專(zhuān)利名稱(chēng)：一種螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)及其控制系統(tǒng)的制作方法
一種螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)及其控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢熱利用技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)及其控制系統(tǒng)。背景技術(shù)：
我國(guó)的一次能源現(xiàn)狀不容樂(lè)觀，煤炭資源儲(chǔ)量雖然世界排名第二(美國(guó)第一，是 我國(guó)儲(chǔ)量的一倍)，但我國(guó)可開(kāi)采的煤炭資源不足百年時(shí)間，遠(yuǎn)少于世界前六位儲(chǔ)煤量的國(guó) 家，另外，我國(guó)的石油和天然氣資源也僅夠開(kāi)采幾十年，世界范圍內(nèi)的石油開(kāi)采也可能在本 世紀(jì)內(nèi)短缺。因此，針對(duì)以上形勢(shì)，可有效回收多余熱量以進(jìn)行發(fā)電的廢汽回收利用系統(tǒng)非常 有實(shí)用價(jià)值，通常而言，廢汽回收利用系統(tǒng)可回收工業(yè)廢水、高爐廢渣、高溫廢汽等中的多 余熱量，將多余熱量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能進(jìn)行發(fā)電或其他工作。請(qǐng)參考圖IA和圖1B，顯示了現(xiàn)有技術(shù)的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體10的基本原理。廢 熱煙氣或者熱液由進(jìn)汽道3經(jīng)進(jìn)汽道口 4進(jìn)入陽(yáng)螺桿1的齒槽內(nèi)，隨著陽(yáng)螺桿1和陰螺桿 2的轉(zhuǎn)動(dòng)，工作流體(如廢汽或工質(zhì))的容腔逐漸增大，工作流體降壓降溫膨脹做功，推動(dòng) 螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，做完功的工作流體由排汽道5排出。功率由陽(yáng)螺桿1的輸出端輸出，可帶動(dòng)給水 泵、風(fēng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等設(shè)備。圖2顯示了現(xiàn)有技術(shù)的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)30的基本結(jié)構(gòu)，其包括螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主 體10、負(fù)載設(shè)備20、調(diào)節(jié)閥32、電器控制柜33、油箱34以及基座31。螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體 10具有圖1所示的進(jìn)汽道3及排汽道5。螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)10與負(fù)載設(shè)備20通過(guò)陽(yáng)螺桿 (圖未示)的輸出軸相連。有時(shí)螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)10的轉(zhuǎn)速較快，需要在螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)10 與負(fù)載設(shè)備20之間設(shè)置減速機(jī)(圖未示)。在現(xiàn)有的廢汽回收利用系統(tǒng)中，螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的進(jìn)汽入口大小通常由以下方式 確定，即預(yù)先估算廢汽回收利用系統(tǒng)所能獲取的工作流體(例如為廢汽或工質(zhì))流量，然后 根據(jù)該工作流體流量設(shè)定與之匹配的進(jìn)汽入口的大小，因此在以后的正常使用中，一般而 言會(huì)在螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)中使用固定大小的進(jìn)汽入口。以上采用固定進(jìn)汽入口的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)在對(duì)當(dāng)前工作流體(例如廢汽或工質(zhì)) 的流量或壓力大小相對(duì)穩(wěn)定的情況下非常有效率，但是當(dāng)前工作流體的流量或壓力大小 不穩(wěn)定時(shí)，設(shè)置為固定大小的進(jìn)汽入口會(huì)浪費(fèi)當(dāng)前工作流體的熱量并造成壓力不足(或過(guò) 大)，這對(duì)于提高整個(gè)廢汽回收利用系統(tǒng)的熱利用效率來(lái)說(shuō)是非常不利的。因此，需要提供一種能夠根據(jù)當(dāng)前工作流體流量或壓力大小而自動(dòng)調(diào)整入口管可 供工作流體流通的橫截面積大小的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)及其控制系統(tǒng)，從而解決以上問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)及其控制系統(tǒng)，其能夠 根據(jù)當(dāng)前工作流體的流量或壓力大小而自動(dòng)調(diào)整入口管可供工作流體流通的橫截面積大 小，從而提高了熱利用效率。
