CN204163774U - 转子膨胀机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种转子膨胀机，包括壳体、壳体内部的一个阴转子和至少一个阳转子，阳转子和阴转子为外径相切且直径相同的圆柱体，壳体外设有带动阳转子和阴转子同步反向旋转的同步齿轮，阳转子上设有从外圆周径向向外延伸的凸起状叶片，阴转子上设有与叶片配合的凹槽，阳转子和阴转子反向同步旋转至啮合位时叶片与凹槽嵌合，壳体内部设有气体通道，气体通道从进气口依次环绕各阳转子的外表面后至出气口；本实用新型机械效率高，容易加工，成本低，可利用蒸汽、高温热水、汽液两相流体等介质为动力，将热能转换为动力并驱动发电机、风机、水泵、球磨机等机械设备；还可用于空调，制成高效空调压缩机；若输入高压气体时，还可制成高效气动马达。

Description

转子膨胀机

技术领域

本实用新型涉及一种转子膨胀机。

背景技术

近几年来，随着温室效应越来越严重,空气质量每况愈下，节能减排成为举国上下为之奋斗的目标。为提高制冷与热泵***的效率,近年来,人们在循环原理、高效压缩、节流机构、换热器的设计上作了不少文章,唯独膨胀机还是个薄弱环节。透平膨胀机和活塞膨胀机是获取低温的关键设备。随着膨胀机应用范围的不断扩展和人们对其应用要求的不断提高,这两种形式的膨胀机已经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重要的研究课题。

“开发与节约并举，节约优先”是应对我国能源问题的根本出路。在水泥、玻璃、钢铁、热电等重工业企业中，存在着大量的伴随生产过程所产生的余热，这些余热由于含有一定品位的能量而具有较大的利用价值。在这种大趋势下，我国工业领域中的大量中低温、小规模热资源急待回收。螺杆膨胀动力机成为冶金、水泥等行业中低热、余热余压资源的回收设备中重要的动力设备。但螺杆膨胀动力机不能避免气体膨胀时的力与转子有一定的角度，力必将分解为径向和轴向两个方向，轴向的力白白浪费了，且对轴承密封件有不小损耗，只有径向的这部分力用于趋动螺杆转动，效率会受到限制。

现有叶片式气动马达通过弹簧叶片来保持气缸封闭以做功。而叶片和缸体在弹簧的作用下保持紧密接触，转子转动过程中叶片与缸体间存在滑动摩擦，叶片在叶片槽间伸缩运动也会产生大量摩擦，这些摩擦都将大大降低做功效率，严重的磨损也缩短了使用年限，无形间增加了使用成本。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种转子膨胀机。

一种转子膨胀机，包括壳体、壳体内部的一个阴转子和至少一个阳转子，所述阳转子和阴转子为外径相切且直径相同的圆柱体，壳体外设有带动所述阳转子和阴转子同步反向旋转的同步齿轮，所述阳转子上设有从外圆周径向向外延伸的凸起状叶片，所述阴转子上设有与所述阳转子的凸起状叶片配合的凹槽，阳转子和阴转子反向同步旋转至啮合位时叶片与所述凹槽嵌合，壳体内部设有气体通道，壳体表面设有进气口和出气口，所述气体通道从进气口依次环绕各阳转子的外表面后至出气口。

作为优选方式，所述阳转子为两个，两个阳转子对称设置于所述阴转子的两侧，所述阴转子上共设有两个与所述阳转子对应的凹槽。

作为优选方式，所述阳转子为四个，四个所述阳转子沿阴转子的周向均布设置，所述阴转子上共设有四个与所述阳转子对应的凹槽。

作为优选方式，所述叶片及凹槽为长方形。

作为优选方式，所述叶片及凹槽为弧形。

作为优选方式，所述阳转子的凸起状叶片与壳体内壁的间隙小于0.05mm。

作为优选方式，所述阴转子的圆柱体外表面与壳体内壁的间隙小于0.05mm。

如上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1)结构合理，机械内效率高。螺杆膨胀动力机不能避免气体膨胀时的力与转子有一定的角度，力必须分解为径向和轴向两个方向，轴向的力对轴承密封件有不小的破坏而白白浪费了，只有径向的这部分力用于趋动螺杆转动，效率有限。而本转子膨胀动力机成功克服了螺杆膨胀动力机的这一不足，它不需要将力进行分解，机械的内效率比螺杆机更高！除机械泄漏外，无其它能量损失，机组内效率高达70％～80％，即使蒸汽参数或流量波动仍能维持较高的内效率。

