RU2779008C1

RU2779008C1 - Screw expander and unit for generating electricity from heat using the screw expander

Info

Publication number: RU2779008C1
Application number: RU2021116160A
Authority: RU
Inventors: Маркус БЛУМХАРДТ
Original assignee: Битцер Кюльмашиненбау Гмбх
Priority date: 2020-06-10
Filing date: 2021-06-04
Publication date: 2022-08-30

Abstract

FIELD: power generation.

SUBSTANCE: group of inventions relates to a screw expander and to a unit for generating electricity from heat using the screw expander. Expander (10) comprises a body (12) with a chamber located therein; two screw rotors located in the chamber, wherein rotors said engage with each other by the screw contours thereof and interact with the wall surfaces, accordingly adjacent to and partially covering the rotors, so as to receive the supplied working medium through the high-pressure chamber located in the body (12) and to output said medium in the area of the low-pressure chamber located in the body (12); a generator driven by the screw rotors; at least one control slide valve; a control apparatus (218) configured to control the drive of the corresponding control slide valve in order to set a volume ratio suitable for expanding the working medium, formed from the final volume divided by the initial volume.

EFFECT: group of inventions is aimed at providing the possibility of adapting to various working conditions of the screw expander.

26 cl, 15 dwg

Description

Изобретение относится к винтовому детандеру, содержащему корпус детандера с расположенной в нем камерой винтовых роторов, два расположенных в камере винтовых роторов и установленных в корпусе детандера с возможностью вращения вокруг соответствующих осей винтовых ротора, которые своими винтовыми контурами входят в зацепление друг с другом и взаимодействуют с соответственно граничащими с ними и частично охватывающими их стенными поверхностями, чтобы через расположенную в корпусе детандера камеру высокого давления принимать подведенную рабочую среду, прежде всего газообразную рабочую среду, и отдавать ее в области расположенной в камеры низкого давления, причем, прежде всего, газообразная рабочая среда с начальным объемом при высоком давлении заключается в образованную между винтовыми контурами и граничащими с ними стенными поверхностями рабочие камеры детандера и расширяется при низком давлении до конечного объема, и приводимый в действие с помощью винтовых роторов, прежде всего электрический, генератор.The invention relates to a screw expander, comprising an expander body with a chamber of screw rotors located in it, two screw rotors located in the chamber and installed in the expander body with the possibility of rotation around the respective axes of the screw rotor, which, by their screw contours, engage with each other and interact with wall surfaces, respectively, adjoining them and partially enclosing them, so that through the high-pressure chamber located in the expander housing, to receive the supplied working medium, primarily the gaseous working medium, and give it to the area located in the low-pressure chambers, and, above all, the gaseous working medium with an initial volume at high pressure is enclosed in the working chambers of the expander formed between the helical contours and the wall surfaces adjacent to them and expands at low pressure to a final volume, and driven by means of helical rotors, primarily electric esky, generator.

Из публикации US 2020080559 А1 известна гидромашина, в частности винтовой детандер, содержащая корпус, два первых винтовых ротора, находящихся в зацеплении между собой и расположенных в первой камере корпуса, два вторых винтовых ротора, находящихся в зацеплении между собой и расположенных во второй камере корпуса, приводной модуль, первый золотник, установленный с возможностью перемещения относительно двух первых винтовых роторов, и второй золотник, установленный с возможностью перемещения относительно двух вторых винтовых роторов.From publication US 2020080559 A1, a hydraulic machine is known, in particular a screw expander, containing a housing, two first helical rotors in engagement with each other and located in the first chamber of the housing, two second helical rotors in engagement with each other and located in the second chamber of the housing, a drive module, a first spool movable relative to the two first helical rotors, and a second spool movable relative to the two second helical rotors.

В подобных винтовых детандерах имеется проблема, состоящая в том, чтобы адаптировать определенное начальным объемом и конечным объемом объемное отношение к разным рабочим состояниям.In such helical expanders, there is a problem in adapting the volume ratio determined by the initial volume and the final volume to different operating conditions.

Для решения этой задачи предложен винтовой детандер, содержащий:To solve this problem, a screw expander is proposed, containing:

- корпус детандера с расположенной в нем камерой винтовых роторов,- the expander body with a chamber of helical rotors located in it,

- два расположенных в камере винтовых роторов и установленных в корпусе детандера с возможностью вращения вокруг соответствующих осей винтовых ротора, которые своими винтовыми контурами входят в зацепление друг с другом и взаимодействуют с соответственно граничащими с ними и частично охватывающими их стенными поверхностями, чтобы через расположенную в корпусе детандера камеру высокого давления принимать подведенную рабочую среду и отдавать ее в области расположенной в корпусе детандера камеры низкого давления, причем газообразная рабочая среда при высоком давлении заключается с начальным объемом в образованные между винтовыми контурами и граничащими с ними стенными поверхностями камеры расширения и расширяется при низком давлении до конечного объема,- two helical rotors located in the chamber and installed in the expander housing with the possibility of rotation around the corresponding axes of the helical rotor, which, with their helical contours, engage with each other and interact with the wall surfaces respectively adjoining them and partially enclosing them, so that through the one located in the housing of the expander, the high-pressure chamber receives the supplied working medium and discharges it in the region of the low-pressure chamber located in the expander housing, wherein the gaseous working medium at high pressure is enclosed with an initial volume in the expansion chamber formed between the screw contours and the wall surfaces adjacent to them and expands at low pressure to the final volume

- приводимый в действие с помощью винтовых роторов генератор,- a generator driven by screw rotors,

- по меньшей мере один расположенный в золотниковом канале корпуса детандера и граничащий стенными поверхностями золотника с обоими винтовыми роторами управляющий золотник, который выполнен с возможностью передвижения в направлении перемещения параллельно осям винтового ротора и за счет этого выполнен с оказанием влияния на конечный объем и/или начальный объем, причем для передвижения управляющего золотника в различные положения предусмотрен привод золотника,- at least one control valve located in the spool channel of the expander body and bordering the wall surfaces of the spool with both helical rotors, which is movable in the direction of movement parallel to the axes of the helical rotor and due to this is made to influence the final volume and / or initial volume, and for moving the control spool to various positions, a spool drive is provided,

- устройство управления, выполненное с возможностью управления приводом соответствующего управляющего золотника для установки подходящего для расширения рабочей среды объемного отношения, образованного из конечного объема, деленного на начальный объем,- a control device configured to control the drive of the corresponding control spool to set a volume ratio suitable for expanding the working medium, formed from the final volume divided by the initial volume,

причем устройство управления выполнено таким образом, чтобы посредством соответствующих датчиков, расположенных со стороны высокого давления и со стороны низкого давления, регистрировать высокое давление и низкое давление, определять на их основании отношение высокого давления к низкому давлению и посредством управления соответствующим приводом золотника позиционировать соответствующий управляющий золотник в соответствии с возрастанием отношения высокого давления к низкому давлению выше по меньшей мере одного заданного граничного значения или уменьшением отношения высокого давления к низкому давлению ниже по меньшей мере одного заданного граничного значения.moreover, the control device is designed in such a way that, by means of respective sensors located on the high pressure side and on the low pressure side, register high pressure and low pressure, determine the ratio of high pressure to low pressure on their basis and, by controlling the corresponding spool drive, position the corresponding control spool in accordance with an increase in the ratio of high pressure to low pressure above at least one predetermined limit value or a decrease in the ratio of high pressure to low pressure below at least one predetermined limit value.

Преимущество решения согласно изобретению усматривается в том, что таким образом объемное отношение винтового детандера может адаптироваться к различным условиям эксплуатации при применении такового, например, в контуре рабочей среды в замкнутом процессе.The advantage of the solution according to the invention is that in this way the volume ratio of the helical expander can be adapted to different operating conditions when used, for example, in a working medium circuit in a closed process.

Подобный винтовой детандер принципиально работает с передвигаемым в направлении перемещения управляющим золотником, которым являются настраиваемыми различные положения золотника и вместе с тем различные объемные отношения.Such a screw expander basically works with a control spool that can be moved in the direction of travel, by means of which different positions of the spool and thus different volumetric ratios are adjustable.

Альтернативно, преимущественным образом, предусмотрено, что винтовой детандер имеет два управляющих золотника, причем первый управляющий золотник выполнен с оказанием влияния на начальный объем, а второй управляющий золотник выполнен с оказанием влияния на конечный объем.Alternatively, advantageously, it is provided that the screw expander has two control spools, the first control spool being configured to influence the initial volume and the second control spool configured to influence the final volume.

Примененный согласно изобретению детандер является, например, открытым детандером с подключенным внешним генератором или полугерметичным детандером с интегрированным генератором.The expander used according to the invention is, for example, an open expander with an external generator connected or a semi-hermetic expander with an integrated generator.

Как указано выше, в составе детандера предусмотрено устройство управления, которое управляет приводом золотника соответствующего управляющего золотника для установки подходящего для расширения рабочей среды объемного отношения, образованного из конечного объема, деленного на начальный объем.As mentioned above, the expander is provided with a control device that controls the spool drive of the corresponding control spool to set a volume ratio suitable for expanding the working medium, formed from the final volume divided by the initial volume.

Как указано выше, что устройство управления посредством расположенных соответственно со стороны высокого давления и со стороны низкого давления установки для расширения рабочей среды или детандера, например с помощью предназначенных для находящегося со стороны детандера подключения высокого давления и подключения низкого давления, датчиков регистрирует высокое давление и низкое давление и на этом основании определяет отношение давлений высокого давления к низкому давлению.As mentioned above, the control device registers high pressure and low pressure and on this basis determines the ratio of high pressure to low pressure.

Уже при определении отношения давлений высокого давления к низкому давлению с помощью устройства управления являются реализуемыми достаточные адаптации положений золотника по меньшей мере одного управляющего золотника или обоих управляющих золотников.Sufficient adaptations of the spool positions of at least one control spool or both control spools are already realizable when determining the ratio of the high pressure to the low pressure by means of the control device.

Как указано выше, устройство управления посредством управления соответствующим приводом золотника позиционирует соответствующий управляющий золотник соответственно возрастанию выше или уменьшению ниже по меньшей мере одного заданного граничного значения для отношения давлений высокого давления к низкому давлению. Это означает, что уже при применении заданного граничного значения имеется возможность с помощью устройства управления передвигать управляющие золотники в различные положения.As mentioned above, the control device, by means of controlling the respective spool actuator, positions the respective control spool correspondingly above or below at least one predetermined limit value for the ratio of high pressure to low pressure. This means that even when applying the set limit value, it is possible to move the control spools to different positions using the control device.

Прежде всего, предусмотрено, что при уменьшении ниже по меньшей мере одного граничного значения устройство управления передвигает по меньшей мере один управляющий золотник в положение со сниженным объемным отношением конечного объема к начальному объему.First of all, it is provided that when the at least one limit value falls below the control device, the control device moves at least one control spool to a position with a reduced volume ratio of the final volume to the initial volume.

Кроме того, преимущественным образом, предусмотрено, что при возрастании выше по меньшей мере одного граничного значения устройство управления передвигает по меньшей мере один управляющий золотник в положение с большим объемным отношением конечного объема к начальному объему.In addition, it is advantageously provided that, as the at least one limit value increases, the control device moves the at least one control spool to a position with a high volume ratio of the final volume to the initial volume.

При этом в простейшем случае одно положение золотника соответствует большему, например максимальному, объемному отношению, а другое положение золотника меньшему, например пониженному, прежде всего минимальному, объемному отношению, причем положение золотника для большего объемного отношения применяется при значениях отношения давлений, которые находятся выше заданного граничного значения, а положение золотника для меньшего объемного отношения или даже для минимального отношения применяется при значениях отношения давлений, которые находятся ниже этого граничного значения.At the same time, in the simplest case, one position of the spool corresponds to a larger, for example, maximum, volume ratio, and the other position of the spool corresponds to a smaller, for example, reduced, primarily minimum, volume ratio, and the position of the spool for a larger volume ratio is used at values of the pressure ratio that are above the specified limit value, and the position of the spool for a smaller volume ratio or even for the minimum ratio is used for pressure ratio values that are below this limit value.

Тем не менее, является еще более предпочтительным, если устройство управления позиционирует управляющий золотник соответственно превышенной или заниженной величине относительно нескольких граничных значений отношения давлений.However, it is even more advantageous if the control device positions the control spool according to an over or under value with respect to several limit values for the pressure ratio.

В этом случае имеется возможность того, чтобы устанавливать для отношения давлений первое граничное значение, при превышении которого устанавливается положение золотника для максимального объемного отношения, а при величине ниже которого устанавливается положение золотника для пониженного объемного отношения, причем между различными пониженными объемными отношениями тоже может осуществляться дифференциация за счет других граничных значений для отношения давлений, так что, например, по меньшей мере при одном другом граничном значении для отношения давлений возможна еще дифференциация между положением золотника для более высокого пониженного объемного отношения в противоположность положения золотника для более низкого пониженного объемного отношения.In this case, it is possible to set a first limit value for the pressure ratio, above which the spool position for the maximum volume ratio is set, and below which the spool position for the reduced volume ratio is set, where differentiation can also be made between different reduced volume ratios. by other limit values for the pressure ratio, so that, for example, with at least one other limit value for the pressure ratio, a differentiation between the spool position for a higher reduced volume ratio as opposed to the spool position for a lower reduced volume ratio is still possible.