本發(fā)明提供一種螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)，包括翻轉(zhuǎn)式入口裝置，用于控制輸入的工作流 體的流量；螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體，與翻轉(zhuǎn)式入口裝置連通，從翻轉(zhuǎn)式入口裝置獲取工作流 體，利用工作流體做功以輸出機(jī)械能；其中，翻轉(zhuǎn)式入口裝置包括入口管，工作流體經(jīng)過(guò) 入口管輸入至螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體；翻轉(zhuǎn)件，設(shè)置在入口管內(nèi)，包括一體成型的轉(zhuǎn)軸、旋桿 以及翻轉(zhuǎn)面，翻轉(zhuǎn)面設(shè)置為剛好覆蓋入口管，轉(zhuǎn)軸包括轉(zhuǎn)軸端部，轉(zhuǎn)軸端部沿入口管的徑向 卡置于入口管的內(nèi)側(cè)，轉(zhuǎn)軸通過(guò)轉(zhuǎn)軸端部繞入口管的徑向轉(zhuǎn)動(dòng)，其中，轉(zhuǎn)軸端部穿過(guò)入口管 側(cè)壁，旋桿與轉(zhuǎn)軸端部穿過(guò)入口管側(cè)壁部分固定連接。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，工作流體為廢汽。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，工作流體為工質(zhì)。工質(zhì)可以為液體、流體或者固體的形 式。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種控制上述螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的控制系統(tǒng)，包括壓力測(cè)量閥， 用于測(cè)量工作流體的壓力值；流量測(cè)量閥，用于測(cè)量工作流體的流量值；控制模組，根據(jù)壓 力值或流量值控制翻轉(zhuǎn)式入口裝置的旋桿的旋動(dòng)角度。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，控制模組包括油動(dòng)機(jī)，根據(jù)液壓信號(hào)產(chǎn)生液壓行程； 位移傳感器，根據(jù)液壓行程獲得行程檢測(cè)信號(hào)；數(shù)字電液控制模塊，獲取壓力值和流量值， 根據(jù)壓力值或流量值輸出伺服給定值；伺服模塊，接收行程檢測(cè)信號(hào)和伺服給定值，根據(jù)行 程檢測(cè)信號(hào)和伺服給定值輸出控制信號(hào)；電液轉(zhuǎn)換器，接收控制信號(hào)，將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為液 壓信號(hào)輸出至油動(dòng)機(jī)；驅(qū)動(dòng)模塊，根據(jù)液壓行程控制翻轉(zhuǎn)式入口裝置的旋桿的旋動(dòng)角度。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，油動(dòng)機(jī)包括活塞，通過(guò)活塞的移動(dòng)產(chǎn)生液壓行程；腔 體，活塞設(shè)置在腔體內(nèi)，活塞在腔體內(nèi)移動(dòng)；油泵，受電液轉(zhuǎn)換器控制對(duì)腔體注油或吸油以 推動(dòng)活塞移動(dòng)；彈簧，產(chǎn)生彈力以在腔體沒(méi)有注油的狀態(tài)下使得活塞位于腔體側(cè)部；第一 連桿，一端與活塞固定連接，另一端與彈簧固定連接，彈簧通過(guò)第一連桿與活塞相互作用。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)模塊包括第二連桿，一端與活塞固定連接；滑 塊，第二連桿的另一端與滑塊一側(cè)固定連接；導(dǎo)軌，滑塊設(shè)置為在導(dǎo)軌內(nèi)滑動(dòng)；第三連桿， 一端鉸接于滑塊另一側(cè)，另一端與旋桿鉸接。因此，本發(fā)明提供了一種螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)及其控制系統(tǒng)，其能夠根據(jù)當(dāng)前工作流 體的流量或壓力大小而自動(dòng)調(diào)整入口管可供工作流體流通的橫截面積大小，從而提高了熱 利用效率。

