BE1023409B1

BE1023409B1 - Scroll-expansieapparaat

Info

Publication number: BE1023409B1
Application number: BE2015/5693A
Authority: BE
Inventors: Tamotsu Fujioka; Atsushi Unami; Hiroshi Ito; Takaaki Izumi
Original assignee: Anest Iwata Corporation
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2017-03-09
Also published as: JP6345081B2; CN105569736A; JP2016089677A; US20160123147A1; CN105569736B; DE102015014035A1; BE1023409A1; US9869181B2

Abstract

Een scroll-expansieapparaat omvat een aandrijvend scroll-lichaam met een eerste aslijn een aangedreven scroll-lichaam met een tweede aslijn die verschoven is ten opzichte van de eerste aslijn, een draagplaat omvattende twee platen gekoppeld aan het aangedreven scroll-lichaam en met de tweede aslijn een cilindrische aandrijvende pin verbonden met het aandrijvende scroll-lichaam, en een cilindrische geleidingsring verbonden aan de draagplaat en met een binnendiameter groter dan een buitendiameter van de aandrijvende pin. De aandrijvende pin omvat een buitenste omtrekoppervlak in contact met een binnenste omtrekoppervlak van de geleidingsring. Een harde laag omvattende diamantachtig koolstof wordt gevormd op het buitenste omtrekoppervlak van de aandrijvende pin. Het binnenste omtrekoppervlak van de geleidingsring omvat een polymeerharsmateriaal dat zelfsmerend is.

Description

SCROLL-EXPANSIEAPPARAAT TECHNISCH VELD

[0001] De huidige uitvinding betreft een scroll-expansieapparaat waaraan stoom wordt geleverd als werkmedium.

ACHTERGROND

[0002] Scroll-vloeistofinachines comprimeren of expanderen een werkmedium door relatieve beweging tussen scroll-lichamen inclusief helische wikkels. Een scroll-expansieapparaat is een type scroll-vloeistofinachine. Het scroll-expansieapparaat omvat een expansiekamer gevormd door een paar scroll-lichamen. Het scroll-expansieapparaat zet energie om in rotatie-energie door expansie van een hogedruk-werkmedium in de expansiekamer. Als technologie in een dergelijk veld is een scroll-expansieapparaat, zoals beschreven in JP 2011-252434 A, bekend.

[0003] Het scroll-expansieapparaat beschreven in JP 2011-252434 A omvat een vaste scroll en een omloopscroll. Aangezien rotatiebeweging van deze omloopscroll gereguleerd wordt door een rotatie-regulerend mechanisme kan alleen een omwentelbeweging worden uitgevoerd. SAMENVATTING

[0005] Nu zijn dan recentelijk kleine vermogensopwekkende faciliteiten overwogen. Aangezien een scroll-expansieapparaat minder variatie in draaimoment heeft en een in vergelijking simpele apparaat-configuratie, wordt er verwacht dat een scroll-expansieapparaat als een apparaat passend toepasbaar is in kleine vermogensopwekkende faciliteiten. Een voorbeeld van een energiebron om te gebruiken als input voor de kleine vermogensopwekkende faciliteit omvat stoom dat door centrales en dergelijke wordt uitgestoten. In een expansieproces condenseert de stoom ten dele. Condensatie heeft de neiging om een voorkeursrotatietoestand te verhinderen tussen draaiende componenten die smeerolie gebruiken. Verder wordt soms een lager gebruikt voor het ondersteunen van de draaiende componenten. Wanneer het aantal lagers toeneemt neemt mechanisch energieverlies vaak toe. Daarom vereist een draaiende machine zoals het scroll-expansieapparaat een verkleining van het aantal lagers die elk een rolelement hebben, en het behoud van een voorkeursrotatietoestand tussen de draaiende componenten in termen van vermindering van energieverlies.

[0006] De huidige uitvinding is gedaan in beschouwing van het hierboven beschreven probleem. Een doel van de huidige uitvinding is om een scroll-expansieapparaat te leveren dat een voorkeursrotatietoestand kan behouden.

