专利摘要

专利摘要

本实用新型公开了膨胀机技术领域的一种车用余热回收系统及其涡旋膨胀机，旨在解决现有技术中涡旋膨胀机排气阻力大，机械能耗散增加，膨胀机效率低下的技术问题。一种涡旋膨胀机，包括壳体，所述壳体内设有与进气道相连通的集气室和与排气道相连通的工作腔，由进气道进入集气室中的气体能够流入工作腔经排气道排出；所述排气道包括第一排气道和第二排气道，第一排气道和第二排气道关于所述工作腔的中心点中心对称。本实用新型提供的一种车用余热回收系统及其膨胀机改善了涡旋膨胀机的排气过程，降低了涡旋膨胀机的排气压力，机械能耗散减少，膨胀机效率得到了提升。

权利要求

1.一种涡旋膨胀机，其特征在于，包括壳体（1），所述壳体（1）内设有与进气道（6）相连通的集气室（61）和与排气道相连通的工作腔（2），由进气道（6）进入集气室（61）中的气体能够流入工作腔（2）经排气道排出；所述排气道包括第一排气道（51）和第二排气道（52），第一排气道（51）和第二排气道（52）关于所述工作腔（2）的中心点中心对称。

2.根据权利要求1所述的涡旋膨胀机，其特征在于，所述第一排气道（51）的中心轴线、第二排气道（52）的中心轴线均与进气道（6）的中心轴线相垂直。

3.根据权利要求1所述的涡旋膨胀机，其特征在于，所述工作腔（2）内设有螺旋方向相同的动涡旋齿（3）和静涡旋齿（4），进入工作腔（2）的气体随着动涡旋齿（3）的偏心转动由排气道排出。

4.根据权利要求1所述的涡旋膨胀机，其特征在于，所述进气道（6）沿集气室（61）的外壳切线方向与集气室（61）连接，气体由进气道（6）沿集气室（61）切线方向进入，在集气室（61）内形成作圆周运动的气流。

5.根据权利要求1所述的涡旋膨胀机，其特征在于，所述集气室（61）中心设有与工作腔（2）进气口连接的通道，集气室（61）内的气体通过该通道进入工作腔（2）。

6.一种车用余热回收系统，其特征在于，包括权利要求1至5任一项所述的涡旋膨胀机，所述涡旋膨胀机的第一排气道、第二排气道通过三通连接排气管道，所述排气管道依次连接冷却器（71）、储液罐（72）、机械隔膜泵（73）、蒸发器（75）；所述涡旋膨胀机的进气道与蒸发器（75）的蒸汽出口连通，所述蒸发器（75）吸收汽车尾气余热，产生高温蒸汽驱动涡旋膨胀机做功，驱动发电机（76）发电。

7.根据权利要求6所述的车用余热回收系统，其特征在于，机械隔膜泵（73）的排出管路上设有压力缓冲器（74）。

8.根据权利要求6所述的车用余热回收系统，其特征在于，所述系统还包括旁通管道，所述旁通管道的一端与蒸发器（75）的蒸汽出口连通，另一端与冷却器（71）连通，所述旁通管道上设有第五切换阀（703）；

所述涡旋膨胀机的进气道上连接有第六切换阀（701），所述排气管道上连接有第四切换阀（702）；

涡旋膨胀机处于工作状态时，保持第六切换阀（701）和第四切换阀（702）打开，第五切换阀（703）关闭，处于非工作状态时，保持第六切换阀（701）和第四切换阀（702）关闭，第五切换阀（703）打开。

说明书

技术领域

本实用新型属于膨胀机技术领域，具体涉及一种车用余热回收系统及其涡旋膨胀机。

背景技术

与其他型式的容积式膨胀机相比较而言，涡旋膨胀机以其运转平稳、噪声低、效率高、结构紧凑及可靠性好等突出优点和小流量、高膨胀比的运行工况要求，成为车用发动机有机朗肯循环余热回收系统中较好的做功部件。虽然涡旋机械作为压缩机在制冷领域的技术应用已较为成熟，但对涡旋膨胀机的应用研究仍很欠缺，尚无成熟的产品，大多数涡旋膨胀机由涡旋压缩机改装而成。在实际工作过程中，即使是设计良好的涡旋压缩机改装为膨胀机，由于摩擦、泄漏、内部流动损失及热传递等因素的影响，涡旋膨胀机的实际工作过程与理论过程相比存在较大差异。涡旋膨胀机的流动损失很大一部分是由于动涡旋盘的偏心转动，两侧背压腔和排气腔流场分布的非对称程度高，造成排气气流的脉动和背压腔内二次流损失。