2)结构可多种多样。本膨胀机可以采取一至六个阳转子共同拖动一个阴转子的多种结构形式，采取多级串连或并联非常方便且结构紧凑体积小，效率高。机壳缸体、阳转子、阴转子构成封闭的齿间容积,而且阴阳转子在同步齿轮的带动下同步反向转动，从而巧妙地将转子间的动摩擦转变为静摩擦,避免了能量损失，提高了机械效率，增加了机械的使用寿命，可靠性和运行维护的便携性。

3)阴阳转子可做得粗大结实，无磨损件，使用寿命长，维护保养费用低；

4)结构简单，运动部件少，安全可靠；主要零部件为柱形，容易加工，易实现整机系列化，重量轻，成本低。

5)因为阳转子与阴转子、转子与机壳的相对运行能限制污垢的生长，具有自清洁能力，为此机组对蒸汽的品质要求不高；

6)与往复式活塞气动机不同，本膨胀机没有曲柄连杆机构，因此不会发生机构运转过程中的三角函数转换关系，具有更高的机械效率。

7)工作过程连续平稳，噪音低，易于控制，配气机构简单。

总之，本实用新型可利用蒸汽、高温热水、汽液两相流体等介质为动力，将热能转换为动力并驱动发电机、风机、水泵、球磨机等机械设备，在热能发电方面能替代汽轮机、螺杆膨胀机和活塞膨胀机；本实用新型的阴转子与动力设备相连，就可制成高效压缩机；最后若在气体进气口处通入高压气体，则可作为一种高效气动马达。

附图说明

图1为实施例1中一个阴转子和一个阳转子未啮合状态的示意图。

图2为实施例1中一个阴转子和一个阳转子在啮合状态的示意图。

图3为实施例2中一个阴转子和两个阳转子未啮合状态的示意图。

图4为实施例2中一个阴转子和两个阳转子在啮合状态的示意图。

图5为实施例3中一个阴转子和四个阳转子未啮合状态的示意图。

图6为实施例3中一个阴转子和四个阳转子在啮合状态的示意图。

零件标号说明

1为壳体，2为阴转子，3为阳转子，4为凸起状叶片，5为凹槽，6为气体通道，7为进气口，8为出气口。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图6。

实施例1

如图1和图2所示，一种转子膨胀机，包括壳体1、壳体内部的一个阴转子2和一个阳转子3，所述阳转子和阴转子为外径相切且直径相同的圆柱体，当阴阳转子装入壳体后紧密接触且旋转自如，壳体外设有带动所述阳转子和阴转子同步反向旋转的同步齿轮，所述阳转子上设有从外圆周径向向外延伸的凸起状叶片4，所述阴转子上设有与所述阳转子的凸起状叶片配合的凹槽5，凹槽既能容下阳转子叶片，又不妨碍阴阳转子的正常转动，所述叶片为弧形钢片，凹槽也为对应的弧形，这样壳体、阳转子、阴转子构成封闭的齿间容积，图1为阳转子和阴转子未啮合的示意图，图2为阳转子和阴转子在啮合状态的示意图，阳转子和阴转子反向同步旋转至啮合位时叶片与所述凹槽嵌合，这就确保了齿间容积的密封。壳体内部设有气体通道6，壳体表面设有进气口7和出气口8，所述气体通道从进气口环绕阳转子的外表面后至出气口。所述阳转子的凸起状叶片与壳体内壁的间隙小于0.05mm，所述阴转子的圆柱体外表面与壳体内壁的间隙小于0.05mm，这样可保证做功的效率最大。同步齿轮为现有技术中的常见结构，在此不再赘述。

