專利名稱：一種螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)及其控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)及其控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于廢熱利用技術(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采幾十年，世界范圍內(nèi)的石油開采也可能在本 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)整進(jìn)汽入口 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)容本實(shí)用新型解決的技術(shù)問(wèn)題是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)整進(jìn)汽入口大小，從而提高了熱利用效率。[0010]本實(shí)用新型為解決技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提供一種螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)，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(dòng)力機(jī)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(jī)械能；其中，滑 殼式入口裝置包括管體，工作流體通過(guò)管體進(jìn)入螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體；滑塊，固定于管體 內(nèi)；滑殼，裝配于管體內(nèi)，包括一體成型的端板、軸體以及中空部，軸體設(shè)置為端部至少部分 凸出于端板，滑殼設(shè)置為在軸體的帶動(dòng)下在管體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)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(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例，滑殼式入口裝置進(jìn)一步包括定位件，滑塊通過(guò)定位件固定于管體內(nèi)。根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例，工作流體為廢汽。根據(jù)本實(shí)用新型一優(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。本實(shí)用新型為解決技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提供一種控制系統(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滑殼式入口裝置的軸體的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。根據(jù)本實(shí)用新型一優(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)壓力值和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)液壓行程控制滑殼式入口裝置的軸體的轉(zhuǎn)動(dòng)角 度。根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)模塊為機(jī)械式驅(qū)動(dòng)模塊，機(jī)械式驅(qū)動(dòng)模塊包 括相互嚙合的齒輪和齒條，齒條受液壓行程推動(dòng)，齒條移動(dòng)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；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(duì)于管體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)；傳動(dòng)模塊，桿體透過(guò)傳動(dòng) 模塊帶動(dòng)軸體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例，傳動(dòng)模塊為斜齒輪組合，斜齒輪組合包括桿體斜 齒輪和軸體斜齒輪，其中桿體斜齒輪與桿體同軸固定，軸體斜齒輪與軸體同軸固定，桿體斜 齒輪與軸體斜齒輪嚙合。根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)模塊為拉線式驅(qū)動(dòng)模塊，拉線式驅(qū)動(dòng)模塊包 括第一拉線、第二拉線、彈簧以及固定部，其中第一拉線的一端固定連接于滑殼的第一角落 部，第二拉線的一端固定連接于滑殼的第二角落部，第一拉線的另一端與油動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸 出端固定連接，第二拉線的另一端通過(guò)彈簧與固定部連接，油動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的液壓行程拉動(dòng)第 一拉線。