[实用新型]一种三叶扭叶罗茨式动力机发电装置

说明书

本实用新型为一种三叶扭叶罗茨式动力机发电装置，为容积式旋转机械，包括转子和机壳；所述转子采用一对啮合的三叶扭叶转子，所述三叶扭叶转子采用新型型线，转子在其单个齿上的型线的一半为圆弧AB‑直线BC‑渐开线CD‑直线DE‑圆弧EF‑对滚圆弧FG型线。该发电装置依靠低品质余热做功推动啮合转子膨胀做功，将蒸汽热能转化为机械能，转子带动输出轴转动做功将机械能进一步转化为电能，易加工、面积利用系数高、啮合重合度更高，运行更加平稳。

技术领域

本实用新型设计一种新型工业余热回收发电装置，具体是一种三叶扭叶罗茨式动力机发电装置。

背景技术

目前，能源问题亟待解决，工业余热仍是工业生产中应用潜力大的一种可回收能源，其中存在大量低压饱和蒸汽可进行二次开发利用。研究发现使用小型罗茨式动力机发电装置可实现低品质余热蒸汽回收利用，其中转子是核心部件，在现有技术中，小型蒸汽发电机组主要采用两叶直叶转子和三叶直叶转子。当一个密闭的直叶转子的基圆容积从进气口移动至出气口，间隙打开的瞬间，基圆容积内的压力蒸汽瞬间与外界大气压连通，蒸汽的压力骤然释放，造成剧烈的冲击和振动。直叶转子在转动过程中低压区域反复产生和消失，故其振动和噪声特性均较差，有待进一步的提高。同时，罗茨转子的型线对发电性能和噪声特性也有较大影响。摆线型转子的面积利用系数太低，圆弧形转子啮合瞬时突变较严重，目前使用广泛的是渐开线型转子，一方面其过渡瞬间气流脉动仍较大，噪声的流量脉动和冲击噪声较大，另一方面渐开线型转子为保证转子不发生干涉，在一定程度上牺牲了面积利用系数，对应的发电效率较低，有待进一步的提高。

现有技术存在以下缺点：

1.直叶转子转动过程中，低压区域反复产生和消失，流量脉动大，造成的流量脉动和冲击噪声较大；

2.直叶转子啮合重合度较低，转子啮合平稳度较差，蒸汽流量脉动较明显；

3.应用广泛的渐开线型转子加工较复杂，且为防止干涉现象的发生，牺牲了部分面积利用系数，即牺牲了部分发电效率。

“一种三叶分段圆弧型罗茨转子及其型线设计方法”(专利号：201810762964.8)，其罗茨转子叶峰采用3段圆弧式组合使转子具有高的面积利用率和设计灵活性，同时便于加工，但圆弧形转子啮合瞬时的突变较为严重，同时易产生较严重的噪声污染。

基于现有技术的不足，针对罗茨式动力机发电装置进行进一步的优化改进很有必要。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种三叶扭叶罗茨式动力机发电装置。该发电装置易加工、面积利用系数高、啮合重合度更高，运行更加平稳。

本实用新型解决所述技术问题的技术方案是，提供一种罗茨式动力机发电装置，为容积式旋转机械，依靠低品质余热做功推动啮合转子膨胀做功，将蒸汽热能转化为机械能，转子带动输出轴转动做功将机械能进一步转化为电能；包括转子和机壳；

所述转子采用一对啮合的三叶扭叶转子，所述三叶扭叶转子采用新型型线，转子在其单个齿上的型线的一半为圆弧AB-直线BC-渐开线CD-直线DE-圆弧EF-对滚圆弧FG型线，以三叶扭叶转子轴心为原点，单个齿上型线的一半为Y轴，且Y轴正方向朝上，垂直于Y轴方向为X轴，且水平向右为正方向，建立xy坐标系；则

圆弧AB的参数方程为：

其中，t为参数，0≤t≤θ₁，一般θ₁＝2°～4°，

直线BC为连接渐开线CD和圆弧AB的过渡段直线，参数方程为：

其中，(x_b,y_b),(x_c,y_c)分别为B点和C点的坐标；