專利名稱：環(huán)保節(jié)能減排動力機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
環(huán)保節(jié)能減排動力機
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種動力裝置，尤其是一種以低品位熱汽、熱液等流體為動力源的環(huán)保節(jié)能減排動力機。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)社會的發(fā)展，能源已經(jīng)成為影響工業(yè)經(jīng)濟等發(fā)展的重要因素，因此各國 都在付出大量人力物力提高能源利用率并開發(fā)綠色清潔能源。近些年來，科技工作者開發(fā) 出一種利用工業(yè)廢汽、廢熱等熱源為動力的環(huán)保節(jié)能減排動力機，將廢汽、廢液等含的熱能 轉(zhuǎn)化為機械能等其他形式的能源。環(huán)保節(jié)能減排動力機作為一種高效的能源系統(tǒng)逐漸在產(chǎn) 業(yè)中得到重視和應(yīng)用。典型的環(huán)保節(jié)能減排動力機一般包括一外殼系統(tǒng)及容納于該外殼內(nèi)的互相嚙合 的陰、陽螺桿。熱液、熱汽等工質(zhì)通過進入陰陽螺桿之間的齒槽膨脹做功，從而推動陰、陽螺 桿旋轉(zhuǎn)，陰、陽螺桿通過旋轉(zhuǎn)對外輸出機械能。人們可以直接利用該機械能推動其他裝置， 或?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為其他形式的能量加以利用，如讓環(huán)保節(jié)能減排動力機帶動發(fā)電機而將機械能 轉(zhuǎn)換為電能。為保證能量轉(zhuǎn)換效率，即要求陰、陽螺桿與外殼之間要有良好的密封性，又不能對 陰、陽螺桿的轉(zhuǎn)動造成影響。然而由于環(huán)保節(jié)能減排動力機的做功工質(zhì)為熱液或熱汽，夕卜 殼和陰、陽螺桿除了不僅處于工質(zhì)的熱環(huán)境中，還受到外界工作環(huán)境的影響，其膨脹系數(shù)及 膨脹量都很難測算，致使陰、陽螺桿與外殼之間的間隙難以設(shè)計。如果該間隙太大將導(dǎo)致熱 液、熱汽的泄漏量增大，影響環(huán)保節(jié)能減排動力機的工作效率；如果該間隙設(shè)計太小，將導(dǎo) 致工作過程中的卡機等現(xiàn)象發(fā)生，增加環(huán)保節(jié)能減排動力機的磨損及維修，甚至?xí)斐森h(huán) 保節(jié)能減排動力機的損毀，造成不必要的損失。

實用新型內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)環(huán)保節(jié)能減排動力機的陰、陽螺桿與外殼之間的間隙設(shè)計不合理 而造成工質(zhì)泄漏或磨損卡機的問題，有必要提供一種陰、陽螺桿與外殼之間的間隙設(shè)計更 合理，工質(zhì)泄漏量小及無卡機現(xiàn)象發(fā)生的環(huán)保節(jié)能減排動力機。一種環(huán)保節(jié)能減排動力機，包括具有一容納腔的外殼系統(tǒng)和容納于該容納腔的相 互嚙合的陰、陽螺桿。該陰、陽螺桿均具有一螺旋齒形面和位于其兩端的端面，該陰、陽螺桿 的螺旋齒形面與該外殼系統(tǒng)內(nèi)壁之間的間隙為0. 35-0. 73mm，該陰、陽螺桿的兩個端面與該 外殼系統(tǒng)內(nèi)壁之間的間隙分別為1. 1-1. 88mm、0. 3-0. 4mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，該環(huán)保節(jié)能減排動力機具有如下優(yōu)點1，具有合適的間隙參 數(shù)，能夠保證良好的密封效果，減少熱汽、熱液等工質(zhì)的泄漏，提高熱能轉(zhuǎn)化為動能的熱轉(zhuǎn) 換效率；2，能夠提高環(huán)保節(jié)能減排動力機的輸出功率；3，能夠減少外殼系統(tǒng)與陰、陽螺桿 之間的摩擦，降低機械磨損及維修頻率，防止卡機現(xiàn)象的發(fā)生；4，環(huán)保節(jié)能減排動力機對工 質(zhì)的要求降低，能夠適應(yīng)不同的工作環(huán)境。