[0007] Een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding omvat een scroll-expansieapparaat waaraan stoom wordt geleverd als werkmedium. Het scroll-expansieapparaat omvat een aandrijvend scroll-lichaam dat een paar aandrijvende eindplaten en een aandrijvende wikkel die gevormd is op elk van het paar aandrijvende eindplaten omvat, en heeft een eerste aslijn als een draaiaslijn; omvat een aangedreven scroll-lichaam dat een aangedreven eindplaat en een aangedreven wikkel die gevormd is op elk van beide oppervlakken van de aangedreven eindplaat omvat, dat geplaatst is tussen het paar aandrijvende eindplaten en dat, als draaiaslijn, een tweede aslijn heeft die verschoven is ten opzichte van de eerste aslijn; omvat een draagplaat die zo geplaatst is dat het aangedreven scroll-lichaam ingevoegd is, die een paar platen omvat die gekoppeld zijn aan het aandrijvende scroll-lichaam, en die een tweede aslijn als draaisaslijn heeft; omvat een cilindrische aandrijvende pin die verbonden is aan het aandrijvende scroll-lichaam en die uitsteekt uit de aandrijvende eindplaat richting de draagplaat; en omvat een cilindrische geleidingsring die verbonden is aan de draagplaat, en die een binnendiameter omvat groter dan een buitendiameter van de aandrijvende pin. Een laag die diamantachtig koolstof omvat wordt gevormd op een buitenste omtrekoppervlak van de aandrijvende pin in contact met een binnenste omtrekoppervlak van de geleidingsring. Het binnenste omtrekoppervlak van de ring omvat een polymerisch harsmateriaal dat zelfsmerend is.

[0008] Het scroll-expansieapparaat volgens een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding omvat de aandrijvende pin en de geleidingsring. De aandrijvende pin en de geleidingsring reguleren de relatieve draaibeweging van het aangedreven scroll-lichaam ten opzichte van het aandrijvende scroll-lichaam. Dan, in een toestand waarin het buitenste omtrekoppervlak van de aandrijvende pin in nabij contact is met het binnenste omtrekoppervlak van de geleidingsring, vindt er een glijding plaats in een raakrichting van het binnenste omtrekoppervlak of het buitenste omtrekoppervlak, tussen het buitenste omtrekoppervlak van de aandrijvende pin en het binnenste omtrekoppervlak van de geleidingsring. Deze glijding laat relatieve draaibeweging toe van het aangedreven scroll-lichaam ten opzichte van het aandrijvende scroll-lichaam. Volgens deze configuratie heeft het scroll-expansieapparaat geen lager inclusief een rollend element nodig om relatieve beweging te definiëren tussen het aangedreven scroll-lichaam en het aandrijvende scroll-lichaam. Daarom kan het scroll-expansieapparaat een toename van mechanisch energieverlies onderdrukken. Verder wordt de laag omvattende diamantachtig koolstof gevormd op het buitenste omtrekoppervlak van de aandrijvende pin. Het binnenste omtrekoppervlak omvat het polymeerharsmateriaal dat zelfsmerend is. Een voorkeursglijtoestand wordt bereikt door het contact tussen de laag omvattende diamantachtig koolstof en het polymeerharsmateriaal dat zelfsmerend is. Verder, als er condensaat aanwezig is in een ruimte tussen de aandrijvende pin en de geleidingsring vermindert een wrijvingscoëfficiënt tussen de aandrijvende pin en de geleidingsring. Als gevolg hiervan wordt de toename in het mechanische energieverlies verder onderdrukt. Daarom kan het scroll-expansieapparaat volgens deze uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding een voorkeursrotatietoestand behouden.

[0009] In een uitvoeringsvorm kan de aandrijvende pin een condensatie-leverend gedeelte omvatten. Het condensaat-leverende gedeelte kan condensaat leveren dat gevormd is door condensatie van stoom aan de ruimte tussen de aandrijvende pin en de geleidingsring. Aangezien dit condensaat-leverende gedeelte condensaat levert aan de ruimte tussen de aandrijvende pin en de geleidingsring, wordt een smeertoestand tussen de aandrijvende pin en de geleidingsring voordelig. Daarom kan het condensaat-leverende gedeelte passend de toename in het mechanische energieverlies, die geassocieerd is met relatieve draaibeweging tussen het aandrijvende scroll-lichaam en het aangedreven scroll-lichaam, onderdrukken.

[0010] In een uitvoeringsvorm kan ten minste een van de aandrijvende pin en de geleidingsring een condensaat-houdend gedeelte omvatten. Het condensaat-houdende gedeelte kan condensaat houden dat gevormd wordt door de condensatie van stoom in de ruimte tussen de aandrijvende pin en de geleidingsring. Dit condensaat-houdende gedeelte houdt condensaat in de ruimte tussen de aandrijvende pin en de geleidingsring. Het condensaat kan bijdragen aan een voordelige smeertoestand tussen de aandrijvende pin en de geleidingsring. Daarom kan het condensaat-houdende gedeelte passend de toename in het mechanische energieverlies, die geassocieerd is met relatieve draaibeweging tussen het aandrijvende scroll-lichaam en het aangedreven scroll-lichaam, onderdrukken.

[0011] Een scroll-expansieapparaat volgens een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding kan een voorkeurs-draaitoestand behouden.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN

[0012] Fig. 1 is een doorsnede van een scroll-expansieapparaat volgens een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding;

Fig. 2 is een vooraanzicht van de plaatsing van een aandrijvende pin en een geleidingsring; Fig. 3 is een uitvergrote doorsnede die de aandrijvende pin en de geleidingsring toont;

Fig. 4A tot 4C zijn uitvergrote doorsnedes die een aandrijvende pin en een geleidingsring van een scroll-expansieapparaat volgens een modificatie tonen. GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING.

