CN106121943B - 一种螺杆膨胀机组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种螺杆膨胀机组，属于机械技术领域。它解决了现有技术中螺杆膨胀机发电能源利用率低等问题。本螺杆膨胀机组，包括螺杆膨胀机，螺杆膨胀机包括外壳，外壳设有转子一和转子二，转子一上的螺旋齿上开设有凹槽；螺杆膨胀机的进气口上连接有进气管，进气管的另一端与热交换器的出气口相互连接，螺杆膨胀机的出气口上连接有出气管，出气管的另一端与热交换器的进气口相互连接，进气管上设置有连接有第一气体增压泵，出气管上连接有第二气体增压泵，热交换器上连接有进水总管，进水总管的另一端连接有水箱，水箱连接有换热水管，换热水管与太阳能热水器相连接。本发明具有能够有效的达到节能发发电的优点。

Description

一种螺杆膨胀机组

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种螺杆膨胀机组。

背景技术

目前，螺杆膨胀机是依靠气体体积膨胀，驱动螺杆转子旋转，将热能转换为机械能的一种热机。是21世纪获得长足发展的一种新兴动力机械，可广泛应用于工业余热回收、地热发电、生物质发电等领域，可直接驱动发电机，也可直接拖动泵、风机等机械设备。其结构与双螺杆压缩机基本相同，并按气体压缩的逆原理工作。主要由一对互相啮合的螺杆转子和机壳组成，转子与转子、转子与机壳之间以间隙密封，形成容积可连续变化的工作腔，含有热量的气态工质进入工作腔绝热膨胀，驱动转子旋转做功，膨胀做功的同时，工质的压力和温度降低，以此实现热功转换。但是，现在的螺杆膨胀机往往存在能源利用率底等问题，螺杆膨胀发电站因发电效率较低(约7～8％)，设备资金回笼周期长，影响了螺杆膨胀发电站的推广使用。

由于存在上述的问题，检索，如中国专利文献公开了一种增加润滑油循环回路的单螺杆膨胀机中低温地热发电系统【专利号：ZL201310317017.5；授权公告号：CN103343734A】。这种增加润滑油循环回路的单螺杆膨胀机中低温地热发电系统。该系统由单螺杆膨胀机有机朗肯循环回路模块、单螺杆膨胀机润滑油循环回路模块、地热源循环回路模块、冷却系统循环回路模块和发电系统模块五个部分组成。

但是，这种增加润滑油循环回路的单螺杆膨胀机中低温地热发电系统整体结构复杂，从而往往存在能源上的浪费，且螺杆膨胀机内还存在一定的流体泄漏现象。所以，对于本领域内的技术人员，还有待研发出一种能够更有效的达到节能目的的螺杆膨胀机组。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种螺杆膨胀机组，本螺杆膨胀机组具有能够更有效的达到节能发电的特点。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种螺杆膨胀机组，包括螺杆膨胀机，其特征在于，螺杆膨胀机包括外壳，所述的外壳由上盖和下盖组成，且上盖和下盖之间通过轴承设置有转子一和转子二，且转子一和转子二相互啮合，所述的转子一上的螺旋齿上开设有凹槽，所述的转子二的一端穿出外壳；所述的螺杆膨胀机的进气口上连接有进气管，所述的进气管的另一端与热交换器的出气口相互连接，螺杆膨胀机的出气口上连接有出气管，所述的出气管的另一端与热交换器的进气口相互连接，所述的进气管上设置有连接有第一气体增压泵，所述的出气管上连接有第二气体增压泵，所述的热交换器上还连接有一进水总管，所述的进水总管与热交换器内的换热管相连通，所述的进水总管的另一端连接有一水箱，所述的水箱的进水口处连接有换热水管，所述的换热水管的另一端与太阳能热水器相连接；所述的螺杆膨胀机转子二穿出外壳的一端还设置有能够增加转子二输出转速的增速装置，包括架体，所述的架体内设置有一太阳轮，所述的太阳轮固定在转子二穿出外壳的一端上，且太阳轮上螺纹连接有一行星轮，行星轮的分度圆直径小于太阳轮的分度圆直径，所述的行星轮与架体内齿轮相互啮合，且行星轮上还固定有一输出轴。