圖1是本實用新型環(huán)保節(jié)能減排動力機的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1所示II-II線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖1所示環(huán)保節(jié)能減排動力機的螺桿系統(tǒng)與外殼系統(tǒng)的局部放大剖面結(jié)構(gòu) 示意圖。
具體實施方式請一并參閱圖1和圖2，圖1是本實用新型環(huán)保節(jié)能減排動力機的剖面結(jié)構(gòu)示意 圖，圖2是沿圖1所示II-II線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。該環(huán)保節(jié)能減排動力機1包括一外殼 系統(tǒng)(未標示)和容納于該外殼內(nèi)的螺桿系統(tǒng)15。該外殼系統(tǒng)包括一前機體10、一中空的機殼體11、一后機體12、一前端蓋13和一 后端蓋14。該前機體10、機殼體11和該后機體12依次對接，在該機殼體11內(nèi)部形成一中 空的容納腔，該容納腔結(jié)構(gòu)與該螺桿系統(tǒng)15的結(jié)構(gòu)相對應(yīng)。該前端蓋13封蓋在該前機體 10外側(cè)，該后端蓋14封蓋在該后機體12外側(cè)。為保證機殼系統(tǒng)的密封性，該前端蓋13和 該后端蓋14內(nèi)還分別包含有浮動式雙向機械密封裝置，使熱汽、熱液的工作介質(zhì)、機械潤 滑油及其他冷卻水等相互不滲透。該螺桿系統(tǒng)15包括相互嚙合的一陰螺桿151和一陽螺桿152。該嚙合的陰、陽螺 桿151、152容納于該容納腔內(nèi)。該陰、陽螺桿151、152兩端部分別設(shè)置有直徑略小于該陰、 陽螺桿151、152直徑的轉(zhuǎn)軸，且其表面上設(shè)置有共軛的陰、陽螺旋線，螺旋線分別構(gòu)成陰陽 齒槽，該陰、陽螺桿151、152的側(cè)面也稱為螺旋齒形面。該陽螺桿152的螺旋線齒數(shù)為4， 旋轉(zhuǎn)角為300度；該陰螺桿151的螺旋線齒數(shù)為6，旋轉(zhuǎn)角度為200度。另外，該陰、陽螺桿 151、152的螺旋線齒數(shù)、旋轉(zhuǎn)角度等參數(shù)可以根據(jù)不同的需求而量身設(shè)定。該前機體10和該后機體12對應(yīng)該陰、陽螺桿151、152之處分別設(shè)置有與轉(zhuǎn)軸相 配合轉(zhuǎn)動的軸承19，即，該前機體10和后機體12上分別設(shè)置有軸承19。該陽螺桿152對 應(yīng)該前機體10 —端的轉(zhuǎn)軸穿過其對應(yīng)的軸承19，并延伸出該前機體10和該前端蓋13，作 為動力輸出端。該動力輸出端可以帶動其他動力裝置，如發(fā)電機等。該前機體10內(nèi)進一步 設(shè)置有一連通該腔體的進汽道17，該進汽道17與該陰、陽螺桿151、152的端面相接處，作 為熱液、熱汽進入該陰、陽螺桿151、152的齒槽內(nèi)的通道。該機殼體11底部設(shè)置有出汽道 18，作為膨脹做功后的廢液、廢汽等工質(zhì)的排放通道。該環(huán)保節(jié)能減排動力機1的工作流程如下工質(zhì)(如熱蒸汽、液體或汽液混合等) 由進汽道17進入該陰、陽螺桿151、152之間的齒槽內(nèi)，工質(zhì)推動該陰、陽螺桿151、152向相 反的方向旋轉(zhuǎn)，隨著齒槽容積的增大，工質(zhì)發(fā)生膨脹做功繼續(xù)推動該陰、陽螺桿151、152反 方向轉(zhuǎn)動，隨該陰、陽螺桿151、152的轉(zhuǎn)動，存儲于工質(zhì)內(nèi)的熱能被轉(zhuǎn)換為螺桿輸出的機械 動能并對外輸出。