微型有機(jī)朗肯循環(huán)用渦旋膨脹機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種渦旋膨脹機(jī)，尤其涉及一種進(jìn)氣孔口不被運(yùn)動(dòng)渦旋齒遮蔽的渦旋膨脹機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]在微小型有機(jī)朗肯循環(huán)(micro-organic rankine cycle)系統(tǒng)中，作為核心部件的膨脹機(jī)，需要其能夠滿足小流量，高膨脹比，體積、轉(zhuǎn)速適中等方面的要求，而渦旋膨脹機(jī)能夠較好的滿足上述要求，并在實(shí)際應(yīng)用及研究中得到廣泛的關(guān)注和認(rèn)可。
[0003]在渦旋膨脹機(jī)中，具有一定溫度和壓力的氣態(tài)工質(zhì)通過(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入動(dòng)靜渦旋齒形成的中心進(jìn)氣腔，氣態(tài)工質(zhì)膨脹做功，推動(dòng)動(dòng)渦旋齒繞靜渦旋齒做公轉(zhuǎn)平動(dòng)，帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出軸功。能夠作為小功率的原動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力輸出。
[0004]由于渦旋膨脹機(jī)渦旋齒的設(shè)計(jì)，采用了渦旋壓縮機(jī)成熟的技術(shù)，其渦旋齒始端采取了型線修正(如PMP型線修正、對(duì)稱圓弧修正、圓弧加直線修正)，對(duì)壓縮機(jī)而言，這種修正會(huì)使動(dòng)靜渦旋齒實(shí)現(xiàn)完全嚙合，增加壓縮機(jī)的壓縮比，減小余隙容積，但對(duì)渦旋膨脹機(jī)而言，會(huì)使得動(dòng)渦旋齒周期性地遮蔽進(jìn)氣口(例如，參照專利文獻(xiàn)I)，使得進(jìn)氣阻力增大，降低了能量轉(zhuǎn)換效率。
[0005]如中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)CN101713300 A中單一出氣口的設(shè)計(jì)，使得膨脹結(jié)束的氣體在排出的過(guò)程，會(huì)增加動(dòng)渦旋齒的摩擦阻力損失，降低了渦旋膨脹機(jī)效率及功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明為了解決上述提到的問(wèn)題，提供一種微型有機(jī)朗肯循環(huán)用渦旋膨脹機(jī)，該渦旋膨脹機(jī)能夠有效的避免動(dòng)渦旋齒對(duì)吸氣孔口的周期性遮蔽，減少膨脹完成后的氣體對(duì)動(dòng)渦旋齒的摩擦阻力。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種微型有機(jī)朗肯循環(huán)用渦旋膨脹機(jī)，包括靜渦旋殼體、靜渦旋齒、動(dòng)渦旋齒、十字滑環(huán)、曲軸、密封盤、支架體，所述靜渦旋殼體與支架體固定密封連接，靜渦旋殼體內(nèi)裝有靜渦旋齒、動(dòng)渦旋齒，且靜渦旋齒與動(dòng)渦旋齒相互插合，靜渦旋齒背部與靜渦旋殼體固定連接，動(dòng)渦旋齒背部通過(guò)背部滑槽配合連接十字滑環(huán)，且十字滑環(huán)通過(guò)滑鍵與支架體上的兩個(gè)滑槽配合連接，實(shí)現(xiàn)動(dòng)渦旋齒的公轉(zhuǎn)平動(dòng);所述曲軸一端通過(guò)滾針軸承與所述動(dòng)渦旋齒連接，中部與嵌套在密封盤中的止推軸承連接，另一端安裝在支架體的支撐軸承上;所述曲軸上端曲柄銷上配有一個(gè)扇形的平衡塊，用來(lái)平衡動(dòng)渦旋齒及滾針軸承及曲柄銷的偏心力;所述密封盤固定在支架體上。
[0008]所述動(dòng)渦旋齒背部延伸有一個(gè)用來(lái)裝配一個(gè)滾針軸承的圓柱形槽，圓柱形槽上部設(shè)有兩個(gè)背壓氣體流通空，所述動(dòng)渦旋齒中心處開(kāi)設(shè)有背壓孔，高壓氣體通過(guò)背壓孔及流通孔進(jìn)入密封盤與動(dòng)渦旋齒形成的背壓腔中。
[0009]所述靜渦旋殼體上端設(shè)有一個(gè)進(jìn)氣孔，側(cè)壁設(shè)有二個(gè)排氣孔，二個(gè)排氣孔分別設(shè)在動(dòng)、靜渦旋齒齒尾處。
[0010]所述靜渦旋齒背部開(kāi)設(shè)有與靜渦旋齒殼體的配對(duì)的個(gè)螺紋孔;且所述靜渦旋齒中心部位開(kāi)設(shè)有貫穿的與所述靜渦旋殼體頂端同規(guī)格的進(jìn)氣孔。
[0011]所述密封盤中部開(kāi)設(shè)有放置止推軸承的容置孔;密封盤沿圓周向均布有與所述支架體連接的沉頭螺紋孔。