В отношении других функций устройства управления являются мыслимыми самые разные возможности.With respect to other functions of the control device, a wide variety of possibilities are conceivable.

Так, одно простое решение предусматривает, что устройство управления передвигает соответствующий управляющий золотник в соответствующие предварительно определенным объемным отношениям положения золотника.Thus, one simple solution provides that the control device moves the respective control spool into spool positions corresponding to predetermined volumetric ratios.

Ими могут быть две разные, предварительно определенные положения золотника или несколько предварительно определенных положений золотника.These can be two different, predefined spool positions or several predefined spool positions.

Таким образом, при этом решении принимаются предварительно определенные, то есть заданные, положения золотника и затем поддерживаются с помощью устройства управления во взаимодействии с соответствующим приводом золотника.Thus, in this decision, predetermined, i.e. predetermined, spool positions are taken and then maintained by the control device in cooperation with the corresponding spool drive.

Альтернативно этому предусмотрено, что устройство управления передвигает соответствующий управляющий золотник с регулировкой по положению, то есть может передвигать в любые положения золотника, которые являются реализуемыми винтовым детандером, так что в рамках конструктивных возможностей винтового детандера задано оптимальное использование его возможностей расширения.Alternatively, it is provided that the control device moves the corresponding control spool in a position-adjustable manner, i.e. it can move to any spool positions that are realizable by the screw expander, so that within the framework of the design possibilities of the screw expander, the optimal use of its expansion possibilities is set.

В рамках решения согласно изобретению, прежде всего, предусмотрено, что устройство управления рассчитывает с учетом по меньшей мере одного или нескольких из параметров, таких как уровень давления при низком давлении, уровень давления при высоком давлении, температура газообразной среды при высоком давлении и при низком давлении, скорость вращения винтовых роторов, параметр потребляемой мощности газообразной рабочей среды, прежде всего хладагента, применение граничных значений винтового детандера, положения управляющих золотников.Within the scope of the solution according to the invention, it is first of all provided that the control device calculates taking into account at least one or more of the parameters such as the pressure level at low pressure, the pressure level at high pressure, the temperature of the gaseous medium at high pressure and at low pressure , the speed of rotation of the screw rotors, the parameter of the power consumption of the gaseous working medium, primarily the refrigerant, the use of the limit values of the screw expander, the position of the control spools.

Кроме того, в соответствующем изобретению решении по меньшей мере для одного управляющего золотника, преимущественным образом, предусмотрен блок регистрации положения.In addition, in the solution according to the invention, at least one control spool is advantageously provided with a position detection unit.

Блок регистрации положения содержит, например, связанный с положениями по меньшей мере одного управляющего золотника элемент индикации положения, причем по меньшей мере один элемент индикации положения взаимодействует с детекторным элементом, и причем детекторный элемент связан с блоком обработки данных, который регистрирует положения элемента индикации положения.The position recording unit comprises, for example, a position indication element connected to the positions of at least one control spool, wherein at least one position indication element interacts with the detector element, and the detector element is connected to the data processing unit, which registers the positions of the position indication element.

При этом в простейшем случае предусмотрено, что по меньшей мере один элемент индикации положения выполнен с возможностью передвижения параллельно направлению перемещения по меньшей мере одного управляющего золотника вместе с ним, прежде всего жестко связан с этим управляющим золотником.At the same time, in the simplest case, it is provided that at least one position indication element is movable parallel to the direction of movement of at least one control spool along with it, first of all, it is rigidly connected to this control spool.

В случае двух управляющих золотников, преимущественным образом, предусмотрено, что блок регистрации положения обоих управляющих золотников содержит связанный с первым управляющим золотником первый элемент индикации положения и связанный со вторым управляющим золотником второй элемент индикации положения, и что оба элемента индикации положения взаимодействуют с общим детекторным элементом.In the case of two control spools, it is advantageously provided that the position detection unit of both control spools comprises a first position indication element associated with the first control spool and a second position indication element associated with the second control spool, and that both position indication elements interact with a common detection element .

При этом в таком случае общий детекторный элемент с блоком обработки данных в состоянии регистрировать положения обоих элементов индикации положения.In this case, the common detection element with the data processing unit is able to register the positions of both position indicating elements.

Предпочтительное решение предусматривает, что детекторный элемент, вдоль которого является передвигаемым элемент индикации положения, простирается параллельно направлению перемещения по меньшей мере одного управляющего золотника.A preferred solution provides that the detector element, along which the position indicating element is movable, extends parallel to the direction of movement of the at least one control spool.

Особенно в случае двух управляющих золотников предусмотрено, что детекторный элемент, вдоль которого при передвижении управляющих золотников являются передвигаемыми элементы индикации положения, простирается параллельно направлению перемещения первого и второго управляющего золотника.Particularly in the case of two control spools, it is provided that the detection element, along which the position indicating elements are movable when the control spools are moved, extends parallel to the direction of movement of the first and second control spools.

В отношении расположения блока регистрации положения до сих пор не было приведено никаких, более подробных данных.With regard to the location of the position recording unit, no further details have been given so far.

Так, предпочтительное решение предусматривает, что блок регистрации положения расположен в проходящем внутри корпуса детандера параллельно направлению перемещения детекторном канале.Thus, a preferred solution provides that the position detection unit is located in a detector channel extending inside the expander housing parallel to the direction of travel.

Помимо этого, также предусмотрено, что в этом детекторном канале расположен соответствующий элемент индикации положения.In addition, it is also provided that a corresponding position indicating element is located in this detector channel.

Особо выгодное решение предусматривает, что соответствующий элемент индикации положения взаимодействует с детекторным элементом бесконтактно.A particularly advantageous solution provides that the corresponding position indicating element interacts with the detection element without contact.

Для регистрации положения по меньшей мере одного управляющего золотника, например, в том случае, если он приводится в действие приводом с ходовым винтом с помощью электродвигателя, являются также мыслимыми регистрация поворотных положений и/или оборотов электродвигателя при позиционировании управляющего золотника и определение на основании этого положения управляющего золотника.In order to record the position of at least one control spool, for example if it is driven by a lead screw drive by means of an electric motor, it is also conceivable to register the rotational positions and/or revolutions of the electric motor when positioning the control spool and to determine on the basis of this position gold manager.

В отношении конструктивного выполнения винтового детандера, прежде всего в случае двух управляющих золотников, до сих пор не было приведено никаких других подробностей.With regard to the design of the screw expander, especially in the case of two control spools, no further details have been given so far.

Так, преимущественным образом, предусмотрено, что первый управляющий золотник и второй управляющий золотник расположены друг за другом в направлении их перемещения.Thus, it is advantageously provided that the first control spool and the second control spool are arranged one behind the other in their direction of travel.

Помимо этого, рациональным образом, предусмотрено, что первый управляющий золотник и второй управляющий золотник имеют идентичный внешний контур.In addition, it is rationally provided that the first control spool and the second control spool have an identical outer contour.

Кроме того, предпочтительно предусмотрено, что первый управляющий золотник и второй управляющий золотник в объединенном положении являются позиционируемыми непосредственно с примыканием друг к другу и передвигаемыми вместе в направлении перемещения.Furthermore, it is preferably provided that the first control spool and the second control spool in the combined position are positionable directly adjacent to each other and movable together in the direction of movement.

Помимо этого, предусмотрено, что первый управляющий золотник и второй управляющий золотник в разделенном положении являются позиционируемыми на расстоянии друг от друга с образованием промежуточного пространства.In addition, it is provided that the first control spool and the second control spool in a separated position are positionable at a distance from each other to form an intermediate space.

В отношении выполнения соответствующего привода золотника для управляющего золотника во взаимосвязи с прежними изложениями до сих пор не было приведено никаких, более подробных данных.With regard to the implementation of the corresponding spool drive for the control spool, no more detailed data has yet been given in connection with the previous presentations.

Так, преимущественным образом, предусмотрено, что первый управляющий золотник жестко соединен с поршнем образующей первый привод золотника цилиндровой структуры для передвижения этого управляющего золотника.Thus, it is advantageously provided that the first control spool is rigidly connected to the piston of the cylinder structure forming the first spool drive for moving this control spool.

Помимо этого, одно предпочтительное решение предусматривает, что второй управляющий золотник жестко соединен с поршнем образующей второй привод золотника цилиндровой структуры для передвижения второго управляющего золотника.In addition, one preferred solution provides that the second control spool is rigidly connected to the piston of the cylinder structure forming the second spool drive for moving the second control spool.

Альтернативно, для того, чтобы предусматривать в качестве привода золотника цилиндровые структуры, другое предпочтительное решение предусматривает в качестве привода золотника приводимый в действие с помощью двигателя, прежде всего электродвигателя, привод с ходовым винтом.Alternatively, in order to provide cylinder structures as the spool drive, another preferred solution provides for a spool drive driven by a motor, in particular an electric motor, a lead screw drive.

Рациональным образом, питание электродвигателя осуществляется, например, через предусмотренный для получения электрической энергии генератор или через вспомогательный генератор, который соединен с одним из винтовых роторов.In a rational manner, the electric motor is powered, for example, via a generator provided for generating electrical energy or via an auxiliary generator, which is connected to one of the helical rotors.

Является, однако, также мыслимым, что электродвигатель питается от сети, в которую вводится образованная электрическим генератором энергия.However, it is also conceivable that the electric motor is fed from a network into which the energy generated by the electric generator is introduced.

Кроме того, изобретение относится к установке для получения электрической энергии из тепла, содержащей замкнутый процесс, в котором введенная в контур рабочая среда, исходя из конденсированного состояния, уплотняется, испаряется за счет подачи тепла, расширяется в детандерной установке и вслед за этим конденсируется за счет отвода тепла, причем для расширения рабочей среды детандерная установка имеет по меньшей мере один винтовой детандер по одному из предшествующих признаков.In addition, the invention relates to an installation for generating electrical energy from heat, comprising a closed process in which the working medium introduced into the circuit, starting from a condensed state, is densified, evaporates due to the supply of heat, expands in an expander installation and then condenses due to heat removal, and for expanding the working environment, the expander installation has at least one screw expander according to one of the preceding features.

Таким образом, предыдущее описание соответствующих изобретению решений содержит, прежде всего, пронумерованные ниже формы выполнения определенных различных комбинаций признаков:Thus, the previous description of the solutions according to the invention contains, first of all, the embodiments of certain different combinations of features, numbered below:

1. Винтовой детандер (10), содержащий корпус (12) детандера с расположенной в нем камерой (18) винтовых роторов, два расположенных в камере (18) винтовых роторов и установленных в корпусе (12) детандера с возможностью вращения вокруг соответственно оси (22, 24) винтового ротора винтовых ротора (26, 28), которые своими винтовыми контурами (32, 34) входят в зацепление друг с другом и взаимодействуют с соответственно граничащими с ними и частично охватывающими их стенными поверхностями (36, 38), чтобы через расположенную в корпусе (12) детандера камеру (44) высокого давления принимать подведенную рабочую среду и отдавать ее в области расположенной в корпусе (12) детандера камеры (42) низкого давления, причем газообразная рабочая среда при высоком давлении (РН) заключается с начальным объемом в образованные между винтовыми контурами (32, 34) и граничащими с ними стенными поверхностями (36, 38) камеры расширения и расширяется при низком давлении (PN) до конечного объема, и приводимый в действие с помощью винтовых роторов (26, 28) генератор (30), причем винтовой детандер (10) имеет по меньшей мере один расположенный в золотниковом канале (56)корпуса (12) детандера и граничащий стенными поверхностями (62, 64) золотника с обоими винтовыми роторами (26, 28) управляющий золотник (52, 52', 54), который выполнен с возможностью передвижения в направлении (72) перемещения параллельно осям (22, 24) винтового ротора и за счет этого выполнен с оказанием влияния на конечный объем и/или начальный объем, и что предусмотрен привод (112, 132, 113) золотника для передвижения управляющего золотника (52, 52', 54) в различные положения золотника.1. A screw expander (10) containing a housing (12) of the expander with a chamber (18) of screw rotors located in it, two screw rotors located in the chamber (18) and installed in the housing (12) of the expander with the possibility of rotation around the axis (22) respectively. , 24) screw rotor of screw rotors (26, 28), which, with their helical contours (32, 34), engage with each other and interact with the wall surfaces (36, 38), respectively, adjoining them and partially enclosing them, so that through the located in the housing (12) of the expander, the high-pressure chamber (44) receives the supplied working medium and discharges it in the region of the low-pressure chamber (42) located in the expander housing (12), wherein the gaseous working medium at high pressure (PH) is contained with an initial volume of formed between the helical contours (32, 34) and the adjacent wall surfaces (36, 38) of the expansion chamber and expands at low pressure (PN) to a final volume, and actuated the generator (30) with the help of helical rotors (26, 28), wherein the screw expander (10) has at least one expander housing (12) located in the spool channel (56) and adjacent to the wall surfaces (62, 64) of the spool with both screw rotors (26, 28) a control spool (52, 52', 54), which is movable in the direction (72) of movement parallel to the axes (22, 24) of the screw rotor and due to this is made to influence the final volume and /or initial volume, and that a spool actuator (112, 132, 113) is provided to move the control spool (52, 52', 54) to different positions of the spool.

