[发明专利]压缩和能量回收单元

说明书

技术领域

本发明涉及用于回收来自压缩机的润滑/冷却油的热能并且用于将所述热能转化成机械能的回热器，以及涉及包括所述回热器的压缩和能量回收单元。

背景技术

在使用容积式旋转机器(叶片式压缩机、螺杆式压缩机、瓣式(lobed)压缩机)执行压缩空气期间，需要将相当大量的油注入机器中，这些油具有如下功能：

a)减小相对运动的旋转零件之间的摩擦系数；

b)在压缩的转换期间吸取热能以便减小压缩功；这种热的吸取实际上将压缩转换从绝热状态(非等熵的，如同涡轮增压器典型状态)改变为多变状态，并且吸收大量的热；在完全吸收热的理想假设下，压缩转换将是等温的并且所需的功是最少可能的功；以及

c)执行有效的流体密闭，这是由于在相对运动的部件之间产生了油膜：在叶片式压缩机中，例如在定子的内表面上，由离心力向外推动的叶片沿内表面滑动，产生了密封相邻单元之间的空间防止压缩空气泄漏的油膜；这种流体密闭还在压缩机本身的轴向密封(头部)上发生。

因此，油从空气吸收在压缩期间产生的热能和摩擦产生的热能。所述热能通常在经由风扇以强制方式通过空气冷却的散热器中耗散。在某些应用中，散热器也可以被其他流体冷却。

发明内容

本发明的目的是在将热动力转换成机械动力或电动力的回热器中回收所述热动力。

前述目的通过根据权利要求1的压缩和能量回收单元而实现。

附图说明

为了更好地理解本发明，参照附图在下面对一些优选的实施方式进行描述，其中：

图1是本发明的压缩和能量回收单元中使用的叶片式膨胀器的截面图；

图2是图1的膨胀器的示意性轴向截面图；

图3是图1和图2的膨胀器的热力学特性的曲线图；

图4是根据本发明的压缩和回收单元的回路图，该压缩和回收单元使用图1的叶片式膨胀器；

图5和图6是从图4的回路图中表示的单元的相反侧观察的立体图；

图7是能够与外部压缩机接口以获得本发明的单元的热能回热器的回路图；

图8是图7中的回路图中表示的回热器的立体图；

图9和图10是使用图8的回热器的两种不同的可能方式的示意性图示。

具体实施方式

参照图1和图2，根据本发明的叶片式膨胀器整体上由1指示。

膨胀器1基本包括：外部壳体2；容置在壳体2中的环形定子3，环形定子3具有轴线A并且设置有具有平行于轴线A且不同于轴线A的轴线B的圆柱形腔体4；以及基本圆柱形转子5，基本圆柱形转子5具有轴线A并且容置在腔体4中。

由于腔体4相对于转子5偏心，因此形成在转子5与定子3之间的是沿径向方向宽度可变的环形腔室6。

转子5承载多个叶片7，叶片7在环形腔室6中沿径向方向延伸并且径向地滑动以便基本以密封的方式与定子3的内表面8配合。叶片7围绕转子5周向等距地间隔开，并将环形腔室6分成具有可变容积的多个隔室9。

定子3具有在隔室6的最小径向宽度的区域中的入口端口10和在隔室6的最大径向宽度的区域中的出口端口11，使得每个腔室9的容积从入口端口10到出口端口11渐进地增大。

壳体2方便地设置成两块13、14，其中一块(13)是整体地限定头部15和外环壁16的杯状本体，另一块(14)组成壳体的另一头部。

壳体2限定包围定子3的环形腔室17，环形腔室17具有用于连接至外部液压回路的入口18和出口19，如将在下面更加充分地描述的。环形腔室17由头部14、15轴向地限定，并且在内侧上由定子3以及在外侧上由壁16径向地限定。

方便地，定子3设置有在环形腔室17内延伸的径向翅片20(图1)，径向翅片20具有增大与腔室中包含的流体发生热交换的表面的目的。

膨胀器1设置有输出轴12，在示出的示例中，输出轴12与转子5成一体。输出轴12支承在头部14、15的相应的贯通底座22、23中，并且输出轴12通过其本身的轴向端部24从头部14径向地伸出，输出轴12的轴向端部24构成设计成被连接至用作发电机或其他机械负载的电流发生器或马达的动力输出装置，如将在下面更加充分地描述的。

头部15的底座23由盖25轴向地封闭。