涡旋膨胀机制造技术

本实用新型专利技术提供一种涡旋膨胀机，包括：壳体；以及膨胀机构，设置在壳体内并且将具有进气压力的高压流体膨胀变为具有排气压力的低压流体，膨胀机构包括定涡旋盘和动涡旋盘并且限定有排气腔、进气腔和封闭的一系列膨胀腔，在膨胀机构上设置有背压腔，背压腔与一系列膨胀腔中的中压腔流体连通，设置有从背压腔流体连通至具有排气压力的低压区域的至少一个通路，通路构造成：当背压腔内的压力小于低压区域的压力时使通路开放，当背压腔内的压力大于等于低压区域的压力时使通路封闭，根据本实用新型专利技术的涡旋膨胀机能够避免涡旋膨胀机无法正常启动和工作的问题，并且结构简单、易于加工制造且成本效益高。

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【技术实现步骤摘要】
涡旋膨胀机
本技术涉及膨胀机领域，更具体地，涉及一种涡旋膨胀机。
技术介绍
本部分提供了与本技术相关的背景信息，这些信息并不必然构成现有技术。膨胀机是利用高压流体膨胀成低压流体向外输出机械功或电功的装置。一种常见的膨胀机为涡旋膨胀机。涡旋膨胀机的膨胀机构包括动涡旋盘和定涡旋盘。动涡旋盘和定涡旋盘彼此接合以在动涡旋涡卷与定涡旋涡卷之间限定一系列膨胀腔，所述一系列膨胀腔从膨胀机构的中心径向向外地体积逐渐增大，由此使得从膨胀机构中心处的进气口进入膨胀机构内的高压流体在经由所述一系列膨胀腔后变为低压流体并通过排气口被排出膨胀机构。在流体膨胀过程中产生驱动力矩，例如带动轴旋转以输出机械功或电功。不管是浮动动涡旋的膨胀机还是浮动定涡旋的膨胀机，当背压腔内通常无法提供足够的压力使得动静涡旋压紧时，就会造成动静涡旋分离或者动静涡旋的异常晃动，导致涡旋膨胀机内无法建立正常的压力差或动静涡盘之间的磨损，从而无法正常启动和工作。以浮动定涡旋的涡旋膨胀机——尤其是定涡旋盘的定涡旋盘端板的背侧上设置有浮动密封圈以密封所述背压腔的涡旋膨胀机——为例，该背压腔由设置在定涡旋盘端板上的凹槽和浮动密封圈构成，其中，背压腔流体连通至膨胀机构内限定的具有低于进气压力且高于排气压力的中间压力的中压腔，通过使背压腔中具有与中压腔相同的压力，能够确保动涡旋盘和定涡旋盘彼此接合，并且这种接合是柔性接合，能够提供一定的轴向柔性而使动涡旋盘和定涡旋盘免遭由于刚性接合而在特定情况下(例如杂质颗粒物进入膨胀机构内)所导致的严重磨损，另外，浮动密封圈依靠背压腔中的压力而被推压抵靠相对应的壁(特别地，使得浮动密封圈的上板的顶端抵靠例如隔板的下表面)，从而浮动密封圈将涡旋膨胀机壳体内的低压区(具有排气压力)、高压区(具有高压流体压力)以及上述中压区(背压腔，具有中间压力)彼此隔离，从而确保涡旋膨胀机正常工作。如上所述，浮动密封圈需要依靠中压腔中的足够的压力来发挥密封作用，以保证涡旋膨胀机正常启动和正常工作。然而，在现有技术的涡旋膨胀机中，在启动之前，背压腔内通常无法提供足够的压力来为浮动密封圈提供足够的支承，当开始向涡旋膨胀机内的高压区中输入高压流体时，浮动密封圈由于受力不平衡(例如由于中压腔膨胀而使其压力下降进而导致背压腔的压力也下降至低于低压区的压力而引起受力不平衡)而向背压腔中塌缩，从而无法发挥密封隔离作用(即，使得流体从高压区直接流动至低压区而导致膨胀机构被旁通)，导致涡旋膨胀机内无法建立正常的压力差，从而无法正常启动和工作。因此，需要提供一种改进的涡旋膨胀机，以克服现有技术中的上述技术问题。