[0013] Een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding zal hieronder worden beschreven met verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen. In beschrijvingen van de tekeningen worden de hoofdzakelijk zelfde elementen aangemerkt met dezelfde referentietekens, en nodeloze herhaling van beschrijving hiervan zal weggelaten worden.

[0014] Zoals getoond wordt in Fig. 1 drijft een vermogensopwekkend systeem 100 omvattende een scroll-expansieapparaat 1 een dynamo 101 aan door het scroll-expansieapparaat als vermogensbron te gebruiken. Een wekmedium-leverend gedeelte 102 levert stoom V als werkmedium aan het scroll-expansieapparaat 1. Voorbeelden van stoom V omvatten waterdamp, en een koelingsmiddel dat gebruikt wordt in een rankine-cyclus. Het scroll-expansieapparaat 1 zet energie die verschijnt bij expansie van de geleverde stoom V in het scroll-expansieapparaat om in rotatie-energie. Het scroll-expansieapparaat 1 geeft de rotatie-energie door aan de dynamo 101 via een aandrijfschacht. De stoom V wordt na de expansie naar de buitenkant van het scroll-expansieapparaat 1 uitgestoten.

Een temperatuur van de uit te stoten stoom V is lager dan dat van de te leveren stoom V. Het scroll-expansieapparaat 1 extraheert, als rotatie-energie, energie die overeenkomt met een verschil tussen de temperatuur van de geleverde stoom V en de temperatuur van de uitgestoten stoom V.

[0015] Het scroll-expansieapparaat 1 omvat, als hoofdonderdelen, een behuizing 2, een invoeraandrijfschacht 3, een uitvoeraandrijfschacht 4, een aandrijvend scroll-lichaam 6, een aangedreven scroll-lichaam 7, een draagplaat 8, en een ineengrijpmechanisme 9.

[0016] De behuizing 2 omvat een paar kasten 11 en 12. De behuizing 2 vormt een behuizingsruimte SI. De behuizingsruimte SI herbergt het aandrijvende scroll-lichaam 6, het aangedreven scroll-lichaam 7, de draagplaat 8 en het ineengrijpmechanisme 9. De kast 11 omvat een schachtgat 1 la. De invoeraandrijfschacht 3 wordt in het schachtgat 1 la ingevoegd. Een centrale aslijn van het schachtgat 1 la definieert een eerste aslijn A1. Een aandrijvende lager 1 lb en een aangedreven lager zijn geplaatst in de kast 11. De aandrijvende lager 1 lb steunt draaiend de invoeraandrijfschacht 3. De aangedreven lager 1 lc steunt dragend de draagplaat 8. Een centrale aslijn van de aandrijvende lager 1 lb komt overeen met de eerste aslijn Al. Ondertussen komt een centrale as van de aangedreven lager 1 lb overeen met een tweede aslijn A2. De tweede aslijn A2 is verschoven met een afstand t ten opzichte van de eerste aslijn Al. De tweede aslijn A2 wordt gedefinieerd door een centrale aslijn van een lagerhoudend gedeelte 1 lf. De aangedreven lager 1 lc is gepast in het lagerhoudend gedeelte 1 lf. Een kapje 13 is verbonden met een openingsuiteinde lid van de kast 11. Het kapje 13 dient als interface met he werkmedium-leverende gedeelte 102. In een richting van een eerste aslijn Al is een olieafdichting 13 geplaatst tussen de aandrijvende lager 1 lb en het openingsuiteinde 1 ld. De kast 12 heeft hoofdzakelijk dezelfde structuur als kast 11. Dat is te zeggen dat de kast 12 het schachtgat 1 la omvat. De aandrijvende lager 1 lb en de aangedreven lager 1 lc zijn geplaatst in de kast 12. Bovendien omvat kast 12 een uitlaat 1 Ie. De uitlaat 1 Ie stoot de stoom V uit na de expansie.

[0017] De invoeraandrijfschacht 3 wordt ingevoegd in het schachtgat 11a van kast 11. Daarom komt een draaiaslijn van de invoeraandrijfschacht 3 overeen met de eerste aslijn Al. Een uiteinde van de invoeraandrijfschacht 3 is verbonden met het aandrijvende scroll-lichaam 6. De invoeraandrijfschacht 3 omvat een werkmedium-introducerend gat 3d. De stoom V wordt via het werkmedium-introducerende gat 3a geïntroduceerd. Het werkmedium-introducerende gat 3a penetreert van het ene uiteinde tot het andere uiteinde van de invoeraandrijfschacht 3. De uitvoeraandrijfschacht 4 wordt ingevoegd in het schachtgat 11a van kast 12. Daarom komt een draaiaslijn van de uitvoeraandrijfschacht 4 overeen met de eerste aslijn Al. Een uiteinde van de uitvoeraandrijfschacht 4 is verbonden aan het aandrijvende scroll-lichaam 6. Bovendien is het andere uiteinde van de uitvoeraandrijfschacht 4 gekoppeld aan de dynamo 101.

