一种单位进汽量与膨胀比可调活塞式膨胀机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种单位进汽量与膨胀比可调活塞式膨胀机，包括机壳和设置在机壳一端的汽缸盖，机壳内设置有与汽缸盖相靠的旋转汽缸，旋转汽缸上绕圆周轴向均匀设有若干个活塞孔，活塞孔内设有可轴向移动的活塞，汽缸盖上设有可依次与任意一个活塞孔相连通的进汽管和排汽管，旋转汽缸的一端居中穿过设动力输出轴，机壳内还设可调斜盘，可调斜盘的一端工作斜面与活塞一端的活塞滑蹄的斜面配合接触，可调斜盘的另一端的上端和下端分别连接有进汽容积执行器和膨胀比执行器。本实用新型专利技术可分别改变各活塞在旋转汽缸内轴向运动的限制范围，而实现对进汽容积和膨胀后泛汽容积的独立调节，以适应热能与工作机转速的波动，不再需要变速器连接工作机。

【技术实现步骤摘要】
一种单位进汽量与膨胀比可调活塞式膨胀机
本技术涉及膨胀机领域，特别是涉及一种单位进汽量与膨胀比可调活塞式膨胀机。
技术介绍
膨胀机是一种利用具有一定压力的汽体膨胀对外输出机械功的机械，主要用于低品位能源的回收，膨胀机的对外输出机械功可以驱动发电机发电，也可以直接驱动机械设备。膨胀机与压缩机是依据使用条件或功能不同来命名的，压缩机的使用条件是由动力驱动，其功能是将低压汽体压缩为高压汽体；膨胀机的使用条件是通入高压汽体，从出口获得低压汽体，并推动转子转动，其功能是向外输出动力。膨胀机按运行工作模式一般分为两类：一种是以汽体速度能对外做功的膨胀机（如：透平膨胀机），另一种是以汽体在设备可变容积中膨胀对外做功的膨胀机（如：活塞式膨胀机、螺杆式膨胀机、旋片式膨胀机等）。其中活塞式膨胀机的原理是通过通入高温高压的汽体使活塞进行轴向移动，活塞的轴向移动再作用在曲轴上驱动曲轴进行转动，实现动力的输出。现有大部分膨胀机的膨胀比根据理想的工况设计，在膨胀机运行中，因有些能源供给有波动，当膨胀机入口汽体工况(包括压力和温度)发生变化或出口汽体工况(包括压力和温度)，与原有膨胀比不匹配，就会造成过膨胀和欠膨胀情况的发生。膨胀机入口汽体压力高于设计压力或出口汽体压力低于设计压力时，会发生欠膨胀；膨胀机入口汽体压力低于设计压力或膨胀机出口压力高于设计压力时，会发生过膨胀。以上两种情况都会导致膨胀机效率降低。申请人之前申请过一个膨胀比可调活塞式膨胀机，其内部设置有可调斜盘，斜盘可以轴向移动，来调节膨胀比，能保证膨胀机的热效率，但使用中有些工作机需求的转速及扭矩也有波动，致使膨胀机与工作机之间需要用变速器匹配以保持膨胀机的最佳效率与满足工作机的转速及扭矩需求（如燃油汽车发动机需要变速器驱动车轮），如果活塞式膨胀机可以随机调节进汽容积腔的进汽容积和泛汽容积腔的膨胀后泛汽容积，则可以实现膨胀机热能输入功率一定时膨胀机输出转速适应工作机转速的波动，也可在工作机与膨胀机转速一定时适应热能输入功率的波动，也可在热能输入功率与转速双相都波动时且保持膨胀机较佳膨胀比，所以需要对原来的活塞式膨胀机进行改进。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种单位进汽量与膨胀比可调活塞式膨胀机，可以调节可调斜盘的斜度及与汽缸盖的距离，从而改变各活塞在旋转汽缸内轴向运动的限制范围，从而实现对进汽容积和膨胀后泛汽容积的独立调节，以适应工作机转速与热能输入的波动，保持膨胀机较佳的膨胀比。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种单位进汽量与膨胀比可调活塞式膨胀机，包括机壳和设置在机壳一端的汽缸盖，所述的机壳的内部设置有与汽缸盖相靠的旋转汽缸，所述的旋转汽缸上绕圆周轴向均匀设置有若干个活塞孔，所述的活塞孔内设置有可轴向移动的活塞，所述的汽缸盖上设置有可依次与任意一个活塞孔相连通的进汽管和排汽管，所述的旋转汽缸的一端居中穿过设置有动力输出轴，所述的机壳的内部还设置有可调斜盘，所述的可调斜盘的一端的工作斜面与活塞一端的活塞滑蹄的斜面配合接触，所述的可调斜盘的另一端的上端和下端分别连接有进汽容积执行器和膨胀比执行器，所述的可调斜盘的上端和下端分别与旋转汽缸的进汽端以及泛汽端相对应，所述的进汽容积执行器和膨胀比执行器可单独工作以调节可调斜盘与汽缸盖之间的距离以及可调斜盘的斜度，即各活塞在旋转汽缸内轴向运动的限制范围。