CN203867623U - 一种滑片膨胀机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种滑片膨胀机，它包括含有气缸的定子和在定子汽缸内偏心安装的转子，定子的一侧装有排气端盖，定子另一侧装有输出轴端盖，排气端盖内侧具有轴承定位凹槽，轴承定位凹槽内安装有轴承套，转子轴一端活动套装在轴承套上，转子轴另一端伸出输出轴端盖以输出动力，转子槽内装有径向滑动的滑片，排气端盖的轴承定位凹槽处开有流体通孔，位于轴承定位凹槽内的转子轴端面沿轴向开有一个流体通道，每个转子槽底部沿径向开有至少1个分支通道，分支通道与流体通道连通。本实用新型的优点是，在转子没有初始转速的情况下，滑片受控于高压流体，能适时自动伸出转子槽，实现了滑片膨胀机的正常启动，且使用可靠，能实现小型化。

Description

一种滑片膨胀机

技术领域

本实用新型属于一种利用流体介质实现能量转换的机械装置，具体涉及一种滑片膨胀机。

背景技术

膨胀机是将高压气体、液体或气液混合物所含的压力能量转化为机械能的装置。

滑片膨胀机的结构如图1所示，它具有包含气缸的定子1，定子气缸内安装有转子2，转子2的轴心偏离定子气缸的轴心，转子2外圆周上开有多个轴向的转子槽3，转子槽3内放置有沿径向滑动的滑片4。由于转子在气缸内偏心配置，气缸内壁与转子外圆表面所构成的空间容积不对称，其中有一弧段的空间容积狭窄而相对另一弧段空间容积宽大。滑片从转子槽内伸出紧贴在气缸内壁上，将不对称空间分隔成多个小室，位于狭窄空间的小室容积较小，而位于宽大空间的小室的容积较大，高压介质从小容积位置进入，因气密性和高压介质的膨胀作用促使转子向容积增大的方向转动，在容积最大位置排放出介质，当不断从小容积位置输入高压介质并从容积最大位置排放出介质时，就可使转子不停转动，滑片所处的位置在不断变化，各小室的容积也在不断改变，小室内流体的压力随着容积变化而改变。这样，滑片膨胀机通入高压流体驱动转子旋转，同时又实现流体压力降低。转子每转动一周，各滑片在转子槽内上下滑动一次。

滑片膨胀机与滑片压缩机相比，滑片的功能和滑动形式都相同，但功能不同，进出气通道正好相反，压缩机是让进入的流体介质在外部电动机的机械能作用下，让介质从滑片形成的大容积腔室变化至小容积腔室，实现对介质的压缩。而膨胀机是让较高压力介质从滑片形成的小容积腔室进入，依靠腔室的气密性和高压介质的膨胀性，使介质经大容积腔室排出时带动转子运动形成机械能。由此可知，二者在起动时所面临的问题完全不同：滑片压缩机起动时，转子受外力驱动旋转，滑片受离心力作用从槽中甩出，将气缸内部空间隔分为小室，即滑片压缩机能够正常起动；但滑片膨胀机起动时，转子没有初始转速，滑片上不存在离心力，滑片不能伸出转子槽导致气缸内部空间相通，膨胀机不能正常起动。为了使滑片膨胀机能够起动，中国专利文献CN201100234Y于2008年8月13日公开了“一种滑片膨胀机”，它在滑片的底部安装有弹簧，依靠弹簧推力使滑片伸出，滑片与气缸内壁贴合，从而分隔气缸内部空间成若干小室，实现了滑片膨胀机正常起动。但是这种滑片膨胀机存在以下问题：

1、由于滑片膨胀机的转子转速为1500-3000r/min，因此弹簧的伸缩频率同样为1500-3000次/分，通常弹簧的使用寿命无法承受这样高速的运动损伤，弹簧极易失效或断裂，需频繁更换弹簧。

2、弹簧在滑片底部因高频率快速地长时间的摩擦而产生高温，所有弹簧的弹性模量都发生变化，导致滑片两端高度不均衡，从而损坏滑片、滑槽，甚至拉伤缸体。

3、转子在高速运动时，由于离心力的作用，滑片与缸体本来就存在摩擦并损失有用功，在安装弹簧片或者弹簧后，由于弹簧有预紧力使滑片摩擦功耗进一步增加，降低了滑片膨胀机输出的机械功率。

4、由于转子在运动时弹簧自身有振动，从而使滑片在运动状态不停的跳动，减小了滑片膨胀机的效率。

另外，该专利还存在转子槽中安装弹簧所需的空间增大、难以保证气密性的问题，弹簧弹跳偏离导向轴销产生滑片卡死的问题等等。

中国专利文献CN101871366A于2010年10月27日公开了“一种滑片槽底引压的滑片式膨胀机”，它在气缸和左端盖上开设进气引压通道，从滑片式膨胀机进气口分流高压气体，在左端盖上径向开设一个的引压连通通道、再轴向开设一个槽底引压通道，并在左端盖内侧壁刻制端面凹槽，端面凹槽沿膨胀机旋转方向延伸，端面凹槽与滑片底部的转子槽空隙接触。该设计构思是：将进气口的高压气体从进气引压通道、引压连通通道、槽底引压通道和端面凹槽导入转子槽底部空隙，当转子的滑片旋转至端面凹槽延伸的区域内时，在高压气体的作用下，使滑片伸出与气缸内壁接触，以解决滑片顶部与气缸内壁之间的密封问题。因为该结构是从端盖内侧壁向转子槽底部空隙通入气体，则必然存在以下问题：

