[實用新型]基于流體容積變化的能量轉(zhuǎn)換裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201921245987.8
• 申請日: 2019-08-03
• 公開（公告）號: CN210422765U
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李松
• 申請（專利權(quán)）人: 李松
• 主分類號: F02B53/00
• 分類號: F02B53/00;F02B55/02;F02B55/08;F02B53/02;F02B53/04;F02M61/14;F02B53/12;F01C1/113;F03B5/00;F03C2/08;F04C2/113;F04C18/113;F04C25/02
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本實用新型涉及基于流體容積變化的能量轉(zhuǎn)換裝置。包括定子和轉(zhuǎn)子，定子與轉(zhuǎn)子之間形成密閉的工作腔，轉(zhuǎn)子沿周向均勻設(shè)置有五只行星輥，工作腔橫截面的外輪廓線是由第一、第二、第三、第四、第五圓弧線、第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十曲線連接而成的閉合線，工作腔橫截面的內(nèi)輪廓線是以轉(zhuǎn)子軸心為圓心、轉(zhuǎn)子半徑為半徑的圓，行星輥橫截面的輪廓線是由第六、第七、第八、第九、第十圓弧線、第十一、第十二、第十三、第十四、第十五曲線連接而成的閉合線。本實用新型能夠同時滿足流體容積可變、流體可靠密封和轉(zhuǎn)子相對于定子內(nèi)腔同軸線旋轉(zhuǎn)的要求，以提升能量轉(zhuǎn)換裝置的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種基于流體容積變化的能量轉(zhuǎn)換裝置，可通過流體容積變化，將流體壓力勢能轉(zhuǎn)換為驅(qū)動扭矩，或?qū)⑤斎肱ぞ剞D(zhuǎn)換為流體動能或勢能，主要應(yīng)用于汽輪機、水輪機、壓縮機、氣動馬達(dá)、液壓馬達(dá)、液壓泵、真空泵等流體機械領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，許多流體能量轉(zhuǎn)換裝置是通過流體的容積變化來實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換或流體的輸送，而流體容積的變化大多是通過定子與轉(zhuǎn)子之間的相對旋轉(zhuǎn)運動來實現(xiàn)，如汽輪機、水輪機、壓縮機、氣動馬達(dá)、液壓馬達(dá)、流壓泵、真空泵等。這些裝置設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)形式種類繁多，有葉片式、葉輪式、渦輪式、渦旋式、轉(zhuǎn)輪式、旋片式、旋擺式、滑片式、齒輪式、螺桿式、羅茨式、爪式等，但這些結(jié)構(gòu)形式均無法同時滿足流體容積可變、流體可靠密封和轉(zhuǎn)子相對于定子內(nèi)腔同軸線旋轉(zhuǎn)的要求，從而導(dǎo)致一些缺陷的存在。

一、葉片式：如汽輪機轉(zhuǎn)子上的葉片，大量葉片在轉(zhuǎn)子上按一定方式排列、組合，主要是動能的轉(zhuǎn)換，壓力勢能轉(zhuǎn)換較少。

缺陷：密封性差，轉(zhuǎn)換效率低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

二、轉(zhuǎn)輪式：如水輪機轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)輪，通過轉(zhuǎn)子上的多個轉(zhuǎn)輪實現(xiàn)對水流勢能、動能的轉(zhuǎn)換。

缺陷：密封性差，轉(zhuǎn)換效率低，震動大。

三、旋片式：缸體內(nèi)偏心配置的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，迫使轉(zhuǎn)子縱向凹槽內(nèi)的滑片緊貼缸壁沿徑向自由滑動，促使流體循環(huán)進出，主要應(yīng)用于液體馬達(dá)、氣動馬達(dá)、壓縮機、真空泵等。

缺陷：旋片與轉(zhuǎn)子和泵腔之間存在滑動摩擦，旋片不僅作直線往復(fù)運動、還作偏心旋轉(zhuǎn)，密封性不高，轉(zhuǎn)速不高，磨損、能耗、震動較大。

四、旋擺式：轉(zhuǎn)子在缸體內(nèi)繞偏心軸轉(zhuǎn)動，通過滑片或滑閥分隔流體，使相隔容積發(fā)生周期性變化, 促使流體進出。主要應(yīng)用于真空泵等。

缺陷：密封性差，動平衡性能較差，磨損較大，振動噪音大，轉(zhuǎn)速低，能效低。

五、螺桿式：通過缸內(nèi)一對互相嚙合的螺旋形陰陽轉(zhuǎn)子（螺桿）的反向轉(zhuǎn)動，促使流體進出（或壓縮），主要應(yīng)用于液體泵、壓縮機、真空泵、鼓風(fēng)機等。

缺陷：加工及裝配難度均較大，螺桿外形及動態(tài)嚙合方式?jīng)Q定其密封效果難以提高，間隙泄漏較大，成本高，體積大、排量較小，某些情況下震動較大。

六、羅茨式：通過缸內(nèi)兩個相互嚙合的羅茨轉(zhuǎn)子（8字形、三葉形、四葉形）的同步、反向旋轉(zhuǎn)，促使流體循環(huán)進出，主要應(yīng)用于壓縮機、真空泵、鼓風(fēng)機等。

缺陷：轉(zhuǎn)子外形及嚙合方式導(dǎo)致其密封效果難以提高，間隙泄漏較大，能效不高，加工難度大。

七、渦旋式：由兩個雙函數(shù)方程型線的動、靜渦盤相互嚙合而成，動盤在偏心軸驅(qū)動下，繞靜盤基圓中心做很小半徑的平移偏心轉(zhuǎn)動（不自轉(zhuǎn)），流體在動、靜渦盤嚙合所組成的若干個月牙形壓縮腔內(nèi)被逐步壓縮，然后由靜盤中心的軸向孔連續(xù)排出，主要應(yīng)用于壓縮機等。

缺陷：密封性差，間隙泄漏較大、壓縮比低，動盤的偏心運動限制了轉(zhuǎn)速提高、且?guī)в姓饎樱莘e流量較低。

八、葉輪式：如燃?xì)廨啓C和噴氣發(fā)動機，其葉輪一般由輪盤、輪蓋和葉片等部件組成。流體在葉輪葉片的作用下，隨葉輪作高速旋轉(zhuǎn)，流體受旋轉(zhuǎn)離心力的作用，以及在葉輪里的擴壓流動，使它通過葉輪后的壓力得到提高。