[發明專利]一種減焓穩速渦旋膨脹機及減焓穩速方法

有效

• 申請號: 202011355730.5
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112554956B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 倪詩茂;蔡康闐;蔡炯炯
• 申請（專利權）人: 思科渦旋科技（杭州）有限公司
• 主分類號: F01C1/02
• 分類號: F01C1/02;F01C13/00;F01C20/06;F01C21/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 陳月紅

1.一種減焓穩速方法，所述減焓穩速方法應用于一種減焓穩速渦旋膨脹機，

所述減焓穩速渦旋膨脹機包括動渦卷、定渦卷和偏心軸，動渦卷包括動渦卷元件和動渦卷端板；定渦卷包括定渦卷元件和定渦卷端板，動渦卷元件和定渦卷元件呈螺旋狀或漸開線型相互共軛并以180°的相位角角位移和稱之為繞動半徑的徑向位移相互嚙合做相對的圓形平動或稱之為繞動；所述動渦卷元件頂部與定渦卷端板底部抵接，定渦卷元件頂部與動渦卷端板底部抵接；所述動渦卷在其做繞動的過程中驅動偏心軸；所述動渦卷元件和定渦卷元件之間接觸和分離的部分、以及動渦卷端板和定渦卷端板之間，共同形成至少一對密封氣室；定渦卷端板上開設有與密封氣室連通的進氣孔和排氣孔；進氣孔連通密封氣室的中心位置是為進氣室，排氣孔連通密封氣室的邊緣位置是為排氣室；其特征在于：

所述偏心軸有軸承支撐，偏心軸上套設有電機轉子，電機轉子外側設置有電機定子線圈；所述的電機轉子和定子受控制系統所控制，可以作為電動機，亦可以作為發電機，并控制偏心軸以指定的速度旋轉；所述減焓穩速渦旋膨脹機還包括控制系統；

所述控制系統包括MCU控制器、三相橋逆變電路和BUCK電路；

電源通過可控硅Q8與三相橋逆變電路連接，BUCK電路通過可控硅Q7與三相橋逆變電路連接，三相橋逆變電路與電機連接，電機與膨脹機剛性連接；

所述三相橋逆變電路包括三個橋臂的六個可控硅Q1-Q6；

所述MCU控制器分別與可控硅Q1-Q8的控制極和電機的轉速傳感系統連接，電機的轉速傳感系統將膨脹機轉速反饋給MCU控制器；

所述減焓穩速方法包括以下步驟：

氣體自定渦卷的底部的進氣孔進入由動渦卷與定渦卷嚙合形成的密封氣室，隨著動渦卷繞著定渦卷做繞動，氣體體積不斷增大膨脹，焓值降低，最后氣體自排氣孔排出；

在氣體膨脹過程中，推動動渦卷克服摩擦阻力圍繞定渦卷做繞動，動渦卷推動偏心軸作旋轉運動；偏心軸上的電機轉子轉動時配以合適的控制電路實現發電，氣體絕熱膨脹過程的焓的降低就是通過電機實現機械能到電能轉換輸出到外面的負載，存儲或消耗掉，達到氣體膨脹減焓的目的；

當膨脹機轉速較低或不能正常啟動時，通過定子線圈與外部電源接通，對電機供電，幫助膨脹機啟動或提高轉速，達到減焓穩速的效果；

MCU控制器通過對可控硅Q1-Q8的控制實現膨脹機轉速控制：

當膨脹機機械原動力不足，電機的轉速傳感系統檢測到的轉速不夠時，MCU控制器控制可控硅Q7關斷，可控硅Q8保持導通，同時通過對可控硅Q1-Q6六個管子的組合控制將電機以電動方式帶動膨脹機加速，直到電機的轉速傳感系統檢測到的轉速達到目標轉速；調節電動控制參數，以實現轉速控制；

當膨脹機機械原動力過大，電動控制效果減弱甚至取消后，電機的轉速傳感系統檢測到的轉速仍然過高時，需要消耗過多的能量來穩定速度，實現減焓功能時；即MCU控制器控制可控硅Q8關斷，可控硅Q7以一定占空比方式工作，能量從膨脹機以發電的形式輸送到Buck電路的負載電阻R1上以發熱的形式消耗掉。

2.根據權利要求1所述的一種減焓穩速方法，其特征在于：

所述動渦卷端板和定渦卷端板上設置有用于保證動渦卷和定渦卷軸向動態接觸密封的磁性裝置。

3.根據權利要求2所述的一種減焓穩速方法，其特征在于：

所述磁性裝置包括永磁體磁足、永磁體磁足基座和鋼環；

所述定渦卷端板和動渦卷端板兩者，其中之一開設有環形凹槽，凹槽中固定安裝有永磁體磁足基座，永磁體磁足均勻或不均勻地分布在永磁體磁足基座上；另一者安裝有鋼環；

所述鋼環與永磁體磁足及永磁體磁足基座配合使用，永磁體磁足與鋼環之間有間隙；所述永磁體磁足和鋼環之間的間隙保證兩者之間的磁吸力在有或者沒有其他機械力的輔助下大于或等于動、定渦卷在工作時的軸向分離力。

4.根據權利要求3所述的一種減焓穩速方法，其特征在于：

所述永磁體磁足基座環繞設置在定渦卷元件外側；

所述鋼環環繞設置在動渦卷元件外側并跟隨動渦卷做繞動。