1、一方面因为滑片靠近进气口，滑片被压回转子槽内，转子槽底部空隙很小，不超过3mm；另一方面又因为转子高速旋转，转速一般为1500-3000r/min，每秒旋转25-50周，转子槽底部空隙经过端面凹槽的时间极短，高压气体不能通入转子槽底部空隙，该结构无法利用高压气体顶起滑片，所以，该专利文献记载的技术方案不能解决说明书中提出的技术问题；

2、由于左端盖内侧壁刻制端面凹槽只是一个小弧段，如转子不动时通入高压气体，未停留在端面凹槽的多数滑片底部没有高压气体的作用力，滑片不能从转子槽中滑出，所以它不能实现滑片式膨胀机没有初始转下的起动。

实用新型内容

针对现有滑片膨胀机的起动难题，本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种滑片膨胀机，它在转子没有初始转速的情况下，全部滑片能伸出转子槽，实现滑片膨胀机起动，且使用可靠，能实现小型化。

本实用新型所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括含有气缸的定子和在定子汽缸内偏心安装的转子，定子的一侧装有排气端盖，定子另一侧装有输出轴端盖，排气端盖内侧具有轴承定位凹槽，轴承定位凹槽内安装有轴承套，转子轴一端活动套装在轴承套上，转子轴另一端伸出输出轴端盖以输出动力，转子槽内装有径向滑动的滑片，排气端盖的轴承定位凹槽处开有流体通孔，位于轴承定位凹槽内的转子轴端面沿轴向开有一个流体通道，每个转子槽底部沿径向开有至少1个分支通道，分支通道与流体通道连通。

由于排气端盖的轴承定位凹槽处开有流体通孔，能够从滑片膨胀机外部引入具有能量的高压流体进入轴承定位凹槽内，轴承定位凹槽被轴承套和转子轴密封，高压流体沿转子轴的流体通道进入各分支通道，积聚在滑片底面与转子槽围成的缝隙中，由于滑片与转子槽之间、转子与两边侧盖之间都存在油密封，高压流体不会从缝隙中溢流，流体压力作用在转子槽内的滑片底面，推动全部滑片向外伸出。这样，滑片伸出受外界引入的流体压力控制，在转子没有初始转速的情况下，滑片受控于高压流体，能适时自动伸出转子槽，实现了滑片膨胀机的正常起动。

另外，本实用新型利用流体压力将滑片从转子槽中顶出，避免了利用弹簧推力顶出滑片所造成的弹簧失效引起的故障、弹性模量变化引起的滑片损坏、弹簧在转子槽中安装空间所导致的体积增大和滑片卡死的问题。本实用新型使用高压流体控制滑片，不会带来新的故障，提高了滑片膨胀机的可靠性，并能实现小型化。

附图说明

本实用新型的附图说明如下：

图1为背景技术的滑片膨胀机结构示意图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为图2的左视图（局部剖视图）。

图中：1.定子；2.转子；21. 流体通道；22.分支通道；3.转子槽；4.滑片；5. 排气端盖；6. 输出轴端盖；7.轴承定位凹槽；8. 轴承套；9.流体通孔；10.管接头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图2和图3所示，本实用新型包括含有气缸的定子1和在定子汽缸内偏心安装的转子2，定子1的一侧装有排气端盖5，定子1另一侧装有输出轴端盖6，排气端盖5内侧具有轴承定位凹槽7，轴承定位凹槽7内安装有轴承套8，转子轴一端活动套装在轴承套8上，转子轴另一端伸出输出轴端盖6以输出动力，转子槽3内装有径向滑动的滑片4，排气端盖5的轴承定位凹槽7处开有流体通孔9，位于轴承定位凹槽7内的转子轴端面沿轴向开有一个流体通道21，每个转子槽3底部沿径向开有至少1个分支通道22，分支通道22与流体通道21连通。

本实施例中，每个转子槽3底部沿径向开有2个分支通道22，分支通道22与流体通道21连通。所述流体包括气体、液体或气液混合物。

由于排气端盖5的轴承定位凹槽7处开有流体通孔9，能够从滑片膨胀机外部引入高压流体进入轴承定位凹槽7内，轴承定位凹槽7被轴承套和转子轴密封，高压流体沿转子轴的流体通道21进入各分支通道22，积聚在滑片4底面与转子槽3围成的缝隙中，流体压力作用在转子槽3内的滑片4底面，推动全部滑片4向外伸出。

滑片膨胀机起动时，首先通入高压流体，在滑片4伸出转子槽3后，再从滑片膨胀机的进口处通入工作高压流体，使滑片膨胀机的转子起来，在转子3转动到合适的速度后，滑片4在离心力作用下与气缸内壁接触，此时可断开高压流体源。这样，滑片膨胀机能保持正常运行。

为了便于高压流体引入滑片膨胀机内部，在排气端盖5外侧位于流体通孔9处设置有管接头10，用以连接高压流体源。该高压流体源可以是附加的流体源，还可以是滑片膨胀机的工作流体源。

Claims (2)

1.一种滑片膨胀机，包括含有气缸的定子（1）和在定子汽缸内偏心安装的转子（2），定子（1）的一侧装有排气端盖（5），定子（1）另一侧装有输出轴端盖（6），排气端盖（5）内侧具有轴承定位凹槽（7），轴承定位凹槽（7）内安装有轴承套（8），转子轴一端活动套装在轴承套（8）上，转子轴另一端伸出输出轴端盖（6）以输出动力，转子槽（3）内装有径向滑动的滑片（4），其特征是：排气端盖（5）的轴承定位凹槽（7）处开有流体通孔（9），位于轴承定位凹槽（7）内的转子轴端面沿轴向开有一个流体通道（21），每个转子槽（3）底部沿径向开有至少1个分支通道（22），分支通道（22）与流体通道（21）连通。

2.根据权利要求1所述的滑片气动的滑片膨胀机，其特征是：在排气端盖（5）外侧位于流体通孔（9）处设置有管接头（10）。