专利摘要

专利摘要

一种锥形压缩膨胀一体机及工作方法，属于节能环保领域。其特征在于：该锥形压缩膨胀一体机包括外壳体（1）、第一转动芯子（2）和第二转动芯子（3）;其中第一转动芯子（2）绕外壳体中心线（4）公转且绕第一转动芯子中心线（5）自转；第二转动芯子（3）绕第一转动芯子中心线（5）公转且绕第二转动芯子中心线（6）自转时；在锥形通道内布置偏心旋转芯子，利用偏心旋转芯子旋转过程形成封闭腔，且集成多个偏心转子旋转过程可同时实现对不同工质的压缩和膨胀，则能够极大的简化传动机构，并进而提高能源系统的经济性，此类设备将会有广泛的应用价值。

权利要求

1.一种锥形压缩膨胀一体机，其特征在于：

包括外壳体（1）、第一转动芯子（2）和第二转动芯子（3），第一转动芯子（2）位于外壳体（1）内部，第二转动芯子（3）位于第一转动芯子（2）内部；

其中外壳体内廓面（10）、第一转动芯子外廓面（11）、第一转动芯子内廓面（12）、第二转动芯子外廓面（13）均为螺旋形锥面结构，且锥角相同，均为c1，小于90^o；

第一转动芯子（2）绕外壳体中心线（4）公转且绕第一转动芯子中心线（5）自转，第一转动芯子中心线（5）与外壳体中心线（4）呈a1角；第二转动芯子（3）绕第一转动芯子中心线（5）公转且绕第二转动芯子中心线（6）自转时；第二转动芯子中心线（6）与第一转动芯子中心线（5）呈a2角；外壳体中心线（4）、第一转动芯子中心线（5）和第二转动芯子中心线（6）均通过外壳体（1）锥角的顶点；上述a1角大于a2角；上述所有公转、自转同为正时针或同为逆时针方向；

外壳体内廓面（10）任一轴向位置的横截面为倒角为R1的N边形，第一转动芯子外廓面（11）任一轴向位置的横截面为倒角为R1的N-1边形；第一转动芯子外廓面（11）和外壳体内廓面（10）的接触部位为N条螺旋线；外壳体内廓面（10）的轴向螺距与第一转动芯子外廓面（11）的轴向螺距的比值为N:N-1,N为大于等于3的自然数；

第一转动芯子内廓面（12）任一轴向位置的横截面为倒角为R2的M边形，第二转动芯子外廓面（13）任一轴向位置的横截面为倒角为R2的M-1边形；第二转动芯子外廓面（13）与第一转动芯子内廓面（12）的接触部位为M条螺旋线；第一转动芯子内廓面（12）的轴向螺距与第二转动芯子外廓面（13）的轴向螺距的比值为：M:M-1，M为大于等于3的自然数.

第一转动芯子（2）绕外壳体中心线（4）公转且绕第一转动芯子中心线（5）自转，公转角速度与自转角速度的关系为N-1：N；

第二转动芯子（3）绕第一转动芯子中心线（5）公转且绕第二转动芯子中心线（6）自转，公转角速度与自转角速度的关系为M-1：M。

2.根据权利要求1所述的锥形压缩膨胀一体机的工作方法，其特征在于：

压缩工作过程：

第一转动芯子（2）绕外壳体中心线（4）公转且绕第一转动芯子中心线（5）自转，使得第一转动芯子外廓面（11）在外壳体内廓面（10）内转动；

由于第一转动芯子外廓面（12）横截面的N-1边形的倒角为R1，与外壳体内廓面（10）横截面的N边形的倒角相同；

第一转动芯子外廓面（11）和外壳体内廓面（10）的接触部位为N条螺旋线；且每相邻的两条螺旋线有若干交点；

每相邻的两条螺旋线及其相邻的两个交点、与第一转动芯子外廓面（11）、与外壳体内廓面（10）之间构成一个螺旋封闭腔；

在第一转动芯子中心线（5）绕外壳体中心线（4）公转且自转的同时，上述螺旋封闭腔沿着轴向向锥角方向移动，体积不断缩小，当螺旋封闭腔内充入第一工质（14），则该工质即被压缩，该螺旋封闭腔即构成一个压缩腔（7），从而对第一工质（14）压缩；