[0012]所述支架體上端面設(shè)有與靜渦旋殼體圓周上的密封槽相配的凸臺(tái)面，支架體下端部設(shè)有放置支撐曲軸軸承的圓柱形槽。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下有益效果:本發(fā)明的渦旋膨脹機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工實(shí)現(xiàn)，對(duì)渦旋齒端型線進(jìn)行直接截?cái)嘈拚?，與傳統(tǒng)方式相比，將起始膨脹角向后推移，增加了第一膨脹腔容積。進(jìn)氣口不受動(dòng)渦旋齒遮蔽，降低了進(jìn)氣阻力，對(duì)稱出氣口設(shè)計(jì)降低了排氣對(duì)動(dòng)渦旋齒的摩擦阻力。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的微型有機(jī)朗肯循環(huán)用渦旋膨脹機(jī)的結(jié)構(gòu)剖視圖；
圖2是動(dòng)渦旋齒齒頭與進(jìn)氣孔的位置關(guān)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]如圖1所示，一種微型有機(jī)朗肯循環(huán)用渦旋膨脹機(jī)，包括靜渦旋殼體1、靜渦旋齒2、動(dòng)渦旋齒3、十字滑環(huán)4、曲軸5、密封盤6、支架體7。
[0017]靜渦旋殼體I上端有一個(gè)進(jìn)氣孔111，四個(gè)與靜渦旋齒連接的螺栓孔12。側(cè)壁有兩個(gè)排氣孔112，排氣孔112分別設(shè)在動(dòng)、靜渦旋齒齒尾處。靜渦旋殼體I與支架體7通過(guò)螺栓13連接，在接觸面處?kù)o渦旋殼體I開(kāi)設(shè)有密封墊槽113，密封墊槽113與支架體7的凸臺(tái)712相配合以實(shí)現(xiàn)密封，減少進(jìn)入渦旋膨脹機(jī)膨脹腔中的氣體泄漏。如圖1所示，靜渦旋齒2背部設(shè)有四個(gè)螺紋孔，通過(guò)螺栓與靜渦旋殼體I進(jìn)行連接，并設(shè)有進(jìn)氣孔211。動(dòng)渦旋齒3與靜渦旋齒2相互插合，在動(dòng)渦旋齒3中心處開(kāi)設(shè)有背壓孔311，在動(dòng)渦旋齒3背部有二個(gè)滑槽313，用來(lái)與十字滑環(huán)4配合，在動(dòng)渦旋齒3背部延伸有一個(gè)圓柱形槽，用來(lái)裝配一個(gè)滾針軸承31，在圓柱形槽上部設(shè)有二個(gè)背壓氣體流通空312，高壓氣體通過(guò)背壓孔311及流通孔312進(jìn)入密封盤6與動(dòng)渦旋齒3形成的背壓腔611中。動(dòng)渦旋齒3通過(guò)滾針軸承31與曲軸5連接，在曲軸5上端曲柄銷上配有一個(gè)扇形的平衡塊51，用來(lái)平衡動(dòng)渦旋齒3及滾針軸承31及曲柄銷的偏心力。曲軸5通過(guò)止推軸承62與密封盤6連接，密封盤6通過(guò)螺釘61固定在支架體7上。在支架體7上設(shè)有2個(gè)滑槽711用來(lái)與十字滑環(huán)4的滑鍵41相配合，在十字滑環(huán)4與滑槽41的配合下，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)渦旋齒3的公轉(zhuǎn)平動(dòng)。
[0018]如圖2所示，為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的渦旋膨脹機(jī)動(dòng)渦旋齒的齒頭與進(jìn)氣孔的位置關(guān)系示意圖，動(dòng)渦旋齒在公轉(zhuǎn)平動(dòng)過(guò)程中，其齒頭始終沒(méi)有對(duì)進(jìn)氣孔有遮蔽，降低了進(jìn)氣阻力損失。
[0019]本發(fā)明的靜渦旋齒2和動(dòng)渦旋齒3以相位差180°，固定偏心距地方式插合在一起，通過(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入的具有一定壓力和溫度的氣體在動(dòng)、靜渦旋齒組成的月牙形間隙內(nèi)膨脹，推動(dòng)動(dòng)渦旋齒3做公轉(zhuǎn)平動(dòng)，動(dòng)渦旋齒3通過(guò)偏心軸傳遞這種運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)功率的輸出，用于帶動(dòng)小型耗功機(jī)械。
[0020]本發(fā)明的渦旋膨脹機(jī)渦旋齒部分，通過(guò)改變始端渦旋型線的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)渦旋的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不對(duì)進(jìn)氣口進(jìn)行遮蔽，有效的降低了通過(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入膨脹腔內(nèi)的氣體的能量損失。同時(shí)設(shè)置雙向排氣孔，減少排氣過(guò)程中氣體對(duì)動(dòng)渦旋齒的摩擦阻力。有效的提高了膨脹機(jī)的輸出功率和等熵效率。
