[发明专利]转子膨胀机

说明书

本发明公开了一种转子式流体机械装置，涉及流体机械领域，尤其涉及一种转子式膨胀机、流体马达或泵技术领域，提供了一种结构简单、容易加工、膨胀效率高、有效容积率高、无磨损、使用寿命长、维护简单的转子式膨胀机、流体马达、泵。结构包括缸体，缸体内部的两个转子，两个转子是主体为两个外圆周面相切的圆柱，转子的外圆周上带有从外圆周径向向外凸起的密封齿和径向向内凹陷的过齿槽；缸体外侧设有带动两转子以固定转速比反向旋转的齿轮，两转子以固定转速比反向旋转时，两转子的过齿槽分别可以容纳另一转子凸起的密封齿转过；两转子、密封齿、和缸体形成密封的膨胀腔，气体在膨胀腔内推动转子沿着各自转轴旋转，对外输出扭矩。

技术领域

本发明公开了一种转子式流体机械装置，涉及流体机械领域，尤其涉及一种膨胀效率高，有效容积率高，容易加工，无磨损件，使用寿命长，维护费用低的膨胀机，流体马达或泵。

背景技术

近几年，随着我国工业和国民生活水平的发展，使用石油煤炭等能源越来越多，温室效应越来越严重，空气质量每况愈下，节能减排成为国家重点工作之一。在天然气输送管道、城市天然气管网等存在着大量压差能量，在化工、钢铁、热电、水泥等重工业企业中，存在着大量伴随生产过程而生的低品位余热，这些余压余热有很大利用价值，急待回收。工业余压、余热回收作为分布式新能源的一种，得到很多企业、高校、科研院所的重视，前景广阔。透平式、轴流式、螺杆式膨胀机都有其固有的缺点而不能满足人们对其更高的要求，因此开发新型结构的膨胀机就成为一个重要的研究课题。

目前此类余压余热回收主要使用透平式膨胀机、轴流式膨胀机、螺杆膨胀机。透平式、轴流式膨胀机适合于大流量工况，具有非常高的转速，轴承支持使用轴瓦，需要配套液压站、减速箱且对密封件要求严格，并且透平式、轴流式叶片都是复杂的曲面，加工需要极高的加工精度和多轴联动，难以加工，且成本较高。螺杆膨胀机适合于多种工况，但螺杆膨胀机的螺杆有复杂的螺旋曲面，螺杆曲面与螺杆轴线有夹角，高压气体作用于曲面上产生旋转扭矩的同时产生轴向力，轴向力不参与做功，降低了效率，且较大的轴向力会降低轴承和密封件寿命；并且由于螺杆机两侧轴承位置较远，螺杆本身承受径向力较大，螺杆易发生径向变形，增加内泄漏。

针对透平式、轴流式、螺杆式膨胀机存在的问题，近年来一些新结构的膨胀机出现。申请号为201510195251.4名为“转子膨胀机”的专利文献中（以下简称文献一），介绍了一种阴阳转子啮合的膨胀机，该机具有结构简单，无轴向力等优点，但是该机阳转子凸起叶片和阴转子凹槽需要啮合和密封，这要求叶片和凹槽曲面具有很高的加工精度和表面粗糙度，曲面精加工一直是加工的难点；为了密封，阳转子凸起叶片顶端要安装弹簧气封，细小精密的气封难以加工且运行时气封顶端与阴转子凹槽及气缸壁有摩擦，容易损坏；其膨胀腔并没有密闭的体积膨胀过程，不能调整膨胀比，气体内能利用率低，效率较低；并且，缸体内只有阳转子对外做功，阴转子只有密封作用，有效容积率低。

申请号为201811031829.2名为“球形滚珠膨胀机”的专利文献中（以下简称文献二），介绍了一种内外球体膨胀机，高压气体推动滚珠运动进而推动球体旋转；此种膨胀机球体加工困难，且气体膨胀内能先推动滚珠，滚珠推动球体，能量传递过程存在较大损失。

申请号为201580008208.0名为“涡旋膨胀机”的专利文献中（以下简称文献三），介绍了一种涡旋膨胀机，此种膨胀机同样面临涡旋曲面加工困难。