2. Винтовой детандер по форме 1 выполнения, причем винтовой детандер (10) имеет два управляющих золотника (52, 54), причем первый управляющий золотник (52) выполнен с оказанием влияния на начальный объем, а второй управляющий золотник (54) выполнен с оказанием влияния на конечный объем.2. A screw expander according to form 1, wherein the screw expander (10) has two control spools (52, 54), the first control spool (52) is made to influence the initial volume, and the second control spool (54) is made to provide influence on the final volume.

3. Винтовой детандер по форме 1 или 2 выполнения, причем предусмотрено устройство (218) управления, которое управляет приводом (112, 132) золотника соответствующего управляющего золотника (52, 52', 54) для установки подходящего для расширения рабочей среды объемного отношения (V_i), образованного из конечного объема, деленного на начальный объем.3. A screw expander according to the form 1 or 2 execution, and a control device (218) is provided that controls the actuator (112, 132) of the spool of the corresponding control spool (52, 52', 54) to set a volume ratio (V _i ) formed from the final volume divided by the initial volume.

4. Винтовой детандер по форме 3 выполнения, причем устройство (218) управления посредством расположенных соответственно со стороны высокого давления и со стороны низкого давления датчиков (SPH, SPN) регистрирует высокое давление (РН) и низкое давление (PN) и на основании их определяет отношение (PV) давлений высокого давления (РН) к низкому давлению (PN).4. A screw expander according to execution form 3, wherein the control device (218) registers high pressure (PH) and low pressure (PN) by means of sensors located respectively on the high pressure side and on the low pressure side (SPH, SPN) and on the basis of them determines ratio (PV) of high pressure (PH) to low pressure (PN).

5. Винтовой детандер по форме 3 или 4 выполнения, причем устройство (218) управления посредством управления соответствующим приводом (112, 132, 113) золотника позиционирует соответствующий управляющий золотник (52, 52', 54) соответственно возрастанию выше или уменьшению ниже по меньшей мере одного заданного граничного значения (G₁) для отношения (PV) давлений высокого давления (РН) к низкому давлению (PN).5. A screw expander in the form of 3 or 4 execution, and the control device (218) by controlling the corresponding drive (112, 132, 113) of the spool positions the corresponding control spool (52, 52', 54), respectively, increasing above or decreasing below at least one predetermined limit value (G ₁ ) for the ratio (PV) of high pressure (PH) to low pressure (PN).

6. Винтовой детандер по форме 5 выполнения, причем при уменьшении ниже по меньшей мере одного граничного значения (G₁) устройство (218) управления передвигает по меньшей мере один управляющий золотник (52, 52', 54) в положение с меньшим объемным отношением (V₁) конечного объема к начальному объему.6. A screw expander according to the form 5 of execution, and when decreasing below at least one limit value (G ₁ ), the control device (218) moves at least one control valve (52, 52', 54) to a position with a lower volume ratio ( V ₁ ) of the final volume to the initial volume.

7. Винтовой детандер по форме 5 или 6 выполнения, причем при возрастании выше по меньшей мере одного граничного значения (G₁) устройство (218) управления передвигает по меньшей мере один управляющий золотник (52, 52', 54) в положение с большим объемным отношением (V_i) конечного объема к начальному объему.7. Screw expander according to the form 5 or 6, moreover, when increasing above at least one limit value (G ₁ ), the control device (218) moves at least one control spool (52, 52', 54) to a position with a large volume the ratio (V _i ) of the final volume to the initial volume.

8. Винтовой детандер по одной из форм 5-7 выполнения, причем устройство (218) управления позиционирует управляющий золотник (52, 52', 54) соответственно возрастанию выше или уменьшению ниже нескольких граничных значений (G₁, G_w) для отношения (PV) давлений.8. A screw expander according to one of the execution forms 5-7, wherein the control device (218) positions the control spool (52, 52', 54), respectively, increasing above or decreasing below several limit values (G ₁ , G _w ) for the ratio (PV ) pressure.

9. Винтовой детандер по одной из предшествующих форм выполнения, причем устройство (218) управления передвигает соответствующий управляющий золотник (52, 52', 54) в соответствующие предварительно определенным объемным отношениям (V_i) положения золотника.9. A screw expander according to one of the preceding embodiments, wherein the control device (218) moves the corresponding control spool (52, 52', 54) into spool positions corresponding to predetermined volumetric ratios (V _i ).

10. Винтовой детандер по одной из предшествующих форм выполнения, причем устройство (218) управления позиционирует соответствующий управляющий золотник (52, 52', 54) с регулировкой по положению.10. A screw expander according to one of the preceding embodiments, wherein the control device (218) positions the corresponding control spool (52, 52', 54) in a position-adjustable manner.

11. Винтовой детандер по одной из форм 3-10 выполнения, причем устройство (218) управления рассчитывает с учетом по меньшей мере одного или нескольких из параметров, таких как уровень (PN) давления при низком давлении, уровень (РН) давления при высоком давлении, температура газообразной рабочей среды при высоком давлении (РН) и при низком давлении (PN), скорость вращения винтовых роторов (26, 28), потребляемая мощность генератора (30), параметры газообразной рабочей среды, прежде всего хладагента, и примененные граничные значения винтового детандера (10), положения управляющих золотников (52, 52', 54).11. A screw expander according to one of the execution forms 3-10, wherein the control device (218) calculates taking into account at least one or more of the parameters, such as the pressure level (PN) at low pressure, the pressure level (PH) at high pressure , the temperature of the gaseous working medium at high pressure (PH) and at low pressure (PN), the speed of rotation of the helical rotors (26, 28), the power consumption of the generator (30), the parameters of the gaseous working medium, primarily the refrigerant, and the applied limit values of the helical expander (10), the position of the control spools (52, 52', 54).

12. Винтовой детандер по одной из предшествующих форм выполнения, причем по меньшей мере для одного управляющего золотника (52, 52', 54) предусмотрен блок (152, 152', 152'') регистрации положения.12. A screw expander according to one of the preceding embodiments, wherein at least one control spool (52, 52', 54) is provided with a position detection unit (152, 152', 152'').

13. Винтовой детандер по форме 12 выполнения, причем блок (152) регистрации положения имеет связанный с положением по меньшей мере одного управляющего золотника (52, 52', 54) элемент (156, 156', 156'', 158) индикации положения, причем по меньшей мере один элемент (156, 156', 156'', 158) индикации положения взаимодействует с детекторным элементом (154), и причем детекторный элемент (154) связан с блоком (192, 192', 192'') обработки данных, который регистрирует положения элемента (156, 156', 156'', 158) индикации положения.13. A screw expander according to the form 12 of execution, moreover, the block (152) for registering the position has a position indication element (156, 156', 156'', 158) associated with the position of at least one control spool (52, 52', 54), moreover, at least one position indication element (156, 156', 156'', 158) interacts with the detector element (154), and moreover, the detector element (154) is connected to the data processing unit (192, 192', 192'') , which registers the positions of the position indication element (156, 156', 156'', 158).

14. Винтовой детандер по форме 12 или 13 выполнения, причем по меньшей мере один элемент (156, 156', 158) индикации положения выполнен с возможностью передвижения параллельно направлению (72) перемещения по меньшей мере одного управляющего золотника (52, 52', 54) вместе с ним.14. Screw expander in the form of 12 or 13 execution, and at least one element (156, 156', 158) position indication is made movable parallel to the direction (72) of movement of at least one control spool (52, 52', 54 ) with him.

15. Винтовой детандер по одной из форм 12-14 выполнения, причем для обоих управляющих золотников (52, 54) предусмотрен один блок (152) регистрации положения, который содержит связанный с первым управляющим золотником (52) первый элемент (156) индикации положения и связанный со вторым управляющим золотником (54) второй элемент (158) индикации положения, и причем оба элемента (156, 158) индикации положения взаимодействуют с общим детекторным элементом (154).15. A screw expander according to one of the forms 12-14 of execution, and for both control spools (52, 54) there is one block (152) for registering the position, which contains the first element (156) of position indication associated with the first control spool (52) and associated with the second control spool (54) second position indication element (158), and moreover, both position indication elements (156, 158) interact with a common detector element (154).

16. Винтовой детандер по одной из форм 12-15 выполнения, причем детекторный элемент (154), вдоль которого является передвигаемым элемент (156, 158) индикации положения, простирается параллельно направлению (72) перемещения по меньшей мере одного управляющего золотника (52, 54).16. A screw expander according to one of the execution forms 12-15, wherein the detector element (154), along which the position indication element (156, 158) is movable, extends parallel to the direction (72) of movement of at least one control spool (52, 54 ).

17. Винтовой детандер по форме 15 или 16 выполнения, причем детекторный элемент (154), вдоль которого при передвижении управляющих золотников (52, 52', 54) являются передвигаемыми элементы (156, 156', 158) индикации положения, простирается параллельно направлению (72) перемещения первого и второго управляющего золотника (52, 54).17. Screw expander in the form of 15 or 16 execution, and the detector element (154), along which, when the control spools (52, 52', 54) are moved elements (156, 156', 158) of the position indication, extends parallel to the direction ( 72) movements of the first and second control spools (52, 54).

18. Винтовой детандер по одной из форм 12-17 выполнения, причем блок (152, 152') регистрации положения расположен в проходящем внутри корпуса (12) детандера параллельно направлению (72) перемещения детекторном канале (216).18. A screw expander according to one of the execution forms 12-17, wherein the position detection unit (152, 152') is located in the detector channel (216) passing inside the expander housing (12) parallel to the movement direction (72).

19. Винтовой детандер по одной из форм 12-18 выполнения, причем соответствующий элемент (156, 156', 158) индикации положения расположен в детекторном канале (216).19. A screw expander according to one of the execution forms 12-18, wherein the corresponding position indication element (156, 156', 158) is located in the detector channel (216).

20. Винтовой детандер по одной из предшествующих форм выполнения, причем соответствующий элемент (156, 156', 156'', 158) индикации положения взаимодействует с детекторным элементом (154) бесконтактно.20. A screw expander according to one of the preceding embodiments, wherein the corresponding position indication element (156, 156', 156'', 158) interacts with the detector element (154) non-contact.

21. Винтовой детандер по одной из предшествующих форм выполнения, причем первый управляющий золотник (52) и второй управляющий золотник (54) расположены находящимися друг за другом в направлении (72) их перемещения.21. A screw expander according to one of the preceding embodiments, wherein the first control spool (52) and the second control spool (54) are located one behind the other in the direction (72) of their movement.

22. Винтовой детандер по форме 21 выполнения, причем первый управляющий золотник (52) и второй управляющий золотник (54) имеют идентичный внешний контур.22. A screw expander according to the execution form 21, wherein the first control spool (52) and the second control spool (54) have an identical outer contour.

23. Винтовой детандер по форме 21 или 22 выполнения, причем первый управляющий золотник (52) и второй управляющий золотник (54) в объединенном положении являются позиционируемыми непосредственно с примыканием друг к другу и передвигаемыми вместе в направлении (72) перемещения.23. Screw expander according to the form 21 or 22 execution, and the first control spool (52) and the second control spool (54) in the combined position are positioned directly adjacent to each other and moved together in the direction (72) of movement.

24. Винтовой детандер по одной из форм 21-23 выполнения, причем первый и второй управляющие золотники (52, 54) в разделенном положении являются позиционируемыми на расстоянии друг от друга с образованием промежуточного пространства.24. A screw expander according to one of the execution forms 21-23, wherein the first and second control spools (52, 54) in the separated position are positionable at a distance from each other to form an intermediate space.

25. Винтовой детандер по одной из предшествующих форм выполнения, причем первый управляющий золотник (52) жестко соединен с поршнем (116) образующей первый привод золотника цилиндровой структуры (112) для передвижения первого управляющего золотника (52).25. A screw expander according to one of the preceding embodiments, wherein the first control spool (52) is rigidly connected to the piston (116) of the cylinder structure (112) forming the first spool drive to move the first control spool (52).

26. Винтовой детандер по одной из предшествующих форм выполнения, причем второй управляющий золотник (54) жестко соединен с поршнем (136) образующей второй привод золотника цилиндровой структуры (132) для передвижения второго управляющего золотника (54).26. Screw expander according to one of the previous embodiments, wherein the second control spool (54) is rigidly connected to the piston (136) of the cylinder structure (132) forming the second spool drive for moving the second control spool (54).

27. Винтовой детандер по одной из форм 1-24 выполнения, причем по меньшей мере один управляющий золотник (52') приводится в действие посредством привода (113) с ходовым винтом.27. A screw expander according to one of the execution forms 1-24, wherein at least one control spool (52') is driven by a drive (113) with a lead screw.