膨胀工作过程：

第二转动芯子（3）绕第一转动芯子中心线（5）公转且绕第二转动芯子中心线（6）自转时，使得第二转动芯子外廓面（13）在第一转动芯子内廓面（12）内转动；

由于第二转动芯子外廓面（13）的横截面的M-1边形的倒角为R2，与第一转动芯子内廓面（12）横截面的M边形的倒角相同；

第二转动芯子外廓面（13）和第一转动芯子内廓面（12）的接触部位为M条螺旋线;且每相邻的两条螺旋线有若干交点；

每相邻的两条螺旋线及其相邻的两个交点、与第二转动芯子外廓面（13）、第一转动芯子内廓面（12）构成一个螺旋封闭腔；

在第二转动芯子中心线（6）绕第一转动芯子中心线（5）公转且自转时，上述螺旋封闭腔沿着轴向向锥角反方向移动，体积不断增加，当螺旋封闭腔内充入第二工质（15），则该工质膨胀，该螺旋封闭腔即构成一个膨胀腔（8），从而可以对第二工质（15）实现膨胀。

3.根据权利要求1所述的锥形压缩膨胀一体机的工作方法，其特征在于：上述第一工质（14）为干空气、湿空气、水蒸气以及其他有一定湿度的气体。

4.根据权利要求1所述的锥形压缩膨胀一体机的工作方法，其特征在于：上述第二工质（15）为干空气、湿空气、水蒸气以及其他有一定湿度的气体。

说明书

技术领域

本发明涉及一种锥形压缩膨胀一体机及方法，属于节能环保领域。

背景技术

低压气体压缩和膨胀是常规能源系统中的常见过程，特别对于低压低温操作条件，单位质量的气体工质体积流量大，常见的低压压缩机和膨胀机体积庞大，成本高昂。因此，如何继续降低大体积流量条件下压缩机和膨胀机的结构尺寸仍是今后的重要发展方向。

分析现有能源系统常见的涡旋式压缩机和螺杆式压缩机的工作过程可知，以上设备在正向旋转过程中能够实现对工质压缩，如果反向工作则能实现工质膨胀。如果结合以上两类容积式压缩机特点，能够在锥形通道内布置偏心旋转芯子，利用偏心旋转芯子旋转过程形成封闭腔，且集成多个偏心转子旋转过程可同时实现对不同工质的压缩和膨胀，则能够极大的简化传动机构，并进而提高能源系统的经济性，此类设备将会有广泛的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锥形压缩膨胀一体机及方法，能够极大的简化传动机构，并进而提高能源系统的经济性。

种锥形压缩膨胀一体机，其特征在于：包括外壳体、第一转动芯子和第二转动芯子，第一转动芯子位于外壳体内部，第二转动芯子位于第一转动芯子内部；

其中外壳体内廓面、第一转动芯子外廓面、第一转动芯子内廓面、第二转动芯子外廓面均为螺旋形锥面结构，且锥角相同，均为c1，小于90^o；

第一转动芯子绕外壳体中心线公转且绕第一转动芯子中心线自转，第一转动芯子中心线与外壳体中心线呈a1角；第二转动芯子绕第一转动芯子中心线公转且绕第二转动芯子中心线自转时；第二转动芯子中心线与第一转动芯子中心线呈a2角；外壳体中心线、第一转动芯子中心线和第二转动芯子中心线均通过外壳体锥角的顶点；上述a1角大于a2角；上述所有公转、自转同为正时针或同为逆时针方向；

外壳体内廓面任一轴向位置的横截面为倒角为R1的N边形，第一转动芯子外廓面任一轴向位置的横截面为倒角为R1的N-1边形；第一转动芯子外廓面和外壳体内廓面的接触部位为N条螺旋线；外壳体内廓面的轴向螺距与第一转动芯子外廓面的轴向螺距的比值为N:N-1,N为大于等于3的自然数；