[0018] De behuizingsruimte SI herbergt het aandrijvende scroll-lichaam 6. Het aandrijvende scroll-lichaam 6 is draaibaar rond de eerste aslijn Al. Het aandrijvende scroll-lichaam 6 omvat een paar aandrijvende eindplaten 16 en een paar aandrijvende wikkels 17. Elk van het paar aandrijvende eindplaten 16 omvat een schijfachtige vorm. Een buitenste rondomvoerend randgedeelte 16c van een van de aandrijvende eindplaten 16 is gekoppeld aan het buitenste rondomvoerende randgedeelte 16c van de andere aandrijvende eindplaat 16. De invoeraandrijfschacht 6 is verbonden aan een buitenste oppervlak 16a van de ene aandrijvende eindplaat 16. Verder omvat de ene aandrijvende eindplaat 16 een werkmedium-introducerend gat 16b. De stoom V wordt via het werkmedium-introducerende gat 16b geïntroduceerd. Het werkmedium-introducerende gat 16b communiceert met het werkmedium-introducerende gat 3a van de invoeraandrijfschacht 3. De uitvoeraandrijfschacht 5 is verbonden aan het buitenoppervlak 16a van de andere aandrijvende eindplaat 16. De aandrijvende wikkel 17 is gevormd op een binnenoppervlak 16d van de aandrijvende eindplaat 16. De aandrijvende wikkel 17 omvat een helische vorm of een spiraalvorm. De aandrijvende wikkels 17 zijn dus geplaatst tussen het paar aandrijvende eindplaten 16. De hierboven beschreven invoeraandrijfschacht 3 en de hierboven beschreven uitvoeraandrijfschacht 4 zijn integraal gevormd door het aandrijvende scroll-lichaam 6. De invoeraandrijfschacht 3, de uitvoeraandrijfschacht 4, en het aandrijvende scroll-lichaam 6 draaien integraal rond de eerste aslijn Al.

[0019] De behuizingsruimte SI herbergt het aangedreven scroll-lichaam 7. Het aangedreven scroll-lichaam 7 is draaibaar rond de tweede aslijn A2. Het aangedreven scroll-lichaam 7 omvat een aangedreven eindplaat 18 en een aangedreven wikkel 19. De aangedreven eindplaat 18 omvat een schijfachtige vorm. De aangedreven eindplaat 18 is geplaatst tussen de aandrijvende eindplaten 16 van het aandrijvende scroll-lichaam 6. De aangedreven eindplaat 18 is gekoppeld aan de draagplaat 8. De aangedreven wikkel 19 is gevormd op elk oppervlak van de aangedreven eindplaat 18 in een richting in de richting van de aandrijvende eindplaten 16. De aangedreven wikkel 19 omvat een helische vorm of een spiraalvorm. De aandrijvende eindplaten 16, de aangedreven eindplaat 18, de aandrijvende wikkels 17 en de aangedreven wikkels 19 vormen een expansiekamer S2. De expansiekamer S2 voor het expanderen van de stoom V omvat een helische vorm of een spiraalvorm.

[0020] De draagplaat 8 steunt draaibaar het aangedreven scroll-lichaam 7 rond de tweede aslijn A2. De draagplaat 8 omvat een paar platen 21. De platen 21 omvatten elke een hoofdzakelijk schijf-achtige vorm. In een richting van de eerste aslijn Al (of de tweede aslijn A2) is een van het paar platen 21 geplaatst tussen de ene aandrijvende eindplaat 16 en de kast 11. De andere plaat 21 is geplaatst tussen de andere aandrijvende eindplaat 16 en de kast 12. De draagplaat 8 is dus geplaatst zodat het aandrijvende scroll-lichaam 6 en het aangedreven scroll-lichaam 7 ingevoegd zijn. Een buitenste rondomvoerend randgedeelte van de plaat 21 is gekoppeld aan een buitenste rondom voerend randgedeelte van de aangedreven eindplaat 18. De plaat 21 omvat een draaiasgedeelte 21a. Een draaibare centrale schacht van het draaiasgedeelte 21a is de tweede aslijn A2. Het draaiasgedeelte 21a is gevormd aan de zijkant van een oppervlak van de plaat 21, waarbij dit oppervlak tegenover kast 11 ligt. Het draaiasgedeelte 21a past in de aangedreven lager 1 lc. Daarom draaien de draagplaat 8 en het aangedreven scroll-lichaam 7 rond de tweede aslijn A2. Dit aangedreven scroll-lichaam 7 is gekoppeld aan de draagplaat 8.

