SE525400C2 - Skruvrotorexpander - Google Patents

Description

30 525 4ÛÛ§__'=§_'_'¿ g, 2 arbetsmedium genom ventilen till mellantrycksporten som funktion av en tillståndspa- rameter.

Tillståndsparametem kan vara arbetsmediets tryck eller temperatur i bestämda positioner av värmesystemet. Företrädesvis mäter man tillståndsparametem efter koka- ren och före grenledningen till mellantrycksporten.

Tillståndsparametern kan även vara den av expandem avgivna effekten eller den till värmesystemet inmatade effekten.

Det andra syftet erhålles med en anordning för att styra ett flöde av ett arbetsme- dium genom en expansionsanordning för användning i ett slutet värmesystem, som för- utom expansionsanordningen innefattare en kondensor, en pump och en kokare, varvid expansionsanordningen innefattar en skruvrotorexpander med en inloppsport, en med denna förbunden inloppsledning och en utloppsport. Det utmärkande för anordningen är en mellantrycksport i skruvrotorexpandem mellan inloppsporten och utloppsporten, en ledning, som förbinder mellantrycksporten med inloppsledningen i en förgreningspunkt och en ventil i grenledningen. Ventilen i grenledningen kan vara en strypventil.

Uppfinningen förklaras närrnare genom den efterföljande detaljerade beskriv- ningen av föredragna utföringsfonner av uppfinningen och under hänvisning till den bi- fogade ritningen.

Figur 1 visar schematiskt ett slutet vännesystem med föreliggande expansionsan- ordning; och Figur 2 visar schematiskt föreliggande skruvrotorexpander i sidovy; Figur 3 visar schematiskt ett tvärsnitt genom skruvrotorexpandem i figur 2; och Figur 4 visar schematiskt ett längdsnitt genom skruvrotorexpandem utmed hanro- torn i figur 3.

Värmesystemet enligt figur 1 innefattar en kokare 10 för värrnning av ett värme- medium, vilken kokare via en ledning 11 är ansluten till en inloppsport 2 av en expander 1, som enligt uppfinningen är en skruvrotorexpander. Expandern 1 har en utloppsport 3, som är förbunden med en kondensor 13 via en ledning 14. Kondensom 13 är i sin tur förbunden med kokaren 10 via en ledning 15. I ledningen 15 finns en pump 16 för att cirkulera värmemediet i systemet.

Till en axel av skruvrotorexpandem 1 är en generator 17 ansluten. Generatom 17 drivs av den kraft, som erhålles vid expansion av värmemediet.

Värrnesystemet enligt föreliggande uppfinning innefattar vidare en grenledning 18 i en grenpunkt 21. Grenpunkten 21 utgår från ledningen 11 mellan kokaren 10 och 15 20 25 30 525 4Ûl)¿_j=:§_°_'¿=,|__.= 3 expanderns l inloppsport 2. Grenledningen 18 mynnar i en mellantrycksport 4 av skruv- rotorexpandern 1. Expandem l kommer att beskrivas närmare med hjälp av figur 2. I ledningen 18 är en strypanordning i form av en ventil 19 anordnad. Denna ventil regleras som funktion av en tillståndsparameter i värmesystemet. Denna tillståndsparameter kan erhållas av ett organ, till exempel en tryckgivare 20 anordnad i värmesystemet. Tryckgi- varen 20 är enligt den på ritningen visade utföringsformen anordnad mellan kokaren 10 och grenpunkten 21.

Figur 2 är en sidovy av en skruvrotorexpander. Huset, som består av två ändväg- gar 5, 6 och en mellan dessa sig sträckande mantelvägg 7, definierar ett arbetsrum, i vil- ket två rotorer samverkar. Utanför ändväggarna 5, 6 är lagerhus anordnade 26, 28, i vilka rotorerna är lagrade. Expandem l uppvisar en inloppsport 2, en mellantrycksport 4 och en utloppsport 3.

Såsom framgår av figur 3 har det av huset bildade arbetsrummet formen av två varandra skärande cylindrar och inrymmer en hanrotor 24 och en honrotor 36. Hanrotom 24 har fyra skruvlinjeforrnigt förlöpande lober 38 och mellanliggande spår 32 och honro- tom 36 har sex lober 30 och mellanliggande spår 34. Rotorerna griper in i varandra ge- nom lobema 38, 30 och spåren 34, 32, varvid arbetskamrar mellan rotorema och husets väggar 5, 6 och 7. Arbetskamrarna förflyttar sig axiellt längs expandern då rotorema ro- terar, varvid deras volymer ändras. Varje arbetskammares volym startar från noll vid ex- pandems ena ände och ökar successivt till ett maximum. Dessa volymförändringar ut- nyttjas för expansion av ett arbetsmedium genom utnyttjande av portar för tillförsel och bortledande av arbetsmediet av olika tryck vid relevanta lägen i en expansionscykel.

Figur 4 visar schematiskt hur dessa portar är lokaliserade i expandem i axiellt led. Hanrotom 24 är schematiskt visad i sidovy. Lobtoppama bildar tätningslinjer S med mantelväggen 7 och mellan två tätningslinjer bildas en kammare C. Kammaren C är i förbindelse med en liknande kammare bildad av honrotoms lober, och tillsammans utgör de en arbetskammare med V-liknande fonn. För förståelse av arbetsprocessen är det till- räckligt att betrakta endast den del av arbetskammaren som är visad i figuren. Vid drift genomgår varje arbetskammare C fem faser under sin fullständiga arbetscykel; en första fyllningsfas, en expansionsfas, en andra fyllningsfas, en andra expansionsfas och en tömningsfas.