气体在热换器中进行热交换后，由进气管进入螺杆膨胀机，且第一气体增压泵还能够对气体进行增压，从而带动转子一和转子二转动，螺杆膨胀机转子二穿出外壳的一端输出转矩，且转子二输出功率高，转子二通过带动太阳轮转动，太阳轮与行星轮相互啮合，行星轮与架体内齿轮相啮合，采用这样的方式承载能力比较高，且还能够达到增速的效果，从而更高效的实现发电。

在天气状况良好的情况下，利用太阳能热水器对水箱内的水进行加热，然后通过进水总管将热水输送到换热管上，从而更加节能环保的实现对换热管间隙之间的气体进行加热，加热后的气体进入螺杆膨胀机气体能量消耗后，由出气管流入第二气体增压泵进行减压，循环到热交换器内再反流到螺杆膨胀机，气体重复利用，有效地节省了能源。

同时，转子一上的螺旋齿上开设有凹槽，使得泄漏流体在进入转子一和转子二之间间隙后，流动方向发生变化，在间隙内形成一个顺时针方向旋转的涡，对间隙流动起到了一定的阻碍作用，从而降低间隙泄漏流量，减少间隙流动损失，达到节能的目的。

在上述螺杆膨胀机组中，所述的水箱内还设置有换热箱，所述的换热箱用若干立柱固定在水箱内底壁上，上述的换热水管与换热箱相连通，所述的换热水管上设置有双向泵。在水箱内设置有换热箱，从而能够将用于加热推动螺杆膨胀机的气体的水和太阳能热水器加热流出的水分开，从而能够更加洁净、环保，保证了换热箱内的水还可以作为生活用水使用，换热箱内的热水和水箱内壁与换热箱之间的水冷热交换后，通过双向泵能够再次流向太阳能热水器，达到循环利用的目的；且换热箱与水箱内底壁之间设置有立柱，从而能够实现更好的冷热交换。

在上述螺杆膨胀机组中，进水总管的一端设置在换热箱和水箱内壁之间，所述的换热箱和水箱内壁之间还设置有一循环管。循环管能够实现将热交换器上的冷水再引导至换热箱和水箱内壁之间，循环利用，节能环保。

在上述螺杆膨胀机组中，所述的太阳能热水器固定在一转盘上，转盘的下表面水平固定有蜗轮，所述的蜗轮与一蜗杆相啮合，所述的蜗杆的两端通过轴承座进行固定，且蜗杆的一端还穿出轴承座与一电机相连接。电机能够带动蜗杆转动，蜗杆与蜗轮相互啮合，从而能够带动转盘上太阳能热水器转动，从而能够更好的吸收光能转换成热能。

在上述螺杆膨胀机组中，所述的进气管上设置有压力传感器。压力传感器能够对进气管上的气体进行压力检测，反馈给第一气体增压泵，对气体进行增压，从而能够更加安全可靠。

在上述螺杆膨胀机组中，所述的热交换器的外壁上还焊接有若干电加热条。电加热条能够对热交换器进行加热，且还能够起到保温的效果，从而起到节能的效果。

在上述螺杆膨胀机组中，所述的进水总管和循环管均设置有单向阀。从而能够使水箱内的水只能通过进水总管进入到热交换器中，热交换器中的水只能通过循环管流向水箱。

与现有技术相比，本螺杆膨胀机组具有以下优点：

1、本发明中转子一上的螺旋齿上开设有凹槽，使得泄漏流体在进入转子一和转子二之间间隙后，流动方向发生变化，在间隙内形成一个顺时针方向旋转的涡，对间隙流动起到了一定的阻碍作用，从而降低间隙泄漏流量，减少间隙流动损失，达到节能的目的。

2、本发明中的利用太阳能热水器对水箱内的水进行加热，然后通过进水总管将热水输送到换热管上，从而更加节能环保的实现对换热管间隙之间的气体进行加热，加热后的气体进入螺杆膨胀机气体能量消耗后，由出气管流入第二气体增压泵进行减压，循环到热交换器内再反流到螺杆膨胀机，气体重复利用，有效地节省了能源。

3、本发明中水箱内的换热箱，能够将用于加热推动螺杆膨胀机的气体的水和太阳能热水器加热流出的水分开，从而能够更加洁净、环保，保证了换热箱内的水还可以作为生活用水，换热箱内的热水和水箱内壁与换热箱之间的水冷热交换后，通过双向泵能够再次流向太阳能热水器，达到循环利用的目的。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图；