[0021] Het ineengrijpmechanisme 9 zorgt voor het ineengrijpen van het aandrijvende scroll-lichaam 6 en het aangedreven scroll-lichaam 7. Specifiek zorgt het ineengrijpmechanisme 9 voor het onderling synchroon draaien van het aandrijvende scroll-lichaam 6 en het aangedreven scroll-lichaam 7. Het ineengrijpmechanisme 9 omvat een aandrijvende pin 22 en een geleidingsring 23. De aandrijvende pin 22 is verbonden met het aandrijvende scroll-lichaam 6. De geleidingsring 23 is verbonden met de draagplaat 8. Zoals getoond in Fig. 2 omvat het scroll-expansieapparaat 1 drie paren ineengrijpmechanismes 9. De drie paar ineengrijpmechanismes 9 zijn geplaatst op hoofdzakelijk gelijke intervallen langs een richting van de omtrek van een cirkel rond de eerste aslijn Al. Elk van de drie paar ineengrijpmechanismes 9 is geplaatst op een virtuele aslijn parallel aan de eerste aslijn Al. Een van het paar ineengrijpmechanismes 9 is geplaatst aan de kant van de invoeraandrijfschacht 3. De andere van het paar ineengrijpmechanismes 9 is gerangschikt aan de kant van de uitvoeraandrijfschacht 4.

[0022] Zoals getoond in Fig. 3 is een eindzijde van de aandrijvende pin 22 verbonden met de aandrijvende eindplaat 16 van het aandrijvende scroll-lichaam 6. De andere eindzijde van de aandrijvende pin is geplaatst binnen in de geleidingsring 23. De aandrijvende pin 22 omvat een pingedeelte 24 en een flensgedeelte 26. Het pingedeelte 24 omvat een kolomvorm die zich uitstrekt langs de richting van de eerste aslijn Al. Het flensgedeelte 26 is gevormd op de andere eindzijde van de aandrijvende pin 22. Het pingedeelte 24 en het flensgedeelte 26 zijn integraal gevormd. De aandrijvende pin 22 omvat een metallisch materiaal (bijvoorbeeld SUS303-materiaal). Een uiteinde van het pingedeelte 24 is gepast in een holte-gedeelte van de aandrijvende eindplaat 16. Het flensgedeelte 26 is vastgemaakt aan het buitenoppervlak 16a van de aandrijvende eindplaat 16 door, bijvoorbeeld, een bout. De andere eindzijde van het pingedeelte 24 is geplaatst binnen in de geleidingsring 23.

[0023] Een buitenste omtrekoppervlak 22s aan de andere eindzijde van het pingedeelte 24 komt in contact met een binnenste omtrekoppervlak 23a van de geleidingsring 23. Het buitenste omtrekoppervlak 22s omvat een harde laag 27. De harde laag 27 is gevormd van een amorf materiaal dat hoofdzakelijk een koolwaterstof of een isotoop van koolstof omvat. Specifiek is de harde laag 27 gevormd van diamant-achtig koolstof (DLC). De harde laag heeft een dikte van 1 μτη of meer en 5pm of minder, bijvoorbeeld. De harde laag 27 die diamant-achtig koolstof omvat levert smeerbaarheid en slijtweerstand aan een contactgedeelte van de aandrijvende pin 22 met de geleidingsring 23. De harde laag 27 kan verder andere componenten omvatten als een toegevoegd materiaal, anders dan de koolwaterstof of de isotoop die de hoofdzakelijke component is. Een plasma CVD werkwijze of een PVD werkwijze kan bijvoorbeeld gebruikt worden voor het vormen van de harde laag 27.

[0024] De aandrijvende pin 22 omvat een condensaat-leverend gat 22a als een condensaat-leverend gedeelte. Het condensaat-leverende gat 22a leidt de stoom V of het condensaat naar de binnenkant van de geleidingsring 23. Het condensaat-leverende gat 22a levert het condensaat aan een ruimte tussen de geleidingsring 23 en de aandrijvende pin 22. Wanneer de stoom V waterdamp is, is het condensaat water. Het condensaat-leverende gat 22a is een doorgaand gat dat van het ene eindoppervlak naar het andere eindoppervlak van het pingedeelte 24 gaat. De ene eindzijde van het pingedeelte 24 wordt gepast in de aandrijvende eindplaat 16. Het condensaat-leverende gat 22a communiceert met een condensaat-leverend gat 16e van de aandrijvende eindplaat 16 aan de ene zijde van het pingedeelte 24. De expansiekamer S2 is verbonden aan de binnenkant van de geleidingsring 23 via het condensaat-leverende gat 16e en het condensaat-leverende gat 22a. Hierdoor wordt de stoom V of het condensaat van de expansiekamer S2 geïntroduceerd in de binnenkant van de geleidingsring 23. Merk op dat de stoom V na de expansie bij voorkeur in de geleidingsring wordt geïntroduceerd. Daarom kan het condensaat-leverde gat 16e van de aandrijvende eindplaat 16 zijn voorzien op een positie die communiceert met een ruimte S2a gevormd van de aandrijvende wikkel 17. De ruimte S2a is een ruimte tussen een buitenste rondomvoerend aandrijvend wikkelgedeelte 17a van het aandrijvende scroll-lichaam 6 en een aandrijvend wikkelgedeelte 17b naast het aandrijvende wikkelgedeelte 17a. Bovendien kan de aandrijvende pin 22 die het condensaat-leverend gat 22a dat communiceert met het condensaat-leverende gat 16e verbonden zijn op dezelfde positie als het condensaat-leverende gat 16e op de aandrijvende eindplaat 16. Specifiek is de aandrijvende pin 22 zodanig verbonden met de aandrijvende eindplaat 16 dat een aslijn van het condensaat-leverende gat 16e geplaatst is tussen de aandrijvende wikkelgedeeltes 17a en 17b.

