一种三叶扭叶罗茨式动力机发电装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109578080A(43)申请公布日2019.04.05(21)申请号201910113753.6F01C21/18(2006.01)(22)申请日2019.02.14F01C1/08(2006.01)(71)申请人河北工业大学地址300130天津市红桥区丁字沽光荣道8号河北工业大学东院330#申请人江苏科瑞德智控自动化科技有限公司(72)发明人肖艳军王姝玉高静孟召宗高楠(74)专利代理机构天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙)12210代理人付长杰(51)Int.Cl.F01C1/12(2006.01)F01C13/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种三叶扭叶罗茨式动力机发电装置(57)摘要本发明为一种三叶扭叶罗茨式动力机发电装置，为容积式旋转机械，包括转子和机壳；所述转子采用一对啮合的三叶扭叶转子，所述三叶扭叶转子采用新型型线，转子在其单个齿上的型线的一半为圆弧AB-直线BC-渐开线CD-直线DE-圆弧EF-对滚圆弧FG型线。该发电装置依靠低品质余热做功推动啮合转子膨胀做功，将蒸汽热能转化为机械能，转子带动输出轴转动做功将机械能进一步转化为电能，易加工、面积利用系数高、啮合重合度更高，运行更加平稳。CN109578080ACN109578080A权利要求书1/2页1.一种三叶扭叶罗茨式动力机发电装置，为容积式旋转机械，包括转子和机壳；其特征在于：所述转子采用一对啮合的三叶扭叶转子，所述三叶扭叶转子采用新型型线，转子在其单个齿上的型线的一半为圆弧AB-直线BC-渐开线CD-直线DE-圆弧EF-对滚圆弧FG型线，以三叶扭叶转子轴心为原点，单个齿上型线的一半为Y轴，且Y轴正方向朝上，垂直于Y轴方向为X轴，且水平向右为正方向，建立xy坐标系；则圆弧AB的参数方程为：其中，t为参数，0≤t≤θ1，θ1＝2°～4°，直线BC为连接渐开线CD和圆弧AB的过渡段直线，参数方程为：其中，t为参数，(xB,yB),(xC,yC)分别为B点和C点的坐标；渐开线CD的参数方程为：其中，t为参数，te≤t≤tb,r0是渐开线基圆的半径，η为0.85～0.95；r1是渐开线的起始圆半径；Z是罗茨转子的叶数，D是罗茨转子的最大外直径，A是两三叶扭叶转子之间的中心距；tb是渐开线起点D的参数，te是渐开线终点C的参数；直线DE为连接渐开线CD与圆弧EF的过渡段直线，并且直线DE与圆弧EF相切，参数方程为：2CN109578080A权利要求书2/2页其中，(xE,yE)，(xP,yP)，(xD,yD)分别为点E和点P、点D的坐标，θ3在设计中作为已知参数给出，r1是渐开线的起始圆半径；圆弧EF同时与圆弧FG与直线DE相切，参数方程为：其中，tE≤t≤tF；对滚圆弧FG的参数方程为：此时，θ3≤t≤0。2.根据权利要求1所述的三叶扭叶罗茨式动力机发电装置，其特征在于，所述三叶扭叶转子的材料需经过热处理，并涂有防蒸汽漆。3.根据权利要求1所述的三叶扭叶罗茨式动力机发电装置，其特征在于，θ1＝2°，η＝0.9。4.根据权利要求1所述的三叶扭叶罗茨式动力机发电装置，其特征在于，所述罗茨式动力机的进出气口为菱形口。3CN109578080A说明书1/6页一种三叶扭叶罗茨式动力机发电装置技术领域[0001]本发明设计一种新型工业余热回收发电装置，具体是一种三叶扭叶罗茨式动力机发电装置。背景技术[0002]目前，能源问题亟待解决，工业余热仍是工业生产中应用潜力大的一种可回收能源，其中存在大量低压饱和蒸汽可进行二次开发利用。研究发现使用小型罗茨式动力机发电装置可实现低品质余热蒸汽回收利用，其中转子是核心部件，在现有技术中，小型蒸汽发电机组主要采用两叶直叶转子和三叶直叶转子。当一个密闭的直叶转子的基圆容积从进气口移动至出气口，间隙打开的瞬间，基圆容积内的压力蒸汽瞬间与外界大气压连通，蒸汽的压力骤然释放，造成剧烈的冲击和振动。直叶转子在转动过程中低压区域反复产生和消失，故其振动和噪声特性均较差，有待进一步的提高。同时，罗茨转子的型线对发电性能和噪声特性也有较大影响。摆线型转子的面积利用系数太低，圆弧形转子啮合瞬时突变较严重，目前使用广泛的是渐开线型转子，一方面其过渡瞬间气流脉动仍较大，噪声的流量脉动和冲击噪声较大，另一方面渐开线型转子为保证转子不发生干涉，在一定程度上牺牲了面积利用系数，对应的发电效率较低，有待进一步的提高。[0003]现有技术存在以下缺点：[0004]1.直叶转子转动过程中，低压区域反复产生和消失，流量脉动大，造成的流量脉动和冲击噪声较大；[0005]2.直叶转子啮合重合度较低，转子啮合平稳度较差，蒸汽流量脉动较明显；[0006]3.应用广泛