28. Винтовой детандер по форме 27 выполнения, причем привод (113) с ходовым винтом приводится в действие с помощью электрического приводного двигателя (115).28. A screw expander according to the execution form 27, wherein the lead screw drive (113) is driven by an electric drive motor (115).

29. Установка для получения электрической энергии из тепла, содержащая замкнутый процесс, в котором введенная в контур (240) рабочая среда, исходя из конденсированного состояния, уплотняется, испаряется за счет подачи тепла, расширяется в детандерной установке (260) и вслед за этим конденсируется за счет отвода тепла, причем для расширения рабочей среды детандерная установка (260) имеет по меньшей мере один винтовой детандер (10) по одной из предшествующих форм выполнения.29. Installation for obtaining electrical energy from heat, containing a closed process in which the working medium introduced into the circuit (240), based on the condensed state, is compacted, evaporates due to the supply of heat, expands in the expander installation (260) and then condenses due to heat removal, and for expanding the working environment, the expander installation (260) has at least one screw expander (10) according to one of the previous embodiments.

Другие признаки и преимущества изобретения являются предметом последующего описания, а также графического изображения некоторых примеров выполнения.Other features and advantages of the invention are the subject of the following description, as well as a graphic representation of some exemplary embodiments.

На чертеже показано:The drawing shows:

Фиг. 1 вид на первый пример выполнения соответствующего изобретению винтового детандера в перспективе,Fig. 1 is a perspective view of a first embodiment of a screw expander according to the invention,

Фиг. 2 разрез вдоль линии 2-2 на фиг. 1,Fig. 2 is a section along line 2-2 in FIG. one,

Фиг. 3 разрез вдоль линии 3-3 в области блока регистрации положения,Fig. 3 section along line 3-3 in the area of the position recording unit,

Фиг. 4 увеличенный разрез аналогично фиг. 2 в области блока регистрации положения и управляющих золотников при максимальной производительности и наименьшем объемном отношении,Fig. 4 is an enlarged section similar to FIG. 2 in the area of the position detection unit and control spools at maximum performance and lowest volume ratio,

Фиг. 5 изображение аналогично фиг. 4 при максимальном объеме подачи и наибольшем объемном отношении,Fig. 5 is an image similar to FIG. 4 at maximum feed volume and highest volume ratio,

Фиг. 6 изображение аналогично фиг. 4 приблизительно при трех четвертях производительности,Fig. 6 is an image similar to FIG. 4 at approximately three-quarters of the capacity,

Фиг. 7 изображение аналогично фиг. 4 приблизительно при половинной производительности,Fig. 7 is an image similar to FIG. 4 at approximately half capacity,

Фиг. 8 изображение аналогично фиг. 4 приблизительно при одной четверти производительности,Fig. 8 is an image similar to FIG. 4 at approximately one quarter of the performance,

Фиг. 9 увеличенное изображение блока регистрации положения и элементов индикации положения в сочетании с управляющим золотником,Fig. 9 enlarged view of the position detection unit and position indication elements in combination with the control spool,

Фиг. 10 увеличенное изображение элемента индикации положения блока регистрации положения в перспективе,Fig. 10 is an enlarged image of the position indication element of the position registration block in perspective,

Фиг. 11 схематическое изображение второго примера выполнения соответствующего изобретению винтового детандера только с одним управляющим золотником аналогично фиг. 5 при наибольшем объемном отношении и наибольшей производительности,Fig. 11 is a schematic representation of a second exemplary embodiment of a screw expander according to the invention with only one control spool similar to FIG. 5 at the highest volume ratio and highest performance,

Фиг. 12 изображение аналогично фиг. 8 при пониженном объемном отношении и наименьшей производительности,Fig. 12 is an image similar to FIG. 8 at reduced volume ratio and lowest throughput,

Фиг. 13 изображение аналогично фиг. 4 при наименьшем объемном отношении и наибольшей производительности,Fig. 13 is an image similar to FIG. 4 at the lowest volume ratio and highest performance,

Фиг. 14 схематическое изображение третьего примера выполнения соответствующего изобретению винтового детандера аналогично фиг. 11, иFig. 14 is a schematic representation of a third embodiment of a screw expander according to the invention similar to FIG. 11, and

Фиг. 15 схематическое изображение установки для получения электрической энергии из тепла с замкнутым процессом с винтовым детандером согласно изобретению.Fig. 15 is a schematic representation of a closed process plant for generating electrical energy from heat with a screw expander according to the invention.

Изображенный на фиг. 1 пример выполнения соответствующего изобретению винтового детандера 10 содержит обозначенный в целом ссылочным обозначением 12 корпус детандера, который имеет выходное подключение 14, через которое выступает расширенная газообразная среда, прежде всего хладагент, и входное подключение 16, через которое поступает находящаяся под высоким давлением газообразная среда, прежде всего хладагент.Shown in FIG. 1, an exemplary embodiment of the screw expander 10 according to the invention comprises an expander housing, generally indicated by the reference symbol 12, which has an outlet connection 14 through which an expanded gaseous medium, in particular a refrigerant, emerges, and an inlet connection 16 through which a highly pressurized gaseous medium enters, primarily a refrigerant.

Как изображено на фиг. 2 и 3, в камере 18 винтовых роторов корпуса 12 детандера предусмотрено два соответственно вращаемых вокруг оси 22, 24 винтового ротора и связанных с генератором 30 винтовых ротора 26, 28, которые своими винтовыми контурами 32 и 34 входят в зацепление друг с другом и взаимодействуют с граничащими с ними по периферии стенными поверхностями 36 или же 38 камеры 18 винтовых роторов, чтобы принимать в граничащую с винтовыми контурами 32, 34 камеру 44 высокого давления поданную газообразную среду, сжимать ее и отдавать при низком давлении в камеру 42 низкого давления в корпусе 12 детандера.As shown in FIG. 2 and 3, in the chamber 18 of the helical rotors of the expander housing 12, there are two helical rotors 26, 28 respectively rotated around the axis 22, 24 and connected to the generator 30, which, with their helical contours 32 and 34, engage with each other and interact with wall surfaces 36 or 38 of the chamber 18 of screw rotors adjacent to them along the periphery, in order to receive the supplied gaseous medium into the high-pressure chamber 44 adjacent to the screw circuits 32, 34, compress it and give it at low pressure to the low pressure chamber 42 in the expander housing 12 .

При этом газообразная среда, прежде всего хладагент, с начальным объемом при высоком давлении заключается в образованную между винтовыми контурами 32, 34 и граничащими с ними стенными поверхностями 36, 38 рабочие камеры детандера и расширяется при низком давлении до конечного объема.In this case, the gaseous medium, primarily the refrigerant, with an initial volume at high pressure, is formed between the helical contours 32, 34 and the wall surfaces 36, 38 adjacent to them, the working chambers of the expander and expands at low pressure to a final volume.

Для адаптации винтового детандера 10, например, к требующимся в расширительном контуре условиям эксплуатации осуществляется адаптация рабочего состояния винтового детандера 10, во-первых, относительно объемного отношения, которое дает отношение между максимальным заключенным начальным объемом и выданным конечным объемом, и, во-вторых, относительно производительности детандера, которая дает долю фактически расширенного винтовым детандером объемного потока по отношению к максимально расширяемому с помощью винтового детандера 10 объемному потоку.In order to adapt the screw expander 10, for example, to the operating conditions required in the expansion circuit, the operating state of the screw expander 10 is adapted, firstly, with respect to the volume ratio, which gives the ratio between the maximum enclosed initial volume and the output volume, and, secondly, with respect to the performance of the expander, which gives the proportion of the volumetric flow actually expanded by the screw expander in relation to the volumetric flow that is maximally expanded by means of the screw expander 10 .

Для адаптации рабочего состояния в первом, изображенном на фиг. 2-8 примере выполнения первый управляющий золотник 52 и второй управляющий золотник 54 расположены находящимися друг за другом в предусмотренном в корпусе 12 детандера золотниковом канале 56, причем золотниковый канал 56 проходит параллельно осям 22, 24 винтового ротора и направляет первый управляющий золотник 52 и второй управляющий золотник 54 в области их, не граничащей с винтовыми роторами 26, 28 направляющей окружной поверхности 58.In order to adapt the operating state in the first one shown in FIG. 2-8 of the exemplary embodiment, the first control valve 52 and the second control valve 54 are located one behind the other in the valve channel 56 provided in the expander housing 12, and the valve channel 56 runs parallel to the axes 22, 24 of the helical rotor and guides the first control valve 52 and the second control valve. spool 54 in their area, not adjacent to the helical rotors 26, 28 of the guide circumferential surface 58.

Первый управляющий золотник 52 обращен к камере 44 высокого давления и, таким образом, расположен со стороны высокого давления, а второй управляющий золотник 54 расположен по отношению к первому управляющему золотнику 52 со стороны низкого давления.The first control spool 52 faces the high pressure chamber 44 and thus is located on the high pressure side, and the second control spool 54 is located in relation to the first control spool 52 on the low pressure side.

Каждый из обоих управляющих золотников 52 и 54 имеет, помимо этого, еще граничащую с винтовым ротором 26 стенную поверхность 62 золотника и граничащую с винтовым ротором 28 стенную поверхность 64 золотника, которые представляют собой частичные поверхности стенных поверхностей 36 и 38, и образованные корпусом 12 детандера стенные поверхности 66 и 68 корпуса, которые тоже представляют собой частичные поверхности стенных поверхностей 36 и 38, и стенные поверхности корпуса дополняют стенные поверхности 36 и 38, которые вместе с винтовыми контурами 32 и 34 вносят свой вклад в образование рабочих камер детандера.Each of both control spools 52 and 54 has, in addition, a wall surface 62 of the spool adjoining the helical rotor 26 and a wall surface 64 of the spool adjoining the helical rotor 28, which are partial surfaces of the wall surfaces 36 and 38, and formed by the body 12 of the expander wall surfaces 66 and 68 of the housing, which are also partial surfaces of the wall surfaces 36 and 38, and the wall surfaces of the housing complement the wall surfaces 36 and 38, which, together with the helical contours 32 and 34, contribute to the formation of the working chambers of the expander.

Как изображено на фиг. 2, а также 4-8, первый управляющий золотник 52 и второй управляющий золотник 54 образованы так, что они ввиду того, что они образуют стенные поверхности 62 и 64 золотника, а также направляющую окружную поверхность 58, являются идентичными и, таким образом, они могут направляться с возможностью перемещения в золотниковом канале 56 корпуса 12 детандера в проходящем параллельно осям 22, 24 винтового ротора направлении 72 перемещения.As shown in FIG. 2 as well as 4-8, the first control spool 52 and the second control spool 54 are formed such that, in view of the fact that they form the wall surfaces 62 and 64 of the spool, as well as the guiding circumferential surface 58, they are identical and thus they can be guided with the possibility of movement in the spool channel 56 of the expander housing 12 in the direction 72 of movement parallel to the axes 22, 24 of the helical rotor.

При этом первый управляющий золотник 52 образует обращенную к камере 44 высокого давления, устанавливающую начальный объем рабочих камер детандера впускную кромку 82, которая за счет перемещения первого управляющего золотника 52 является перемещаемой в направлении 72 перемещения и за счет ее положения по отношению к находящейся со стороны высокого давления замыкающей поверхности 84 камеры 18 винтовых роторов участвует в определении начального объема образованных рабочих камер детандера и, следовательно, объемного отношения.In this case, the first control spool 52 forms an inlet edge 82 facing the high-pressure chamber 44, which sets the initial volume of the expander working chambers, which, due to the movement of the first control spool 52, is movable in the direction 72 of movement and due to its position relative to that located on the high side pressure of the closing surface 84 of the chamber 18 of the helical rotors is involved in determining the initial volume of the formed working chambers of the expander and, consequently, the volume ratio.

Как изображено на фиг. 2 и 4-8, первый управляющий золотник 52 и второй управляющий золотник 54 имеют обращенные друг к другу торцевые поверхности 86 и 88, которыми они, как изображено, например, на фиг. 4 и фиг. 5, являются прилагаемыми друг к другу так, что стенные поверхности 62 и 64 золотника первого управляющего золотника 52 и второго управляющего золотника 54 переходят друг в друга.As shown in FIG. 2 and 4-8, the first control spool 52 and the second control spool 54 have end surfaces 86 and 88 facing each other, with which they, as shown, for example, in FIG. 4 and FIG. 5 are attached to each other so that the wall surfaces 62 and 64 of the spool of the first control spool 52 and the second control spool 54 merge into each other.

Помимо этого, первый управляющий золотник 52 и второй управляющий золотник 54 дополнительно к золотниковому каналу 56 направляются относительно друг друга с помощью телескопической направляющей 92, которая имеет внутренний направляющий элемент 94 и направляющее приемное гнездо 96, причем направляющее приемное гнездо 96 предусмотрено в первом управляющем золотнике 52, а направляющий элемент 94 удерживается во втором управляющем золотнике 54 и выступает за его торцевую поверхность 88, так что он может внедряться в направляющее приемное гнездо 96 в первом управляющем золотнике 52.In addition, the first control spool 52 and the second control spool 54, in addition to the spool channel 56, are guided relative to each other by means of a telescopic guide 92, which has an internal guide element 94 and a guide receptacle 96, the guide receptacle 96 being provided in the first control spool 52 , and the guide element 94 is held in the second control spool 54 and protrudes beyond its end surface 88 so that it can be inserted into the guide receptacle 96 in the first control spool 52.

