集成压缩机和膨胀机系统、动力产生系统和动力转换单元技术方案

本实用新型专利技术公开了一种动力产生系统，包括动力装置和容积式能量回收装置以及容积式压缩机。在一个实施方式中，该容积式流体压缩机具有第一和第二啮合转子，并且构造为产生包括氧气的相对高压流体流以供给动力装置。在一个实施方式中，容积式流体能量回收装置具有第三和第四啮合转子，操作性地连接至压缩机，并且构造为由排放气体或从排放气体获得能量的其它流体旋转。该系统可另外包括一组定时齿轮，其构造为操作性地连接压缩机的第一和第二转子至能量回收装置的第三和第四转子，并且防止第一和第二转子之间以及第三和第四转子之间的接触。该系统还可以包括旋转传递传动链，用于在压缩机和能量回收装置之间实现操作性连接。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用 本申请要求2013年3月15日提交的美国专利申请序列号No.61/787,834的优先权，其公开的全部内容通过引用合并在此。 
本技术涉及一种动力产生系统，其包括联接至动力装置的容积式能量回收装置。 
技术介绍
流体装置、例如膨胀涡轮，经常被用于在多种动力产生进程中产生有用功。在这种动力产生进程中，高压工作流体通常在流体装置中膨胀来产生有用功。由于该功获取于膨胀的高压流体，流体膨胀近似于等熵过程，也就是，恒定熵过程。 代表性的动力产生过程可以包括朗肯循环，其中，工作流体可以是水，天然气、燃油或煤的燃烧用于产生高压蒸汽，该高压蒸汽随后被引导至流体装置。在高温工作流体的能量已经在流体装置中被转换成有用功之后，工作流体通常从该装置以低压形式排出，并处于显著降低的温度，有时低于-90℃。 
技术实现思路
动力产生系统包括使用动力产生循环的动力装置，其中，动力装置使用氧气产生动力且产生排放气体作为动力产生循环的副产品。该系统还可包括容积式流体压缩机，其具有第一和第二啮合转子，且构造为产生包括 氧气的相对高压流体的蒸汽，该蒸汽供给到动力装置。该系统还可以包括容积式流体能量回收装置，其具有第三和第四啮合转子，所述转子操作性地连接至压缩机，并且被构造为由排放气体旋转，也就是从排放气体补偿能量，从而驱动压缩机。该系统可额外地包括一组定时齿轮，其构造为操作性地连接压缩机的第一和第二转子至能量回收装置的第三和第四转子，并且防止第一和第二转子之间以及第三和第四转子之间的接触。该系统还可以包括旋转传递传动链(rotation transferring link)，用于在压缩机和能量回收装置之间操作性连接。该传动链可被构造为使能量回收装置的旋转速度与动力装置的旋转速度基本上匹配，动力装置的旋转速度是动力装置为了产生动力而使用的氧气的量所决定的。 本技术的另一个实施方式是关于一种车辆，其具有使用动力产生循环来推进车辆的动力装置。该车辆可以包括上文所述类型的容积式流体压缩机和容积式能量回收装置。 结合附图和所附的权利要求，从下文对实施所述技术的实施方式和最佳模式的详细描述中，将清晰地看到本技术的上述特征和优点、以及其它特征和优点。 附图说明附图1是车辆动力装置的第一实施方式的示意图，该车辆动力装置包括容积式能量回收装置和容积式流体压缩机，其具有作为依照本技术的原理的各方面的示例的特征。 附图2是车辆动力装置的第二实施方式的示意图，该车辆动力装置包括容积式能量回收装置和容积式流体压缩机，其具有作为依照本技术的原理的各方面的示例的特征。 附图3是车辆动力装置的第三实施方式的示意图，该车辆动力装置包括容积式能量回收装置和容积式流体压缩机，其具有作为依照本技术的原理的各方面的示例的特征。 附图4是包括可用于附图1-3的动力装置的容积式能量回收装置和容 积式流体压缩机的集成装置的第一实施方式的示意图。 附图5是包括可用于附图1-3的动力装置的容积式能量回收装置和容积式流体压缩机的集成装置的第二实施方式的示意图。 附图5A是可用于附图5所示的集成装置的行星齿轮组的端视图。 