第一转动芯子内廓面任一轴向位置的横截面为倒角为R2的M边形，第二转动芯子外廓面任一轴向位置的横截面为倒角为R2的M-1边形；第二转动芯子外廓面与第一转动芯子内廓面的接触部位为M条螺旋线；第一转动芯子内廓面的轴向螺距与第二转动芯子外廓面的轴向螺距的比值为：M:M-1，M为大于等于3的自然数。

第一转动芯子绕外壳体中心线公转且绕第一转动芯子中心线自转，公转角速度与自转角速度的关系为N-1：N；以上转速关系可保证第一工质入口面积从零增加至最大然后再降低为零，从而可实现对第一工质的吸入和封闭。

第二转动芯子绕第一转动芯子中心线公转且绕第二转动芯子中心线自转，公转角速度与自转角速度的关系为M-1：M；以上转速比关系可以保证第二转动芯子内廓面与第一转动芯子内廓面构成的螺旋封闭腔，保证第二工质入口面积从零增加至最大然后再降低为零，从而可实现对第二工质的吸入和封闭。

根据本发明所述的锥形压缩膨胀一体机，外壳体的外廓切面与外壳体中心线的夹角为c1，该夹角小于90^o。以上角度要求可以保证第一转动芯子外廓面、与外壳体内廓面之间构成的螺旋封闭腔体积沿着锥角方向运动时不断缩小，可以实现对第一工质的压缩；第二转动芯子外廓面和第一转动芯子内廓面构成螺旋封闭腔沿着锥角反方向运动时体积不断增加，可以实现对第二工质的膨胀。

根据本发明所述的锥形压缩膨胀一体机，a1角大于a2角；以上角度要求可以保证第二转动芯子中心线绕第一转动芯子中心线的同时，不会出现第二转动芯子与外壳体中心线干涉，即就是转动芯子卡死的情况。

根据本发明所述的锥形压缩膨胀一体机的工作方法，其特征在于：

压缩工作过程在于：

第一转动芯子绕外壳体中心线公转且绕第一转动芯子中心线自转，使得第一转动芯子外廓面在外壳体内廓面内转动；

由于第一转动芯子外廓面横截面的N-1边形的倒角为R1，与外壳体内廓面横截面的N边形的倒角相同；

第一转动芯子外廓面和外壳体内廓面的接触部位为N条螺旋线；且每相邻的两条螺旋线有若干交点；

每相邻的两条螺旋线及其相邻的两个交点、与第一转动芯子外廓面、与外壳体内廓面之间构成一个螺旋封闭腔；

在第一转动芯子中心线绕外壳体中心线公转且自转的同时，上述螺旋封闭腔沿着轴向向锥角方向移动，体积不断缩小，当螺旋封闭腔内充入第一工质，则该工质即被压缩，该螺旋封闭腔即构成一个压缩腔，从而对第一工质压缩；

膨胀工作过程：

第二转动芯子绕第一转动芯子中心线公转且绕第二转动芯子中心线自转时，使得第二转动芯子外廓面在第一转动芯子内廓面内转动；

由于第二转动芯子外廓面的横截面的M-1边形的倒角为R2，与第一转动芯子内廓面横截面的M边形的倒角相同；

第二转动芯子外廓面和第一转动芯子内廓面的接触部位为M条螺旋线;且每相邻的两条螺旋线有若干交点；

每相邻的两条螺旋线及其相邻的两个交点、与第二转动芯子外廓面、第一转动芯子内廓面构成一个螺旋封闭腔；

在第二转动芯子中心线绕第一转动芯子中心线公转且自转时，上述螺旋封闭腔沿着轴向向锥角反方向移动，体积不断增加，当螺旋封闭腔内充入第二工质，则该工质膨胀，该螺旋封闭腔即构成一个膨胀腔，从而可以对第二工质实现膨胀；

根据本发明所述的锥形压缩膨胀一体机，其特征在于：压缩腔入口的第一工质为干空气、湿空气、水蒸气以及其他有一定湿度的气体；由于该锥形压缩膨胀一体机的压缩过程为容积式压缩过程，且由于第一转动芯子的转速不高，因此可对多种不同气体、包括常规的干空气、湿空气以及其他具有一定湿度的气体进行压缩，具有广泛的气体适应性；

