型线相互啮合，形成膨胀腔，所述静涡盘上设置吸气孔口，所述动涡盘的中心设置油泵转子，所述静涡盘的中心处设置油泵腔体，油泵转子和油泵腔体均为圆形，二者为偏心状态，偏心距等于动涡盘和静涡盘的偏心距；所述油泵腔体上设置滑片槽，滑片槽内设置滑片，滑片槽的深度大于滑片的高度，滑片可在槽内上下滑动，滑片的底部设置弹性元件，弹性元件提供滑片与油泵转子始终接触的力；滑片两侧分别设置进油孔和排油孔，排油孔通过注油通道与膨胀腔相连。

[0007] 进一步的，所述弹性元件为弹簧，处于预压缩状态。

[0008] 进一步的，所述注油通道设置在吸气腔内，使油从膨胀最开始的位置喷入。

[0009] 本发明还提供一种有机朗肯循环系统，该系统包括上述一体式喷油涡旋膨胀机。

[0010] 本发明利用动、静涡盘运动规律在膨胀机中心位置设计了一体式叶片油泵，使膨胀机运行过程中油泵同步旋转，自动将低压润滑油增压并喷入膨胀腔，可有效提高膨胀机效率。同常规装置相比，本发明省去了附加的外部油泵、油路等附属系统，充分利用了涡旋盘中心区域空间，利用膨胀机回收的能量驱动泵旋转，且油泵与涡旋盘的同步运动规律可实现喷油量与膨胀机运行特性的自动匹配。

[0011] 将本发明的一体化涡旋膨胀机用于ORC系统，可使ORC系统结构大幅度简化，且可直接利用涡旋膨胀机回收的动力驱动，提高了系统效率，与膨胀机同步的转速利于自动匹配供油量。

附图说明

[0012] 图1为实施例涡旋膨胀机的结构原理示意图；

[0013] 图2为实施例涡旋膨胀机的静涡盘和动涡盘的分解图；

[0014] 图3为实施例涡旋膨胀机的静涡盘和动涡盘的另一角度分解图；

[0015] 图4为实施例涡旋膨胀机的整体结构示意图；

[0016] 图5为实施例涡旋膨胀机的另一角度的整体结构示意图。

具体实施方式

[0017] 下面结合具体实施例及附图对本发明做进一步详细说明。

[0018] 实施例

[0019] 一体式喷油涡旋膨胀机，包括壳体以及膨胀机构，外壳具有封闭空间，膨胀机构设置在外壳壳体内，膨胀机构包括静涡盘1和动涡盘2，如图2‑5所示(外壳的结构为现有技术，本实施例未对外壳做创新性改进，故附图均省略外壳结构部分)。

[0020] 动涡盘2的涡旋盘与静涡盘1的涡旋盘相互啮合，形成封闭的膨胀腔。如图5所示，静涡盘1上设置吸气孔口3，吸气孔口3与涡旋膨胀机的吸气腔连通。

[0021] 如图1‑3所示，动涡盘2的中心设置油泵转子10，静涡盘1的中心处设置油泵腔体9，油泵转子10和油泵腔体9均为圆形，二者为偏心状态，偏心距等于动涡盘2和静涡盘1的偏心距。

[0022] 油泵腔体9上设置滑片槽，滑片槽内设置滑片6，滑片槽深度大于滑片高度，滑片6可在槽内上下滑动，滑片6的底部设置弹簧5，弹簧为预压缩状态，在弹簧力的作用下，滑片6与油泵转子10接触。

[0023] 滑片6两侧分别设置进油孔4和排油孔7，排油孔7通过注油通道8与膨胀腔相连。注油通道8形成于油泵腔体9的壁上，可为一个或多个，确保润滑油持续注入膨胀腔内。优选注油通道8设置在吸气腔内，将油从膨胀最开始的位置喷入。

[0024] 当涡旋膨胀机工作时，高压气体通过吸气孔口3进入膨胀腔并推动动涡盘2绕静涡盘1做平面旋转运动，此时油泵转子10同步在油泵腔体9内做平面旋转运动，相同的偏心距使得油泵转子10始终与油泵腔体9啮合，运动规律与动、静涡盘相同。同时在弹簧力的作用下滑片6与油泵转子10接触，滑片6的两侧形成了两个独立的封闭的工作腔，且两个工作腔的体积随与动涡盘连接的涡旋膨胀机的动力输出轴的转角变化。高压油经进油孔4进入右侧工作腔后，随着工作腔容积的变小，由左侧工作腔内的排油孔7排出，再经注油通道8将润滑油注入膨胀腔内。

[0025] 以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。