[发明专利]一种具有可变容积比的螺杆膨胀(压缩)机

说明书

本发明公开了一种具有可变容积比的螺杆膨胀(压缩)机，包括箱体(300)、上支撑端盖(400)、进气端盖(500)和阀芯盖板(600)；上支撑端盖(400)与箱体(300)固定连接，形成一封闭的空腔(408)；进气端盖(500)和阀芯盖板(600)都设置于该空腔(408)内；阀芯盖板(600)设置于进气端盖(500)的下方；螺杆膨胀机还包括相互平行设置的主驱动轴(401)、调节操作杆(402)和从动轴(403)；螺杆膨胀机还包括一设置于空腔(408)内的进气口调节机构，该进气口调节机构包括半齿轮凸轮(700)、调节齿轮(800)、阀芯拨杆(900)、径向滑动阀芯(603)和周向滑动阀芯(604)。所述螺杆膨胀(压缩)机具有可调节的内置容积比，能够最大限度保持内置容积比与系统实际运行压力比的最佳匹配，提高螺杆膨胀机在变工况运行下的总体运行效率。

技术领域

本发明属于能源的利用和转化技术领域，尤其是涉及一种具有可变容积比的螺杆膨胀(压缩)机。

背景技术

随着人类对节约能源、减少排放、以及对低品位能源利用的意识增强，对地热资源开发、工业废热利用、生物质能转化，以及太阳能、风能储能技术的开发转换等，使得基于郎肯循环的中小型热力动力机械的需求也日益增加。

中小规模的热力动力机，多以容积式膨胀机为主，包括双螺杆膨胀机、单螺杆膨胀机、涡旋式膨胀机、滑片式膨胀机、旋转活塞式膨胀机等等。其中，在100kW以上规模的热能利用中，以双螺杆膨胀机居多。然而，各类容积式膨胀机有一个共同特征，即由于容积式膨胀机的内置容积膨胀比是根据其几何容积比确定的，因此其由几何特征决定的内置容积膨胀比一般也是固定、不可调节的。由此产生的问题是，当使用容积式膨胀机的系统的运行压力比发生变化时，会产生运行压力比与膨胀机的内置容积膨胀比不匹配的情况，产生“欠膨胀”或者“过膨胀”现象，引起工质的“下冲”或“反冲”，造成额外的热力损失，使原本效率不高的膨胀机增加额外的效率损失。如果膨胀机工作在过膨胀状态，由于存在“反冲”现象，会产生效率急骤下降，严重时会导致运行系统失稳，难以控制恢复稳定运行。因此为了安全，常令系统运行在欠膨胀状态(即系统的压力比大于膨胀机内置膨胀压力比)，使工质存在少量的“下冲”。由此带来的代价是，膨胀过程始终因膨胀机偏离最佳匹配状态而存在额外的热力损失。

此外，由于容积式膨胀机的内置容积膨胀比大多由转动部件的几何形状来决定，因此特定内置容积膨胀比的容积式膨胀机通常也要专门设计其转动部件，定制加工相应的零部件，导致膨胀机制造成本偏高。尤其当需要高内置容积膨胀比时，由于高内置容积膨胀比的膨胀机制造更加困难，有些热能回收利用系统不得不选用低内置容积膨胀比的膨胀机串联来实现多级膨胀，由此造成热力回收和开发系统设备造价过高。另外，由于低内置容积膨胀比的限制，许多低品位热能转换开发系统只能选用有机工质作为热能转换媒介，不仅价格高，而且往往易燃易爆，或含有毒性，或对大气温室效应有潜在威胁，也由于有机工质通常只有较低的比热容，在热力系统中需要更大的流体质量流量、消耗更多的泵功耗，造成热力循环系统净功率减少，系统效率更低。

低品位、变工况的热能利用开发条件，需要有一种能提供可调节的内置容积膨胀比的膨胀机，以实现与变化的热源条件实时最佳匹配的运行，获得更高的转换效率，同时也需要以更低的造价生产较高内置容积膨胀比的膨胀机，使低品位热力转换系统可以利用廉价的、更安全、更环保的高比热容工质(如水)，令低(温度)品位的地热资源回收、废热利用、生物质能开发、太阳能风能储热技术利用等具有更高效率和更低成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有可变容积比的螺杆膨胀(压缩)机。

为解决上述技术问题，发明采用如下的技术方案：

本发明提供一种具有可变容积比的螺杆膨胀机，包括箱体、上支撑端盖、进气端盖和阀芯盖板；

上支撑端盖与箱体固定连接，形成一封闭的空腔；进气端盖和阀芯盖板都设置于该空腔内；阀芯盖板设置于进气端盖的下方；