Помимо этого, в окружающей направляющий элемент 94 внутренней камере 102 второго управляющего золотника 54, преимущественным образом, предусмотрена еще пружина 104 сжатия, которая служит для того, чтобы нагружать первый управляющий золотник 52 относительно второго управляющего золотника 54 так, чтобы торцевые поверхности 86 и 88 были передвигаемыми в стороны друг от друга.In addition, in the inner chamber 102 of the second control spool 54 surrounding the guide element 94, a compression spring 104 is advantageously provided, which serves to load the first control spool 52 relative to the second control spool 54 so that the end surfaces 86 and 88 are moving away from each other.

Как изображено на фиг. 2, для перемещения первого управляющего золотника 52 в качестве первого привода золотника предусмотрена цилиндровая структура 112, которая содержит цилиндрическую камеру 114 и поршень 116, причем поршень 116 соединен с поршневым штоком 118, который выполняет соединение с первым управляющим золотником 52, а именно, например, с выступом 122 первого управляющего золотника 52, который расположен, например, на находящейся напротив торцевой поверхности 86 стороне такового.As shown in FIG. 2, in order to move the first control spool 52, a cylinder structure 112 is provided as the first spool actuator, which includes a cylindrical chamber 114 and a piston 116, the piston 116 being connected to a piston rod 118 which is connected to the first control spool 52, namely, for example, with the protrusion 122 of the first control spool 52, which is located, for example, located opposite the end surface 86 side thereof.

Помимо этого, цилиндровая структура 112 находится, прежде всего, на находящейся напротив второго управляющего золотника 54 стороне первого управляющего золотника 52, преимущественным образом на находящемся со стороны высокого давления участке 124 корпуса 12 детандера, который расположен вслед за золотниковым каналом 56 и вслед за камерой 44 высокого давления и, таким образом, на находящейся напротив камеры 42 низкого давления стороне корпуса 12 детандера.In addition, the cylinder structure 112 is primarily located on the opposite side of the second control valve 54 of the first control valve 52, mainly on the high-pressure side section 124 of the expander body 12, which is located after the valve channel 56 and after the chamber 44 high pressure and thus on the side of the expander body 12 opposite the low pressure chamber 42 .

Второй управляющий золотник 54 является перемещаемым с помощью образующей второй привод золотника цилиндровой структуры 132, которая содержит передвигаемый в цилиндрической камере 134 поршень 136, причем цилиндрическая камера 134 простирается, прежде всего, в продолжение золотникового канала 56 на находящемся со стороны низкого давления участке 142 корпуса, на котором расположены находящиеся со стороны привода подшипниковые узлы для винтовых роторов 26 и 28, которые выполнены с возможностью приведения в движение, например, через приводной вал 144.The second control spool 54 is movable by means of a cylinder structure 132 forming the second spool drive, which comprises a piston 136 movable in the cylindrical chamber 134, the cylindrical chamber 134 extending primarily in the continuation of the spool channel 56 on the low-pressure side section 142 of the housing, on which are located on the side of the drive bearing units for helical rotors 26 and 28, which are made with the possibility of being driven, for example, through the drive shaft 144.

Поршень 136, прежде всего, выполнен монолитно на втором управляющем золотнике 54 и имеет поршневую поверхность, которая соответствует, по меньшей мере, площади поперечного сечения второго управляющего золотника 54.Piston 136 is primarily formed in one piece on second control spool 54 and has a piston surface that corresponds to at least the cross-sectional area of second control spool 54.

Находящийся со стороны низкого давления участок 142 корпуса, на котором размещена цилиндрическая камера 134 цилиндровой структуры 132 для передвижения второго управляющего золотника 54, находится в области корпуса 12 детандера, которая расположена напротив находящегося со стороны высокого давления участка 124 корпуса для размещения цилиндрической камеры 114 цилиндровой структуры 112.The low-pressure side section 142 of the body, on which the cylindrical chamber 134 of the cylinder structure 132 is located for moving the second control spool 54, is located in the region of the expander body 12, which is located opposite the high-pressure side section 124 of the body for accommodating the cylindrical chamber 114 of the cylinder structure 112.

Цилиндровые структуры 112 и 132 выполнены с возможностью приведения в действие, например, с помощью находящегося под давлением масла, которое и так уже имеется в детандере для смазывания винтовых роторов 26, 28.The cylinder structures 112 and 132 are designed to be actuated, for example, by means of pressurized oil already present in the expander to lubricate the helical rotors 26, 28.

Помимо этого, в подобных цилиндровых структурах являются настраиваемыми также различные положения поршня, как это описано, например, в ЕР 1 072 796 А1, на что при этом делается ссылка.In addition, in such cylinder structures, different piston positions are also adjustable, as described, for example, in EP 1 072 796 A1, to which reference is made.

Первый управляющий золотник 52 и второй управляющий золотник 54 могут сдвигаться вместе с помощью цилиндровых структур 112 и 132 настолько, что в объединенном положении торцевые поверхности 86 и 88 прилегают друг к другу, и оба управляющих золотника 52, 54 могут также передвигаться в объединенном положении вместе как единый управляющий золотник, который простирается от находящейся со стороны низкого давления замыкающей поверхности 126 в направлении находящейся со стороны высокого давления замыкающей поверхности 84 и впускная кромка 82 которого принимает участие в установлении объемного отношения, причем, как изображено на фиг.4, в этом объединенном положении винтовой детандер 10 всегда выдает максимальный объемный поток.The first control spool 52 and the second control spool 54 can be moved together by the cylinder structures 112 and 132 so that, in the combined position, the end surfaces 86 and 88 are adjacent to each other, and both control spools 52, 54 can also be moved in the combined position together as a single control spool that extends from the low side closing surface 126 towards the high pressure side closing surface 84 and whose inlet lip 82 participates in establishing the volume ratio, and, as shown in Fig.4, in this combined position the screw expander 10 always delivers the maximum volumetric flow.

В зависимости от положения впускной кромки 82 относительно замыкающей поверхности 84 может адаптироваться объемное отношение, которое при становящемся все меньше расстоянии от впускной кромки 82 до замыкающей поверхности 84 возрастает и достигает своего максимального значения тогда, когда впускная кромка 82 имеет требующееся для минимизации начального объема наименьшее расстояние до замыкающей поверхности 84, как это изображено, например, на фиг. 5.Depending on the position of the inlet lip 82 with respect to the closing surface 84, the volume ratio can be adapted, which, with an increasingly smaller distance from the inlet lip 82 to the closing surface 84, increases and reaches its maximum value when the inlet lip 82 has the smallest distance required to minimize the initial volume. to the closing surface 84, as shown, for example, in FIG. 5.

Если теперь производительность детандера, то есть выдаваемый фактически объемный поток, необходимо дополнительно варьировать, то, как это изображено, например, на фиг.6, за счет движение управляющих золотников 52 и 54 друг от друга в разделенное положение происходит отделение торцевых поверхностей 86 и 88. В разделенном положении второй управляющий золотник 54 является недействующим, и, таким образом, в разделенном положении конечный объем определяется положением торцевой поверхности 86 первого управляющего золотника 52.If now the performance of the expander, that is, the volumetric flow actually delivered, needs to be further varied, then, as shown, for example, in Fig. 6, due to the movement of the control spools 52 and 54 from each other to a divided position, the end surfaces 86 and 88 are separated In the split position, the second control spool 54 is inactive, and thus, in the split position, the final volume is determined by the position of the end surface 86 of the first control spool 52.

До тех пор, пока впускная кромка 82 не находится в положении, в котором она задает минимально возможный начальный объем, отношение конечного объема, заданного торцевой поверхностью 86, к начальному объему, заданному впускной кромкой 82, является все же неварьируемым.As long as the inlet lip 82 is not in a position where it defines the smallest possible initial volume, the ratio of the final volume given by the end face 86 to the initial volume given by the inlet lip 82 is still unvarying.

Если же первый управляющий золотник 52 как это изображено на фиг. 7, смещается в направлении камеры 44 высокого давления настолько, что впускная кромка 82 имеет минимальное расстояние до замыкающей поверхности 84 или даже смещается за ее пределы в охваченную камерой 44 высокого давления входную камеру 146 для первого управляющего золотника 52, то возможно варьирование конечного объема за счет положения торцевой поверхности 86 без изменения начального объема, так как тогда он остается всегда минимальным.If the first control spool 52, as shown in FIG. 7 is displaced in the direction of the pressure chamber 44 so that the inlet lip 82 has a minimum distance from the closing surface 84, or even shifts beyond it into the inlet chamber 146 enclosed by the pressure chamber 44 for the first control spool 52, it is possible to vary the final volume due to position of the end surface 86 without changing the initial volume, since then it always remains minimal.

Для исключения влияния второго управляющего золотника 54 в разделенном положении он, прежде всего с помощью цилиндровой структуры, 132 заводится на участок 142 корпуса, причем цилиндрическая камера 134 определена по размерам так, что она одновременно охватывает входную камеру 148 для второго управляющего золотника 54 и, таким образом, создает возможность для того, чтобы передвигать второй управляющий золотник 54 в сторону от первого управляющего золотника 52 настолько, что торцевая поверхность 88 больше не влияет на конечный объем.In order to eliminate the influence of the second control spool 54 in the split position, it is, first of all, with the help of a cylinder structure, 132 is inserted into the housing section 142, the cylindrical chamber 134 being sized so that it simultaneously surrounds the inlet chamber 148 for the second control spool 54 and, thus thus making it possible to move the second control spool 54 away from the first control spool 52 so that the end surface 88 no longer affects the final volume.

Таким образом, второй управляющий золотник 54 позволяет влиять на конечный объем за счет того, что он или для образования объединенного положения управляющих золотников 52, 54 прилегает своей торцевой поверхностью 88 к торцевой поверхности 86 первого управляющего золотника 52 и таким образом максимизирует конечный объем, или может своей собственной торцевой поверхностью 88 передвигаться в сторону от торцевой поверхности 86 первого управляющего золотника 52 настолько, что второй управляющий золотник 54 более не оказывает никакого влияния на конечный объем, а он определен торцевой поверхностью 86.Thus, the second control spool 54 makes it possible to influence the final volume by either placing its end surface 88 against the end surface 86 of the first control spool 52 to form the combined position of the control spools 52, 54 and thus maximizing the final volume, or it can move away from the end surface 86 of the first control spool 52 with its own end surface 88 so that the second control spool 54 no longer has any effect on the final volume, but it is determined by the end surface 86.

Для регистрации положений первого управляющего золотника 52 и второго управляющего золотника 54 предусмотрен обозначенный в целом ссылочным обозначением 152 блок регистрации положения, который содержит простирающийся параллельно направлению 72 перемещения управляющих золотников 52, 54 и, таким образом, параллельно осям 22, 24 винтового ротора детекторный элемент 154, который в состоянии регистрировать положения элементов 156 и 158 индикации положения.In order to record the positions of the first control spool 52 and the second control spool 54, a position detection unit, generally indicated by 152, is provided, which comprises a detection element 154 extending parallel to the direction of movement 72 of the control spools 52, 54 and thus parallel to the axes 22, 24 of the helical rotor. , which is able to register the positions of the elements 156 and 158 position indication.

При этом элемент 156 индикации положения жестко связан с первым управляющим золотником 52, а именно с примыкающей к торцевой поверхности 86 конечной областью 162 первого управляющего золотника 52, а элемент 158 индикации положения связан со вторым управляющим золотником 54, а именно с примыкающей к торцевой поверхности 88 конечной областью 164 такового, как это изображено, прежде всего, на фиг. 9.In this case, the position indication element 156 is rigidly connected to the first control spool 52, namely, with the end area 162 of the first control spool 52 adjacent to the end surface 86, and the position indication element 158 is connected to the second control spool 54, namely, with the end surface 88 adjacent to the end surface. end region 164 as shown primarily in FIG. 9.

Как изображено на фиг. 10, каждый из этих элементов 156 или же 158 индикации положения содержит обозначенный в целом ссылочным обозначением 174 вилочный элемент, который своими двумя вилочными полками 176 и 178 ограничивает находящее между ними промежуточное пространство 182, через которое проходит простирающийся вдоль детекторный элемент 154. Каждый из этих вилочных элементов 174 через соединенный с соответствующей конечной областью 162 или же 164 соединительный элемент 172 связан с соответствующим управляющим золотником 52, 54.As shown in FIG. 10, each of these position indication elements 156 or 158 comprises a fork element, indicated as a whole by the reference symbol 174, which, with its two fork legs 176 and 178, defines an intermediate space 182 located between them, through which the longitudinally extending detector element 154 passes. Each of these fork elements 174 through a connecting element 172 connected to the respective end area 162 or 164 is connected to the respective control spool 52, 54.