請進一步參考圖3，圖3是該螺桿系統(tǒng)15與該外殼系統(tǒng)的局部放大剖面結(jié)構(gòu)示意圖。為了保證汽、液等在該陰、陽螺桿151、152的齒槽內(nèi)膨脹做功而不發(fā)生泄漏，該陰、陽螺 桿151、152的螺旋線的螺旋齒頂要求與該機殼體11內(nèi)壁的間隙以及該陰、陽螺桿151、152 的端面與該前后機體12之間的間隙要盡可能小。然而由于做功工質(zhì)為熱液或熱汽，其熱量必然導(dǎo)致該陰、陽螺桿151、152和該外殼系統(tǒng)發(fā)生受熱膨脹，受熱膨脹將直接影響該陰、陽 螺桿151、152與該外殼系統(tǒng)之間的間隙。由于該外殼系統(tǒng)與該陰、陽螺桿151、152所處的 內(nèi)外熱環(huán)境不同，以及外殼系統(tǒng)能夠與螺桿系統(tǒng)15的材質(zhì)不同，從而該外殼系統(tǒng)與該陰、 陽螺桿151、152的膨脹量不同，直接導(dǎo)致該外殼系統(tǒng)與該螺桿系統(tǒng)15之間的間隙隨工作狀 態(tài)而發(fā)生變化。同時，隨工作環(huán)境的改變及做功工質(zhì)的不同，該間隙量亦會發(fā)生不確定性變 化。本實用新型中，該螺桿系統(tǒng)與該外殼系統(tǒng)之間的間隙，即該陰、陽螺桿151、152與該機 殼體11和該前、后機體12的間隙具體設(shè)置如下文所述。設(shè)該陰、陽螺桿151、152的螺旋齒頂與該機殼體11之間的間隙為y，陰、陽螺桿 151,152端面與前后機體12之間的間隙為ax，陰、陽螺桿151、152端面與該前機體10之間 的間隙為bx。雖然陰、陽螺桿151、152的材料是40Cr，其膨脹量可以記算得出，但是外殼系統(tǒng) 受熱膨脹，且外殼系統(tǒng)直接接觸外界環(huán)境，其溫度比陰、陽螺桿151、152低，同時由于受到 汽溫、風(fēng)力等條件的影響，外殼系統(tǒng)的膨脹量不能通過簡單的計算獲得，因此，該陰、陽螺桿 151,152與該機殼體11內(nèi)壁之間的間隙(即y)難以計算。經(jīng)過實驗驗證，當上述三個間隙參數(shù)(即y、bx、ax)采用如下設(shè)定的范圍時，既能 保證該環(huán)保節(jié)能減排動力機1的內(nèi)泄漏小，又能防止該陰、陽螺桿151、152與前、中、后機體 12之間的卡機問題，具體參數(shù)為y = 0. 35-0. 73mm, ax = 1. 1-1. 88mm, bx = 0. 3-0. 4mm值得注意的是，采用上述設(shè)計參數(shù)，在常見的環(huán)保節(jié)能減排動力機中都可以達到 比較滿意的效果，然而對于不同的機型，特別是對于功率不同、環(huán)境不同的環(huán)保節(jié)能減排動 力機，上述參數(shù)y、bx、ax還需要進一步調(diào)整。如采用螺桿直徑和長度不同的的環(huán)保節(jié)能減 排動力機時，其具體參數(shù)亦跟隨變化，以下列舉三種直徑的螺桿直徑對應(yīng)的上述三個參數(shù) 的設(shè)計螺桿直徑為321mm的環(huán)保節(jié)能減排動力機中的上述間隙參數(shù)為y = 0. 35-0. 38mm，ax = 1. 1-1. 18mm，bx = 0. 3-0. 4mm ；螺桿直徑為408mm的環(huán)保節(jié)能減排動力機中的上述間隙參數(shù)為y = 0. 5-0. 53mm， ax = 1. 5-1. 68mm，bx = 0. 3-0. 4mm ；螺桿直徑為510mm的環(huán)保節(jié)能減排動力機中的上述間隙參數(shù)為y = 0. 7-0. 73mm， ax = 1. 8-1. 88mm，bx = 0. 3-0. 4mm。上述三種直徑及間隙設(shè)計參數(shù)僅作為具體實施例列舉，并不代表本實用新型只能 適用于上述三種情況。采用上述設(shè)計的環(huán)保節(jié)能減排動力機，其具有如下有益效果1，合適的間隙參數(shù) 能夠保證良好的密封效果，減少汽、液等工質(zhì)的泄漏，提高熱能轉(zhuǎn)化為動能的熱轉(zhuǎn)換效率； 2，能夠提高環(huán)保節(jié)能減排動力機的輸出功率；3，能夠減少外殼系統(tǒng)與螺桿系統(tǒng)的摩擦、機 械磨損及維修，提高螺桿動力機的使用壽命；4，該環(huán)保節(jié)能減排動力機對工質(zhì)的要求降低， 能夠適應(yīng)不同的工作環(huán)境。
