[发明专利]一种滑片膨胀机

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于天然气主管网压差发电的大型膨胀机，它用于代替天然气管网上的自力调节阀使后压保持恒定，同时在减压过程中做功并带动发电机发电，属于节能减排技术领域。

背景技术

膨胀机是将高压气体所具有的压力能转化为机械能的装置。

滑片膨胀机的结构如图1所示，它包括含有气缸的定子1，定子气缸内安装有转子2，转子2的轴心偏离定子气缸的轴心，定子1的进气口连接有进气管3、出气口连接有出气管4；转子2外圆周上沿径向开有多个转子槽22，转子槽22内放置有沿径向滑动的滑片21。

图1中，0°为转子与定子的接触点；α₁为进气口始点；α₂为进气口止点；α₅为排气口起点。由于转子在气缸内偏心配置，气缸内壁与转子外圆表面在转子顺时针旋转过程中被滑片分隔所构成的每一个空间容积从0°～α₅逐步增大，滑片依靠旋转离心力从转子槽内伸出紧贴在气缸内壁上，并且各个滑片分隔出多个容积逐渐增大的多个小腔室，直至小腔室容积达到最大值位置α₅（即构成小腔室的滑片旋转至α₅角度），滑片超过α₅时腔室容积又会重新逐渐变小，同时，从α₅延顺时针方向到0°均为排气过程。高压介质从小容积位置进入，因小腔室形成的气密性和高压介质的膨胀作用促使转子向容积增大的方向顺时针转动，在容积最大位置α₅开始排放出介质，当不断从小容积位置输入高压气体介质并从容积最大位置排放出气体介质时，就可使转子不停转动，滑片所处的位置在不断变化，各小腔室的容积也在不断往复改变，各个小腔室内流体的压力随着容积膨胀而逐渐变小直至在α5排放。这样，滑片膨胀机通入高压流体驱动转子旋转输出机械功，同时又实现流体压力降低并从出气口排出。

膨胀比是指在单位时间内，从进气管3通入定子气缸的气体体积，与定子气缸从排气管4排出的气体体积之比（此进、排气过程的气体质量并没有增减，改变的仅仅是气体体积和压力）。从上述结构可知，现有滑片膨胀机的结构决定了其膨胀比是固定不变的，滑片膨胀机的膨胀比由进气口的进气启始角α1和进气终止角α2以及排气启始角α5来决定，一旦α1、α2、α5加工制造确定后则膨胀机的膨胀比就不能改变。

但是如果α1、α5不变，改变α2：当α2角减小时，在定转速情况下，进入气缸内壁与转子外圆表面以及两片滑片所构成腔室的前压气体就少，反之当α2角加大时进入腔室的前压气体就多，这两种状态都在腔室体积增大至α5时的相同体积排气，则α2角减小时膨胀比增加，α2角增大时膨胀比减小，即α2角减小时排气压力减小，α2角增大时排气压力增大。

在膨胀机旋转带动发电机发电上网时（50Hz，220V或380V），通常为保证上网频率恒定，发电机转速要求是一个定值（如六极异步发电机额定转速1000转/分、四极异步发电机额定转速1500转/分）。

对于城市天然气管网而言，进入城区前的高压天然气通过自力调压阀减压到设定压力后才能源源不断的输送到城区，自力调压阀后管道中的流量24小时时刻都在发生变化，但是无论自力调压阀前端压力如何变化自力调压阀后的管道压力必须保持恒定（否则将引起管道超压的安全隐患，管道欠压时“有气无力”供气困难 ），通常天然气管网上的自力调压阀其阀后压可在阀前压力的75%～0%范围内给予设定，且一旦通过调节弹簧将后压设定后，其阀后压力波动范围不能超过阀后压力给定值的±5%（国家标准的技术指标）。

现有滑片膨胀机制造完成之后，α1、α2和α5就固定了，即膨胀比N固定不变，在膨胀机前压为P时，则后压即为P/N。当膨胀机前压波动时，其后压也将按比例N波动，因此现有滑片膨胀机无法替代自力调压阀实施后压稳定的功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种滑片膨胀机，它在滑片膨胀机进气口气体压力发生变化时，能保持滑片膨胀机出口压力稳定，满足天然气管网国家标准。

本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括含有气缸的定子和在定子气缸内偏心安装的转子，定子的进气口连接有进气管、出气口连接有出气管；在进气管上接有第一调节管，第一调节管顺转子的转动方向连通定子气缸，第一调节管上装有第一调节阀。