用於控制流經膨脹器的流動的方法和裝置的製作方法

2023-04-30 08:41:31 1

專利名稱：用於控制流經膨脹器的流動的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種控制流經膨脹裝置的工作介質的流動的方法，該膨脹裝置構成了封閉的加熱系統的一部分，其中除了膨脹裝置之外，該系統還包括串聯的冷凝器、泵和鍋爐以及包括膨脹裝置和控制通過所述膨脹裝置的介質的流率的裝置的設備。
背景技術：
目前，這類加熱系統通常用來從廢熱中產生電能。所希望的是，在鍋爐中保持通常恆定的加熱壓力或加熱溫度。因為廢熱的獲取經常變化，所以控制流過膨脹裝置的介質流率來建立理想的鍋爐條件是適宜的。
流經膨脹裝置的介質流率可以通過控制轉數來實現有效控制。然而，用於實現該控制的控制設備涉及高投資成本，在經濟上是不適合的。
作為替代方案，可以通過藉助於節流閥或扼流裝置控制流入量來實現。然而，這種節流明顯地降低了系統的效率。

發明內容
本發明的一目的是提供一種在沒有旋轉控制裝置時也可以獲得至少與使用該控制裝置時獲得的相同效率的方法。
本發明的另一目的是提供這樣一種設備，其中膨脹裝置由螺旋式螺杆轉子膨脹器構造成，藉助於螺旋式螺杆轉子膨脹器可以在沒有旋轉控制的情況下，有效地控制流經膨脹裝置的工作介質的流動。
第一目的可以藉助一種控制流經膨脹裝置的工作介質的流動的方法來實現，該膨脹裝置構造成封閉的加熱系統的一部分。該封閉的加熱系統除了膨脹裝置之外還包括冷凝器、泵和鍋爐，其中該膨脹裝置包括螺旋式螺杆轉子膨脹器，其具有分別連接到鍋爐和冷凝器的入口埠以及出口埠。本發明的特徵在於該螺旋式螺杆轉子膨脹器在入口埠和出口埠之間設置有中間壓力埠；經由在中間壓力埠和入口管路上的分支點之間的分支管路使得中間壓力埠與入口管路連接；在分支管路上包括閥，並且將經該閥流向中間壓力埠的工作介質的流動作為一狀態參數的函數來控制。
該狀態參數可以是工作介質在加熱系統中的給定位置的壓力或溫度。優選的是，該狀態參數是在鍋爐下遊和通向中間壓力埠的分支管路上遊處測量的。
該狀態參數也可以是膨脹器輸出的能量或輸入到加熱系統中的能量。
第二目的可以藉助一種用於控制流經用於加熱系統的膨脹裝置的工作介質的流動的設備來實現，該加熱系統除了膨脹裝置之外還包括冷凝器、泵和鍋爐，其中該膨脹裝置包括螺旋式螺杆轉子膨脹器，其具有與入口管路連接的入口埠以及出口埠，本發明的設備的特徵在於該螺旋式螺杆轉子膨脹器包括位於入口埠和出口埠之間的中間壓力埠；該設備包括使得中間壓力埠在分支點處連接到入口管路上的分支管路；分支管路中包括閥，該閥可以是節流閥或扼流裝置。


現在參考本發明的優選實施例和附圖來更詳細地描述本發明。
附圖示出圖1是包括本發明的膨脹裝置的封閉加熱系統的圖示；圖2是螺旋式膨脹器的側視圖；圖3是圖2所示膨脹器的橫截面圖；圖4是圖3所示膨脹器的縱向截面圖。
具體實施例方式
圖1所示的加熱系統包括一鍋爐10，鍋爐10用來對加熱介質進行加熱並且藉助管路11連接到膨脹器1的入口埠2，其中膨脹器是依據本發明的螺旋式轉子膨脹器。膨脹器1具有藉助管路14與冷凝器13連接的出口埠3。冷凝器13藉助管路15與鍋爐10連接，該管路15包括一用於使該系統中的加熱介質循環的泵16。
螺旋式螺杆轉子膨脹器的軸連接到由加熱介質膨脹所產生的力來驅動的發電機17上。