[0025] De geleidingsring 23 is verbonden met een binnenoppervlak 21b van de plaat 21. Het binnenoppervlak 21b van de plaat 21 ligt tegenover het buitenoppervlak 16a van het aandrijvende scroll-lichaam 6. De geleidingsring 23 omvat een polymeerharsmateriaal dat zelf-smeerbaar is. Een voorbeeld van het polymeerharsmateriaal omvat een polyetheretherketon(PEEK)-hars. Merk op dat de geleidingsring 23 een polyfenyleensulfide (PPS)-hars kan omvatten. De geleidingsring 23 omvat een cilindrische vorm. De geleidingsring 23 omvat een ringgedeelte 28 en een flensgedeelte 29. Het flensgedeelte 29 is gevormd aan een eindzijde van het ringgedeelte 28. Het ringgedeelte 28 is gepast in een holte-gedeelte van de plaat 21. Het flensgedeelte is bevestigd aan de plaat 21 met een bout. Het ringgedeelte 28 omvat een geleidingsgat 23b. De aandrijvende pin 22 is geplaatst in het geleidingsgat 23b. Het geleidingsgat 23b wordt gedefinieerd door het binnenste omtrekoppervlak 23a van de geleidingsring 23. Een binnendiameter van het geleidingsgat 23b is groter dan een buitendiameter van het pingedeelte 24 van de aandrijvende pin 22. Een centrale aslijn van de aandrijvende pin 22 is verschoven ten opzichte van een centrale aslijn van de geleidingsring 23. Een grootte van deze verschuiving is hoofdzakelijk hetzelfde als dat van de tweede aslijn A2 ten opzichte van de eerste aslijn Al (afstand t, zie Fig. 1). Daarom komt de harde laag 27 van de aandrijvende pin 22 in contact met het binnenste omtrekoppervlak 23a van het ringgedeelte 28.

[0026] Zoals getoond in Fig. 1 levert het werkmedium-leverende gedeelte 102 de stoom V aan het scroll-expansieapparaat 1 inclusief de hierboven beschreven configuratie door het kapje 13. De stoom V wordt in de expansiekamer S2 geïntroduceerd door een doorgaand gat van het kapje 13 en het werkmedium-introducerende gat 3a van de invoeraandrijfschacht 3. De stoom V die in de expansiekamer S2 wordt geïntroduceerd expandeert in een ruimte gevormd door de aandrijvende wikkel 17 en de aangedreven wikkel 19. Daarna beweegt de stoom V van het centrum van de expansiekamer S2 naar een buitenste omtrek van de expansiekamer S2. De stoom V die wordt uitgestoten uit de expansiekamer S2 naar de binnenkant van de behuizing 2 wordt uitgestoten via uitlaat 1 Ie. Relatieve omtrekbeweging van het aangedreven scroll-lichaam ten opzichte van het aandrijvende scroll-lichaam 6 (omloopbeweging) vindt plaats als gevolg van deze expansie. Gezien vanuit de behuizing 2 wordt deze omtrekbeweging geobserveerd als rotatie-beweging van het aandrijvende scroll-lichaam 6 rond de eerste aslijn Al en rotatiebeweging van het aangedreven scroll-lichaam 7 rond de tweede aslijn A2. Daarom draaien de uitvoeraandrijfschacht 4 die verbonden is met het aandrijvende scroll-lichaam 6 rond de eerste as Al. Deze draaiende beweging van de uitvoeraandrijfschacht 4 wordt doorgegeven aan de dynamo 101.