根据本发明所述的锥形压缩膨胀一体机，其特征在于：膨胀腔入口的第二工质为干空气、湿空气、水蒸气以及其他有一定湿度的气体。由于该锥形压缩膨胀一体机的膨胀过程为容积式膨胀过程，且由于第二转动芯子的转速不高，因此可对多种不同气体、包括常规的干空气、湿空气以及其他具有一定湿度的气体进行膨胀，因此具有广泛的气体适应性。

根据本发明所述的锥形压缩膨胀一体机，其可有多种工作方式：可以同时对两种工质压缩，也可对两种工质膨胀，还可用于两种工质的压缩和膨胀、一种工质的膨胀、一种工质压缩。当用于压缩膨胀一体机时，由于在实现气体压缩的过程，回收了部分膨胀功，因此具有一定的节能性。此外，由于压缩过程和膨胀过程集成在统一设备中，也具有整体结构紧凑的优势。

由于该锥形压缩膨胀机，可在其转动芯子的外侧和内侧分别布置了不同的螺旋型面，从而可以形成压缩腔和膨胀腔，为设计压缩膨胀一体化过程提供可能，且可以通过对两个不同廓面参数进行优化实现最佳的压缩和膨胀效果。

附图说明

图1为锥形压缩膨胀一体机结构示意图；

图2壳体结构示意图；

图3第一转动芯子结构示意图；

图4第二转动芯子结构示意图；

图中标号：1、外壳体，2、第一转动芯子，3、第二转动芯子，4、外壳体中心线，5、第一转动芯子中心线，6、第二转动芯子中心线，7、压缩腔，8、膨胀腔，9、壳体外廓面，10、壳体内廓面，11、第一转动芯子外廓面，12、第一转动芯子内廓面，13、第二转动芯子外廓面，14、第一工质，15、第二工质。

具体实施方式

为能清楚说明本发明提出的锥形压缩膨胀机的技术特点，下面就具体实施方式，对本发明工作过程进行详细阐述。

压缩工作过程在于：第二转动芯子3旋转至某一角度，相邻两个切点间、外壳体内廓面10与第一转动芯子外廓面11在轴向同一位置的横截面的面积为零，当第二转动芯子3旋转至某一角度后，相邻两个切点间、外壳体内廓面10与第一转动芯子外廓面11在轴向同一位置的横截面的面积增加为最大；当第二转动芯子3继续旋转至某一角度后，相邻两个切点间、外壳体内廓面10与第一转动芯子外廓面11在轴向同一位置的横截面的面积再降低为0，从而第一转动芯子2通过旋转角度在一定范围内变化，可以完成对第一工质14的吸入和封闭；然后，随着第一转动芯子2公转且自转的同时，封闭在压缩腔7内的第一工质14沿着轴向锥角方向移动，体积不断减小，当第一转动芯子2旋转至某一角度后，压缩腔7内第一工质14从外壳体1上压缩气体的出口排出，从而实现对第一工质14的间歇式压缩。

膨胀工作过程在于：第二转动芯子3在公转及自转的同时，第二工质15从第二工质15入口进入膨胀腔8，然后，随着第二转动芯子3旋转至某一角度后，第二工质15则封闭在膨胀腔8内；接着，随着第二转动芯子3不断旋转，膨胀腔8沿着轴向锥角相反的方向移动，体积不断增加，当第二转动芯子3旋转至某一角度后，膨胀腔8内第二工质15从第二工质出口排出，从而实现对第二工质15的间歇式膨胀。

该设备内部可以仅包括一个压缩过程或者一个压缩过程，也可以包括两个压缩过程或两个膨胀过程，也可同时进行压缩和膨胀。对于同时实现压缩功能和膨胀功能的工作过程，由于以上结构在实现气体压缩的过程，回收了部分膨胀功，因此具有一定的节能性，此外，由于压缩过程和膨胀过程集成在统一设备中，具有整体结构紧凑的优势。

锥形压缩膨胀一体机及方法专利购买费用说明

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》。