图2是本发明中螺杆膨胀机的转子一和转子二啮合示意图；

图3是本发明中螺杆膨胀机的转子一和转子二啮合剖视示意图；

图4是本发明中增速装置的结构示意图；

图5是本发明中水箱的剖视结构示意图。

图中，1、外壳；2、凹槽；3、转子一；4、转子二；5、进气管；6、第一气体增压泵；7、出气管；8、第二气体增压泵；9、架体；10、太阳轮；11、行星轮；12、输出轴；13、内齿轮；14、压力传感器；15、热交换器；16、进水总管；17、水箱；18、换热水管；19、换热箱；20、立柱；21、循环管；22、太阳能热水器；23、转盘；24、蜗轮；25、电机；26、蜗杆。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，一种螺杆膨胀机组，包括螺杆膨胀机，其特征在于，螺杆膨胀机包括外壳1，外壳1由上盖和下盖组成，上盖和下盖之间通过轴承设置有转子一3和转子二4。如图1和图2所示，转子一3和转子二4相互啮合，转子一3上的螺旋齿上开设有凹槽2，转子二4的一端穿出外壳1。螺杆膨胀机的进气口上连接有进气管5，进气管5的另一端与热交换器15的出气口相互连接，螺杆膨胀机的出气口上连接有出气管7，出气管7的另一端与热交换器15的进气口相互连接，进气管5上设置有连接有第一气体增压泵6，出气管7上连接有第二气体增压泵8。

如图4所示，螺杆膨胀机转子二4穿出外壳1的一端还设置有能够增加转子二4输出转速的增速装置，包括架体9，架体9内设置有一太阳轮10，太阳轮10固定在转子二4穿出外壳1的一端上，且太阳轮10上螺纹连接有一行星轮11，行星轮11的分度圆直径小于太阳轮10的分度圆直径，行星轮11与架体9内齿轮13相互啮合，且行星轮11上还固定有一输出轴12。

热交换器15上还连接有一进水总管16，进水总管16与热交换器15内的换热管相连通，进水总管16的另一端连接有一水箱17，水箱17的进水口处连接有换热水管18，换热水管18的另一端与太阳能热水器22相连接。

如图5所示，水箱17内还设置有换热箱19，换热箱19用立柱20固定在水箱17内底壁上，换热水管18与换热箱19相连通，换热水管18上设置有双向泵，在水箱17内设置有换热箱19，从而能够将用于加热推动螺杆膨胀机的气体的水和太阳能热水器22加热流出的水分开，从而能够更加洁净、环保，保证了换热箱19内的水还可以作为生活用水，换热箱19内的热水和水箱17内壁与换热箱19之间的水冷热交换后，通过双向泵能够再次流向太阳能热水器22，达到循环利用的目的；且换热箱19与水箱17内底壁之间设置有立柱20，从而能够实现更好的冷热交换。进水总管16的一端设置在换热箱19和水箱17内壁之间，换热箱19和水箱17内壁之间还设置有一循环管21。循环管21能够实现将热交换器15上的冷水再引导至换热箱19和水箱17内壁之间，循环利用，节能环保。进水总管16和循环管21均设置有单向阀，从而能够使水箱17内的水只能通过进水总管16进入到热交换器15中，热交换器15中的水只能通过循环管21流向水箱17。

太阳能热水器22固定在一转盘23上，转盘23的下表面水平固定有蜗轮24，蜗轮24与一蜗杆26相啮合，蜗杆26的两端通过轴承座进行固定，且蜗杆26的一端还穿出轴承座与一电机25相连接。电机25能够带动蜗杆26转动，蜗杆26与蜗轮24相互啮合，从而能够带动转盘23上太阳能热水器22转动，从而能够更好的吸收光能转换成热能。

进气管5上设置有压力传感器14，压力传感器14能够对进气管5上的气体进行压力检测，反馈给第一气体增压泵6，对气体进行增压，从而能够更加安全可靠。交换器的外壁上还焊接有电加热条，电加热条能够对热交换器15进行加热，且还能够起到保温的效果，从而起到节能的效果。