可參考附圖通過(guò)實(shí)例更加具體地描述本發(fā)明，其中附圖并未按照比例繪制，在附 圖中圖IA和圖IB顯示了現(xiàn)有技術(shù)的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體的基本原理；圖2顯示了現(xiàn)有技術(shù)的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的基本結(jié)構(gòu)；圖3顯示了使用了本發(fā)明的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的廢汽回收利用系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí) 施例的原理圖；圖4顯示了使用了本發(fā)明的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的廢汽回收利用系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)選 實(shí)施例的原理圖；圖5顯示了本發(fā)明的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)中的翻轉(zhuǎn)式入口裝置處于第一狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6顯示了本發(fā)明的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)中的翻轉(zhuǎn)式入口裝置的處于第二狀態(tài)下的 結(jié)構(gòu)示意圖；圖7顯示了本發(fā)明的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)中的翻轉(zhuǎn)式入口裝置處于第一狀態(tài)下的橫 向剖面圖；圖8顯示了本發(fā)明的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)中的翻轉(zhuǎn)式入口裝置處于第二狀態(tài)下的橫 向剖面圖；圖9顯示了本發(fā)明的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的控制系統(tǒng)的電路連接框圖；圖10顯示了本發(fā)明的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的控制系統(tǒng)與翻轉(zhuǎn)式入口裝置在第一狀態(tài) 下的機(jī)械連接圖；以及圖11顯示了本發(fā)明的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的控制系統(tǒng)與翻轉(zhuǎn)式入口裝置在第二狀態(tài) 下的機(jī)械連接圖。
具體實(shí)施方式為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)、手段及功效，請(qǐng)參閱 以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明與附圖，相信本發(fā)明的目的、特征與特點(diǎn)，可由此得到深入且具 體的了解，然而所附圖式僅提供參考與說(shuō)明用，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。請(qǐng)參考圖3，圖3顯示了使用了本發(fā)明的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的廢汽回收利用系統(tǒng)的 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的原理圖。在圖3中，廢汽從廢汽排放設(shè)備101排出，經(jīng)由管道105進(jìn)入螺 桿膨脹動(dòng)力機(jī)104，流量測(cè)量閥106、壓力測(cè)量閥160設(shè)置在管道105中螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)104 的入口側(cè)，控制模組111從流量測(cè)量閥106、壓力測(cè)量閥160獲取流量、壓力數(shù)據(jù)。螺桿膨 脹動(dòng)力機(jī)104包括翻轉(zhuǎn)式入口裝置140以及螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體102，其中，翻轉(zhuǎn)式入口裝 置140受控制模組111控制，螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體102將從翻轉(zhuǎn)式入口裝置140輸入的高 溫廢氣所蘊(yùn)含的熱量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，功率從螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體102的輸出端輸出，可帶 動(dòng)負(fù)載設(shè)備(圖3中并未繪示，其可以是水泵、風(fēng)機(jī)以及發(fā)電機(jī)等設(shè)備，本發(fā)明對(duì)此并不作 出限制)，做功后的廢汽可從螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)104排出，沿Sl流向廢汽回收工作站103。