通過(guò)上述方式，根據(jù)當(dāng)前工作流體的流量或壓力大小而自動(dòng)調(diào)整進(jìn)汽入口大小， 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實(shí)用新型，其中附圖并未按照比例繪制， 在附圖中[0021]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顯示了根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的具有螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的廢汽回收利用系統(tǒng)的原理圖；圖4顯示了根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的具有螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的廢汽回 收利用系統(tǒng)的原理圖；圖5顯示了根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)中的滑殼式入口裝 置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6顯示了根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的滑殼式入口裝置中的滑塊的結(jié)構(gòu)示 意圖；圖7顯示了根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的滑殼式入口裝置中的定位件的結(jié)構(gòu) 示意圖；圖8顯示了根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的滑殼式入口裝置中的滑殼的結(jié)構(gòu)示 意圖；圖9顯示了根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的控制系統(tǒng)的電路連接框圖；圖10顯示了根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)模塊的部分機(jī)械結(jié)構(gòu)示 意圖；圖11顯示了根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)模塊的另一部分機(jī)械結(jié) 構(gòu)示意圖；圖12顯示了圖11所示結(jié)構(gòu)的縱向截面圖；圖13顯示了根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)模塊的結(jié)構(gòu)圖；圖14顯示了根據(jù)本實(shí)用新型另一優(yōu)選實(shí)施例的控制系統(tǒng)的電路連接框圖；以及圖15顯示了根據(jù)本實(shí)用新型另一優(yōu)選實(shí)施例的拉線式驅(qū)動(dòng)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式本實(shí)用新型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)整供工作流體流通的橫截面大小，從而提高了熱利用效率。請(qǐng)參考圖3，圖3顯示了根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的具有螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的 廢汽回收利用系統(tǒng)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包括滑殼式入口裝置140以及螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體102，滑殼式入口裝置 140受控制模組111控制，用于控制輸入的汽體的流量，螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體102與滑殼式 入口裝置140連通，將從滑殼式入口裝置140輸入的高溫廢汽所蘊(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，用于帶動(dòng)負(fù)載設(shè)備(圖1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，本實(shí)用新型對(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顯示了根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的具有螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的廢汽回 收利用系統(tǒng)的原理圖。在圖2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D2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包括滑殼式入口裝置240以及螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體202， 滑殼式入口裝置240受控制模組211控制，用于控制輸入的工質(zhì)的流量，螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主 體202與滑殼式入口裝置240連通，將從滑殼式入口裝置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，帶動(dòng)負(fù)載設(shè)備(圖1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，本實(shí)用新型對(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2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)。圖5顯示了根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)中的滑殼式入口裝 置的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D5，圖5示出的滑殼式入口裝置340與圖3和圖4所示的滑殼式 入口裝置140和240完全相同，其中，滑殼式入口裝置340可用于控制輸入的高溫工作流體 (如上文所述的廢汽或工質(zhì))的流量。如圖5所示，滑殼式入口裝置340包括定位件303、滑 塊302、管體304以及滑殼301，其中，滑殼301進(jìn)一步包括軸體3011，滑殼301和軸體3011 一體成型，定位件303固定于管體304內(nèi)側(cè)。工作流體可從管體304流入到螺桿膨脹動(dòng)力 機(jī)主體，因此管體304可作為進(jìn)汽入口。 