附图6是可用于附图1-3和8-9的动力装置的能量回收装置的示意性截面侧视图。 附图7是可用于附图1-3和8-9的动力装置的能量回收装置的示意性透视图。 附图8是车辆动力装置的第四实施方式的示意图，该车辆动力装置包括容积式能量回收装置和容积式流体压缩机，其具有作为依照本技术的原理的各方面的示例的特征。 附图9是车辆动力装置的第五实施方式的示意图，该车辆动力装置包括容积式能量回收装置和容积式流体压缩机，其具有作为依照本技术的原理的各方面的示例的特征。 附图10是可用于附图6所示的能量回收装置的转子几何结构的示意图。 附图11是包括可用于附图1-3的动力装置中的容积式能量回收装置和容积式流体压缩机的集成装置的第三实施方式的示意图。 具体实施方式将参考附图详细描述多个实施方式，其中，在多幅图中，相同的附图标记表示相同的部件和组件。对多个实施方式的参考并不限制所附在此的权利要求的范围。此外，在这一说明书中描述的任何示例并非旨在是限制性的，而是仅描述所附权利要求的很多可能实施方式中的一些实施方式。 对于燃油高效车辆和动力装置的现代需求已经带来了混合动力产生和推进系统的发展。通常，这种系统结合动力装置(例如内燃机或燃料电池)和电动机来驱动车辆。内燃机和燃料电池中的每一个都释放出高温排放气体作为使用于其中的动力产生循环的副产品。该高温排放气体构成从动力 产生循环损失的能量，其如果被再次捕获，则可被用于提高循环的效率，和因而提高使用该循环的推进系统的效率。 参考附图，其中在多幅图中，相同的附图标记对应于相同或相似的部件。还需要在其它应用中的改进，例如在海洋农业和工业中。另一示例是固定发电机组。 附图1-3和8-9示出了包括动力转换单元15的动力产生系统14的示例。每个所公开的动力转换单元15均包括能量回收装置20和压缩装置50。如所述的，能量回收装置20将来自动力装置16的废热能量转换为旋转能量，该旋转能量可被用于直接或间接地驱动压缩装置50。附图1-3示出了集成动力转换单元15的示例，在其中，能量回收装置20直接联接至压缩装置50。对于术语“压缩装置”的使用，其意味着包括能够压缩气体流体流的任何类型的装置，例如容积式装置(例如，罗茨鼓风机)和非容积式装置(例如，螺杆式压缩机、涡轮机、涡旋式压缩机，等等)。对于术语“集成(integrated)”的使用，其意味着包括装置20的输出和用于压缩装置50的输入被机械地联接在一起的系统。附图8-9示出了分布式动力转换单元15的示例，在其中，能量回收装置20和压缩装置50均被联接至动力装置16。对于术语“分布式(distributed)”的使用，其意味着包括在装置20和压缩装置50之间不具有直接机械传动链的系统。动力产生系统14可用于车辆、农业设备和/或固定动力产生系统，例如发电机组。 参考附图1，示出的车辆10具有车轮12，以用于沿着合适的道路表面运动。车辆10包括动力产生系统14。系统14包括使用动力产生循环的动力装置16。动力装置16使用特定量的氧气来产生动力，该氧气可以是进入的空气流11的一部分。动力装置16还产生废热，该废热例如为排放管线18中的高温排放气体的形式，是动力产生循环的副产品。在一个实施方式中，动力装置16是内燃式(IC)发动机，例如火花点火或压缩点火的类型，其燃烧燃料和空气的混合物来产生动力。在一个实施方式中，动力装置16可以是燃料电池，其利用与氧气或其它氧化剂的化学反应，将来自燃料的化学能转化为电能。 在一个实施方式中，如附图1所示，来自动力装置16的全部排放气体通过排放管线18被引导至动力转换单元15。随着排放气体通过系统15的能量回收侧20，排放气体使得内部转子30、32旋转，这继而使得压缩装置50的内部转子60、6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成压缩机和膨胀机系统，其特征在于，包括： 流体压缩机，该流体压缩机具有第一和第二非接触式螺旋啮合转子，其中，第一转子具有一定数量的叶片，等于设在第二转子上的叶片的数量；以及 容积式能量回收装置，该容积式能量回收装置具有第三和第四非接触式螺旋啮合转子，其中，第三转子具有一定数量的叶片，等于设在第四转子上的叶片的数量； 其中，容积式流体压缩机的第一和第二转子操作性地连接至容积式能量回收装置的第三和第四转子，使得第三和第四转子的旋转引起第一和第二转子的旋转。