本發明的加熱系統還包括在分支點21處的分支管路18。該分支點設置在鍋爐10和膨脹器入口埠2之間的管路11上的一位置處。分支管路18通向膨脹器1的中間壓力埠4。下面會參考附圖2更詳細地描述膨脹器1。管路18包括形式為閥19的節流元件，其作為一個系統狀態參數的函數來控制。該狀態參數可以藉助設置在系統中的一裝置來獲得，該裝置例如為壓力傳感器20。根據圖示的實施例，壓力傳感器20設置在鍋爐10和分支點21之間。
圖2是螺旋式螺杆轉子膨脹器的側視圖。膨脹器外殼包括兩個端壁5、6和在這兩個壁之間延伸的筒壁7，這些壁一起限定出容納兩個相互配合的轉子的工作室。轉子分別設置在位於各自端壁5、6之外的軸承殼體內的26和28處。膨脹器1包括入口埠2、中間壓力埠4和出口埠3。
正如從在圖3中看到的一樣，外殼的工作室具有兩個相交的圓筒的形狀，且容納有一陽轉子24和一陰轉子36。陽轉子具有四個螺旋形延伸的突齒38和中間凹槽32，陰轉子36具有六個突齒30和中間凹槽34。藉助突齒38、30和凹槽34、32的配合從而使得轉子相互咬合，以便工作室在轉子和外殼壁5、6和7之間形成。當轉子轉動時，工作室沿膨脹器軸向移動，其容積隨之改變。每個工作室最初在膨脹器的一端具有零容積，並且連續地增加至最大值。不同壓力的工作介質在膨脹循環的相應位置處經埠供入和排出，藉助這些埠利用這些容積變化來使工作介質膨脹。
圖4示出了如何沿軸向定位埠。側視圖中示出了陽轉子24。相應的突齒的頂點與筒壁7限定出密封線S，並且在兩個密封線之間形成一個室C。室C與由陰轉子突齒形成的類似的室連接，其中這些室共同地形成V形的工作室。藉助對附圖中示出的工作室的這一部分的理解，足以獲得對其工作過程的理解。在運轉中，每個工作室C在整個工作循環中要經歷五個階段，這些階段分別是第一填充階段、第一膨脹階段、第二填充階段、第二膨脹階段和排空階段。
工作介質在比大氣壓更大的壓力p下從管路11傳送到膨脹器左上端(如附圖所示)，並經過入口埠2到達容積為從零增大到一較小的容積v1的工作室，此時工作室的在後的密封線中斷了與入口埠2的連通。這就形成了第一填充階段。
當工作室進一步在圖中的向右移動時，它的容積會再一次增加，隨之導致工作室內壓力的降低。這個膨脹階段持續，直到在先的密封線到達中間壓力埠4。此時，工作室的容積增大到v2，此容積足夠高以至於在工作室內形成低於p的壓力。
當在先的密封線到達中間壓力埠4時，工作室開始與壓力高於工作室壓力的管路19連通。當工作室連接到中間壓力埠7時，它的壓力會升高到p，也就是說由於介質從管路18中的流入，因此其壓力與在管路18中存在的壓力相同。當該工作室移動到(該附圖中的)右邊以便在後的密封線使得與中間壓力埠4的連通被中斷時，第二填充階段也就結束了。
該膨脹持續到在先密封線到達出口埠3。出口埠3如此定位，即，以使工作室連接到這個埠時，在該工作室內的壓力會下降到大氣壓的水平。
工作介質隨後流向冷凝器13，並且從冷凝器13經過管路15和泵16流向鍋爐10。
參考附圖1，管路11中(由壓力傳感器20指示)處於「正常」壓力P或者低於P的壓力下，閥19被關閉，使得只允許工作介質通向入口埠2。當管路11中的壓力升高到P以上，閥19的設定被改變，以使支流流過管路18中的閥19，並繼續流向中間壓力埠4並且流入膨脹器1的與該埠連接的工作室。
壓力傳感器20可以設置在加熱系統中的其它位置，例如膨脹器1的下遊或者冷凝器13的下遊。
