轉子膨脹機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及旋轉活塞式機器或發(fā)動機技術領域，尤其涉及一種機械效率高，容易加工，無磨損件，使用壽命長，運行、維護保養(yǎng)費用低的轉子膨脹機。
【背景技術】
[0002]近幾年來，隨著溫室效應越來越嚴重，空氣質量每況愈下，節(jié)能減排成為舉國上下為之奮斗的目標。為提高制冷與熱泵系統(tǒng)的效率，近年來，人們在循環(huán)原理、高效壓縮、節(jié)流機構、換熱器的設計上作了不少文章，唯獨膨脹機還是個薄弱環(huán)節(jié)。透平膨脹機和活塞膨脹機是獲取低溫的關鍵設備。隨著膨脹機應用范圍的不斷擴展和人們對其應用要求的不斷提高，這兩種形式的膨脹機已經(jīng)不能滿足人們對其更高的要求，因此開發(fā)新型結構的膨脹機就成為重要的研宄課題。
[0003]“開發(fā)與節(jié)約并舉，節(jié)約優(yōu)先”是應對我國能源問題的根本出路。在水泥、玻璃、鋼鐵、熱電等重工業(yè)企業(yè)中，存在著大量的伴隨生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的余熱，這些余熱由于含有一定品位的能量而具有較大的利用價值。在這種大趨勢下，我國工業(yè)領域中的大量中低溫、小規(guī)模熱資源急待回收。螺桿膨脹動力機成為冶金、水泥等行業(yè)中低熱、余熱余壓資源的回收設備中重要的動力設備。但螺桿膨脹動力機的陰陽轉子的齒面與轉軸有夾角，氣體膨脹產(chǎn)生的力必將分解為徑向和軸向兩個方向，軸向的力白白浪費了，不僅降低以效率而且對軸承密封件有不小損耗，時間長了易產(chǎn)生疲勞損傷。所以螺桿膨脹只有徑向的這部分力用于趨動螺桿轉動，效率受到影響。而本發(fā)明設計葉片與轉軸為平行，膨脹的力不用分解，膨脹力完全用于推動氣體做功，所以相同情況下，本發(fā)明效率更高！
[0004]螺桿壓縮機的技術難點:螺桿壓縮機的性能很大程度上取決于轉子嚙合時的密封間隙。在轉子間、轉子與機殼間存在多條泄漏通道，流體通過間隙的泄漏直接影響容積效率和總效率。在實際運轉過程中，轉子在熱、力邊界條件的作用下發(fā)生熱、力彈性變形，這就使得實際運行間隙與設計間隙差別較大。間隙過大會造成泄漏增加，容積效率下降；間隙過小又容易發(fā)生燒傷咬死事故。所以現(xiàn)螺桿壓縮機有干式、噴水式和噴油式來實現(xiàn)密封，干式密封性差、易發(fā)熱、抱死等問題，噴油式存在油氣分離不完全，壓出氣體不純等問題。本發(fā)明成功解決了密封、潤滑等問題，不僅效率更高且生產(chǎn)成本、使用成本更低。特別值得一提的是，相同情況下本發(fā)明陽轉子轉一周所壓縮氣體比螺桿機更多。不僅如此，本發(fā)明結構可靈活組織，如一個陰轉子與四個陽轉子組合后可制成大型高效壓縮機，一陰一陽或一陰二陽可制成小巧、堅固耐用的車用空調(diào)壓縮機。
[0005]現(xiàn)有的葉片式壓縮機、葉片式氣動馬達通過彈簧葉片來保持氣缸封閉以做功。而葉片和缸體在彈簧的作用下保持緊密接觸，轉子轉動過程中葉片與缸體間存在滑動摩擦，接觸緊密壓縮機效率較低，壓縮松又易泄漏。而且葉片在葉片槽間伸縮運動也會產(chǎn)生大量摩擦，這些摩擦都將大大降低做功效率，嚴重的磨損也縮短了葉片使用年限，無形間增加了使用成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種轉子膨脹機，所述膨脹機具有機械效率高，容易加工，無磨損件，使用壽命長，運行、維護保養(yǎng)費用低的特點。