现有涡旋膨胀机受单侧几何排气孔开设位置以及动涡旋齿偏心转动的影响，对侧排气腔及背压腔内压力分布的非均匀程度高，特别是两侧背压腔内的非对称分布，恶化了膨胀机的排气过程，较大的排气阻力使得机械能耗散增加，膨胀机效率下降。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种车用余热回收系统及其涡旋膨胀机，以解决现有技术中涡旋膨胀机排气阻力大，机械能耗散增加，膨胀机效率低下的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种涡旋膨胀机，包括壳体1，所述壳体1内设有与进气道6相连通的集气室61和与排气道相连通的工作腔2，由进气道6进入集气室61中的气体能够流入工作腔2经排气道排出；所述排气道包括第一排气道51和第二排气道52，第一排气道51和第二排气道52关于所述工作腔2的中心点中心对称。

所述第一排气道51的中心轴线、第二排气道52的中心轴线均与进气道6的中心轴线相垂直。

所述工作腔（2）内设有螺旋方向相同的动涡旋齿3和静涡旋齿4，进入工作腔2的气体随着动涡旋齿3的偏心转动由排气道排出。

所述进气道6沿集气室61的外壳切线方向与集气室61连接，气体由进气道6沿集气室61切线方向进入，在集气室61内形成作圆周运动的气流。

所述集气室61中心设有与工作腔2进气口连接的通道，集气室61内的气体通过该通道进入工作腔2。

一种车用余热回收系统，所述涡旋膨胀机的第一排气道、第二排气道通过三通连接排气管道，所述排气管道依次连接冷却器71、储液罐72、机械隔膜泵73、蒸发器75；所述涡旋膨胀机的进气道与蒸发器75的蒸汽出口连通，所述蒸发器75吸收汽车尾气余热，产生高温蒸汽驱动涡旋膨胀机做功，驱动发电机76发电。

机械隔膜泵73的排出管路上设有压力缓冲器74。

所述系统还包括旁通管道，所述旁通管道的一端与蒸发器75的蒸汽出口连通，另一端与冷却器71连通，所述旁通管道上设有第五切换阀703；所述涡旋膨胀机的进气道上连接有第六切换阀701，所述排气管道上连接有第四切换阀702；涡旋膨胀机处于工作状态时，保持第六切换阀701和第四切换阀702打开，第五切换阀703关闭，处于非工作状态时，保持第六切换阀701和第四切换阀702关闭，第五切换阀703打开。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：本实用新型提供的一种车用余热回收系统及其膨胀机改善了涡旋膨胀机的排气过程，降低了涡旋膨胀机的排气压力，机械能耗散减少，膨胀机效率得到了提升。

附图说明

图1是现有技术中单侧排气涡旋膨胀机立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种车用余热回收系统及其膨胀机对侧排气涡旋膨胀机平面结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种车用余热回收系统及其膨胀机的车用余热回收流程示意图；