本技术的主要的原理是进汽管与配汽槽将高温高压工质汽引入旋转汽缸内配置的活塞孔中，其中进汽位置的活塞孔与活塞及汽缸盖配合形成进汽容积腔，高温高压工质汽进入到活塞孔中使对应的活塞产生推力，活塞的轴向推力通过活塞滑蹄的光滑斜面作用在可调斜盘的光滑工作斜面上，所述两个相互作用的斜面布有润滑油且光滑，所以活塞滑蹄作用在可调斜盘上的力发生了分解，分解产生了一部分（沿可调斜盘工作斜面由“高至低”方向的）侧滑力，侧滑力反作用到旋转汽缸上形成了旋转力矩，推动旋转汽缸与动力输出轴旋转，向外接的磁力联轴器输出机械能。进汽管持续进汽做功，当旋转汽缸的活塞孔运行至汽缸盖的排汽槽位置时，在旋转力矩作用下可调斜盘的工作斜面通过活塞滑蹄推动活塞向汽缸盖方向移动，将做功后的泛汽（低温低压工质汽）通过排汽槽，向排汽管排出，这样旋转汽缸得以持续地转动形成工作循环。即将与排汽槽接通前对应的活塞孔与活塞及汽缸盖配合形成泛汽容积腔，泛汽容积腔与进汽容积腔之间的体积比就是膨胀比。本技术的可调斜盘轴的轴心与进汽容积腔的轴心基本垂直相交，所以单调膨胀比时能保证进汽容积腔基本不变，膨胀比的调节原理为：当汽体膨胀后泛汽容积腔的压力值低于排汽管的压力值且超过所需范围时工质汽过膨胀，膨胀比执行器驱动可调斜盘的下端与活塞向汽缸盖的方向移动，这时泛汽容积腔变小一定量，而进汽容积腔基本不变，此时汽体膨胀后泛汽容积腔压力值升高与排汽管的压力值恢复到所需范围内，工质汽过膨胀现象消失。同理，当汽体膨胀后泛汽容积腔的压力值高于排汽管的压力值且超过所需范围时工质汽欠膨胀，膨胀比执行器驱动可调斜盘的下端与活塞朝远离汽缸盖的方向移动，这时泛汽容积腔变大一定量，而进汽容积腔基本不变，此时汽体膨胀后泛汽容积腔压力值降低与排汽管的压力值恢复到所需范围内，工质汽欠膨胀现象消失。通过以上调节，避免了活塞式膨胀机内工质汽的过膨胀或欠膨胀情况发生，保证了活塞式膨胀机的热效率。另外，工质汽压和温度需保持一定，是保证膨胀机较佳热效率的原因之一，膨胀机输入功率与热源功率大小成正比，膨胀机输入功率=单位进汽量的焓×转速。当工作机与膨胀机转速一定，而工质汽温度趋向升高则膨胀机热能输入功率趋向变大时，进汽容积执行器驱动可调斜盘的上端与活塞向远离汽缸盖的方向移动，进汽容积腔容积变大，单位进汽量变大，则工质汽温度降低至所需范围，适应了输入功率变大。此时，膨胀比执行器同步驱动可调斜盘的下端与活塞向远离汽缸盖的方向移动，泛汽容积腔变大，直至压力传感器检测到膨胀后泛汽压力与排汽管的压力差恢复到所需范围内，继续保持较佳膨胀比。当工作机与膨胀机转速一定，而工质汽温度趋向降低则膨胀机热能输入功率变小时，进汽容积执行器驱动可调斜盘的上端与活塞向汽缸盖的方向移动，进汽容积腔容积变小，进单位进汽量变小，则工质汽温度升高至所需范围，适应了输入功率变小。此时，膨胀比执行器同步驱动可调斜盘的下端与活塞向汽缸盖的方向移动，泛汽容积腔变小，直至压力传感器检测到膨胀后泛汽压力与排汽管的压力差恢复到所需范围内，继续保持较佳膨胀比。当膨胀机热能输入一定，而膨胀机为适应工作机转速变小时，进汽容积执行器驱动可调斜盘的上端与活塞向远离汽缸盖的方向移动，进汽容积腔容积变大，单位进汽量变大，则膨胀机转速变小时进汽总量保持恒定。此时，膨胀比执行器同步驱动可调斜盘的下端与活塞向远离汽缸盖的方向移动，泛汽容积腔变大，直至压力传感器检测到膨胀后泛汽压力与排汽管的压力差恢复到所需范围内，继续保持较佳膨胀比。当膨胀机热能输入一定，而膨胀机为适应工作机转速变大时，进汽容积执行器驱动可调斜盘上端与活塞向汽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单位进汽量与膨胀比可调活塞式膨胀机，包括机壳（4）和设置在机壳（4）一端的汽缸盖（3），所述的机壳（4）的内部设置有与汽缸盖（3）相靠的旋转汽缸（1），所述的旋转汽缸（1）上绕圆周轴向均匀设置有若干个活塞孔（29），所述的活塞孔（29）内设置有可轴向移动的活塞（2），所述的汽缸盖（3）上设置有可依次与任意一个活塞孔（29）相连通的进汽管（5）和排汽管（8），所述的旋转汽缸（1）的一端居中穿过设置有动力输出轴（6），其特征在于，所述的机壳（4）的内部还设置有可调斜盘（9），所述的可调斜盘（9）的一端工作斜面（33）与活塞（2）一端的活塞滑蹄（38）的斜面配合接触，所述的可调斜盘（9）的另一端的上端和下端分别连接有进汽容积执行器（16）和膨胀比执行器（15），所述的可调斜盘（9）的上端和下端分别与旋转汽缸（1）的进汽端以及泛汽端相对应，所述的进汽容积执行器（16）和膨胀比执行器（15）可单独工作以调节可调斜盘（9）与汽缸盖（3）之间的距离以及可调斜盘（9）的斜度，即各活塞（2）在旋转汽缸（1）内轴向运动的限制范围。/n