圖4顯示了使用了本發(fā)明的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的廢汽回收利用系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)選 實(shí)施例的原理圖。在圖4中，廢汽從廢汽排放設(shè)備201排出，經(jīng)由管道205進(jìn)入換熱器217， 經(jīng)換熱處理后流出至廢汽回收工作站203，工質(zhì)循環(huán)回路216同樣經(jīng)過(guò)換熱器217，換熱器 217可將管道205中的廢汽所蘊(yùn)含的熱量傳遞給工質(zhì)循環(huán)回路205中的工質(zhì)(該工質(zhì)流動(dòng) 方向?yàn)閳D4中S2所指向)，流量測(cè)量閥206、壓力測(cè)量閥260設(shè)置在工質(zhì)循環(huán)回路205中螺 桿膨脹動(dòng)力機(jī)204的入口側(cè)，控制模組211從流量測(cè)量閥206、壓力測(cè)量閥260獲取流量、壓 力值。螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)204包括翻轉(zhuǎn)式入口裝置MO以及螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體202，其中， 翻轉(zhuǎn)式入口裝置240受控制模組211控制，螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體202將從翻轉(zhuǎn)式入口裝置 240輸入的高溫工質(zhì)所蘊(yùn)含的熱量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，功率從螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體202的輸出 端輸出，可帶動(dòng)負(fù)載設(shè)備(圖4中并未繪示，可以是水泵、風(fēng)機(jī)以及發(fā)電機(jī)等設(shè)備，本發(fā)明對(duì) 此并不作出限制)，做功后的工質(zhì)可從螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)204排出，沿S2流向換熱器217重新 加熱。另外，在圖4中，在工質(zhì)循環(huán)回路205中還可包括冷凝器218，冷凝器218設(shè)置在螺桿 膨脹動(dòng)力機(jī)221的工質(zhì)輸出側(cè)，用于進(jìn)一步冷卻工質(zhì)。
請(qǐng)參考圖5，其顯示了本發(fā)明的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)中的翻轉(zhuǎn)式入口裝置處于第一狀 態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖5示出的本發(fā)明的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)中的翻轉(zhuǎn)式入口裝置340 與圖3和圖4所示的翻轉(zhuǎn)式入口裝置140和240完全相同，翻轉(zhuǎn)式入口裝置340可用于控 制輸入的高溫工作流體(如廢汽或工質(zhì))的流量。如圖5所示，翻轉(zhuǎn)式入口裝置340包括 入口管330以及設(shè)置在入口管330內(nèi)的翻轉(zhuǎn)件320，翻轉(zhuǎn)件320包括一體成型的轉(zhuǎn)軸321、 旋桿322以及翻轉(zhuǎn)面324，翻轉(zhuǎn)面3 設(shè)置為剛好覆蓋入口管330，轉(zhuǎn)軸321包括轉(zhuǎn)軸端部 323，轉(zhuǎn)軸端部323沿入口管330的徑向卡置于入口管330的內(nèi)側(cè)，轉(zhuǎn)軸321通過(guò)轉(zhuǎn)軸端部 323繞入口管的徑向轉(zhuǎn)動(dòng)，其中，轉(zhuǎn)軸端部323穿過(guò)入口管330側(cè)壁，旋桿322與轉(zhuǎn)軸端部 323穿過(guò)入口管330的側(cè)壁部分固定連接。因此，利用轉(zhuǎn)軸321的轉(zhuǎn)動(dòng)可帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)面3 翻轉(zhuǎn)。另外，可通過(guò)使用外力旋動(dòng)旋 桿322從而轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸321，進(jìn)而使得翻轉(zhuǎn)面3M翻轉(zhuǎn)。值得注意的是，當(dāng)本發(fā)明的螺桿膨脹 動(dòng)力機(jī)中的翻轉(zhuǎn)式入口裝置340的處于第一狀態(tài)下時(shí)，翻轉(zhuǎn)面3 處于完全覆蓋入口管330 的狀態(tài)，工作流體不能通過(guò)入口管330進(jìn)入螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體。