【技术特征摘要】
2013.03.15 US 61/787,8341.一种集成压缩机和膨胀机系统，其特征在于，包括： 
流体压缩机，该流体压缩机具有第一和第二非接触式螺旋啮合转子，其中，第一转子具有一定数量的叶片，等于设在第二转子上的叶片的数量；以及 
容积式能量回收装置，该容积式能量回收装置具有第三和第四非接触式螺旋啮合转子，其中，第三转子具有一定数量的叶片，等于设在第四转子上的叶片的数量； 
其中，容积式流体压缩机的第一和第二转子操作性地连接至容积式能量回收装置的第三和第四转子，使得第三和第四转子的旋转引起第一和第二转子的旋转。 
2.如权利要求1所述的集成压缩机和膨胀机系统，其特征在于，第一转子和第三转子安装到共用的轴。 
3.如权利要求1所述的集成压缩机和膨胀机系统，其特征在于，进一步包括： 
第一转子安装至其上的第一轴； 
第三转子安装至其上的第三轴；以及 
联接第一轴与第三轴的动力传递传动链。 
4.如权利要求3所述的集成压缩机和膨胀机系统，其特征在于： 
所述动力传递传动链包括安装至第一轴的第一传动齿轮和安装至第三轴的第二传动齿轮。 
5.如权利要求4所述的集成压缩机和膨胀机系统，其特征在于： 
第一传动齿轮与第二传动齿轮啮合。 
6.如权利要求3所述的集成压缩机和膨胀机系统，其特征在于： 
所述动力传递传动链包括行星齿轮组，该行星齿轮组包括环形齿轮、安装至第一轴的太阳齿轮，以及多个行星齿轮，所述多个行星齿轮联接至安装于第三轴的共用支架。 
7.如权利要求6所述的集成压缩机和膨胀机系统，其特征在于，进一步包括：与行星齿轮组的环形齿轮操作性连接的发生器，该发生器构造为：相对于容积式流体压缩机的旋转速度改变能量回收装置的旋转速度。 
8.如权利要求6所述的集成压缩机和膨胀机系统，其特征在于，发生器操作为制动器，以改变能量回收装置的旋转速度，并且其中，当发生器提供零制动力时，容积式能量回收装置空转，因而降低在容积式流体压缩机上的来自容积式能量回收装置的阻力。 
9.如权利要求1所述的集成压缩机和膨胀机系统，其特征在于，进一步包括：滑轮或齿轮驱动器之一，其构造为独立于容积式能量回收装置接收来自动力源的转矩，以旋转容积式流体压缩机。 
10.如权利要求9所述的集成压缩机和膨胀机系统，其特征在于，进一步包括：构造为旋转压缩机的电驱动单元。 
11.一种动力产生系统，其特征在于，包括： 
使用动力产生循环的动力装置，其中，该动力装置使用氧气产生动力，并且产生排放气体作为动力产生循环的副产品； 
容积式流体压缩机，该容积式流体压缩机具有第一和第二非接触式啮合转子，并且构造为产生包括氧气的相对高压流体的流以供给至动力装置，其中，第一转子具有一定数量的叶片，等于设在第二转子上的叶片的数量； 
容积式能量回收装置，该容积式能量回收装置具有第三和第四非接触式啮合转子，并且构造为由排放气体旋转以驱动压缩机，其中，第三转子具有一定数量的叶片，等于设在第四转子上的叶片的数量； 
位于压缩机和能量回收装置之间的动力传递传动链，其中，该传动链构造为将能量回收装置产生的转矩传递至压缩机。 
12.如权利要求11所述的动力产生系统，其特征在于，所述动力传递传动链是齿轮组和共用轴之一，所述共用轴在容积式流体压缩机...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·N·埃博根，M·J·弗尔蒂尼，
申请(专利权)人：伊顿公司，
类型：新型
国别省市：美国;US