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是:一種轉子膨脹機，包括缸體、缸體內(nèi)部的一個陰轉子和至少一個陽轉子，所述陽轉子和陰轉子為外徑相切且直徑相同的圓柱體，缸體外設有帶動所述陽轉子和陰轉子同步反向旋轉的同步齒輪，所述陽轉子上設有從其外圓周徑向向外延伸的凸起狀葉片，所述陰轉子上設有與所述陽轉子上的凸起狀葉片配合的凹槽，陽轉子和陰轉子反向同步旋轉至嚙合位時凸起狀葉片嵌合入凹槽內(nèi)，缸體內(nèi)部設有環(huán)形氣體通道，缸體表面設有進氣口和出氣口，所述氣體通道從進氣口進入基元容積，經(jīng)膨脹后環(huán)繞至出氣口排出，其特征在于:所述陽轉子的上、下兩端面各設有一個密封頭，密封頭的直徑與氣缸內(nèi)徑相適配，密封頭上設有用于安裝端部氣環(huán)的環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內(nèi)裝有端部氣環(huán)。
[0008]進一步的技術方案在于:所述凸起狀葉片上設有兩個豎直凹槽，豎直凹槽向缸體的內(nèi)壁方向延伸，兩豎直凹槽內(nèi)設有彈簧和長方體氣封，彈簧的一端與豎直凹槽固定連接，彈簧的另一端與豎直凹槽內(nèi)的長方體氣封連接；兩個豎直凹槽的中間設有平行于主軸的機油通道以及與機油通道相聯(lián)通的倒“T”形機油出口，所述倒“T”形機油出口內(nèi)設有與其相適配的倒“T”形油環(huán)，倒“T”形油環(huán)向缸體的內(nèi)壁延伸。
[0009]進一步的技術方案在于:在缸體外的陽轉子中軸上設有中空圓環(huán)形的機油盒，機油盒上設有與機油通道相連通的油管，油泵工作后將機油泵入機油通道，帶走部分熱量并保持缸壁潤滑，最后流入同步齒輪一側，在離心力作用下濺至缸體內(nèi)壁從缸體下部機油口流入油底殼內(nèi)。
[0010]進一步的技術方案在于:所述陽轉子設有兩個，兩個陽轉子對稱的設置于所述陰轉子的兩側，所述陰轉子上共設有兩個與所述陽轉子上的凸起狀葉片對應的凹槽。
[0011]進一步的技術方案在于:所述陽轉子為四個，四個所述陽轉子沿陰轉子的周向均布設置，所述陰轉子上共設有四個與所述陽轉子上的凸起狀葉片對應的凹槽。
[0012]進一步的技術方案在于:所述陽轉子的凸起狀葉片與缸體內(nèi)壁的間隙小于0.05mmo
[0013]進一步的技術方案在于:所述陰轉子的圓柱體外表面與缸體內(nèi)壁的間隙小于0.05mmo
[0014]采用上述技術方案所產(chǎn)生的有益效果在于:1)結構合理，機械內(nèi)效率高。本發(fā)明成功克服了螺桿膨脹動力機的這一不足，葉片與轉子軸為平行，不需要將力進行分解，氣體膨脹的力完全用于推動主軸做功，除機械泄漏外，無其它能量損失，機組內(nèi)效率高達70%?80%，即使蒸汽參數(shù)或流量波動仍能維持較高的內(nèi)效率。而螺桿膨脹動力機的陰陽轉子的齒面與轉軸有夾角，氣體膨脹產(chǎn)生的力必將分解為徑向和軸向兩個方向，軸向的力白白浪費了，不僅降低以效率而且對軸承密封件有不小損耗，時間長了易產(chǎn)生疲勞損傷。因為螺桿膨脹只有徑向的這部分力用于趨動螺桿轉動，效率受到影響。所以相同情況下，本發(fā)明效率比螺桿機更高效。