圖6顯示了本發(fā)明的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)中的翻轉(zhuǎn)式入口裝置的處于第二狀態(tài)下的 結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，在使用外力旋動(dòng)設(shè)置在入口管330外的旋桿322時(shí)，可使翻轉(zhuǎn)面 324處于完全或部分翻轉(zhuǎn)狀態(tài)，從而控制通過(guò)入口管330流入螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體的工作 流體流量的大小。圖7顯示了本發(fā)明的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)中的翻轉(zhuǎn)式入口裝置處于第一狀態(tài)下的橫 向剖面圖。如圖7所示，軸體321的端部323部分突出于入口管330(其經(jīng)過(guò)密封處理，使 得工作流體不會(huì)從端部323突出于入口管330的開(kāi)口流出)，旋桿322(未繪示)可與端部 323固定連接，當(dāng)處于第一狀態(tài)時(shí)，翻轉(zhuǎn)面3M可覆蓋入口管330，使得入口管330可供工作 流體通過(guò)的橫截面積為0。圖8顯示了本發(fā)明的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)中的翻轉(zhuǎn)式入口裝置處于第二狀態(tài)下的橫 向剖面圖。如圖8所示，當(dāng)旋桿322(未繪示)受外力旋動(dòng)時(shí)，可使得轉(zhuǎn)軸321帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)面 324繞轉(zhuǎn)軸321翻轉(zhuǎn)0-90度，從而使得入口管330可供工作流體通過(guò)的橫截面積在0_1之 間變化(假設(shè)入口管的橫截面積為1，并且忽略翻轉(zhuǎn)面3M厚度)。值得注意的是，使用不同的外力旋動(dòng)旋桿322，可使得翻轉(zhuǎn)面3 在0-90度之間繞 轉(zhuǎn)軸321翻轉(zhuǎn)，從而可控制入口管330供工作流體通過(guò)的橫截面積大小。圖9顯示了本發(fā)明的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的控制系統(tǒng)的電路連接框圖。請(qǐng)參照?qǐng)D7，該 控制系統(tǒng)包括控制模組700、壓力測(cè)量閥711以及流量測(cè)量閥731，其中控制模組700包括 數(shù)字電液控制模塊702、伺服模塊703、電液轉(zhuǎn)換器704、油動(dòng)機(jī)705、驅(qū)動(dòng)模塊706以及位移 傳感器741。數(shù)字電液控制模塊702可從壓力測(cè)量閥711獲取在翻轉(zhuǎn)式入口裝置340中的 工作流體的壓力值，可從流量測(cè)量閥731獲取在翻轉(zhuǎn)式入口裝置340中的工作流體的流量 值。數(shù)字電液控制模塊702對(duì)壓力值和流量值進(jìn)行計(jì)算，輸出伺服給定值。伺服模塊703用于實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)模塊706進(jìn)行控制，該伺服模塊703可接收數(shù)字電 液控制模塊702輸出的伺服給定值以及由位移傳感器741輸出的行程檢測(cè)信號(hào)，對(duì)以上信 號(hào)進(jìn)行運(yùn)算以輸出控制信號(hào)。電液轉(zhuǎn)換器704用于接收伺服模塊703輸出的控制信號(hào)，將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為液壓信號(hào)輸出。油動(dòng)機(jī)705用于接收電液轉(zhuǎn)換器704輸出的液壓信號(hào)，根據(jù)該液壓控制信號(hào)產(chǎn)生 液壓行程，驅(qū)動(dòng)模塊706根據(jù)液壓行程控制翻轉(zhuǎn)式入口裝置340中的旋桿322的旋動(dòng)角度 從而控制流入螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體的流量。位移傳感器741檢測(cè)油動(dòng)機(jī)705的液壓行程獲得行程檢測(cè)信號(hào)，將行程檢測(cè)信號(hào) 輸入至伺服模塊703。伺服模塊703、位移傳感器741、電液轉(zhuǎn)換器704構(gòu)成伺服回路，根據(jù)數(shù)字電液控制 模塊702的伺服給定值，并檢測(cè)油動(dòng)機(jī)705的液壓行程獲得行程檢測(cè)信號(hào)，通過(guò)反饋控制， 獲得伺服給定值所期望的油動(dòng)機(jī)液壓行程，實(shí)現(xiàn)對(duì)油動(dòng)機(jī)705的伺服控制。圖10顯示了本發(fā)明的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的控制系統(tǒng)與翻轉(zhuǎn)式入口裝置在第一狀態(tài) 下的機(jī)械連接圖。如圖10所示，于圖9中所介紹的油動(dòng)機(jī)705包括彈簧301、第一連桿302、 活塞303、腔體304以及油泵305，其中第一連桿302固定連接于活塞303與彈簧301之間， 活塞303的移動(dòng)可產(chǎn)生液壓行程并帶動(dòng)第一連桿302，在活塞303不受外力作用下，彈簧 301可將活塞303推動(dòng)至腔體304偏右位置。