运转时，高温高压气体从进气口进入齿间容积，气体在齿间容积不断膨胀做功，推动阳转子逆时针转动，同时安装于阴阳转子上的同步齿轮带动阴转子顺时针转动相同角度，这样转子每转动180度，阳转子叶片与阴转子凹槽啮合一次(既啮合位)，这就确保了齿间容积的密封，如图2所示。做完功的气体由缸体的出气口排出。这样阳转子的两个叶片和阴转子将其分隔成上、下两个空间，各自完成进气、膨胀、排气过程。

转子膨胀机的工作过程如下：

1)进气过程。高压气体经进气口进入，当阳转子叶片脱离与阴转子的啮合转至环形气缸，阴阳转子与水平线约呈90度(如图1)，进气过程结束。

2)膨胀过程。进气结束后，高压气体在齿间容积不断膨胀做功，推动阳转子逆时针转动，高温高压气体膨胀为低压低温气体，同时输出轴功。安装于阴阳转子上的同步齿轮带动阴转子顺时针转动相同角度，这样转子每转动180度，阳转子叶片与阴转子凹槽啮合一次，这就确保了齿间容积的密封，如图2。当阳转子的另一个叶片转至与环形气缸接触时，膨胀过程结束。

3)排气过程。当阳转子转至齿间容积与出气口连通后，由于第二个进气的过程刚结束，膨胀过程刚开始，所以阳转子继续旋转，做完功的气体通过出气口输送至排气管，直至阳转子叶片与阴转子凹槽啮合为止(如图2)。

实施例2

如图3和图4所示，本实施例和实施例1的原理和结构基本相同，区别在于所述阳转子为两个，两个阳转子对称设置于所述阴转子的两侧，所述阴转子上共设有两个与所述阳转子对应的凹槽。所述气体通道从进气口依次环绕各阳转子的外表面后至出气口。

图3为阴转子和两个阳转子未啮合的状态，图4为阴转子和两个阳转子啮合的状态示意图。

实施例3

如图5和图6，本实施例和实施例1的原理和结构基本相同，区别在于所述阳转子为四个，四个所述阳转子沿阴转子的周向均布设置，所述阴转子上共设有四个与所述阳转子对应的凹槽。所述气体通道从进气口依次环绕各阳转子的外表面后至出气口。

图5为阴转子和四个阳转子未啮合的状态，图6为阴转子和四个阳转子啮合的状态示意图。

除此之外，还可以设计成6个阳转子和一个阴转子的结构，6个阳转子沿阴转子的周向均布，阴转子上均布6个与各阳转子的叶片配合的凹槽。叶片和凹槽也可为长方形等其他形状。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种转子膨胀机，其特征在于：包括壳体、壳体内部的一个阴转子和至少一个阳转子，所述阳转子和阴转子为外径相切且直径相同的圆柱体，壳体外设有带动所述阳转子和阴转子同步反向旋转的同步齿轮，所述阳转子上设有从外圆周径向向外延伸的凸起状叶片，所述阴转子上设有与所述阳转子的凸起状叶片配合的凹槽，阳转子和阴转子反向同步旋转至啮合位时叶片与所述凹槽嵌合，壳体内部设有气体通道，壳体表面设有进气口和出气口，所述气体通道从进气口依次环绕各阳转子的外表面后至出气口。

2.根据权利要求1所述的转子膨胀机，其特征在于：所述阳转子为两个，两个阳转子对称设置于所述阴转子的两侧，所述阴转子上共设有两个与所述阳转子对应的凹槽。

3.根据权利要求1所述的转子膨胀机，其特征在于：所述阳转子为四个，四个所述阳转子沿阴转子的周向均布设置，所述阴转子上共设有四个与所述阳转子对应的凹槽。

4.根据权利要求1所述的转子膨胀机，其特征在于：所述叶片及凹槽为长方形。

5.根据权利要求1所述的转子膨胀机，其特征在于：所述叶片及凹槽为弧形。

6.根据权利要求1所述的转子膨胀机，其特征在于：所述阳转子的凸起状叶片与壳体内壁的间隙小于0.05mm。

7.根据权利要求1所述的转子膨胀机，其特征在于：所述阴转子的圆柱体外表面与壳体内壁的间隙小于0.05mm。