在該系統中的不同位置可以測量溫度，以作為測量壓力的替代方案。壓力傳感器20可以由溫度計替代，溫度計可以用來測量鍋爐10下遊或膨脹器1下遊或冷凝器13下遊的溫度。
由膨脹器1輸出的能量或從鍋爐10傳送給加熱系統的能量是本說明書中提到的可以被測量的其它狀態參數的示例。
權利要求
1.一種控制流經用於封閉的加熱系統的膨脹裝置(1)的工作介質的流動的方法，該封閉的加熱系統除了膨脹裝置(1)之外還包括冷凝器(13)、泵(16)和鍋爐(10)，其中該膨脹裝置包括螺旋式螺杆轉子膨脹器，其具有與入口管路(11)連接的入口埠(2)以及出口埠(3)，其中該膨脹裝置驅動一能量產生裝置(G)，例如發電機，其特徵在於該螺旋式螺杆轉子膨脹器(1)在入口埠(2)和出口埠(3)之間設置有中間壓力埠(4)；經由在中間壓力埠(4)和入口管路上的分支點(21)之間的分支管路(18)使得中間壓力埠(4)與入口管路(11)連接；在分支管路(18)上包括閥(19)，並且將經該閥(19)流向中間壓力埠(4)的工作介質的流動作為一狀態參數的函數來控制。
2.按權利要求1所述的方法，其特徵在於使用該工作介質的壓力作為狀態參數。
3.按權利要求1所述的方法，其特徵在於使用該工作介質的溫度作為狀態參數。
4.按權利要求1所述的方法，其特徵在於使用該膨脹器輸出的能量作為狀態參數。
5.按權利要求1所述的方法，其特徵在於使用傳送給噶加熱系統的能量作為狀態參數。
6.一種用於控制流經用於封閉的加熱系統的膨脹裝置(1)的工作介質的流動的設備，該封閉的加熱系統除了膨脹裝置(1)之外還包括冷凝器(13)、泵(16)和鍋爐(10)以及必要的連接管路(11、14、15)，其中該膨脹裝置包括螺旋式螺杆轉子膨脹器，其具有與入口管路(11)連接的入口埠(2)以及出口埠(3)，其中該膨脹裝置驅動一能量產生裝置(G)，例如發電機，其特徵在於該螺旋式螺杆轉子膨脹器(1)包括位於入口埠(2)和出口埠(3)之間的中間壓力埠(4)；該設備包括使得中間壓力埠(4)在分支點(21)處連接到入口管路(11)上的分支管路(18)；該設備還包括分支管路(18)中的閥(19)。
7.按權利要求6所述的裝置，其特徵在於所述閥(19)是控制閥。
全文摘要
一種控制流經用於封閉的加熱系統的膨脹裝置(1)的工作介質的流動的方法，該封閉的加熱系統除了膨脹裝置(1)之外還包括冷凝器(13)、泵(16)和鍋爐(10)，其中該膨脹裝置包括螺旋式螺杆轉子膨脹器，其具有與入口管路(11)連接的入口埠(2)以及出口埠(3)，其中該膨脹裝置驅動一能量產生裝置(G)，例如發電機，其特徵在於該螺旋式螺杆轉子膨脹器(1)在入口埠(2)和出口埠(3)之間設置有中間壓力埠(4)；經由在中間壓力埠(4)和入口管路上的分支點(21)之間的分支管路(18)使得中間壓力埠(4)與入口管路(11)連接；在分支管路(18)上包括閥(19)，並且將經該閥(19)流向中間壓力埠(4)的工作介質的流動作為一狀態參數的函數來控制。本發明還涉及一種設備，其特徵在於該螺旋式螺杆轉子膨脹器(1)包括位於入口埠(2)和出口埠(3)之間的中間壓力埠(4)；該設備包括使得中間壓力埠(4)在分支點(21)處連接到入口管路(11)上的分支管路(18)；該設備還包括分支管路(18)中的閥(19)。
文檔編號F01K25/00GK1922388SQ200580005141
公開日2007年2月28日 申請日期2005年2月3日 優先權日2004年2月17日
發明者H·厄曼 申請人:瑞典轉子機械公司