Вилочные полки 176 и 178, преимущественным образом, держат магниты 184 или же 186, магнитное поле которых пронизывает детекторный элемент 154 в месте нахождения магнитов 184, 186.The fork legs 176 and 178 advantageously hold magnets 184 or 186 whose magnetic field penetrates the detector element 154 at the location of the magnets 184, 186.

При этом детекторный элемент 154 выполнен из магнитострикционного материала, так что соответствующее место 188 вызванного магнитами 184, 186 протекания магнитных полей через детекторный элемент 154 является определяемым с помощью обозначенного в целом ссылочным обозначением 192 блока обработки данных, причем блок 192 обработки данных, например, в магнитострикционном детекторном элементе 154 генерирует звуковые волны, которые в местах 188, через которые протекают магнитные поля магнитов 184, 186, испытывают обратное отражение, так что на основании времени прохождения отраженных звуковых волн блок 192 обработки данных может определять положение мест 188, в которых происходит протекание магнитных полей через магнитострикционный детекторный элемент 154.In this case, the detector element 154 is made of a magnetostrictive material, so that the corresponding location 188 of the flow of magnetic fields caused by the magnets 184, 186 through the detector element 154 is determined using the data processing unit indicated as a whole by the reference symbol 192, and the data processing unit 192, for example, in magnetostrictive detector element 154 generates sound waves which, at the locations 188 through which the magnetic fields of the magnets 184, 186 flow, are reflected back so that, based on the travel time of the reflected sound waves, the data processing unit 192 can determine the position of the locations 188 at which the flow occurs. magnetic fields through the magnetostrictive detector element 154.

Соединительные элементы 172, которые удерживаются в соответствующих конечных областях 162, 164 управляющих золотников 52, 54, пронизывают простирающийся вдоль, выполненный в форме канавки проем 194, который выполнен в образующей золотниковый канал 56 стенке 196 корпуса и имеет длину, которая в разделенном положении допускает полное вхождение второго управляющего золотника 54 во входную камеру 148, и положение первого управляющего золотника 52 при минимальном начальном объеме, то есть положение соответственно фиг. 8, и положение первого управляющего золотника 52 при минимальном объемном отношении, то есть при максимальном расстоянии от впускной кромки 82 до находящейся с напорной стороны замыкающей поверхности 84, и, кроме того, в объединенном положении допускает положение второго управляющего золотника 54 с первым управляющим золотником 52 при максимальном объемном отношении (фиг. 5) и минимальном объемном отношении (фиг. 4).The connecting elements 172, which are held in the respective end regions 162, 164 of the control spools 52, 54, pierce a longitudinally extending, groove-shaped opening 194, which is formed in the body wall 196 forming the spool channel 56 and has a length which, in a split position, allows full the entry of the second control spool 54 into the inlet chamber 148, and the position of the first control spool 52 at the minimum initial volume, that is, the position respectively of FIG. 8 and the position of the first control spool 52 at the minimum volume ratio, i.e. at the maximum distance from the inlet lip 82 to the closing surface 84 located on the pressure side, and, in addition, in the combined position, allows the position of the second control spool 54 with the first control spool 52 at the maximum volume ratio (Fig. 5) and the minimum volume ratio (Fig. 4).

Каждый, соединенный с соответствующей конечной областью 162 и 164 соответствующего управляющего золотника 52 или же 54 соединительный элемент 172 образует вместе с выполненным в форме канавки проемом 194 предохранение от прокручивания для соответствующего управляющего золотника 52, 54 аналогично направляющей, образованной пазовым сухарем и пазом, так что вместе с тем отпадает необходимость того, чтобы предусматривать в управляющих золотниках 52, 54 пазы, которые взаимодействуют с выступающими в золотниковый канал 56 пазовыми сухарями.Each connecting element 172 connected to the respective end region 162 and 164 of the respective control spool 52 or 54 forms, together with the groove-shaped opening 194, a rotation protection for the respective control spool 52, 54 in the same way as the guide formed by the slot block and the groove, so that at the same time, there is no need to provide grooves in the control spools 52, 54, which interact with the slot crackers protruding into the spool channel 56.

Проем 194 всегда поддерживается в камере 42 низкого давления под давлением и служит, таким образом, также для того, чтобы удерживать управляющие золотники 52, 54 с их направляющими окружными поверхностями 58 в прилегании к золотниковому каналу 56, так что управляющие золотники 52, 54 не могут за счет образующегося между золотниковым каналом 56 и направляющими окружными поверхностями 58 высокого давления прижиматься стенными поверхностями 62, 64 золотника к винтовым роторам 26, 28.The opening 194 is always maintained in the low pressure chamber 42 under pressure and thus also serves to keep the control spools 52, 54 with their guide circumferential surfaces 58 in contact with the spool channel 56, so that the control spools 52, 54 cannot due to the high pressure formed between the spool channel 56 and the guide circumferential surfaces 58, the wall surfaces 62, 64 of the spool are pressed against the helical rotors 26, 28.

При этом уплотнение проема 194 против более высоких давлений, прежде всего также против высокого давления, осуществляется за счет назначаемого с малыми допусками зазора между золотниковым каналом 56 и направляющими окружными поверхностями 58 управляющих золотников 52, 54.In this case, the sealing of the opening 194 against higher pressures, especially also against high pressure, is carried out due to the gap between the spool channel 56 and the guide circumferential surfaces 58 of the control spools 52, 54, which is assigned with small tolerances.

Для размещения вилочных элементов 174 и детекторного элемента 154 на находящейся напротив золотникового канала 56 стороне стенки 196 основного элемента 198 корпуса предусмотрено углубление 204, которое закрыто крышкой 212, которая, со своей стороны, имеет обращенное к углублению 204 углубление 214, так что углубления 204 и 214 взаимно дополняются и за счет этого образуют, например, проходящий параллельно направлению 72 перемещения, простирающийся вдоль детекторный канал 216, в котором, с одной стороны, простирается детекторный элемент 154 и в котором, с другой стороны, являются передвигаемыми вилочные элементы 174, которые своими вилочными полками 176, 178 с обеих сторон охватывают детекторный элемент 154 и позиционируют магниты 184, 186 таким образом, что их магнитное поле протекает через детекторный элемент 154 в определяемом каждый раз месте 188.To accommodate the fork elements 174 and the detector element 154, a recess 204 is provided on the side of the wall 196 of the main body element 198 opposite the spool channel 56, which is closed by a cover 212, which, in turn, has a recess 214 facing the recess 204, so that the recesses 204 and 214 complement each other and thereby form, for example, a detection channel 216 running parallel to the movement direction 72 and extending along it, in which, on the one hand, the detection element 154 extends and in which, on the other hand, there are movable fork elements 174, which by their own fork shelves 176, 178 surround the detector element 154 on both sides and position the magnets 184, 186 in such a way that their magnetic field flows through the detector element 154 at a location 188 determined each time.

Крышка 212, преимущественным образом, выполнена так, что в ее углублении 214 находится детекторный элемент 154 так, что детекторный элемент 154 вместе с блоком 192 обработки данных удерживается исключительно в крышке 212 и является снимаемым вместе с ней, в то время как вилочные элементы 174 простираются в детекторном канале 216, прежде всего как в углублении 214, так и в углублении 204.The cover 212 is advantageously designed such that the detection element 154 is located in its recess 214 so that the detection element 154 together with the processing unit 192 is held exclusively in the cover 212 and is removable with it, while the fork elements 174 extend in the detector channel 216, primarily in both recess 214 and recess 204.

Во втором упрощенном примере выполнения соответствующего изобретению винтового детандера предусмотрен, как изображено на фиг. 11-14, только первый управляющий золотник 52'.In a second simplified embodiment of the screw expander according to the invention, as shown in FIG. 11-14, only the first control spool 52'.

Прежде всего, такие же компоненты, как в первом примере выполнения, снабжены такими же ссылочными обозначениями, но выделены специальным символом ('), так что в отношении описания таковых в подробностях в случае, если не дается более подробное описание, делается ссылка на изложения, а также, прежде всего, на фиг. 1 и фиг. 3 к первому примеру выполнения.First of all, the same components as in the first exemplary embodiment are provided with the same reference symbols, but are marked with a special symbol ('), so that in relation to the description of such in detail, if no more detailed description is given, reference is made to the statements, and, above all, in FIG. 1 and FIG. 3 to the first embodiment.

В этом втором примере выполнения первый управляющий золотник 52' находится в золотниковом канале 56' и направляется в нем своей направляющей окружной поверхностью 58'. Помимо этого, первый управляющий золотник 52' образует внешние стенные поверхности 62'₁ и 64'₁ золотника, которые непосредственно примыкают к стенным поверхностям 66' и 68' корпуса, причем стенная поверхность 62'₁ золотника граничит с винтовым ротором 26', а стенная поверхность 64'₁ золотника - с винтовым ротором 28'.In this second exemplary embodiment, the first control spool 52' is located in the spool channel 56' and is guided there by its guiding circumferential surface 58'. In addition, the first control spool 52' forms the outer wall surfaces 62' ₁ and 64' _{1 of} the spool, which are directly adjacent to the wall surfaces 66' and 68' of the body, and the wall surface 62' _{1 of} the spool is adjacent to the helical rotor 26', and the wall surface 64' _{1 of} the spool - with a helical rotor 28'.

Первый управляющий золотник 52' образует, помимо этого, впускную кромку 82', которая расположена с обращением к камере 44' высокого давления и которая за счет своего расстояния до замыкающей поверхности 84' устанавливает начальный объем сравнимым образом, как это имеет место в первом примере выполнения.The first control spool 52' also forms an inlet lip 82', which is located facing the high pressure chamber 44' and which, by its distance from the closing surface 84', sets the initial volume in a comparable manner as in the first embodiment. .

Помимо этого, первый управляющий золотник 52' образует впускную кромку 86', которая определяет конечный объем, причем первый управляющий золотник 52' имеет такую протяженность параллельно осям 22, 24 винтового ротора, что с его помощью, во-первых, является настраиваемым максимальное объемное отношение V_i, если впускная кромка 82' имеет наименьшее возможное расстояние до замыкающей поверхности 84', а впускная кромка 86' еще не достигла замыкающей поверхности 126', а находится в камере 135' на находящемся со стороны низкого давления участке 142' корпуса, и, во-вторых, является настраиваемым пониженное объемное отношение V_i, например с минимальным начальным объемом, если первый управляющий золотник 52' передвигается впускной кромкой 82' в камеру 44' высокого давления, а впускная кромка 86' задает конечный объем (фиг. 12).In addition, the first control spool 52' forms an inlet lip 86' which determines the final volume, the first control spool 52' having such an extension parallel to the axes 22, 24 of the helical rotor that, with its help, firstly, the maximum volume ratio V _i if the inlet lip 82' has the smallest possible distance to the closing surface 84', and the inlet lip 86' has not yet reached the closing surface 126', but is located in the chamber 135' on the low-pressure side section 142' of the housing, and, secondly, a reduced volume ratio V _i is configurable, for example with a minimum initial volume, if the first control spool 52' is moved by the inlet lip 82' into the pressure chamber 44' and the inlet lip 86' sets the final volume (FIG. 12).

Можно было бы, однако, также настраивать пониженное объемное отношение V₁ посредством того, что первый управляющий золотник 52' вводится впускной кромкой 86' в камеру 135' на находящемся со стороны низкого давления участке 142' корпуса, так что начальный объем для расширения определяется впускной кромкой 82' вдоль винтовых роторов 26', 28' и на расстоянии от замыкающей поверхности 84', чтобы задавать больший начальный объем (фиг. 13).It would, however, also be possible to adjust the reduced volume ratio V ₁ by inserting the first control valve 52' with the inlet lip 86' into the chamber 135' on the low-pressure side section 142' of the body, so that the initial expansion volume is determined by the inlet edge 82' along the helical rotors 26', 28' and at a distance from the trailing surface 84' to give a larger initial volume (FIG. 13).

В этом случае за счет большего начального объема объемный поток, конечно, больше.In this case, due to the larger initial volume, the volumetric flow is, of course, greater.

Для регистрации положения первого управляющего золотника 52' тоже предусмотрен блок 152' регистрации положения, который имеет связанный с первым управляющим золотником 52' элемент 156' индикации положения, который, например в виде клинового элемента, простирается вдоль первого управляющего золотника 52' и взаимодействует с детекторным элементом 154', они оба расположены в детекторном канале 216 корпуса 12' детандера.To register the position of the first control spool 52', a position detection unit 152' is also provided, which has a position indication element 156' associated with the first control spool 52', which, for example in the form of a wedge element, extends along the first control spool 52' and interacts with the detector element 154', they are both located in the detector channel 216 of the expander housing 12'.