Vid i figuren sett expandems övre vänstra ände tillförs arbetsmedium med ett tryck p överstigande atmosfårstrycket från ledningen ll genom inloppsporten 2 till en arbetskammare, vars volym ökar från noll till ett förhållandevis litet värde V1, då kom- 20 25 30 52 5 4 0 Qßgïif .- v » | v .u 4 munikation med inloppsporten 2 avbrytes av arbetskammarens efterlöpande tätningslin- je. Detta utgör den första fyllningsfasen.

Då arbetskammaren sedan förflyttar sig ytterligare åt höger i figuren ökar dess volym ytterligare, vilket medför en tryckminskning i arbetskammaren. Denna expan- sionsfas fortgår tills arbetskammarens förelöpande tätningslinje når mellantrycksporten 4. l detta ögonblick har arbetskammarens volym ökat till V2, tillräckligt stor för att skapa ett lägre tryck än p i arbetskammaren.

När arbetskammarens förelöpande tätningslinje har nått mellantrycksporten 4 börjar arbetskammaren att kommunicera med ledningen 19, i vilken ledning trycket är högre än trycket i arbetskammaren. Under den tid som arbetskammaren kommunicerar med mellantrycksporten 7 ökar dess volym ytterligare. Medan arbetskammaren kommu- nicerar med mellantrycksporten 4 kommer trycket i denna att stiga till p, d.v.s. till sam- ma tryck som råder i ledningen 18 på grund av att arbetsmedium strömmar in från led- ningen 18. Denna andra fyllningsfas slutar då arbetskammaren har iörflyttat sig så långt åt höger (i figuren) att kommunikation med mellantrycksporten 4 avbrytes av den efter- löpande tätningslinjen.

Expansionen fortgår tills den förelöpande tätningslinjen når utloppsporten 3. Ut- loppsporten 3 är så belägen, att trycket i arbetskammaren har sjunkit till ett tryck i nivå med atmosfärstrycket när arbetskammaren kommer i förbindelse med denna port.

Arbetsmediet går sedan till kondensom 13 och därifrån via ledningen 15 och pumpen 16 till kokaren 10.

Nu hänvisas åter till figur 1. Vid ”normalt” tryck P eller lägre tryck än P i led- ningen 11, vilket indikeras av trycksensorn 20, är ventilen 19 stängd för att låta arbets- mediet passera endast i riktning mot inloppsporten 2. När trycket i ledningen ll stiger över P, ändras inställningen av ventilen 19 så att ett delflöde passerar ventilen 19 i led- ningen 18, som strömmar till mellantrycksporten 4 och i expanderns 1 arbetskammare, som är i förbindelse med denna port.

Trycksensom 20 kan vara anordnad i en annan del av värmesystemet, exempelvis efter expandem l eller efter kondensom 13.

I stället förtryck i systemet kan man mäta temperaturen på olika ställen i kretsen.

Därvid kan temperatursensom 20 vara ersatt av en termometer, som även den kan mäta temperaturen efter kokaren 10, efter expandern 1 eller efter kondensom 13.

Ytterligare en tillståndsparameter, som kan mätas är av expandern 1 avgiven ef- fekt eller till värrnesystemet tillförd effekt från kokaren 10.

Claims (7)

10 15 20 25 30 525 400 a v - . ,. 5 Patentkrav

1. Sätt att styra ett flöde av ett arbetsmedium genom en expansionsanordning (1) för användning i ett slutet värmesystem, som förutom expansionsanordningen (1) innefattar en kondensor (13), en pump (16) och en kokare (10), varvid expansionsanordningen (1) innefattar en skruvrotorexpander med en inloppsport (2), en med denna förbunden in- loppsledning (1 1) och en utloppsport (3), varvid expansionsanordningen (1) driver en energialstrande anordning (G), exempelvis en generator, kännetecknat därav, att man inrättar en mellantrycksport (4) i skruvrotorexpandem (1) mellan inloppsporten (2) och utloppsporten (3), förbinder mellantrycksporten (4) med inloppsledningen (11) via en grenledning (18) mellan mellantrycksporten (4) och en förgreningspunkt (21) i inlopps- ledningen och förser grenledningen (18) med en ventil (19) samt att man styr flödet ge- nom ventilen (19) till mellantrycksporten (4) som funktion av en tillståndsparameter.

2. Sätt enligt krav 1, kännetecknat därav, att tillståndsparametem är arbetsmediets tryck.

3. Sätt enligt krav 1, kännetecknat därav, att tillståndsparametem är arbetsmediets temperatur.

4. Sätt enligt krav 1, kännetecknat därav, att tillståndsparametem är av expandern avgiven effekt.

5. Sätt enligt krav 1, kännetecknat därav, att tillståndsparametem är till värmesy- stemet tillförd effekt.

6. Anordning för att styra ett flöde av ett arbetsmedium genom en expansionsan- ordning (1) för användning i ett slutet värmesystem, som förutom expansionsanordning- en (1) innefattare en kondensor (13), en pump (15) och en kokare (10) samt nödvändiga förbindelseledningar (11,14, 15), varvid expansionsanordningen (1) innefattar en skruv- rotorexpander med en inloppsport (2), en med denna förbunden inloppsledning (11) och en utloppsport (3), varvid expansionsanordningen (1) driver en energialstrande anord- ning (G), exempelvis en generator, kännetecknad av en mellantrycksport (4) i skruvro- torexpandem mellan inloppsporten (2) och utloppsporten (3), en grenledning (18), som förbinder mel1antrycksporten(4) med inloppsledningen (11) i en förgreningspunkt (21) och en ventil (19) i grenledningen (18).

7. Anordning enligt krav 6, kännetecknad därav, ventilen (19) är en reglerventil.