技术实现思路
在本部分中提供本技术的总体概要，而不是本技术完全范围或本技术所有特征的全面公开。本技术的目的是针对上面提到的一个或多个技术问题进行改进。根据本技术的一个方面，提供了一种涡旋膨胀机，包括：壳体；以及膨胀机构，所述膨胀机构设置在所述壳体内并且构造成将具有进气压力的高压流体膨胀变为具有排气压力的低压流体，所述膨胀机构包括定涡旋盘和动涡旋盘并且在所述膨胀机构内限定有排气腔、进气腔和封闭的一系列膨胀腔，其中，在所述膨胀机构上设置有背压腔，所述背压腔与所述一系列膨胀腔中的具有低于进气压力且高于排气压力的中间压力的中压腔流体连通，其中，设置有从所述背压腔流体连通至具有排气压力的低压区域的至少一个通路，并且，所述通路构造成：当所述背压腔内的压力小于所述低压区域的压力时使所述通路开放，当所述背压腔内的压力大于等于所述低压区域的压力时使所述通路封闭。通过设置上述通路，能够在所述背压腔内的压力小于所述低压区域的压力时使所述通路开放，以弥补所述背压腔内的压力不足的情况，而当所述背压腔内的压力大于等于所述低压区域的压力时使所述通路封闭，从而保持所述背压腔内的压力。可见，通过上述构型能够克服现有技术中的涡旋膨胀机无法正常启动和工作的技术问题。根据本技术的一个方面，所述定涡旋盘能够相对于所述动涡旋盘进行轴向浮动。根据本技术的一个方面，所述背压腔设置在所述定涡旋盘的定涡旋盘端板的背侧处，所述背压腔由浮动密封圈密封。根据本技术的一个方面，所述低压区域包括所述膨胀机构外部的低压区和所述膨胀机构的与所述低压区直接连通的排气腔，所述通路设置于所述定涡旋盘端板中并直接连通至所述低压区或者直接连通至所述排气腔。根据本技术的一个方面，在所述通路处设置有能够封闭和开放所述通路的单向阀，使得：当所述背压腔内的压力小于所述低压区域的压力时使所述通路开放，当所述背压腔内的压力大于等于所述低压区域的压力时使所述通路封闭。根据本技术的一个方面，所述通路包括朝向所述背压腔内开口的孔口，所述单向阀设置在所述孔口的区域处以封闭和开放所述孔口。根据本技术的一个方面，所述单向阀包括设置在所述孔口处的阀片和阀挡，所述阀片设置成一端固定的能够弹性变形的阀片或者能够整体移动的阀片，所述阀挡设置成将所述阀片置于所述孔口与所述阀挡之间。根据本技术的一个方面，所述单向阀包括设置在所述孔口处的盖件，当所述背压腔内的压力小于所述低压区域的压力时，所述盖件使所述孔口开放，当所述背压腔内的压力大于等于所述低压区域的压力时，所述盖件抵靠封闭所述孔口。根据本技术的一个方面，所述盖件为一端固定的能够弹性变形的长形阀片，所述单向阀还包括阀挡，所述阀挡设置成将所述阀片置于所述孔口与所述阀挡之间，并且所述阀挡的面向所述阀片的侧面形成为弧面。这种能够弹性变形的长形阀片不仅结构简单而且本身具有较好的回弹性，经久耐用，并能够准确、及时地封闭所述孔口，具有较高的灵敏度。优选地，通过设置上述阀挡，能够有效控制长形阀片的变形程度(偏离所述孔口的距离)，避免长形阀片由于意外受到较大的力而过度变形从而不能及时封闭孔口的情况，因此能够进一步提高单向阀的灵敏度。根据本技术的一个方面，所述盖件为能够整体移动的阀片，所述单向阀还包括阀挡，所述阀挡设置成将所述盖件置于所述孔口与所述阀挡之间，所述阀挡与所述孔口之间设有允许所述阀片移动远离所述孔口的预定间隔。这种能够整体移动的阀片具有更高的压差灵敏度，能够充分打开孔口以便于流体流动。