[0021]本發(fā)明的渦旋膨脹機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，部件易加工制造，渦旋齒齒形及排氣孔的合理設(shè)計(jì)，有效提升了渦旋膨脹機(jī)的氣動(dòng)性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微型有機(jī)朗肯循環(huán)用渦旋膨脹機(jī)，包括靜渦旋殼體(1)、靜渦旋齒(2)、動(dòng)渦旋齒(3)、十字滑環(huán)(4)、曲軸(5)、密封盤(6)、支架體(7)，其特征在于:所述靜渦旋殼體(I)與支架體(7)固定密封連接，靜渦旋殼體(I)內(nèi)裝有靜渦旋齒(2)、動(dòng)渦旋齒(3)，且靜渦旋齒(2)與動(dòng)渦旋齒(3)相互插合，靜渦旋齒(2)背部與靜渦旋殼體(I)固定連接，動(dòng)渦旋齒(3)背部通過(guò)背部滑槽(313)配合連接十字滑環(huán)(4)，且十字滑環(huán)(4)通過(guò)滑鍵(41)與支架體7上的兩個(gè)滑槽(711)配合連接，實(shí)現(xiàn)動(dòng)渦旋齒(3)的公轉(zhuǎn)平動(dòng);所述曲軸(5)—端通過(guò)滾針軸承(31)與所述動(dòng)渦旋齒(3)連接，中部與嵌套在密封盤(6)中的止推軸承連接，另一端安裝在支架體(7)的支撐軸承上;所述曲軸(5)上端曲柄銷上配有一個(gè)扇形的平衡塊(51)，用來(lái)平衡動(dòng)渦旋齒(3)及滾針軸承(31)及曲柄銷的偏心力;所述密封盤(6)固定在支架體(7)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型有機(jī)朗肯循環(huán)用渦旋膨脹機(jī)，其特征在于:所述動(dòng)渦旋齒(3)背部延伸有一個(gè)用來(lái)裝配一個(gè)滾針軸承(31)的圓柱形槽，圓柱形槽上部設(shè)有兩個(gè)背壓氣體流通空(312)，所述動(dòng)渦旋齒(3)中心處開(kāi)設(shè)有背壓孔(311)，高壓氣體通過(guò)背壓孔(311)及流通孔(312)進(jìn)入密封盤(6)與動(dòng)渦旋齒(3)形成的背壓腔(611)中。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型有機(jī)朗肯循環(huán)用渦旋膨脹機(jī)，其特征在于:所述靜渦旋殼體(I)上端設(shè)有一個(gè)進(jìn)氣孔(111)，側(cè)壁設(shè)有二個(gè)排氣孔(112)，二個(gè)排氣孔(112)分別設(shè)在動(dòng)、靜渦旋齒齒尾處。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型有機(jī)朗肯循環(huán)用渦旋膨脹機(jī)，其特征在于:所述靜渦旋齒(2)背部開(kāi)設(shè)有與靜渦旋齒殼體(I)的配對(duì)的四個(gè)螺紋孔;且所述靜渦旋齒(2)中心部位開(kāi)設(shè)有貫穿的與所述靜渦旋殼體(I)頂端同規(guī)格的進(jìn)氣孔(211)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型有機(jī)朗肯循環(huán)用渦旋膨脹機(jī)，其特征在于:所述密封盤(6)中部開(kāi)設(shè)有放置止推軸承(62)的容置孔;密封盤(6)沿圓周向均布有與所述支架體(7)連接的沉頭螺紋孔。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型有機(jī)朗肯循環(huán)用渦旋膨脹機(jī)，其特征在于:所述支架體(7)上端面設(shè)有與靜渦旋殼體(I)圓周上的密封槽相配的凸臺(tái)面，支架體(7)下端部設(shè)有放置支撐曲軸軸承的圓柱形槽。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微型有機(jī)朗肯循環(huán)用渦旋膨脹機(jī)，靜渦旋殼體與支架體固定密封連接，靜渦旋殼體內(nèi)裝有靜渦旋齒、動(dòng)渦旋齒，且靜渦旋齒與動(dòng)渦旋齒相互插合，靜渦旋齒背部與靜渦旋殼體固定連接，動(dòng)渦旋齒背部通過(guò)背部滑槽配合連接十字滑環(huán)，且十字滑環(huán)通過(guò)滑鍵與支架體上的兩個(gè)滑槽配合連接，實(shí)現(xiàn)動(dòng)渦旋齒的公轉(zhuǎn)平動(dòng)；曲軸一端通過(guò)滾針軸承與所述動(dòng)渦旋齒連接，中部與嵌套在密封盤中的止推軸承連接，另一端安裝在支架體的支撐軸承上；曲軸上端曲柄銷上配有一個(gè)扇形的平衡塊，用來(lái)平衡動(dòng)渦旋齒及滾針軸承及曲柄銷的偏心力；密封盤固定在支架體上。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，部件易加工制造，渦旋齒齒形及排氣孔的合理設(shè)計(jì)，有效提升了渦旋膨脹機(jī)的氣動(dòng)性能。
【IPC分類】F04C18/02, F01C1/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105673082
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610033139
【發(fā)明人】李壘, 陶樂(lè)仁, 胡永攀, 李慶普
【申請(qǐng)人】上海理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年1月19日