[發明專利]一種螺桿膨脹動力機及其控制系統

有效

• 申請號: 201010249851.1
• 申請日: 2010-08-10
• 公開（公告）號: CN102080580A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 杜海燕;楊文晶;康廣秋
• 申請（專利權）人: 深圳市海利科科技開發有限公司
• 主分類號: F01K27/02
• 分類號: F01K27/02;F01C1/16;F01C20/24;F01D17/26
• 代理公司: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙) 44280
• 代理人: 丁建春

【技術領域】

本發明屬于廢熱利用技術領域，特別是涉及一種螺桿膨脹動力機及其控制系統。

【背景技術】

我國的一次能源現狀不容樂觀，煤炭資源儲量雖然世界排名第二(美國第一，是我國儲量的一倍)，但我國可開采的煤炭資源不足百年時間，遠少于世界前六位儲煤量的國家，另外，我國的石油和天然氣資源也僅夠開采幾十年，世界范圍內的石油開采也可能在本世紀內短缺。

因此，針對以上形勢，可有效回收多余熱量以進行發電的廢汽回收利用系統非常有實用價值，通常而言，廢汽回收利用系統可回收工業廢水、高爐廢渣、高溫廢汽等中的多余熱量，將多余熱量轉換為機械能進行發電或其他工作。

請參考圖1A和圖1B，顯示了現有技術的螺桿膨脹動力機主體10的基本原理。廢熱煙氣或者熱液由進汽道3經進汽道口4進入陽螺桿1的齒槽內，隨著陽螺桿1和陰螺桿2的轉動，工作流體(如廢汽或工質)的容腔逐漸增大，工作流體降壓降溫膨脹做功，推動螺桿轉動，做完功的工作流體由排汽道5排出。功率由陽螺桿1的輸出端輸出，可帶動給水泵、風機、發電機等設備。

圖2顯示了現有技術的螺桿膨脹動力機30的基本結構，其包括螺桿膨脹動力機主體10、負載設備20、調節閥32、電器控制柜33、油箱34以及基座31。螺桿膨脹動力機主體10具有圖1所示的進汽道3及排汽道5。螺桿膨脹動力機10與負載設備20通過陽螺桿(圖未示)的輸出軸相連。有時螺桿膨脹動力機10的轉速較快，需要在螺桿膨脹動力機10與負載設備20之間設置減速機(圖未示)。

在現有的廢汽回收利用系統中，螺桿膨脹動力機的進汽入口大小通常由以下方式確定，即預先估算廢汽回收利用系統所能獲取的工作流體(例如為廢汽或工質)流量，然后根據該工作流體流量設定與之匹配的進汽入口的大小，因此在以后的正常使用中，一般而言會在螺桿膨脹動力機中使用固定大小的進汽入口。

以上采用固定進汽入口的螺桿膨脹動力機在對當前工作流體(例如廢汽或工質)的流量或壓力大小相對穩定的情況下非常有效率，但是當前工作流體的流量或壓力大小不穩定時，設置為固定大小的進汽入口會浪費當前工作流體的熱量并造成壓力不足(或過大)，這對于提高整個廢汽回收利用系統的熱利用效率來說是非常不利的。

因此，需要提供一種能夠根據當前工作流體流量或壓力大小而自動調整進汽入口大小的螺桿膨脹動力機及其控制系統，從而解決以上問題。

【發明內容】

本發明解決的技術問題是提供一種螺桿膨脹動力機及其控制系統，其能夠根據當前工作流體的流量或壓力大小而自動調整進汽入口大小，從而提高了熱利用效率。

本發明為解決技術問題而采用的技術方案是：提供一種螺桿膨脹動力機，包括：滑殼式入口裝置，用于控制輸入的工作流體的流量；螺桿膨脹動力機主體，與滑殼式入口裝置連通，從滑殼式入口裝置獲取工作流體，利用工作流體做功以輸出機械能；其中，滑殼式入口裝置包括：管體，工作流體通過管體進入螺桿膨脹動力機主體；滑塊，固定于管體內；滑殼，裝配于管體內，包括一體成型的端板、軸體以及中空部，軸體設置為端部至少部分凸出于端板，滑殼設置為在軸體的帶動下在管體內轉動以使得滑塊至少部分容納于中空部或者完全位于中空部之外；其中滑塊和滑殼為橫截面為扇形的柱體。

根據本發明一優選實施例，滑殼式入口裝置進一步包括：定位件，滑塊通過定位件固定于管體內。

根據本發明一優選實施例，工作流體為廢汽。

根據本發明一優選實施例，工作流體為工質。工質可以為液體、流體或者固體的形式。

本發明為解決技術問題而采用的技術方案是：提供一種控制系統，包括：壓力測量閥，用于測量工作流體的壓力值；流量測量閥，用于測量工作流體的流量值；控制模組，根據壓力值或流量值控制滑殼式入口裝置的軸體的轉動角度。

根據本發明一優選實施例，控制模組包括：油動機，根據液壓信號產生液壓行程；位移傳感器，根據液壓行程獲得行程檢測信號；數字電液控制模塊，獲取壓力值和流量值，根據壓力值和流量值輸出伺服給定值；伺服模塊，接收行程檢測信號和伺服給定值，根據行程檢測信號和伺服給定值輸出控制信號；電液轉換器，接收控制信號，將控制信號轉換為液壓信號輸出至油動機；驅動模塊，根據液壓行程控制滑殼式入口裝置的軸體的轉動角度。

根據本發明一優選實施例，驅動模塊為機械式驅動模塊，機械式驅動模塊包括：相互嚙合的齒輪和齒條，齒條受液壓行程推動，齒條移動帶動齒輪轉動；桿體，一端與齒輪同軸固定，另一端密封固定于管體并可相對于管體繞軸轉動；傳動模塊，桿體透過傳動模塊帶動軸體繞軸轉動。