另外，油泵305，可受電液轉(zhuǎn)換器704控制對(duì) 腔體304注油或吸油以推動(dòng)活塞303移動(dòng)。另外，如圖10所示，圖9中所介紹的驅(qū)動(dòng)模塊706包括第二連桿306、導(dǎo)軌310、滑 塊311以及第三連桿312，第二連桿306的一端固定連接于驅(qū)動(dòng)模塊706的滑塊311的一 側(cè)，另一端固定連接于活塞303，滑塊311設(shè)置在導(dǎo)軌310內(nèi)，滑塊311可沿導(dǎo)軌310滑動(dòng)， 第三連桿312 —端與滑塊311鉸接，另一端與翻轉(zhuǎn)式入口裝置340中的旋桿322鉸接。通 過(guò)第三連桿312的傳動(dòng)作用，滑塊311的水平移動(dòng)可旋動(dòng)旋桿322，從而使得翻轉(zhuǎn)面3M翻 轉(zhuǎn)。當(dāng)油泵305沒(méi)有向腔體304注油時(shí)，彈簧301從Fl所示的方向通過(guò)第一連桿302 推動(dòng)活塞303以產(chǎn)生液壓行程，液壓行程將活塞303推動(dòng)至腔體304偏右位置，第二連桿 306可在活塞303的推動(dòng)下推動(dòng)滑塊311沿導(dǎo)軌310向右運(yùn)動(dòng)至導(dǎo)軌310偏右位置，此時(shí)， 第三連桿312可控制旋桿322位于第一位置，當(dāng)旋桿322位于第一位置時(shí)，翻轉(zhuǎn)面324剛好 處于完全覆蓋入口管330的第一狀態(tài)。圖11顯示了本發(fā)明的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的控制系統(tǒng)與翻轉(zhuǎn)式入口裝置在第二狀態(tài) 下的機(jī)械連接圖。如圖11所示，當(dāng)油泵305向腔體304注油時(shí)，可使得活塞303向腔體304 偏右位置移動(dòng)塞303以產(chǎn)生液壓行程，該液壓行程從與Fl所示的方向相反的方向拉動(dòng)第二 連桿306，第二連桿306可拉動(dòng)滑塊311沿導(dǎo)軌310向左移動(dòng)至導(dǎo)軌310偏左位置，滑塊311 拉動(dòng)第三連桿312，從而旋動(dòng)旋桿322，使得翻轉(zhuǎn)面3M可根據(jù)液壓行程而翻轉(zhuǎn)不同的角度。當(dāng)滑塊311處于導(dǎo)軌310偏左位置時(shí)，第三連桿312控制旋桿322處于第二位置， 此時(shí)，翻轉(zhuǎn)面324剛好位于完全開(kāi)放入口管330中可供工作流體通過(guò)的橫截面積的第二狀 態(tài)。值得注意的是，本發(fā)明的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)及其控制系統(tǒng)可以通過(guò)油動(dòng)機(jī)705產(chǎn)生 的液壓行程控制旋桿322的旋動(dòng)角度，使得翻轉(zhuǎn)面3 在0-90度之間翻轉(zhuǎn)，從而可控制入 口管330中可供工作流體通過(guò)的橫截面積大小。因此，本發(fā)明的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的控制系統(tǒng)可通過(guò)壓力測(cè)量閥711或流量測(cè)量閥 731測(cè)量管道中的工作流體的壓力或流量而獲得翻轉(zhuǎn)式入口裝置中的工作流體的壓力值或流量值，控制模組700獲取壓力值或流量值，并其進(jìn)行運(yùn)算處理以決定翻轉(zhuǎn)式入口裝置的 翻轉(zhuǎn)面324的轉(zhuǎn)動(dòng)角度來(lái)控制入口管330中可供工作流體通過(guò)的橫截面積大小，進(jìn)而保證 了螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體不受工作流體的流量或壓力的大幅度波動(dòng)影響，從而提高了熱利用 效率。 在上述實(shí)施例中，僅對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示范性描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本 專(zhuān)利申請(qǐng)后可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)，其特征在于，包括翻轉(zhuǎn)式入口裝置，用于控制輸入的工作流體的流量；螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體，與所述翻轉(zhuǎn)式入口裝置連通，從所述翻轉(zhuǎn)式入口裝置獲取所述 工作流體，利用所述工作流體做功以輸出機(jī)械能； 其中，所述翻轉(zhuǎn)式入口裝置包括入口管，所述工作流體經(jīng)過(guò)所述入口管輸入至所述螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體； 翻轉(zhuǎn)件，設(shè)置在所述入口管內(nèi)，包括一體成型的轉(zhuǎn)軸、旋桿以及翻轉(zhuǎn)面，所述翻轉(zhuǎn)面設(shè) 