根据本技术的一个方面，在所述背压腔的底壁围绕所述孔口形成有凹槽，所述阀挡固定于所述凹槽的内周壁上并且在所述阀挡与所述凹槽的内周壁之间设置有间隙。通过在所述阀挡与所述凹槽的内周壁之间设置间隙，便于流体经由所述间隙进出所述孔口。根据本技术的一个方面，所述盖件为圆形片材并且所述阀挡具有柱状形状，以与形成为大致圆形的所述凹槽相适配。根据本技术的一个方面，所述阀挡具有贯穿两个端面的中心贯通孔，所述中心贯通孔大致垂直于所述盖件。通过设置所述贯通孔，背压腔内部的流体压力能够更直接、更均匀地作用于阀片，使得阀片不易横向移动或侧倾，并且便于阀片更灵敏地响应于背压腔内部的流体压力而纵向移动远离或接近所述孔口。根据本技术的一个方面，在形成为大致圆形的所述凹槽的内周壁上设置有纵向凹道，所述纵向凹道形成所述间隙。根据本技术的一个方面，所述背压腔与所述中压腔经由呼吸孔而流体连通，所述通路的内径大于所述呼吸孔的内径。根据本技术的一个方面，在所述背压腔中设置有弹簧组件，所述弹簧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡旋膨胀机，其特征在于，包括：壳体；以及膨胀机构，所述膨胀机构设置在所述壳体内并且构造成将具有进气压力的高压流体膨胀变为具有排气压力的低压流体，所述膨胀机构包括定涡旋盘和动涡旋盘并且在所述膨胀机构内限定有排气腔、进气腔和封闭的一系列膨胀腔，其中，在所述膨胀机构上设置有背压腔，所述背压腔与所述一系列膨胀腔中的具有低于进气压力且高于排气压力的中间压力的中压腔流体连通，其中，设置有从所述背压腔流体连通至具有排气压力的低压区域的至少一个通路，并且，所述通路构造成：当所述背压腔内的压力小于所述低压区域的压力时使所述通路开放，当所述背压腔内的压力大于等于所述低压区域的压力时使所述通路封闭。

【技术特征摘要】
1.一种涡旋膨胀机，其特征在于，包括：壳体；以及膨胀机构，所述膨胀机构设置在所述壳体内并且构造成将具有进气压力的高压流体膨胀变为具有排气压力的低压流体，所述膨胀机构包括定涡旋盘和动涡旋盘并且在所述膨胀机构内限定有排气腔、进气腔和封闭的一系列膨胀腔，其中，在所述膨胀机构上设置有背压腔，所述背压腔与所述一系列膨胀腔中的具有低于进气压力且高于排气压力的中间压力的中压腔流体连通，其中，设置有从所述背压腔流体连通至具有排气压力的低压区域的至少一个通路，并且，所述通路构造成：当所述背压腔内的压力小于所述低压区域的压力时使所述通路开放，当所述背压腔内的压力大于等于所述低压区域的压力时使所述通路封闭。2.根据权利要求1所述的涡旋膨胀机，其特征在于，所述定涡旋盘能够相对于所述动涡旋盘进行轴向浮动。3.根据权利要求2所述的涡旋膨胀机，其特征在于，所述背压腔设置在所述定涡旋盘的定涡旋盘端板的背侧处，所述背压腔由浮动密封圈密封。4.根据权利要求3所述的涡旋膨胀机，其特征在于，所述低压区域包括所述膨胀机构外部的低压区和所述膨胀机构的与所述低压区直接连通的排气腔，所述通路设置于所述定涡旋盘端板中并直接连通至所述低压区或者直接连通至所述排气腔。5.根据权利要求1所述的涡旋膨胀机，其特征在于，在所述通路处设置有...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨东辉，
申请(专利权)人：艾默生环境优化技术苏州有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32