专利摘要

本实用新型涉及一种串联式单螺杆膨胀机组及发电装置，包括第一单螺杆膨胀机(1)、第二单螺杆膨胀机(2)、第一联轴器(3)、第二联轴器(4)和管道(6)，第一单螺杆膨胀机(1)和第二单螺杆膨胀机(2)通过第一联轴器(3)反向串联，第二单螺杆膨胀机(2)通过第二联轴器(4)与发电机(5) 连接，管道(6)连通第一单螺杆膨胀机(1)和第二单螺杆膨胀机(2)。现有技术中单螺杆膨胀机数量通常仅为一台，存在能量转化效率低、系统不稳定和工作转速过高的不足，本膨胀机组采用多机反向串联分段膨胀，可降低单个膨胀机的焓降比,提高系统的能量转换效率以及稳定性和经济性。

权利要求

1.一种单螺杆膨胀机组，包括第一单螺杆膨胀机(1)、第二单螺杆膨胀机(2)、第一联轴器(3)、第二联轴器(4)、发电机(5)、管道(6)，其特征在于，第一单螺杆膨胀机(1)和第二单螺杆膨胀机(2)通过第一联轴器(3)反向串联，第二单螺杆膨胀机(2)通过第二联轴器(4)与发电机(5)连接，管道(6)连通第一单螺杆膨胀机(1)和第二单螺杆膨胀机(2)。

2.根据权利要求1所述的单螺杆膨胀机组，其特征在于，所述第一单螺杆膨胀机(1)包括第一机壳(11)、第一星轮(12)、第一螺杆(13)、与第一螺杆轴(14)，其中，第一星轮(12)分布在第一螺杆(13)两侧，且第一螺杆(13)与第一星轮(12)相互啮合并安装在第一机壳(11)内；所述第二单螺杆膨胀机(2)包括第二机壳(21)、第二星轮(22)、第二螺杆(23)、与第二螺杆轴(24)，其中，第二星轮(22)分布在第二螺杆(23)两侧，且第二螺杆(23)与第二星轮(22)相互啮合并安装在第二机壳(21)内。

3.根据权利要求2所述的单螺杆膨胀机组，其特征在于，所述第一机壳(11)的一侧开有第一单螺杆膨胀机进气口(111)，所述第一机壳(11)的另一侧开有第一单螺杆膨胀机出气口(112)；所述第二机壳(21)的一侧开有第二单螺杆膨胀机进气口(211)，所述第二机壳(21)的另一侧开有第二单螺杆膨胀机出气口(212)。

4.根据权利要求3所述的单螺杆膨胀机组，其特征在于，所述管道(6)分别与所述第一单螺杆膨胀机出气口(112)和所述第二单螺杆膨胀机进气口(211)气密连接。

5.根据权利要求2所述的单螺杆膨胀机组，其特征在于，所述第一螺杆轴(14)两端分别为第一螺杆轴输入端(141)和第一螺杆轴输出端(142)，所述第二螺杆轴(24)两端分别为第二螺杆轴输入端(241)和第二螺杆轴输出端(242)。

6.根据权利要求5所述的单螺杆膨胀机组，其特征在于，所述第一螺杆轴输出端(142)与所述第二螺杆轴输入端(241)通过所述第一联轴器(3)对接。

7.根据权利要求1所述的单螺杆膨胀机组，其特征在于，所述第一联轴器(3)和所述第二联轴器(4)均为梅花型弹性联轴器。

8.根据权利要求1所述的单螺杆膨胀机组，其特征在于所述管道(6)为保温联接管道。

9.一种工业余热余压发电装置，其特征在于，包括权利要求1至8任意一项所述的单螺杆膨胀机组。

说明书

技术领域

本实用新型涉及单螺杆膨胀机技术领域，具体说，是一种串联式单螺杆膨胀机组及发电装置。

背景技术

我国工业的余热余压资源丰富，大规模重化型工业生产企业已经实现利用, 但由于膨胀机技术的限制，广泛存在的分散式小规模余热余压资源还未被有效利用。

单螺杆膨胀机作为一种将热能转换为机械能的新型装置，主要由星轮、螺杆、螺杆轴和机壳构成。相比于传统的汽轮机，单螺杆膨胀机结构简单、经济性好、可靠性高、安装维修方便、受力平衡性好、耐高压、易于小型化设计，是回收分散式小规模余热余压资源的理想装置。但是，在现有的单螺杆膨胀机用于余热余压资源回收的技术方案中，单螺杆膨胀机数量一般为一台，现有技术存在单机膨胀比过大、效率低、工作转速过高的问题，影响着余热余压资源回收的高效率、稳定性和经济性。因此，有必要基于现有技术中应用单螺杆膨胀机的技术问题进行改进，提高余热余压资源的利用效率，同时兼顾膨胀机系统的稳定性和经济性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种能量转化效率更高，稳定性更好和经济性更佳的单螺杆膨胀机组。

