CN102269015A

CN102269015A - 多联螺杆膨胀机

Info

Publication number: CN102269015A
Application number: CN2011102347380A
Authority: CN
Inventors: 吴植仁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2011-12-07

Abstract

本发明涉及一种以流体为动力源的动力装置，特别是一种以低沸点介质为动力源的膨胀动力机。螺杆膨胀动力机与汽轮机相比，有很多特点。其主要缺点是：1.单机容量不大，一般不超过3000KW；2.介质工作压力受限；3.要求工作介质的温度在250℃以下。螺杆膨胀机介质低温余热发电的开发成功，既解决了低于200℃的余热回收的难题，又克服了螺杆膨胀机的工作温度不超过250℃的限制，为低温介质发电迎来了无限商机。多联螺杆膨胀机可采用并联、串联和并串联运行模式，能克服了现有螺杆膨胀机单机容量不大和介质压力受限的缺陷，在扩大功率和提高介质工作压力的同时，减少配套发电机、减速机和轴承和机械密封等辅、配件的用量，减少固定资产投资。

Description

多联螺杆膨胀机

所属技术领域

本发明涉及一种以流体为动力源的动力装置，特别是一种以低沸点介质为动力源的膨胀动力机。

背景技术

公知的动力机有汽轮机和螺杆膨胀机两种，汽轮机用蒸汽推动动叶片做功。是大型电站的主导动力机。现有汽轮机的不足在于：1)汽轮机的工作介质只能是过热蒸汽、饱和蒸汽，对蒸汽参数要求高，对蒸汽的品质要求严(如硫和杂质含量)；2)小功率汽轮机的效率低；3)以水为工作介质，系统的工作压力和工作温度高，对系统和设备的要求严。

螺杆膨胀动力机与汽轮机相比，主要有如下技术特点：1)螺杆膨胀动力机能适应过热蒸汽、饱和蒸汽、汽水两相湿蒸汽和热水等介质，对介质的品质要求不高；2)螺杆与螺杆、螺杆与机壳的相对运动限制了污垢的生长，未能除去的剩余污垢可起到减小间隙的作用，可降低泄漏损失提高机组效率3)螺杆膨胀动力机在热源参数在50％变化范围内，内效率几乎不变；4)螺杆膨胀动力机运行具有不暖机、不盘车、操作简单、平稳、安全、可靠、不会发生喘振、全自动可无人职守、无级调速，转速一般设计为(1500～3000r/min)；5)靠间隙密封，对进汽中含有液滴的湿蒸汽有良好的适应能力，能进行重负荷启动，轴封效果好，寿命长；6)螺杆膨胀动力机投资少、运行费用低。

现有螺杆膨胀动力机有如下缺点：1)从理论上说，介质在螺杆膨胀机的出、进口的体积比大致应等于内容积比，这一比率一般不大于10，故单机容量受限，一般不超过3000KW；2)要求工作介质的温度在250℃以下，因为，温度越高，制作时为考虑螺杆膨胀影响而预留的间隙也越大，使内效率下降；3)介质的工作压力和进出口压力差有限；4)螺杆膨胀动力机出口压力不能设计成高真空，工作介质排出时尚带有大量热量，螺杆膨胀动力机热效率至少比汽轮机低10％；

为提高螺杆膨胀动力机承受工作介质温度上限的方法是螺杆采用内部冷却，但这样将增大设备造价，效率也会有所降低。提高螺杆膨胀动力机承受工作介质压力上限的方法有：减小螺杆长径比，寻求刚度更好的螺杆材料，改善机体结构，同样将增大设备造价，效率也会有所降低。

在我国，螺杆膨胀机介质低温余热发电的开发成功，既解决了低于200℃的余热回收的难题，又克服了螺杆膨胀机的工作温度不超过250℃的限制，为低温介质发电迎来了无限商机。但是，仍存在单机功率小的缺点，当功率较大时，要采用多台并联；当进口介质压力较高时，要采用多级串联，使单级介质进出口压差维持在一定范围内。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种多联螺杆膨胀机，如采用并联运行模式，可使单台功率扩大一到数倍。可减小单节螺杆的长径比，如采用串联运行模式，有利于提高螺杆膨胀动力机进口介质的工作压力的上限。

所述双联螺杆膨胀机是由头部壳体、中间壳体、压盖、轴承、传动轴、阳螺杆、阴螺杆、进气口、进气道、排气口、机械密封、螺旋齿、隔离屏组合而成，阴、阳螺旋转子相互啮合，通过两端的轴承安装在壳体内，在壳体的两端设有盲头压盖和轴端压盖，在阴、阳螺旋转子上设置有机械密封。其特征在于：两单节螺杆膨胀机的阳螺杆和阴螺杆左右两端的螺旋齿是镜面对称的，中部设置隔离屏；进气口在左右两端的顶部，排气口在中间的底部。多联螺杆膨胀机有双联、四联组合，理论上还可以有多于四联的组合，只是存在着制造和组合精度要求高，占地面积大的问题。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。应该理解，所述附图和实施例仅用于说明本发明，而不是用于限制本发明的范围。此外，还应理解，在阅读了本发明的内容后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价的改动或修改，同样包括于本申请所附权利要求书所限定的范围内。