[0027] Het scroll-expansieapparaat 1 reguleert de relatieve rotatiebeweging van het aangedreven scroll-lichaam 7 ten opzichte van het aandrijvende scroll-lichaam 6 via de aandrijvende pin 22 en de geleidingsring 23, en tolereert de relatieve rotatiebeweging. Het scroll-expansieapparaat 1 gebaseerd op dit principe is simpel en heeft weinig componenten. Daarom wordt een vermindering in de vervaardigingskosten gerealiseerd. Verder reguleren de aandrijvende pin 22 en de geleidingsring 23 de relatieve rotatiebeweging van het aangedreven scroll-lichaam 7 ten opzichte van het aandrijvende scroll-lichaam 6. Dan, in een toestand waarin het buitenste omtrekoppervlak 22s van de aandrijvende pin 22 in dicht contact is met het binnenste omtrekoppervlak 23a van de geleidingsring, vindt er een glijding in een raakrichting van het binnenste omtrekoppervlak 23a of het buitenste rondomvoerende vlak 22s plaats tussen het buitenste omtrekoppervlak 22s van de aandrijvende pin 22 en het binnenste omtrekoppervlak 23a van de geleidingsring 23. Deze glijding tolereert de omtrekbeweging van het aangedreven scroll-lichaam 7 ten opzichte van het aandrijvende scroll-lichaam 6. Daarom heeft het scroll-expansieapparaat 1 geen lager nodig omvattende een rollend element om de relatieve beweging tussen het aandrijvende scroll-lichaam 6 en het aangedreven scroll-lichaam 7 te definiëren. Daarom kan het scroll-expansieapparaat 1 een toename in het mechanische energieverlies onderdrukken. Verder wordt de harde laag 27 omvattende diamant-achtig koolstof gevormd op het buitenste omtrekoppervlak 22s van de aandrijvende pin 22 gevormd. De geleidingsring 23 omvat de polyetheretherketon-hars. Een voordelige glijtoestand wordt verkregen door contact tussen de harde laag 27 en de polyetheretherketon-hars. Daarom kan een stabiele omloopbeweging worden gerealiseerd met lage abrasie over een lange periode. Verder kan, als het condensaat aanwezig is in de ruimte tussen de aandrijvende pin 22 en de geleidingsring 23, verdere vermindering van mechanisch energieverlies worden bereikt, aangezien een wrijvingscoëfficiënt tussen de aandrijvende pin 22 en de geleidingsring 23 vermindert. Daarom kan het scroll-expansieapparaat 1 een voordelige rotatietoestand behouden.

[0028] De aandrijvende pin 22 omvat het condensaat-leverende gat 22a. Het condensaat gevormd door condensatie van de stoom V wordt geleverd aan de ruimte tussen de aandrijvende pin 22 en de geleidingsring 23 via het condensaat-leverende gat 22a. De stoom V of het condensaat wordt met kracht geleverd door expansiedruk van de stoom V in de expansiekamer S2 richting een opening aan de zijde van een bovenkant van de aandrijvende pin 22 via het condensaat-leverende gat 22a. Daarom wordt het condensaat met kracht geleverd aan de ruimte tussen de aandrijvende pin 22 en de geleidingsring 23. Aangezien een smeeltoestand tussen de aandrijvende pin 22 en de geleidingsring 23 voordelig wordt dankzij dit condensaat kan een vermindering in het mechanische energieverlies geassocieerd met relatieve draaibeweging van het aangedreven scroll-lichaam 7 ten opzichte van het aandrijvende scroll-lichaam 6 worden bereikt. Verder kan een stabiele levering van het condensaat het benodigde vermogen en de geluidsproductie worden verminderd. Kortom, het scroll-expansieapparaat 1 gebruikt, als smeermiddel, het condensaat gevormd door de condensatie van verdampt gas door de expansie.

[0029] De uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding is hierboven beschreven. De huidige uitvinding is echter niet beperkt tot de hierboven beschreven uitvoeringsvorm. De huidige uitvinding kan een wijziging omvatten zonder het in de conclusies beschreven idee te veranderen.

[0030] Bijvoorbeeld kan, zoals getoond in Fig. 4A, de aandrijvende pin 22A bovenop het condensaat-leverende gat 22a ook een ander condensaat-leverend gat 22b omvatten als het condensaat-leverende gedeelte. Het condensaat-leverende gat 22b strekt zich uit vanuit het condensaat-leverende gat 22a naar een buitenste omtrekoppervlak 22s langs een diameterrichting van de aandrijvende pin 22A. De stoom V of het condensaat kan direct geleverd worden aan het buitenste omtrekoppervlak 22s van de aandrijvende pin 22A via het condensaat-leverende gat 22b. De aandrijvende pin 22A draait om de eerste aslijn Al samen met het aandrijvende scroll-lichaam 6. Daarom kan de stoom V of het condensaat efficiënt worden geleverd aan het buitenste omtrekoppervlak 22s via het condensaat-leverende gat 22b door centrifugale kracht van de rotatie. Daarom wordt het condensaat als smeelvloeistof stabiel en continu geleverd aan de ruimte tussen de aandrijvende pin 22A en de geleidingsring 23. Als resultaat hiervan kan een voordelige smeertoestand worden behouden.