为解决上述问题，本实用新型提供一种串联式单螺杆膨胀机组，包括第一单螺杆膨胀机1、第二单螺杆膨胀机2、第一联轴器3、第二联轴器4、管道6，第一单螺杆膨胀机1和第二单螺杆膨胀机2通过第一联轴器3反向串联，第二单螺杆膨胀机2通过第二联轴器4与发电机5连接，管道6连通第一单螺杆膨胀机1和第二单螺杆膨胀机2。

第一单螺杆膨胀机1包括第一机壳11、第一星轮12、第一螺杆13与第一螺杆轴14，其中，第一星轮12分布在第一螺杆13两侧，且第一螺杆13与第一星轮12相互啮合并安装在第一机壳11内；第二单螺杆膨胀机2包括第二机壳21、第二星轮22、第二螺杆23、与第二螺杆轴24，其中，第二星轮22分布在第二螺杆23两侧，且第二螺杆23与第二星轮22相互啮合并安装在第二机壳22内。

第一机壳11的一侧开有第一单螺杆膨胀机进气口111，第一机壳11的另一侧开有第一单螺杆膨胀机出气口112。第二机壳21的一侧开有第二单螺杆膨胀机进气口211，第二机壳21的另一侧开有第二单螺杆膨胀机出气口212。管道6分别与第一单螺杆膨胀机出气口112和第二单螺杆膨胀机进气口211气密连接。

第一螺杆轴14两端分别为第一螺杆轴输入端141和第一螺杆轴输出端 142，第二螺杆轴24两端分别为第二螺杆轴输入端241和第二螺杆轴输出端 242。第一螺杆轴输出端142与第二螺杆轴输入端241通过所述第一联轴器3 对接。

由于本实用新型采取的新的技术方案为将多个单螺杆膨胀机串联在一起，可使余热余压气体分段膨胀，减小了各单机的膨胀比，可以使各单机在更接近理想焓降比的状态下工作，提高了热能转化为机械能的效率。单机膨胀比降低，还可以大大减小气体流速，改善流动特性，减少气体的流动损失。由于单螺杆膨胀机是容积式膨胀机，容积流量正比于转速，采用多机串联分段膨胀后，单机膨胀比降低，机壳内容积流量随之减小，因此每个单螺杆膨胀机机壳内的螺杆和星轮转动副的转速降低，有利于提高轴承和密封件的使用寿命，系统稳定性增强；此外，在转化具有同样多能量的余热余压气体时，使用串联式单螺杆膨胀机组的方案与仅使用一个单螺杆膨胀机的方案相比，与发电机输入端连接的螺杆轴输出端转速可以大幅降低，可以在不需要减速机构的条件下通过联轴器与发电机直联，经济性更好。

作为一种优选的技术方案，第一联轴器和第二联轴器以及将其它单螺杆膨胀机串联在一起的联轴器均为梅花型弹性联轴器。梅花型弹性联轴器具有一定的弹性并且具有缓冲性补偿位移的功能，其作为连接件能够降低串联式单螺杆膨胀机组的安装要求，便于设备的维护和保养。

作为一种优选的技术方案，联接管道为保温联接管。采用保温连接管可以降低余热余压气体在管道流通过程的热损失。

本实用新型的内容还包括含有上述单螺杆膨胀机组的一种工业余热余压发电装置。我国工业的余热余压资源丰富，在大规模重化型工业生产企业已经实现利用,但是，对于广泛存在的分散式小规模余热余压资源，由于膨胀机技术的限制还未被有效利用。采用本实用新型提供的串联式单螺杆膨胀机组及发电装置可用于分散式小规模余热余压资源的有效利用，补充了在分散式小规模余热余压资源利用领域中，膨胀机技术的不足。

附图说明

图1是一种串联式单螺杆膨胀机的结构示意图；

图2是一种串联式单螺杆膨胀机的管道联结关系示意图。

附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：

第一单螺杆膨胀机1、第二单螺杆膨胀机2、第一联轴器3、第二联轴器4、发电机5、管道6、第一机壳11、第一星轮12、第一螺杆13、第一螺杆轴14、第一螺杆轴输入端141、第一螺杆轴输出端142、第二机壳21、第二星轮22、第二螺杆23、第二螺杆轴24、第二螺杆轴输入端241、第二螺杆轴输出端242、第一单螺杆膨胀机进气口111、第一单螺杆膨胀机出气口112、第二单螺杆膨胀机进气口211、第二单螺杆膨胀机出气口212。