图4是单侧排气涡旋膨胀机的排气腔及背压腔内流场分布三维仿真图；

图5是对侧排气涡旋膨胀机的排气腔及背压腔内流场分布三维仿真图；

图中：1.壳体；2.工作腔；3.动涡旋齿；4.静涡旋齿；5.原排气道；51.第一排气道；52.第二排气道；6.进气道；61.集气室；71.冷却器；72.储液罐；73.机械隔膜泵；74.压力缓冲器；75.蒸发器；76.发电机；77.电灯负载；701.第六切换阀；702.第四切换阀；703.第五切换阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1所示，现有技术中涡旋膨胀机进、排气道中心轴线在同一平面上。高温工质通过进气道6沿集气室61的切线方向进入集气室61，气体在集气室61中做圆周运动进入工作腔2内，随着动涡旋齿的偏心转动，气体由单侧开设的排气道排出。如图4所示，为单侧排气涡旋膨胀机的排气腔及背压腔内流场分布三维仿真图，当主轴转角为0°时，单侧排气的涡旋膨胀机两侧背压腔流动呈现明显的非对称性，特别是在动涡齿末端外壁面与壳体壁面间的通道形成多个二次流与折返流漩涡，这种二次流损失大大增加了排气流阻。现有涡旋膨胀机受单侧几何排气孔开设位置以及动涡旋齿偏心转动的影响，排气腔及背压腔内压力分布的非均匀程度高，特别是两侧背压腔内的非对称分布，恶化了膨胀机的排气过程，较大的排气阻力使得机械能耗散增加，膨胀机效率下降。

如图2所示，本实用新型实施例提供了对侧排气结构的涡旋膨胀机平面结构示意图，原排气道5的中心轴线围绕O′点逆时针旋转90°得到第一排气道51，第二排气道52由第一排气道51沿工作腔2的中心点作中心对称得到。如图1、图2所示，高温工质通过进气道6沿集气室61的切线方向进入集气室61，气体在集气室61中做圆周运动通过集气室中心与工作腔2进气口之间的通道进入工作腔2。工作腔2内设有螺旋方向相同的动涡旋齿3和静涡旋齿4，进入工作腔2的气体随着动涡旋齿3的偏心转动由第一排气道51和第二排气道52排出。如图5所示，为对侧排气涡旋膨胀机的排气腔及背压腔内流场分布三维仿真图，当主轴转角为0°时，对侧排气的涡旋膨胀机排气过程中的流动更为均匀，背压腔中无明显二次流。本实用新型实施例给出的对侧排气涡旋膨胀机改善了涡旋膨胀机的排气过程，降低了涡旋膨胀机的排气压力，机械能够耗散减少，膨胀机效率得到了提升。

如图3所示，为本实用新型实施例提供的一种车用余热回收系统及其膨胀机的车用余热回收流程示意图，涡旋膨胀机的第一排气道51和第二排气道52通过一个三通转换为一个排气道后与系统管路连接，涡旋膨胀机排气道管路上依次连接冷却器71、储液罐72、机械隔膜泵73、压力缓冲器74、蒸发器75，涡旋膨胀机驱动发电机76发电，供电灯负载77使用。本实用新型实施例还设有旁通管道，旁通管道的一端与蒸发器75的蒸汽出口连通，另一端与冷却器71连通，旁通管道上设有第五切换阀703；涡旋膨胀机的进气道上连接有第六切换阀701，排气管道上连接有第四切换阀702；涡旋膨胀机处于工作状态时，保持第六切换阀701和第四切换阀702打开，第五切换阀703关闭，气体经第六切换阀701进入涡旋膨胀机，在涡旋膨胀机做功后，经第四切换阀702进入冷却器71；涡旋膨胀机处于非工作状态时，保持第六切换阀701和第四切换阀702关闭，第五切换阀703打开，此时蒸发器流出的气体经旁通管道上的第五切换阀703直接进入冷却器71。冷却器71用于冷却涡旋膨胀机排出的气体，冷却后的气体液化成液体进入储液罐72，储液罐72上设有排气阀排出多余的气体；机械隔膜泵73将储液罐72内的液体送入蒸发器75，用于从汽车尾气中吸收多余的热量，液体吸热气化后进入涡旋膨胀机，推动涡旋膨胀机的动涡旋齿做功。在机械隔膜泵73的入口设有Y型过滤器以保护机械隔膜泵73；在机械隔膜泵73和蒸发器75之间的管路上还设有涡轮流量计以及保护涡轮流量计的Y型过滤器以监测系统流体流量。在机械隔膜泵73的出口管路上设有压力缓冲器74以稳定系统压力，减少系统压力波动。稳定的系统压力可以使涡旋膨胀机排气过程中的流动更为均匀，改善涡旋膨胀机的排气过程，减少机械能耗散，提升膨胀机效率。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

一种车用余热回收系统及其涡旋膨胀机专利购买费用说明

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》。