附图说明

图1是双联螺杆膨胀机组合示意图，图2是图1A-A剖视图，为直齿型隔离屏，图3是图1A-A剖视图，为轴套型隔离屏，图4是四联螺杆膨胀机组合示意图。图中：头部壳体(1)、中间壳体(2)、轴尾压盖(3)、轴端压盖(4)、轴承(5)、传动轴(6)、阳螺杆(7)、阴螺杆(8)、进气口(9)、进气道(10)、排气口(11)、机械密封件(12)、螺旋齿(13)、隔离屏(14)、联轴器(15)、阳螺杆直齿(16)、阴螺杆直齿(17)、阳螺杆根轴(18)、阴螺杆根轴(19)、组合式双联轴套(20)、止推轴承(21)。

所述隔离屏(14)的作用有3：①是防止进出气体短路、②是对轴起支撑作用、③是当采用串联运行时，将压力不等的第一级和第二级隔离。它有两种构型，即直齿型和轴套型。

实施例1，介质并联运行模式，适用于增大容量的场合，参见图1，介质同时并联由两端的进气口(9)(即a1和a2)、进气道(10)进入，推动相互啮合的阳螺杆(7)、阴螺杆(8)作功，由于左右两端的螺旋齿(13)是镜面对称的，故推动传动轴(6)同向旋转，作功后的气体并联由排气口(11)即(b1和b2)外排。在中部设置隔离屏(14)，在壳体的两端设有轴尾压盖(3)和轴端压盖(4)，在阴、阳螺旋转子上设置有机械密封(12)，以防气体泄漏。这种运行模式，隔离屏(14)两侧压力相等，轴向推力趋零，不需设置止推轴承(21)。

实施例2，介质串联运行模式，适用于介质压力较高的场合，参见图1，高压介质先由第一级进气口(9)(即a2)、进气道(10)进入，推动相互啮合的阳螺杆(7)、阴螺杆(8)作功，作功后的气体由第一级排气口(11)即(b2)外排，降压的排气用管道通到第二级进气口(9)(即a1)、进气道(10)推动相互啮合的阳螺杆(7)、阴螺杆(8)作功，作功后的气体最后由第二级排气口(11)即(b1)外排。这种运行模式，隔离屏(14)两侧压力不等，有较大的轴向推力，需设置止推轴承(21)。

实施例3，介质先并联再串联运行模式，适用于介质压力较高而流量又大的场合，参见图4，高压介质在第一级并联由两端的进气口(9)(即a3和a4)、进气道(10)进入，推动相互啮合的阳螺杆(7)、阴螺杆(8)作功，作功后的气体并联由排气口(11)即(b3和b4)外排。降压的排气用管道并联通到第二级进气口(9)(即a1和a2)、进气道(10)推动相互啮合的阳螺杆(7)、阴螺杆(8)作功，作功后的气体最后由第二级排气口(11)即(b1和b2)外排。就是说同级时介质是并联的，不同级时介质是串联的。

有益效果

克服了现有螺杆膨胀机单机容量有限(一般不超过3000KW)和介质压力受限的缺陷，在扩大功率和提高介质工作压力的同时，减少配套发电机、减速机和轴承和机械密封等辅、配件的用量，减少固定资产投资。

Claims

1.一种多联螺杆膨胀机是由头部壳体(1)、中间壳体(2)、轴尾压盖(3)、轴端压盖(4)、轴承(5)、传动轴(6)、阳螺杆(7)、阴螺杆(8)、进气口(9)、进气道(10)、排气口(11)、机械密封件(12)、螺旋齿(13)、隔离屏(14)、联轴器(15)、阳螺杆直齿(16)、阴螺杆直齿(17)、阳螺杆根轴(18)、阴螺杆根轴(19)、组合式双联轴套(20)，所组成，其特征在于：螺杆膨胀机由两节螺杆膨胀机芯串联成双联螺杆膨胀机；所述双联的螺杆膨胀机的阳螺杆(7)和阴螺杆(8)的螺旋齿(13)是镜面对称的；膨胀机芯间用隔离屏(14)隔离；所述隔离屏(14)有直齿型和轴套两种构型；所述双联的螺杆膨胀机芯的进气口在左右两端的顶部，排气口在中间的底部；所述双联的螺杆膨胀机芯的阳螺杆(7)共用一根传动轴(6)对外作功。

2.一种如权利要求1所述的多联螺杆膨胀机，其特征在于：可以由两台或多台双联螺杆膨胀机通过联轴器(15)组合成四联螺杆膨胀机和多联螺杆膨胀机，共用一根传动轴(6)对外作功。

3.一种如权利要求1和2所述的多联螺杆膨胀机，其特征在于：可以有并联、串联和并串联三种运行模式。