圖6顯示了根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的滑殼式入口裝置中的滑塊的結(jié)構(gòu)示 意圖。如圖6所示，滑塊302構(gòu)造為半圓柱體，滑塊302可以各種方式固定于管體304內(nèi)， 滑塊302的中心部分具有與軸體3011配合的圓柱狀凹部，軸體3011可在圓柱狀凹部?jī)?nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖7顯示了根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的滑殼式入口裝置中的定位件的結(jié)構(gòu) 示意圖。其中，定位件303固定于管體304，如圖7所示，定位件303包括軸向定位片3031 和周向定位片3032，軸向定位片3031設(shè)置為兩個(gè)，并且分別連接于周向定位件3032的兩 端，軸向定位片3031和周向定位片3032可與滑塊302的外表面貼合(如用焊接方式)，軸 向定位片3031和周向定位片3032配合用于固定滑塊302。圖8顯示了根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的滑殼式入口裝置中的滑殼的結(jié)構(gòu)示 意圖。如圖8所示，滑殼301裝配于管體304內(nèi)，其包括兩個(gè)端板3015、軸體3011以及中空 部3016，其中兩個(gè)端板3015、軸體3011以及中空部3016 —體成型，值得注意的是，圖8為 了方便繪示，將軸體3011繪示為剛好與兩端板3015平齊，但在實(shí)際應(yīng)用中，軸體3011其實(shí) 是凸出于端板3015—部分，軸體3011與管體的中軸線重合，軸體3011可帶動(dòng)整個(gè)滑殼301 轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，滑殼301設(shè)置為剛好容置滑塊302，因此，當(dāng)滑殼301轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可完全或部分容 納滑塊302，當(dāng)滑殼301完全容納滑塊302時(shí)，管體304供工作流體流通的橫截面積(即進(jìn) 汽口大小)為管體橫截面積的1/2，當(dāng)滑殼301完全沒(méi)有容納滑塊302時(shí)，管體304供工作 流體流通的橫截面積為0。圖9顯示了根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的控制系統(tǒng)的電路連接框圖。請(qǐng)參照?qǐng)D 9，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、機(jī)械式驅(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獲取滑殼式入口裝 置中的工作流體的壓力值，可從流量測(cè)量閥731獲取滑殼式入口裝置中的工質(zhì)流體的流量值。數(shù)字電液控制模塊702對(duì)以上壓力值和流量值進(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)機(jī)械式驅(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。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。機(jī)械式驅(qū)動(dòng)模塊706根據(jù)油動(dòng)機(jī)705產(chǎn)生的液壓行程推動(dòng)滑殼式入口裝置340的 軸體3011轉(zhuǎn)動(dòng)。圖10顯示了根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)模塊的部分機(jī)械結(jié)構(gòu)示 意圖。如圖10所示，機(jī)械式驅(qū)動(dòng)模塊706包括齒輪801和齒條804，齒條804與油動(dòng)機(jī)705 的動(dòng)力輸出端機(jī)械連接，受油動(dòng)機(jī)705產(chǎn)生的液壓行程推動(dòng)沿Pl方向往返移動(dòng)，齒條804 與齒輪801嚙合，齒條804沿Pl方向往返移動(dòng)會(huì)帶動(dòng)齒輪801沿P2方向來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)。圖11顯示了根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)模塊的另一部分機(jī)械結(jié) 構(gòu)示意圖。如圖11所示，機(jī)械式驅(qū)動(dòng)模塊706進(jìn)一步包括桿體3012以及傳動(dòng)模塊3013，其 中，桿體3012的一端與上述的齒輪801同軸固定，另一端密封固定于管體304并可相對(duì)于 管體304繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪801可帶動(dòng)桿體3012繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)模塊3013設(shè)置在軸體3011 的凸出于端板3015的部分，使得桿體3012的繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)可帶動(dòng)軸體3011繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。圖12顯示了圖11所示結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。如圖12所示，桿體3012設(shè)置為端部密 封固定于管體304，并且桿體3012可相對(duì)于管體304繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可通過(guò)傳動(dòng)模塊3013 帶動(dòng)軸體3011轉(zhuǎn)動(dòng)，而又因?yàn)檩S體3011與整個(gè)滑殼301 —體成型，因此桿體3011可帶動(dòng) 滑殼301轉(zhuǎn)動(dòng)。