權(quán)利要求一種環(huán)保節(jié)能減排動力機，其包括具有一容納腔的外殼系統(tǒng)和容納于該容納腔的相互嚙合的陰、陽螺桿，該陰、陽螺桿均具有一螺旋齒形面和位于其兩端的端面，其特征在于該陰、陽螺桿的螺旋齒形面與該外殼系統(tǒng)內(nèi)壁之間的間隙為0.35-0.73mm，該陰、陽螺桿的兩個端面與該外殼系統(tǒng)內(nèi)壁之間的間隙分別為1.1-1.88mm、0.3-0.4mm。
2.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保節(jié)能減排動力機，其特征在于該外殼系統(tǒng)包括依次 連接的一前機體、一機殼體和一后機體，該陰、陽螺桿的端面與該前機體之間的間隙為 0. 3-0. 4mm。
3.如權(quán)利要求2所述的環(huán)保節(jié)能減排動力機，其特征在于該陰、陽螺桿的直徑為 321mm，該陰、陽螺桿的端面與該后機體之間的間隙為1. 1-1. 18mm，該陰、陽螺桿的螺旋齒形 面與機殼體之間的間隙為0. 35-0. 38mm。
4.如權(quán)利要求2所述的環(huán)保節(jié)能減排動力機，其特征在于該陰、陽螺桿的直徑為 408mm，該陰、陽螺桿的端面與該后機體之間的間隙為1. 5-1. 68mm，該陰、陽螺桿的螺旋齒形 面與機殼體之間的間隙為0. 5-0. 53mm。
5.如權(quán)利要求2所述的環(huán)保節(jié)能減排動力機，其特征在于該陰、陽螺桿的直徑為 510mm，該陰、陽螺桿的端面與該后機體之間的間隙為1. 8-1. 88mm，該陰、陽螺桿的螺旋齒形 面與機殼體之間的間隙為0. 7-0. 73mm。
6.如權(quán)利要求2所述的環(huán)保節(jié)能減排動力機，其特征在于該陰、陽螺桿的螺旋齒形面 上設(shè)置有共軛的陰、陽螺旋線，該陽螺桿的螺旋線齒數(shù)為4。
7.如權(quán)利要求6所述的環(huán)保節(jié)能減排動力機，其特征在于該陰螺桿的螺旋線齒數(shù)為 6，旋轉(zhuǎn)角度為200度。
8.如權(quán)利要求2所述的環(huán)保節(jié)能減排動力機，其特征在于該前機體內(nèi)設(shè)置有一連通 該容納腔的進汽道，該機殼體內(nèi)設(shè)置有一連通該容納腔的出汽道。
9.如權(quán)利要求2所述的環(huán)保節(jié)能減排動力機，其特征在于該前機體和后機體對應(yīng)該 陰、陽螺桿兩端的位置分別設(shè)置有軸承，該陰、陽螺桿的兩端面分別延長有轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸分 別設(shè)置于與其對應(yīng)的軸承內(nèi)。
專利摘要本實用新型涉及一種環(huán)保節(jié)能減排動力機，該環(huán)保節(jié)能減排動力機包括具有一容納腔的外殼系統(tǒng)和容納于該容納腔的相互嚙合的陰、陽螺桿。該陰、陽螺桿均具有一螺旋齒形面和位于其兩端的端面，該陰、陽螺桿的螺旋齒形面與該外殼系統(tǒng)內(nèi)壁之間的間隙為0.35-0.73mm，該陰、陽螺桿的兩個端面與該外殼系統(tǒng)內(nèi)壁之間的間隙分別為1.1-1.88mm、0.3-0.4mm。該環(huán)保節(jié)能減排動力機具有汽密性高、無卡機現(xiàn)象以及適用性廣的優(yōu)點。
文檔編號F01C1/16GK201588658SQ20102010323
公開日2010年9月22日 申請日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者萬以華, 阮建國, 陳章培 申請人:江西佳能新能源發(fā)展有限公司