[0031] Verder kan, bovenop de condensaat-leverende gaten 22a en 22b, de aandrijvende pin 22A een spiraalgroef 22c omvatten als het condensaat-leverende gedeelte. De spiraalgroef 22b is gevormd op het buitenste omtrekoppervlak in contact met het binnenste omtrekoppervlak 23a van de geleidingsring 23. Volgens deze configuratie kan, als de stoom V die na de expansie uitgestoten is van de expansiekamer S2 condenseert rond de aandrijvende pin 22A, het condensaat de hele spiraalgroef 22c bereiken via capillaire actie. Daarom wordt het condensaat als smeervloeistof stabiel en continu geleverd aan de ruimte tussen de aandrijvende pin 22A en de geleigingsring 23. Als resultaat hiervan kan een voordelige smeertoestand worden behouden.

[0032] Zoals getoond in Fig. 4B kan een aandrijvende pin 22B een kuiltje 22d omvatten als het condensaat-houdende gedeelte. Het kuiltje 22b houdt een condensatielaag W die voorkomt op een contactinterface tussen de aandrijvende pin 22B en de geleidingsring 23. Zoals getoond in Fig. 4C kan een aandrijvende pin een hydrofiele laag 31 omvatten die gevormd wordt op een buitenste omtrekoppervlak 22s van de aandrijvende pin 22C. Specifiek wordt de hydrofiele laag 31 gevormd op de harde laag 27. Verder kan een geleidingsring 23A een hydrofiele laag 32 omvattende gevormd op een binnenste omtrekoppervlak 23a van de geleidingsring 23A. Het scroll-expansieapparaat 1 kan zowel beide hydrofiele lagen 31 en 32 omvatten, of kan hydrofiele laag 31 of 32 omvatten. In andere worden: scroll-expansieapparaat 1 kan ten minste een van de hydrofiele lagen 31 en 32 omvatten. Het kuiltje 22d en de hydrofiele lagen 31 en 32 onderdrukken verspreiding van de condensatielaag W als smeervloeistof. Als resultaat hiervan kan een voordelige smeertoestand worden behouden.

Claims

CONCLUSIES

1. Scroll-expansieapparaat waaraan stoom wordt geleverd als werkmedium, omvattende een aandrijvend scroll-lichaam dat een paar aandrijvende eindplaten en een aandrijvende wikkel die gevormd is op elk van de paar aandrijvende eindplaten omvat, en dat een eerste aslijn heeft als draaiaslijn; een aangedreven scroll-lichaam dat een aangedreven eindplaat en een aangedreven wikkel die gevormd is op elk van beide oppervlakken van de aangedreven eindplaat omvat, dat geplaatst is tussen het paar aandrijvende eindplaten en dat, als draaiaslijn, een tweede aslijn heeft die verschoven is ten opzichte van de eerste aslijn; een draagplaat die zo geplaatst is dat het aangedreven scroll-lichaam ingevoegd is, die een paar platen omvat die gekoppeld zijn aan het aandrijvende scroll-lichaam, en die een tweede aslijn als draaisaslijn heeft; een cilindrische aandrijvende pin die verbonden is aan het aandrijvende scroll-lichaam en die uitsteekt uit de aandrijvende eindplaat richting de draagplaat; en een cilindrische geleidingsring die verbonden is aan de draagplaat, en die een binnendiameter omvat groter dan een buitendiameter van de aandrijvende pin; waarbij een laag die diamantachtig koolstof omvat gevormd wordt op een buitenste omtrekoppervlak van de aandrijvende pin in contact met een binnenste omtrekoppervlak van de geleidingsring, en een binnenste omtrekoppervlak van de ring een polymeerharsmateriaal omvat dat zelfsmerend is.
2. Scroll-expansieapparaat volgens conclusie 1, waarbij de aandrijvende pin een condensatie-leverend deel omvat, en het condensaat-leverende deel condensaat levert dat gevormd is door condensatie van de stoom aan een mimte tussen de aandrijvende pin en de geleidingsring.
3. Scroll-expansieapparaat volgens conclusie 1, waarbij ten minste één van de aandrijvende pin en de geleidingsring een condensaat-houdend gedeelte omvat, en het condensaat-houdend gedeelte condensaat houdt dat gevormd is door de condensatie van de stoom in de mimte tussen de aandrijvende pin en de geleidingsring.
4. Scroll-expansieapparaat volgens conclusie 1 en 2, waarbij ten minste één van de aandrijvende pin en de geleidingsring een condensaat-houdend gedeelte omvat, en het condensaat-houdend gedeelte condensaat houdt dat gevormd is door de condensatie van de stoom in de mimte tussen de aandrijvende pin en de geleidingsring.