具体实施方式

图1、图2示出了本实用新型的第一种实施方式。

实施例1

如图1所示，一种串联式单螺杆膨胀机组，包括第一单螺杆膨胀机1、第二单螺杆膨胀机2、第一联轴器3、第二联轴器4、管道6。第一单螺杆膨胀机 1和第二单螺杆膨胀机2通过第一联轴器3反向串联，第二单螺杆膨胀机2通过第二联轴器4与发电机5连接。第一单螺杆膨胀机1包括第一机壳11、第一星轮12、第一螺杆13与第一螺杆轴14，其中，第一星轮12分布在第一螺杆 13两侧，且第一螺杆13与第一星轮12相互啮合并安装在第一机壳11内。第二单螺杆膨胀机2包括第二机壳21、第二星轮22、第二螺杆23、与第二螺杆轴24，其中，第二星轮22分布在第二螺杆23两侧，且第二螺杆23与第二星轮22相互啮合并安装在第二机壳22内。第一机壳11的一侧开有第一单螺杆膨胀机进气口111，第一机壳11的另一侧开有第一单螺杆膨胀机出气口112。第二机壳21的一侧开有第二单螺杆膨胀机进气口211，第二机壳21的另一侧开有第二单螺杆膨胀机出气口212。第一螺杆轴14两端分别为第一螺杆轴输入端141和第一螺杆轴输出端142，第二螺杆轴24两端分别为第二螺杆轴输入端 241和第二螺杆轴输出端242。第一螺杆轴输出端142与第二螺杆轴输入端241 通过第一联轴器3对接。

如图2所示，管道6连通第一单螺杆膨胀机1和第二单螺杆膨胀机2。具体连接方式为，管道6分别与第一单螺杆膨胀机出气口112和第二单螺杆膨胀机进气口211气密连接。

该串联式单螺杆膨胀机组应用于工业余热余压发电。

该串联式单螺杆膨胀机正常运转时，高温高压的余热气体通过第一单螺杆膨胀机进气口111进入第一机壳11内膨胀，带动螺杆旋转做功，然后通过第一单螺杆膨胀机排气口112经由保温连接管道6通过第二单螺杆膨胀机进气口 211进入第二机壳21内膨胀做功，将热能转化为第二螺杆轴24的机械能，第二螺杆轴输出端242再把机械能传递给发电机，发电机将机械能转化为电能，残余气体通过第二单螺杆膨胀机排气口212排出系统外，完成余热余压资源的转换利用。

由于本实施例1采取的新的技术方案为将第一单螺杆膨胀机1和第二单螺杆膨胀机2串联在一起，可使余热余压气体分段膨胀，减小了第一单螺杆膨胀机1和第二单螺杆膨胀机2的膨胀比，可以在更接近理想焓降比的状态下工作，提高了热能转化为机械能的效率。单机膨胀比降低，还可以大大减小气体流速，于是改善了流动特性，减少气体的流动损失。由于单螺杆膨胀机是容积式膨胀机，容积流量正比于转速，采用多机串联分段膨胀后，单机膨胀比降低，机壳内容积流量随之减小，因此第一机壳11内的第一星轮12、第一螺杆13、第一螺杆轴14和第二机壳21内的第二星轮22、第二螺杆23、第二螺杆轴24的转速降低，有利于提高轴承和密封件的使用寿命，系统稳定性增强；此外，在转化具有同样多能量的余热余压气体时，使用串联式单螺杆膨胀机组的方案与仅使用一个单螺杆膨胀机的方案相比，第二螺杆轴输出端242的转速可以大幅降低，可在不需要减速机构的条件下通过第二联轴器4与发电机5直联，经济性更好。

实施例2

一种工业余热余压发电装置，包括实施例1所述的单螺杆膨胀机组。

上面结合附图对本实用新型的实施方式做了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以对其作出种种变化。例如，在上述实施方式中只有第一单螺杆膨胀机和第二单螺杆膨胀机两个单螺杆膨胀机串联，显然本实用新型所述的一种串联式单螺杆膨胀机组的技术方案还可以适用于3个以上的单螺杆膨胀机依次串联的情形。

一种串联式单螺杆膨胀机组及发电装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。