В третьем примере выполнения, изображенном на фиг. 14, который представляет собой модификацию второго примера выполнения, вместо выполненного в виде цилиндровой структуры привода золотника предусмотрен выполненный в виде привода 113 с ходовым винтов привод золотника, который имеет электрический приводной двигатель 115, с помощью которого является приводимым в действие ходовой винт 117, причем ходовой винт 117 входит в зацепление с внутренней резьбой 119 золотника 52' так что при вращающемся с помощью приводного двигателя 115 приводе ходового винта 117 золотник 52' выполнен с возможностью передвижения в направлении 72 перемещения аналогично гайке ходового винта и передвигаемым в соответственно предусмотренные положения, причем ходовой винт 117 может быть выполнен еще так, что он является самотормозящимся и таким образом удерживает управляющий золотник 52' в соответствующей положения.In the third embodiment shown in FIG. 14, which is a modification of the second exemplary embodiment, instead of a spool actuator made in the form of a cylinder structure, a spool actuator 113 is provided, which has an electric drive motor 115, with which the lead screw 117 is driven, and the lead the screw 117 engages with the female thread 119 of the spool 52' so that when the drive of the lead screw 117 is rotated by the drive motor 115, the spool 52' is movable in the direction of movement 72 in the same way as the lead screw nut and movable to the respective positions provided, the lead screw 117 can also be made so that it is self-braking and thus keeps the control spool 52' in the appropriate position.

Приводной двигатель 115 является питаемым электрическим током или от генератора 30', или от отдельного, интегрированного в детандер 10 генератора 121, или от внешней сети.The drive motor 115 is powered by electric current or from the generator 30', or from a separate generator 121 integrated into the expander 10, or from an external network.

Помимо этого, в качестве блока 152'' регистрации положения предусмотрен датчик угла поворота с элементом 156'' индикации положения, и детекторным элементом 154'', и блоком 192'' обработки данных, который регистрирует поворотные положения приводного двигателя 115, на основании которых делается обратное заключение о заданной ходовым винтом 117 положения управляющего золотника 52'.In addition, as a position detection unit 152'', a rotation angle sensor is provided with a position indication element 156'', and a detection element 154'', and a data processing unit 192'', which detects the rotational positions of the driving motor 115, based on which the opposite conclusion about the position of the control spool 52' set by the lead screw 117.

В отношении другого образования и признаков третьего примера выполнения делается в полном объеме ссылка на изложения к первому и второму примеру выполнения.With regard to other education and features of the third embodiment, reference is made in full to the presentations of the first and second embodiment.

В остальном, элементы третьего примера выполнения снабжены такими же ссылочными обозначениями, как в первом и втором примерах выполнения, так что делается ссылка на них.Otherwise, the elements of the third exemplary embodiment are provided with the same reference numerals as in the first and second exemplary embodiments, so that reference is made to them.

Как в первом, так и во втором и третьем примерах выполнения для передвижения управляющих золотников 52, 52' и 54 в предусмотренные для них положения, как изображено на фиг.2, предусмотрено устройство 218 управления, которое за счет соединения с блоком 152, 152', 152'' регистрации положения в состоянии определять фактические положения управляющих золотников 52, 52', 54.As in the first, and in the second and third examples of execution for the movement of the control spools 52, 52' and 54 in the positions provided for them, as shown in Fig.2, a control device 218 is provided, which, due to the connection with the block 152, 152' , 152'' position detection is able to determine the actual positions of the control spools 52, 52', 54.

Как изображено на фиг. 1 и 2, устройством 218 управления являются управляемыми соответствующие приводы золотника, например цилиндровые структуры 112, 112' и 132 или привод 113 с ходовым винтом, чтобы позиционировать соответствующие управляющие золотники 52, 52', 54.As shown in FIG. 1 and 2, the control device 218 controls respective spool actuators, such as cylinder structures 112, 112' and 132 or a lead screw actuator 113, to position the respective control spools 52, 52', 54.

В дополнение к этому являются управляемыми, например, магнитные клапаны ML1 и ML2, чтобы управлять подачей масла к цилиндровой структуре 112, 112' для первого управляющего золотника 52, 52', и являются управляемыми магнитные клапаны MV1 и MV2, чтобы управлять подачей масла к цилиндровой структуре 132 для второго управляющего золотника 54, или является управляемым приводной двигатель 115.In addition, for example, the solenoid valves ML1 and ML2 to control the oil supply to the cylinder structure 112, 112' for the first control spool 52, 52' are controllable, and the magnetic valves MV1 and MV2 are controllable to control the oil supply to the cylinder structure. structure 132 for the second control spool 54, or is controlled by the drive motor 115.

Во всех примерах выполнения устройство 218 управления регистрирует с помощью датчика SPH давления (фиг. 2, фиг. 11, фиг. 14) высокое давление РН, а с помощью датчика SPN давления (фиг. 2, фиг. 11 и фиг. 14) - получившееся после расширения низкое давление PN и, основываясь на зарегистрированном отношении давлений PV = PH/PN, посредством сравнения, по меньшей мере, с первым граничным значением G₁, управляет, например, положением первого управляющего золотника 52 и второго управляющего золотника 54 в первом примере выполнения или только положением первого управляющего золотника 52' во втором выполнении.In all embodiments, the control device 218 registers high pressure PH with the pressure sensor SPH (Fig. 2, Fig. 11, Fig. 14), and with the pressure sensor SPN (Fig. 2, Fig. 11 and Fig. 14) - the low pressure PN obtained after expansion and, based on the registered pressure ratio PV = PH/PN, by comparison with at least the first limit value G ₁ controls, for example, the position of the first control spool 52 and the second control spool 54 in the first example execution or only the position of the first control spool 52' in the second execution.

Если отношение давлений PV больше, чем это граничное значение G₁, то настраивается максимальное объемное отношение V_i, а если отношение давлений PV меньше, чем граничное значение G₁, то настраивается пониженное объемное отношение.If the pressure ratio PV is greater than this limit value G ₁ , then the maximum volume ratio V _i is set, and if the pressure ratio PV is less than the limit value G ₁ , then a reduced volume ratio is set.

В первом примере выполнения максимальное объемное отношение имеется в положении первого и второго управляющего золотника 52, 54 согласно фиг. 5, а пониженное объемное отношение имеется в положении первого и второго управляющего золотника 52, 54 согласно фиг. 4 при максимальном объемном потоке или, например, согласно фигурам 6, 7 при пониженном объемном потоке или согласно фиг. 8 при минимальном объемном потоке.In the first embodiment, the maximum volumetric ratio is in the position of the first and second control spools 52, 54 according to FIG. 5, and a reduced volume ratio is present at the position of the first and second control spools 52, 54 of FIG. 4 at maximum volume flow or, for example, according to figures 6, 7 at reduced volume flow or according to FIG. 8 at minimum volume flow.

Во втором и третьем примерах выполнения максимальное объемное отношение V_i имеется в положении первого управляющего золотника 52' согласно фиг. 11 или фиг. 14, или пониженное объемное отношение имеется в положении согласно фиг. 12 или 13 при одинаковом объемном отношении.In the second and third embodiments, the maximum volumetric ratio V _i is at the position of the first control spool 52' according to FIG. 11 or FIG. 14 or a reduced volume ratio is present in the position of FIG. 12 or 13 for the same volume ratio.

Так как при пониженном объемном отношении возможны несколько положений золотника, имеется также возможность изменения положений золотника с пониженными объемными отношениями, например за счет установления других граничных значений G_w, причем при превышенной или заниженной величине относительно другого такого граничного значения G_w устройством 218 управления тоже осуществляется переход к большему пониженному объемному отношению V_i или же к меньшему пониженному объемному отношению.Since several positions of the spool are possible with a reduced volume ratio, it is also possible to change the positions of the spool with reduced volume ratios, for example by setting other limit values G _w , moreover, if the value is exceeded or understated relative to another such limit value G _w , the control device 218 is also carried out transition to a larger reduced volume ratio V _i or to a smaller reduced volume ratio.

Устройство 218 управления может еще далее оптимизироваться в отношении своего функционирования, если оно регистрирует положения управляющих золотников 52, 54 или 52' с помощью описанного блока 152, 152', 152'' регистрации положения и управляет соответствующим приводом золотника, например за счет синхронной работы магнитных клапанов ML1 и ML2, а также, в известных случаях, MV1 MV2 управляет цилиндровыми структурами 112, 112' и, в известном случае, еще 132 или управляет подходящей работой приводного двигателя 115, чтобы, например, подводить предварительно определенные положения управляющих золотников 52, 52' и 54 для установки заданных объемных отношений V_i.The control device 218 can be further optimized in terms of its operation if it detects the positions of the control spools 52, 54 or 52' using the position detection unit 152, 152', 152'' described and controls the corresponding spool drive, for example by synchronous operation of the magnetic valves ML1 and ML2, as well as, in certain cases, MV1 MV2 controls the cylinder structures 112, 112' and, in the known case, another 132 or controls the appropriate operation of the drive motor 115, in order, for example, to bring predetermined positions of the control spools 52, 52 ' and 54 to set the given volume ratios V _i .

Прежде всего, имеется также возможность того, чтобы с помощью устройства 218 управления позиционировать управляющие золотники 52, 52', 54 с регулировкой по положению, то есть, например, точно подводить и поддерживать определенные программой управления детандером и возможные в рамках возможности перемещения управляющего золотника положения этих управляющих золотников 52, 52', 54.First of all, it is also possible to use the control device 218 to position the control spools 52, 52', 54 with position control, that is, for example, to precisely approach and maintain the positions determined by the expander control program and possible within the scope of the movement of the control spool these control spools 52, 52', 54.

Такая программа управления детандером работает, например, в верхнеуровневом устройстве управления детандером.Such an expander control program operates, for example, in a top-level expander control device.

В представленных примерах выполнения эта программа управления детандером интегрирована, прежде всего, в устройство 218 управления, причем, прежде всего, известны границы применения винтового детандера 10 и параметры газообразной рабочей среды, то есть, прежде всего, хладагента, и, например, с помощью датчика SPN давления (фигуры 2, 11, 14) регистрирует низкое давление, с помощью датчика SPH давления (фигуры 2, 11, 14) - высокое давление и с помощью температурного датчика STH - температуру рабочей среды на стороне высокого давления (фиг. 2), а также с помощью температурного датчика STN температуру рабочей среды на стороне низкого давления.In the exemplary embodiments shown, this expander control program is integrated primarily in the control device 218, whereby the limits of application of the screw expander 10 and the parameters of the gaseous working medium, i.e., primarily the refrigerant, are known, and, for example, using a SPN pressure (figures 2, 11, 14) registers low pressure, using the pressure sensor SPH (figures 2, 11, 14) - high pressure and using the temperature sensor STH - the temperature of the working medium on the high pressure side (fig. 2), and also with the help of the temperature sensor STN the temperature of the working medium on the low pressure side.

Кроме того, прежде всего также с помощью устройства 218 управления, может осуществляться еще регистрация рабочих параметров электрического генератора 30 в отношении скорости вращения, потребляемой мощности, напряжения и температуры.In addition, above all also by means of the control device 218, the operating parameters of the electrical generator 30 can also be recorded in terms of rotational speed, power consumption, voltage and temperature.

Помимо этого, устройство 218 управления может регистрировать, прежде всего, также давление смазочного материала, течение смазочного материала, уровень смазочного материала и температуру смазочного материала.In addition, the control device 218 can primarily also detect lubricant pressure, lubricant flow, lubricant level and lubricant temperature.

Помимо этого, прежде всего, устройству 218 управления через внешний сигнал задается также требуемая производительность детандера, например для расширительного контура, в котором работает винтовой детандер 10.In addition, first of all, the required expansion capacity is also set via an external signal to the control device 218, for example for an expansion circuit in which the screw expander 10 operates.

На основании некоторых, избранных из этих величин, прежде всего на основании информации о рабочей среде, например о хладагенте, о давлении и температуре на стороне высокого давления и на стороне низкого давления, а также о скорости вращения винтовых роторов 26, 28, или на основании других из этих, упомянутых выше величин с помощью устройства 218 управления программой управления детандером может определяться и настраиваться с регулировкой по положению оптимальная положение управляющих золотников 52, 52' и 54 для соответствующего рабочего состояния.On the basis of some selected of these values, primarily on the basis of information about the working medium, for example about the refrigerant, about the pressure and temperature on the high pressure side and on the low pressure side, as well as on the speed of rotation of the helical rotors 26, 28, or on the basis of other of these values mentioned above, using the expander control program controller 218, the optimum position of the control spools 52, 52' and 54 for the respective operating state can be determined and position-adjusted.

Изображенная на фиг. 14 установка для получения электрической энергии из тепла, прежде всего для получения электрической энергии из отходящего тепла, содержит изображенный на фиг. 15 замкнутый процесс, прежде всего работающий с циклом Ренкина замкнутый процесс, в котором введенная в контур 240 рабочая среда, исходя из конденсированного состояния, уплотняется компрессором 242, который приводится в действие двигателем 244.Shown in FIG. 14, an installation for generating electrical energy from heat, in particular for producing electrical energy from waste heat, comprises the system shown in FIG. 15 a closed process, primarily operating with a Rankine cycle, a closed process in which the working fluid introduced into the circuit 240, based on the condensed state, is condensed by the compressor 242, which is driven by the engine 244.