圖13顯示了根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)模塊的結(jié)構(gòu)圖。如圖13 所示，機(jī)械式驅(qū)動(dòng)模塊3013可以是一斜齒輪組合，其包括桿體斜齒輪3017和軸體斜齒輪 3018，其中桿體斜齒輪3017與桿體3012同軸固定，軸體斜齒輪3018與軸體3011同軸固定， 桿體斜齒輪3017與軸體斜齒輪3018嚙合。綜上所述，油動(dòng)機(jī)705產(chǎn)生的液壓行程推動(dòng)齒條804沿Pl方向往返移動(dòng)，齒條804 沿Pl方向往返移動(dòng)會(huì)帶動(dòng)齒輪801沿P2方向來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪801帶動(dòng)桿體3012轉(zhuǎn)動(dòng)，桿 體3012通過(guò)機(jī)械式驅(qū)動(dòng)模塊3013帶動(dòng)軸體3011轉(zhuǎn)動(dòng)，以控制滑殼301的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可控制滑殼式入口裝置中供工作流體流通的橫截面積大小。因此，油動(dòng)機(jī)705產(chǎn)生的液壓行程可控制滑殼301的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，從而控制多少工作 流體流入螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體，由于當(dāng)滑殼301轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可完全或部分容納滑塊302。當(dāng)滑 殼301完全容納滑塊302時(shí)，管體304供工作流體流通的橫截面積為管體橫截面積的1/2， 當(dāng)滑殼301完全沒(méi)有容納滑塊302時(shí)，管體304供工作流體流通的橫截面積為0，故可通過(guò) 油動(dòng)機(jī)705產(chǎn)生的液壓行程來(lái)控制供工作流體流通的橫截面積，使其在0-1/2之間連續(xù)變 化。在一些情況下，本實(shí)用新型的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的控制系統(tǒng)的可采用拉線式驅(qū)動(dòng)模 塊來(lái)控制滑塊302的轉(zhuǎn)動(dòng)。圖14顯示了根據(jù)本實(shí)用新型另一優(yōu)選實(shí)施例的控制系統(tǒng)的電 路連接框圖。如圖14所示，與上文所介紹的相比，在本實(shí)施方式中油動(dòng)機(jī)805帶動(dòng)的是拉 線式驅(qū)動(dòng)模塊806，通過(guò)油動(dòng)機(jī)805產(chǎn)生的液壓行程可利用拉線式驅(qū)動(dòng)模塊806控制滑殼 301的轉(zhuǎn)動(dòng)。圖15顯示了根據(jù)本實(shí)用新型另一優(yōu)選實(shí)施例的拉線式驅(qū)動(dòng)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖15所示，拉線式驅(qū)動(dòng)模塊806包括第一拉線401、第二拉線402、彈簧403以及固定部 404，其中第一拉線401的一端固定連接于滑殼301的第一角落部405，第二拉線402的一端 固定連接于滑殼301的第二角落部406，第一拉線401的另一端與油動(dòng)機(jī)805的動(dòng)力輸出端 固定連接，第二拉線402的另一端通過(guò)彈簧403與固定部404連接，油動(dòng)機(jī)805產(chǎn)生的液壓 行程可從Fl方向拉動(dòng)第一拉線401。因此，當(dāng)油動(dòng)機(jī)705的液壓行程向Fl方向移動(dòng)，滑殼301會(huì)沿Gl方向繞軸體3011 轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)油動(dòng)機(jī)805的液壓行程向Fl的反方向移動(dòng)，滑殼301會(huì)在彈簧403的拉力下沿G2 方向繞軸體3011轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)管體304的工作流體流通橫截面積進(jìn)行控制。值得注意的是，在以上實(shí)施方式中，滑塊302和滑殼301的形狀可以根據(jù)需要來(lái)進(jìn) 行設(shè)計(jì)，通常為橫截面為扇形的柱體。滑殼301的扇形橫截面積的半徑大致等于管體304 的半徑，滑殼301的扇形橫截面的中心角可以根據(jù)需要來(lái)定，例如120度、150度、180度、或 240度等，滑塊302的扇形橫截面的半徑略小于滑殼301的扇形橫截面的半徑，以保證滑塊 302能夠完全容納于滑殼301中，滑塊302的扇形橫截面的中心角可以根據(jù)需要來(lái)定，例如 120度、150度、180度、或240度等。滑塊302的軸向長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)略小于滑殼301的軸向長(zhǎng)度， 以保證滑塊302能夠完全容納于滑殼301中。也就是說(shuō)，在滑殼301的扇形橫截面的中心 角與滑塊302的扇形橫截面的中心角相同的情況下，如果二者均為120度，那么管體304內(nèi) 供工作流體流通的橫截面的變化范圍在1/3-2/3之間(設(shè)定管體的整體橫截面積為1，下 同)；若二者為180度，變化范圍在0-1/2之間；若二者均為240度，變化范圍則在0-1/3之 間。同理，在滑殼301的扇形橫截面的中心角與滑塊302的扇形橫截面的中心角不同的情 況下，也可以進(jìn)行類似的計(jì)算。因此，本實(shí)用新型的螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)及其控制系統(tǒng)可通過(guò)壓力測(cè)量閥或流量測(cè)量 閥測(cè)量管道中的工作流體的壓力或流量值，控制模組獲取該壓力或流量值，并對(duì)其進(jìn)行運(yùn) 算處理以決定滑殼式入口裝置的滑塊的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，因此，透過(guò)以上方式，可根據(jù)當(dāng)前工作流 體的壓力或流量控制滑殼式入口裝置開放對(duì)應(yīng)的滑殼式入口裝置的管道打開的橫截面面 積讓工作流體通過(guò)，從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，提高熱利用效率。