【技术特征摘要】
1.一种单位进汽量与膨胀比可调活塞式膨胀机，包括机壳（4）和设置在机壳（4）一端的汽缸盖（3），所述的机壳（4）的内部设置有与汽缸盖（3）相靠的旋转汽缸（1），所述的旋转汽缸（1）上绕圆周轴向均匀设置有若干个活塞孔（29），所述的活塞孔（29）内设置有可轴向移动的活塞（2），所述的汽缸盖（3）上设置有可依次与任意一个活塞孔（29）相连通的进汽管（5）和排汽管（8），所述的旋转汽缸（1）的一端居中穿过设置有动力输出轴（6），其特征在于，所述的机壳（4）的内部还设置有可调斜盘（9），所述的可调斜盘（9）的一端工作斜面（33）与活塞（2）一端的活塞滑蹄（38）的斜面配合接触，所述的可调斜盘（9）的另一端的上端和下端分别连接有进汽容积执行器（16）和膨胀比执行器（15），所述的可调斜盘（9）的上端和下端分别与旋转汽缸（1）的进汽端以及泛汽端相对应，所述的进汽容积执行器（16）和膨胀比执行器（15）可单独工作以调节可调斜盘（9）与汽缸盖（3）之间的距离以及可调斜盘（9）的斜度，即各活塞（2）在旋转汽缸（1）内轴向运动的限制范围。


2.根据权利要求1所述的单位进汽量与膨胀比可调活塞式膨胀机，其特征在于：所述的进汽容积执行器（16）和膨胀比执行器（15）均包括蜗轮蜗杆机构和由蜗轮蜗杆机构驱动转动的螺杆，其中进汽容积执行器（16）的螺杆与进汽容积执行器（16）中的进汽容积执行器动作梁（40）上的调节螺纹孔（44）相配合，膨胀比执行器（15）的螺杆与安装于机壳（4）侧壁上的膨胀比执行器动作梁（39）的导向滑块（42）上的调节螺纹孔（44）配合，所述的膨胀比执行器动作梁（39）插入到可调斜盘（9）下端的膨胀比执行器梁孔（37）中，进汽容积执行器动作梁（40）连接可调斜盘（9）的上端，膨胀比执行器动作梁（39）和进汽容积执行器动作梁（40）由螺杆驱动进行平移以调节可调斜盘（9）的斜度及与汽缸盖（3）的距离。


3.根据权利要求2所述的单位进汽量与膨胀比可调活塞式膨胀机，其特征在于：所述的进汽容积执行器动作梁（40）上通过轴孔（43）与可调斜盘（9）上端的可调斜盘轴（36）相连，可调斜盘（9）通过轴孔（43）可在进汽容积执行器动作梁（40）上转动。


4.根据权利要求1所述的单位进汽量与膨胀比可调活塞式膨胀机，其特征在于：所述的可调斜盘（9）上与活塞滑蹄（38）相接触的工作斜面（33）的两侧对称设置有回程盘限位槽（35），所述的回...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云丛，
申请(专利权)人：李云丛，
类型：新型
国别省市：浙江;33