[发明专利]一种滑片槽底引压的滑片式膨胀机

说明书

技术领域

本发明属于流体机械领域，涉及一种流体膨胀机，特别涉及一种膨胀降压和能量回收的滑片式膨胀机。

背景技术

在制冷、石油化工、空分等动力行业中，经常需要将高压的流体进行降压。采用膨胀机替代传统的节流阀，可以显著减小节流阀等焓节流过程中的不可逆损失，同时回收利用膨胀机将流体能量转换成的机械能，可显著提高膨胀机所属系统或装置的效率。此外，膨胀机还可以用于低品位能源以及二次能源的回收，如回收高炉尾气、气田和油井的天然气以及化工尾气等携带的能量。

滑片式膨胀机是膨胀机的一种重要型式。滑片式膨胀机与滑片式压缩机的工作原理正好相反，完全依靠高压流体携带的能量工作，并将高压流体的能量转化为机械能。传统的滑片压缩机中，滑片依靠高速稳定的旋转产生足够的离心力确保滑片顶部与气缸内壁形成良好密封。但是滑片膨胀机的工作原理决定了，其并非同滑片压缩机一样，工作转速保持预设的稳定高速，而与工作压差、膨胀机进口处高压流体压力波动、膨胀机的载荷等因素密切相关，因此，依靠滑片旋转产生的离心力保证滑片顶部密封的方式不适用于滑片式膨胀机。

解决滑片顶部与气缸内壁之间的密封问题，通常在滑片槽底置入压缩弹簧，依靠弹簧力和滑片旋转产生的离心力共同保证滑片顶部与气缸内壁良好接触(专利200720126125.4)。但是这种方式存在的问题将严重制约其推广应用。第一，压缩弹簧的快速疲劳断裂问题。该问题直接关系到滑片膨胀机的寿命、可靠性和稳定性。第二，压缩弹簧的安装空间问题。该问题直接影响滑片膨胀机的小型化。第三、滑片槽底置入压缩弹簧方式的膨胀机，由于摩擦等引起的损失较大，其等熵效率较低。该问题直接影响到采用膨胀机的系统或者装置的整体能效。

为此，本发明的目的在于提供一种采用滑片槽底引压结构的滑片式膨胀机，在转子某一旋转角区域内，将高压流体引入滑片槽底，并作用于滑片底部，保证滑片与气缸内壁之间的良好接触，达到良好密封的效果。这种膨胀机相对于滑片槽底置入压缩弹簧方式的膨胀机，其寿命、运行的稳定性、可靠性以及效率得到明显改善，并可以实现膨胀机的小型化。

发明内容

为了解决滑片顶部的密封问题进行了深入的研究，发现高压流体通过滑片膨胀机的吸气口进入工作腔时，对滑片顶部的巨大气流冲击力，将滑片压向滑片槽底，破坏滑片顶部与气缸内壁之间的密封性，甚至使密封完全失效。而在膨胀机吸气结束后的膨胀和排气阶段，确保滑片顶部与气缸内壁良好密封的力较小。对于滑片槽底置入压缩弹簧的方式，如果提供足够的弹簧力抵御气流冲击力，会导致滑片顶部与气缸内壁之间产生很大的摩擦力且贯穿膨胀机的整个工作循环(吸气、膨胀机和排气过程)，引起的摩擦损失成为膨胀机效率较低的主要因素。仅在膨胀机的吸气阶段，将高压流体引入滑片底部与滑片槽围成的容积腔，在膨胀机膨胀和排气阶段，断开高压流体进入该容积腔的通道，因该容积腔的容积很小，依靠泄漏就可以迅速降低该容积腔内的压力，依靠滑片旋转产生的离心力和该容积腔内的残余压力确保滑片顶部的良好密封，同时保证了在膨胀机的膨胀和排气阶段，滑片顶部与气缸内壁不产生较大的摩擦力，降低摩擦损失，解决了采用置入压缩弹簧方式遇见的弹簧快速疲劳断裂、压缩弹簧安装空间限制以及摩擦损失过大等问题，有效提高了滑片膨胀机的可靠性、稳定性和效率，从而完成了本发明。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种滑片槽底引压结构的滑片膨胀机，包括气缸2、设置在气缸2左端的左端盖1、安装在气缸2右端的轴承座3、设置在气缸体2内腔的转子8、与转子8通过键连接的转子轴5、内嵌在轴承座3中轴承6、轴承6的端部设置的轴承压盖7、设置在轴承座3右端的右端盖4、膨胀机进气通道10和槽底间隙15，所述转子8上均匀设置多个滑片槽，滑片槽内安装有滑片9；所述滑片膨胀机的工作腔由左端盖1、气缸2、设有滑片槽的转子8、轴承座3和滑片9围成。所述滑片膨胀机上设置有槽底引压结构，该槽底引压结构包括引压连通通道11、槽底引压通道13、进气引气通道12(螺纹接口17)和端面凹槽14。