气体在热换器中进行热交换后，由进气管5进入螺杆膨胀机，且第一气体增压泵6还能够对气体进行增压，从而带动转子一3和转子二4转动，螺杆膨胀机转子二4穿出外壳1的一端输出转矩，且转子二4输出功率高，转子二4通过带动太阳轮10转动，太阳轮10与行星轮11相互啮合，行星轮11与架体9内齿轮13相啮合，采用这样的方式承载能力比较高，且还能够达到增速的效果，从而更高效的实现发电。同时，转子一3上的螺旋齿上开设有凹槽2，使得泄漏流体在进入转子一3和转子二4之间间隙后，流动方向发生变化，在间隙内形成一个顺时针方向旋转的涡，对间隙流动起到了一定的阻碍作用，从而降低间隙泄漏流量，减少间隙流动损失，达到节能的目的。

在天气状况良好的情况下，利用太阳能热水器22对水箱17内的水进行加热，然后通过进水总管16将热水输送到换热管上，从而更加节能环保的实现对换热管间隙之间的气体进行加热，加热后的气体进入螺杆膨胀机气体能量消耗后，由出气管7流入第二气体增压泵8进行减压，循环到热交换器15内再反流到螺杆膨胀机，气体重复利用，有效地节省了能源。水箱17内的换热箱19，能够将用于加热推动螺杆膨胀机的气体的水和太阳能热水器22加热流出的水分开，从而能够更加洁净、环保，保证了换热箱19内的水还可以作为生活用水，换热箱19内的热水和水箱17内壁与换热箱19之间的水冷热交换后，通过双向泵能够再次流向太阳能热水器22，达到循环利用的目的。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了1、外壳；2、凹槽；3、转子一；4、转子二；5、进气管；6、第一气体增压泵；7、出气管；8、第二气体增压泵；9、架体；10、太阳轮；11、行星轮；12、输出轴；13、内齿轮；14、压力传感器；15、热交换器；16、进水总管；17、水箱；18、换热水管；19、换热箱；20、立柱；21、循环管；22、太阳能热水器；23、转盘；24、蜗轮；25、电机；26、蜗杆等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (6)

1.一种螺杆膨胀机组，包括螺杆膨胀机，其特征在于，螺杆膨胀机包括外壳，所述的外壳由上盖和下盖组成，且上盖和下盖之间通过轴承设置有转子一和转子二，且转子一和转子二相互啮合，所述的转子一上的螺旋齿上开设有凹槽，所述的转子二的一端穿出外壳；所述的螺杆膨胀机的进气口上连接有进气管，所述的进气管的另一端与热交换器的出气口相互连接，螺杆膨胀机的出气口上连接有出气管，所述的出气管的另一端与热交换器的进气口相互连接，所述的进气管上设置有连接有第一气体增压泵，所述的出气管上连接有第二气体增压泵，所述的热交换器上还连接有一进水总管，所述的进水总管与热交换器内的换热管相连通，所述的进水总管的另一端连接有一水箱，所述的水箱的进水口处连接有换热水管，所述的换热水管的另一端与太阳能热水器相连接，所述的水箱内还设置有换热箱，所述的换热箱用若干立柱固定在水箱内底壁上，上述的换热水管与换热箱相连通，所述的换热水管上设置有双向泵；所述的螺杆膨胀机转子二穿出外壳的一端还设置有能够增加转子二输出转速的增速装置，包括架体，所述的架体内设置有一太阳轮，所述的太阳轮固定在转子二穿出外壳的一端上，且太阳轮上螺纹连接有一行星轮，行星轮的分度圆直径小于太阳轮的分度圆直径，所述的行星轮与架体内齿轮相互啮合，且行星轮上还固定有一输出轴。

2.根据权利要求1所述的螺杆膨胀机组，其特征在于，进水总管的一端设置在换热箱和水箱内壁之间，所述的换热箱和水箱内壁之间还设置有一循环管。

3.根据权利要求1所述的螺杆膨胀机组，其特征在于，所述的太阳能热水器固定在一转盘上，转盘的下表面水平固定有蜗轮，所述的蜗轮与一蜗杆相啮合，所述的蜗杆的两端通过轴承座进行固定，且蜗杆的一端还穿出轴承座与一电机相连接。

4.根据权利要求1所述的螺杆膨胀机组，其特征在于，所述的进气管上设置有压力传感器。

5.根据权利要求1所述的螺杆膨胀机组，其特征在于，所述的热交换器的外壁上还焊接有若干电加热条。

6.根据权利要求2所述的螺杆膨胀机组，其特征在于，所述的进水总管和循环管均设置有单向阀。