[发明专利]转子膨胀机

说明书

技术领域

本发明涉及旋转活塞式机器或发动机技术领域，尤其涉及一种机械效率高，容易加工，无磨损件，使用寿命长，运行、维护保养费用低的转子膨胀机。

背景技术

近几年来，随着温室效应越来越严重，空气质量每况愈下，节能减排成为举国上下为之奋斗的目标。为提高制冷与热泵系统的效率，近年来，人们在循环原理、高效压缩、节流机构、换热器的设计上作了不少文章，唯独膨胀机还是个薄弱环节。透平膨胀机和活塞膨胀机是获取低温的关键设备。随着膨胀机应用范围的不断扩展和人们对其应用要求的不断提高，这两种形式的膨胀机已经不能满足人们对其更高的要求，因此开发新型结构的膨胀机就成为重要的研究课题。

“开发与节约并举，节约优先”是应对我国能源问题的根本出路。在水泥、玻璃、钢铁、热电等重工业企业中，存在着大量的伴随生产过程所产生的余热，这些余热由于含有一定品位的能量而具有较大的利用价值。在这种大趋势下，我国工业领域中的大量中低温、小规模热资源急待回收。螺杆膨胀动力机成为冶金、水泥等行业中低热、余热余压资源的回收设备中重要的动力设备。但螺杆膨胀动力机的阴阳转子的齿面与转轴有夹角，气体膨胀产生的力必将分解为径向和轴向两个方向，轴向的力白白浪费了，不仅降低以效率而且对轴承密封件有不小损耗，时间长了易产生疲劳损伤。所以螺杆膨胀只有径向的这部分力用于趋动螺杆转动，效率受到影响。而本发明设计叶片与转轴为平行，膨胀的力不用分解，膨胀力完全用于推动气体做功，所以相同情况下，本发明效率更高！

螺杆压缩机的技术难点：螺杆压缩机的性能很大程度上取决于转子啮合 时的密封间隙。在转子间、转子与机壳间存在多条泄漏通道，流体通过间隙的泄漏直接影响容积效率和总效率。在实际运转过程中，转子在热、力边界条件的作用下发生热、力弹性变形，这就使得实际运行间隙与设计间隙差别较大。间隙过大会造成泄漏增加，容积效率下降；间隙过小又容易发生烧伤咬死事故。所以现螺杆压缩机有干式、喷水式和喷油式来实现密封，干式密封性差、易发热、抱死等问题，喷油式存在油气分离不完全，压出气体不纯等问题。本发明成功解决了密封、润滑等问题，不仅效率更高且生产成本、使用成本更低。特别值得一提的是，相同情况下本发明阳转子转一周所压缩气体比螺杆机更多。不仅如此，本发明结构可灵活组织，如一个阴转子与四个阳转子组合后可制成大型高效压缩机，一阴一阳或一阴二阳可制成小巧、坚固耐用的车用空调压缩机。

现有的叶片式压缩机、叶片式气动马达通过弹簧叶片来保持气缸封闭以做功。而叶片和缸体在弹簧的作用下保持紧密接触，转子转动过程中叶片与缸体间存在滑动摩擦，接触紧密压缩机效率较低，压缩松又易泄漏。而且叶片在叶片槽间伸缩运动也会产生大量摩擦，这些摩擦都将大大降低做功效率，严重的磨损也缩短了叶片使用年限，无形间增加了使用成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种转子膨胀机，所述膨胀机具有机械效率高，容易加工，无磨损件，使用寿命长，运行、维护保养费用低的特点。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种转子膨胀机，包括缸体、缸体内部的一个阴转子和至少一个阳转子，所述阳转子和阴转子为外径相切且直径相同的圆柱体，缸体外设有带动所述阳转子和阴转子同步反向旋转的同步齿轮，所述阳转子上设有从其外圆周径向向外延伸的凸起状叶片，所述阴转子上设有与所述阳转子上的凸起状叶片配合的凹槽，阳转子 和阴转子反向同步旋转至啮合位时凸起状叶片嵌合入凹槽内，缸体内部设有环形气体通道，缸体表面设有进气口和出气口，所述气体通道从进气口进入基元容积，经膨胀后环绕至出气口排出，其特征在于：所述阳转子的上、下两端面各设有一个密封头，密封头的直径与气缸内径相适配，密封头上设有用于安装端部气环的环形凹槽，环形凹槽内装有端部气环。

进一步的技术方案在于：所述凸起状叶片上设有两个竖直凹槽，竖直凹槽向缸体的内壁方向延伸，两竖直凹槽内设有弹簧和长方体气封，弹簧的一端与竖直凹槽固定连接，弹簧的另一端与竖直凹槽内的长方体气封连接；两个竖直凹槽的中间设有平行于主轴的机油通道以及与机油通道相联通的倒“T”形机油出口，所述倒“T”形机油出口内设有与其相适配的倒“T”形油环，倒“T”形油环向缸体的内壁延伸。

进一步的技术方案在于：在缸体外的阳转子中轴上设有中空圆环形的机油盒，机油盒上设有与机油通道相连通的油管，油泵工作后将机油泵入机油通道，带走部分热量并保持缸壁润滑，最后流入同步齿轮一侧，在离心力作用下溅至缸体内壁从缸体下部机油口流入油底壳内。