[0015]2)潤滑系統(tǒng)、密封系統(tǒng)設計合理，既能密封工質，提高效率，又能提高本發(fā)明的可靠性。本發(fā)明成功解決了密封、潤滑等問題，大幅提高容積效率和總效率。不僅效率更高且生產(chǎn)成本、使用成本更低。螺桿機的性能很大程度上取決于轉子嚙合時的密封間隙。在實際運轉過程中，間隙過大會造成泄漏增加，容積效率下降；間隙過小又容易發(fā)生燒傷咬死事故。所以現(xiàn)螺桿壓縮機有干式、噴水式和噴油式來實現(xiàn)密封，干式密封性差、易發(fā)熱、抱死等問題，噴油式存在油氣分離不完全，壓出氣體不純等問題。
[0016]3)結構可多種多樣。本膨脹機可以采取一至六個陽轉子共同拖動一個陰轉子的多種結構形式，采取多級串連或并聯(lián)非常方便且結構緊湊體積小，效率高。缸體、陽轉子、陰轉子構成封閉的齒間容積，而且陰陽轉子在同步齒輪的帶動下同步反向轉動，從而巧妙地將轉子間的動摩擦轉變?yōu)殪o摩擦，避免了能量損失，提高了機械效率，增加了機械的使用壽命，可靠性和運行維護的便攜性。
[0017]4)陰、陽轉子可做得粗大結實，無磨損件，使用壽命長，維護保養(yǎng)費用低。
[0018]5)結構簡單，運動部件少，安全可靠；配氣機構簡單，做壓縮機時不用配氣機構。主要零部件為柱形，容易加工，易實現(xiàn)整機系列化，重量輕，成本低。
[0019]6)因為陽轉子與陰轉子、轉子與機殼的相對運行能限制污垢的生長，具有自清潔能力，為此機組對蒸汽的品質要求不高。
[0020]7)與往復式活塞氣動機不同，本膨脹機沒有曲柄連桿機構，因此不會發(fā)生機構運轉過程中的三角函數(shù)轉換關系，具有更高的機械效率。
[0021]8)工作過程連續(xù)平穩(wěn)，噪音低，易于控制，配氣機構簡單。
[0022]綜上，本發(fā)明可利用蒸汽、高溫熱水、汽液兩相流體等介質為動力，將熱能轉換為動力并驅動發(fā)電機、風機、水泵、球磨機等機械設備，在熱能發(fā)電方面能替代汽輪機、螺桿膨脹機和活塞膨脹機；本發(fā)明的陰轉子與動力設備相連，就可制成高效壓縮機；最后若在氣體進氣口處通入高壓氣體，則可作為一種高效氣動馬達，應用范圍廣。
【附圖說明】
[0023]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0024]圖1為實施例一中一個陰轉子和一個陽轉子未嗤合狀態(tài)的不意圖。
[0025]圖2是凸起狀葉片部位的剖視結構示意圖；
[0026]圖3為實施例一中一個陰轉子和一個陽轉子在嚙合狀態(tài)的示意圖。
[0027]圖4為實施例二中一個陰轉子和兩個陽轉子未嚙合狀態(tài)的示意圖。
[0028]圖5為實施例二中一個陰轉子和兩個陽轉子在嚙合狀態(tài)的示意圖。
[0029]圖6為實施例三中一個陰轉子和四個陽轉子未嗤合狀態(tài)的不意圖。
[0030]圖7為實施例三中一個陰轉子和四個陽轉子在嗤合狀態(tài)的不意圖。
[0031]其中:1、缸體2、陰轉子3、陽轉子4、凸起狀葉片5、凹槽6、環(huán)形氣體通道7、進氣口 8、出氣口 9、豎直凹槽10、彈簧11、長方體氣封12、機油通道13、倒“T”形機油出口 14、倒“T”形油環(huán)。
【具體實施方式】
[0032]下面結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的