置為剛好覆蓋所述入口管，所述轉(zhuǎn)軸包括轉(zhuǎn)軸端部，所述轉(zhuǎn)軸端部沿所述入口管的徑向卡 置于所述入口管的內(nèi)側(cè)，所述轉(zhuǎn)軸通過(guò)所述轉(zhuǎn)軸端部繞所述入口管的徑向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述轉(zhuǎn)軸 端部穿過(guò)所述入口管側(cè)壁，所述旋桿與所述轉(zhuǎn)軸端部穿過(guò)所述入口管側(cè)壁部分固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)，其特征在于，所述工作流體為廢汽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)，其特征在于，所述工作流體為工質(zhì)。
4.一種控制權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括壓力測(cè)量閥，用于測(cè)量所述工作流體的壓力值； 流量測(cè)量閥，用于測(cè)量所述工作流體的流量值；控制模組，根據(jù)所述壓力值或所述流量值控制所述翻轉(zhuǎn)式入口裝置的所述旋桿的旋動(dòng) 角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模組包括 油動(dòng)機(jī)，根據(jù)液壓信號(hào)產(chǎn)生液壓行程；位移傳感器，根據(jù)所述液壓行程獲得行程檢測(cè)信號(hào)；數(shù)字電液控制模塊，獲取所述壓力值和流量值，根據(jù)所述壓力值或流量值輸出伺服給 定值；伺服模塊，接收所述行程檢測(cè)信號(hào)和所述伺服給定值，根據(jù)行程檢測(cè)信號(hào)和所述伺服 給定值輸出控制信號(hào)；電液轉(zhuǎn)換器，接收所述控制信號(hào)，將所述控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為液壓信號(hào)輸出至所述油動(dòng)機(jī)；驅(qū)動(dòng)模塊，根據(jù)所述液壓行程控制所述翻轉(zhuǎn)式入口裝置的所述旋桿的旋動(dòng)角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述油動(dòng)機(jī)包括 活塞，通過(guò)所述活塞的移動(dòng)產(chǎn)生所述液壓行程；腔體，所述活塞設(shè)置在所述腔體內(nèi)，所述活塞在所述腔體內(nèi)移動(dòng)； 油泵，受所述電液轉(zhuǎn)換器控制對(duì)所述腔體注油或吸油以推動(dòng)所述活塞移動(dòng)； 彈簧，產(chǎn)生彈力以在所述腔體沒(méi)有注油的狀態(tài)下使得所述活塞位于所述腔體側(cè)部； 第一連桿，一端與所述活塞固定連接，另一端與所述彈簧固定連接，所述彈簧通過(guò)所述 第一連桿與所述活塞相互作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)模塊包括 第二連桿，一端與所述活塞固定連接；滑塊，所述第二連桿的另一端與所述滑塊一側(cè)固定連接； 導(dǎo)軌，所述滑塊設(shè)置為在所述導(dǎo)軌內(nèi)滑動(dòng)；第三連桿，一端鉸接于所述滑塊另一側(cè)，另一端與所述旋桿鉸接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)，包括翻轉(zhuǎn)式入口裝置以及螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體，其中，翻轉(zhuǎn)式入口裝置包括入口管，工作流體經(jīng)過(guò)入口管輸入至螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體；翻轉(zhuǎn)件，設(shè)置在入口管內(nèi)，包括一體成型的轉(zhuǎn)軸、旋桿以及翻轉(zhuǎn)面，翻轉(zhuǎn)面設(shè)置為剛好覆蓋入口管，轉(zhuǎn)軸包括轉(zhuǎn)軸端部，轉(zhuǎn)軸端部沿入口管的徑向卡置于入口管的內(nèi)側(cè)，轉(zhuǎn)軸通過(guò)轉(zhuǎn)軸端部繞入口管的徑向轉(zhuǎn)動(dòng)，其中，轉(zhuǎn)軸端部穿過(guò)入口管側(cè)壁，旋桿與轉(zhuǎn)軸端部穿過(guò)入口管側(cè)壁部分固定連接。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的控制系統(tǒng)。透過(guò)以上設(shè)置，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案能根據(jù)當(dāng)前工作流體的流量或壓力大小而自動(dòng)調(diào)整入口管可供工作流體流通的橫截面積大小，從而提高熱利用效率。
文檔編號(hào)F01C1/16GK102080581SQ20101025012
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者康廣秋, 杜海燕, 楊文晶 申請(qǐng)人:深圳市海利科科技開(kāi)發(fā)有限公司