[0062] 在上述實(shí)施例中，僅對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了示范性描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱 讀本專利申請(qǐng)后可以在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求一種螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)，其特征在于，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(dòng)力機(jī)主體，與所述滑殼式入口裝置連通，從所述滑殼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，所述滑殼式入口裝置包括管體，所述工作流體通過(guò)所述管體進(jìn)入所述螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體；滑塊，固定于所述管體內(nèi)；以及滑殼，裝配于所述管體內(nèi)，包括一體成型的端板、軸體以及中空部，所述軸體設(shè)置為端部至少部分凸出于所述端板，所述滑殼設(shè)置為在所述軸體的帶動(dòng)下在所述管體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)以使得所述滑塊至少部分容納于所述中空部或者完全位于所述中空部之外；其中，所述滑塊和所述滑殼為橫截面為扇形的柱體。
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，所述滑殼式入口裝置進(jìn)一步 包括定位件，所述滑塊通過(guò)所述定位件固定于所述管體內(nèi)。
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，所述工作流體為廢汽。
4.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)。
5.一種控制權(quán)利要求1至4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滑殼式入口裝置的所述軸體的轉(zhuǎn)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)所述壓力值和流量值輸出伺服給 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滑殼式入口裝置的所述軸體的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
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)模塊為機(jī)械式驅(qū)動(dòng)模塊，所 述機(jī)械式驅(qū)動(dòng)模塊包括相互嚙合的齒輪和齒條，所述齒條受所述液壓行程推動(dòng)，所述齒條移動(dòng)帶動(dòng)所述齒輪 轉(zhuǎn)動(dòng)；桿體，一端與所述齒輪同軸固定，另一端密封固定于所述管體并可相對(duì)于所述管體繞 軸轉(zhuǎn)動(dòng)；傳動(dòng)模塊，所述桿體透過(guò)所述傳動(dòng)模塊帶動(dòng)所述軸體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述傳動(dòng)模塊為斜齒輪組合，所述斜 齒輪組合包括桿體斜齒輪和軸體斜齒輪，其中所述桿體斜齒輪與所述桿體同軸固定，所述 軸體斜齒輪與所述軸體同軸固定，所述桿體斜齒輪與軸體斜齒輪嚙合。
9.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)模塊為拉線式驅(qū)動(dòng)模塊， 所述拉線式驅(qū)動(dòng)模塊包括第一拉線、第二拉線、彈簧以及固定部，其中所述第一拉線的一端 固定連接于所述滑殼的第一角落部，所述第二拉線的一端固定連接于所述滑殼的第二角落 部，所述第一拉線的另一端與所述油動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出端固定連接，所述第二拉線的另一端 通過(guò)所述彈簧與所述固定部連接，所述油動(dòng)機(jī)產(chǎn)生液壓行程用于拉動(dòng)所述第一拉線。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)，包括滑殼式入口裝置和螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體，其中，滑殼式入口裝置包括管體，工作流體通過(guò)管體進(jìn)入螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)主體；滑塊，固定于管體內(nèi)；滑殼，裝配于管體內(nèi)，包括一體成型的端板、軸體以及中空部，軸體設(shè)置為端部至少部分凸出于端板，滑殼設(shè)置為在軸體的帶動(dòng)下在管體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)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。本實(shí)用新型進(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)。通過(guò)以上方式，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)整工作流體所流通橫截面的大小，從而提高熱利用效率。
文檔編號(hào)F01C20/24GK201771563SQ20102028719
公開日2011年3月23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發(fā)有限公司