В последующем теплообменнике 246 рабочая среда испаряется за счет подачи тепла из теплового потока 248.In the subsequent heat exchanger 246, the working fluid is evaporated by supplying heat from the heat stream 248.

Подача тепла через тепловой поток 248 осуществляется, например, с помощью контура 250 горячей воды, который проходит через теплообменник 246 и в котором расположен насос 252 горячей воды для обеспечения циркуляции горячей воды в контуре 250 горячей воды, который, со своей стороны, приводится в действие двигателем 254.The supply of heat through the heat flow 248 is carried out, for example, by means of a hot water circuit 250, which passes through the heat exchanger 246 and in which the hot water pump 252 is located to circulate hot water in the hot water circuit 250, which, for its part, is driven engine 254.

Испарившаяся за счет подачи теплового потока 248 в теплообменник 246 рабочая среда подается в расположенную в контуре 240 вслед за теплообменником 246 детандерную установку 260, которая содержит, прежде всего, описанный выше винтовой детандер 10, которым приводится в действие генератор 30 для генерации электрического тока.Evaporated by the supply of heat flow 248 to the heat exchanger 246, the working fluid is supplied to the expander installation 260 located in the circuit 240 after the heat exchanger 246, which primarily contains the screw expander 10 described above, which drives the generator 30 to generate electric current.

После протекания через винтовой детандер 10 рабочая среда подается в контуре 250 в теплообменник 262, в котором рабочая среда конденсируется, причем с помощью теплообменника 262 осуществляется отбор теплового потока 264.After flowing through the screw expander 10, the working medium is supplied in the circuit 250 to the heat exchanger 262, in which the working medium is condensed, and the heat flow 264 is removed using the heat exchanger 262.

Для этого предусмотрен, прежде всего, контур 270 холодной воды, который тоже проходит через теплообменник 262, причем в контуре 270 холодной воды расположен насос 272 холодной воды, который приводится в действие двигателем 274.For this, first of all, a cold water circuit 270 is provided, which also passes through the heat exchanger 262, and in the cold water circuit 270 there is a cold water pump 272, which is driven by a motor 274.

С помощью компрессора 242, прежде всего, осуществляется изоэнтропийное, преимущественным образом идеальное изоэнтропийное, уплотнение образованного в теплообменнике 262 жидкого насыщенного конденсата рабочей среды, и в теплообменнике 246 происходит по существу изобарное испарение переохлажденной системы вплоть до достижения парообразного насыщенного состояния, в котором рабочая среда затем подается на детандерную установку 260, причем в винтовом детандере 10 при расширении происходит механическая работа, за счет которой приводится в действие генератор 30.By means of the compressor 242, first of all, an isentropic, preferably ideal isentropic, sealing of the liquid saturated condensate of the working medium formed in the heat exchanger 262 is carried out, and in the heat exchanger 246, an essentially isobaric evaporation of the supercooled system occurs until a vaporous saturated state is reached, in which the working medium then is fed to the expander unit 260, and in the screw expander 10, during expansion, mechanical work occurs, due to which the generator 30 is driven.

В теплообменнике 262 за счет отбора теплового потока 264 происходит в завершение изобарная, прежде всего полностью изобарная, конденсация рабочей среды, так что тогда жидкий насыщенный конденсат может снова подаваться на компрессор 242.In the heat exchanger 262, the isobaric, in particular fully isobaric, condensation of the working medium takes place due to the removal of the heat flow 264, so that the liquid saturated condensate can then be fed back to the compressor 242.

В качестве рабочей среды применяются, прежде всего, органические рабочие среды, как например: R245fa, R1224yd(z), R1336mzz(Z), R1336mzz(E), R1233zd, R1234ze, R1234yf, R134a, R245fa и их смеси или подобные среды.As operating media, organic media are primarily used, such as R245fa, R1224yd(z), R1336mzz(Z), R1336mzz(E), R1233zd, R1234ze, R1234yf, R134a, R245fa and their mixtures or similar media.

Подобный замкнутый процесс служит, преимущественным образом, для использования промышленного отходящего тепла, которое возникает, например, в диапазоне от 85°С до 700°С, причем с помощью описанного выше замкнутого процесса это отходящее тепло может оптимальным образом преобразовываться в электрическую энергию.Such a closed process serves advantageously to use industrial waste heat, which occurs, for example, in the range from 85° C. to 700° C., whereby this waste heat can be optimally converted into electrical energy by means of the closed process described above.

Так как в замкнутом процессе подача теплового потока 248, а также отбор теплового потока 264 изменяются, то изменяются также имеющиеся в винтовом детандере высокое давление РН и низкое давление PN, которые регистрируются с помощью датчиков SPH и SPN, и, таким образом, также отношение давлений PV, так что преимуществом является адаптация винтового детандера 10 к измененным отношениям давлений, чтобы, с одной стороны, предотвращать чрезмерное расширение и, с другой стороны, избегать неполного расширения, которые в каждом случае приводят к тому, что винтовой детандер 10 с генератором 30 не может преобразовывать выделенную в контуре 240 и предоставленную в распоряжение энергию в электрическую энергию.Since the supply of heat flow 248 and the extraction of heat flow 264 change in a closed process, the high pressure PH and the low pressure PN present in the screw expander, which are recorded by the sensors SPH and SPN, also change, and thus also the pressure ratio PV, so that it is advantageous to adapt the screw expander 10 to changed pressure ratios in order to prevent over-expansion on the one hand and, on the other hand, to avoid incomplete expansion, which in each case would cause the screw expander 10 with the generator 30 not to can convert the energy allocated in the circuit 240 and made available to electrical energy.

Такую адаптацию к различным отношениям давлений позволяют осуществлять описанные выше винтовые детандеры 10 с различными положениями управляющих золотников 52, 52', 54, которые являются реализуемыми за счет различных описанных возможностей устройства 218 управления таковыми.Such adaptation to different pressure ratios is made possible by the above-described screw expanders 10 with different positions of the control spools 52, 52', 54, which are realized through the various described possibilities of the control device 218 thereof.

Claims

1. Screw expander (10), containing:

- housing (12) of the expander with a chamber (18) of screw rotors located in it,

- two helical rotors located in the chamber (18) and an expander installed in the housing (12) with the possibility of rotation around the respective axes (22, 24) of the helical rotors (26, 28), which, with their helical contours (32, 34), engage each other with each other and interact with the wall surfaces (36, 38) respectively adjoining them and partially covering them, so that through the high-pressure chamber (44) located in the expander housing (12) to receive the supplied working medium and give it to the area located in the housing (12 ) expander chamber (42) low pressure, and the gaseous working medium at high pressure (PH) is with the initial volume formed between the screw contours (32, 34) and adjacent wall surfaces (36, 38) of the expansion chamber and expands at low pressure (PN) to final volume,

- driven by means of helical rotors (26, 28) generator (30),

- at least one control valve (52, 52', 54) located in the spool channel (56) of the expander body (12) and bordering the wall surfaces (62, 64) with both helical rotors (26, 28), which is made with the possibility of movement in the direction (72) of movement parallel to the axes (22, 24) of the helical rotor and due to this it is made to influence the final volume and / or initial volume, moreover, to move the control spool (52, 52', 54) to various positions a drive (112, 132, 113) of the spool is provided,

- a control device (218) configured to control the drive (112, 132) of the corresponding control valve (52, 52', 54) to set a volume ratio (V _i ) suitable for expanding the working medium, formed from the final volume divided by the initial volume,

moreover, the control device (218) is designed in such a way that by means of the corresponding sensors (SPH, SPN) located on the high pressure side and on the low pressure side, register high pressure (РН) and low pressure (PN), determine on their basis the ratio ( PV) of high pressure (PH) to low pressure (PN) and by controlling the respective actuator (112, 132, 113) of the spool, position the corresponding control spool (52, 52', 54) in accordance with the increase in the ratio (PV) of high pressure (PH ) to low pressure (PN) above at least one predetermined limit value (G ₁ ) or by decreasing the ratio (PV) of high pressure (PH) to low pressure (PN) below at least one predetermined limit value (G ₁ ).

2. Screw expander according to claim. 1, characterized in that the screw expander (10) has two control valves (52, 54), the first control valve (52) is made to influence the initial volume, and the second control valve (54) performed with an impact on the final volume.

3. Screw expander according to claim. 1 or 2, characterized in that when it decreases below at least one limit value (G ₁ ), the control device (218) moves at least one control spool (52, 52', 54) to the position with a smaller volume ratio (V ₁ ) of the final volume to the initial volume.

4. Screw expander according to one of the preceding claims, characterized in that when increasing above at least one limit value (G ₁ ), the control device (218) moves at least one control spool (52, 52', 54) into position with a large volumetric ratio (V _i ) of the final volume to the initial volume.

5. Screw expander according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (218) positions the control valve (52, 52', 54) respectively increasing above or decreasing below several limit values (G ₁ , G _w ) for the ratio (PV ) pressure.

6. A screw expander according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (218) moves the corresponding control spool (52, 52', 54) to the spool positions corresponding to the predetermined volume ratios (V _i ).

7. Screw expander according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (218) positions the corresponding control spool (52, 52', 54) in a position-adjustable manner.

8. Screw expander according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (218) calculates taking into account at least one or more of the parameters, such as pressure level (PN) at low pressure, pressure level (PH) at high pressure , the temperature of the gaseous working medium at high pressure (PH) and at low pressure (PN), the speed of rotation of the helical rotors (26, 28), the power consumption of the generator (30), the parameters of the gaseous working medium, primarily the refrigerant, and the applied limit values of the helical expander (10), the position of the control spools (52, 52', 54).

9. Screw expander according to one of the preceding claims, characterized in that at least one control spool (52, 52', 54) is provided with a position detection unit (152, 152', 152").

10. Screw expander according to claim. 9, characterized in that the position detection unit (152) has an indication element (156, 156', 156", 158) associated with the position of at least one control spool (52, 52', 54) position that at least one position indication element (156, 156', 156", 158) interacts with the detector element (154), and that the detector element (154) is connected to the data processing unit (192, 192', 192") , which registers the position of the element (156, 156', 156", 158) position indication.

11. A screw expander according to claim 10, characterized in that at least one element (156, 156', 158) of the position indication is movable parallel to the direction (72) of movement of at least one control spool (52, 52', 54) with him.

12. A screw expander according to claim. 10 or 11, characterized in that for both control spools (52, 54) there is one block (152) for registering the position, which contains the first element (156) of position indication associated with the first control spool (52) and a second position indication element (158) associated with the second control spool (54), and that both position indication elements (156, 158) interact with a common detector element (154).

13. Screw expander according to one of paragraphs. 10-12, characterized in that the detector element (154), along which the position indication element (156, 158) is movable, extends parallel to the direction (72) of movement of at least one control spool (52, 54).

14. Screw expander according to claim. 12 or 13, characterized in that the detector element (154), along which, when moving the control spools (52, 52', 54), the position indication elements (156, 156', 158) are moved, extends parallel to the direction (72) of movement of the first and second control spools (52, 54).

15. Screw expander according to one of paragraphs. 9-14, characterized in that the position detection unit (152, 152') is located in the detector channel (216) extending inside the expander body (12) parallel to the movement direction (72).

16. Screw expander according to one of paragraphs. 10-15, characterized in that the corresponding position indication element (156, 156', 158) is located in the detector channel (216).

17. Screw expander according to one of paragraphs. 10-16, characterized in that the corresponding element (156, 156', 156", 158) of the position indication interacts with the detector element (154) without contact.

18. Screw expander according to one of paragraphs. 2-17, characterized in that the first control spool (52) and the second control spool (54) are located one behind the other in the direction (72) of their movement.

19. Screw expander according to claim 18, characterized in that the first control spool (52) and the second control spool (54) have an identical outer contour.

20. Screw expander according to claim. 18 or 19, characterized in that the first control spool (52) and the second control spool (54) in the combined position are positioned directly adjacent to each other and move together in the direction (72) of movement.

21. Screw expander according to one of paragraphs. 18-20, characterized in that the first and second control spools (52, 54) in the separated position are positionable at a distance from each other to form an intermediate space.

22. Screw expander according to one of paragraphs. 2-21, characterized in that the first control spool (52) is rigidly connected to the piston (116) of the cylinder structure (112) forming the first spool drive and designed to move the first control spool (52).

23. Screw expander according to one of paragraphs. 2-22, characterized in that the second control spool (54) is rigidly connected to the piston (136) of the cylinder structure (132), which forms the second spool drive and is designed to move the second control spool (54).

24. Screw expander according to one of paragraphs. 1-21, characterized in that at least one control spool (52') is driven by an actuator (113) with a lead screw.

25. Screw expander according to claim 24, characterized in that the lead screw drive (113) is driven by an electric drive motor (115).

26. Installation for obtaining electrical energy from heat, containing a closed process in which the working medium introduced into the circuit (240), based on the condensed state, is compacted, evaporates due to the supply of heat, expands in the expander installation (260) and then condenses due to heat removal, characterized in that, for expanding the working medium, the expander installation (260) has at least one screw expander (10) according to one of the preceding claims.