CN107100676B - 一种旋转活塞式轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种旋转活塞式轮机，属于水力利用机械领域，包括壳体及在壳体内的轮机主轴、旋转活塞、轴承b、轴承座，轮机主轴设置在壳体中部，旋转活塞一侧中部设置有轴承a，与壳体内部紧密接触，另一侧设置有轴承b，所述轴承b设置在轴承座槽内，所述旋转活塞与轮机主轴通过轴承座槽内的轴承b连接。此轮机完全靠水的压力实现转动，旋转活塞在水的压力下，带动轮机轴转动，轮机轴转动快，被排出水的动能就大，转动慢，被排出水的动能就小。此轮机也可以完全靠水蒸汽的汽压力实现转动，还可以用超低温的水蒸汽压动轮机转动；此轮机工作顺畅，达到了良好的密封效果，保证了轮机的良好运行，达到节能效果。

Description

一种旋转活塞式轮机
技术领域
本发明属水力利用、火力发电、核能发电机械领域，特别涉及一种旋转活塞式水轮机或汽轮机装置。
技术背景
传统的水轮机分为两种，一种是反击式，一种冲击式。反击式是水从叶片之间流走带动水轮旋转；冲击式是水冲击水轮。由于冲击式水轮与外壳下部之间空隙大，水冲到水轮上就落到下部排水口中，导致水等能量物质从涡轮叶片与外壳之间流走，进而造成能量的流失与浪费，而如果间隙小，则容易因为遇到杂质而出现停机现象，进而发生故障、出现危险。汽轮机生产都是密排扇叶，生产成本高不易维护，蒸汽从扇叶之间流走，带动汽轮机转子转动，蒸汽从扇叶之间流走，导致能量流失。
部分现有的水轮机是靠水的冲击力实现轮机转动，被排出水的流速高，动能大，轮机获得相对的机械能就少。如申请号：201510442564.5公开了一种水轮机，该水轮机主要由底板、顶板及其两侧的侧板和在顶板或底板出水端铰装的转动活门及其传动部件构成的出射口等部件组成的出射装置，在主轴上装置的轮盘或轮毂及其外表面设置的数个两侧间表面形状为凹槽形叶片，以及在凹槽形叶片的外端端面和内端分别设置的外端引流板和内端引流板等部件构成的转动装置两部分组成。该水轮机既能将水流压能高效转换为旋转机械能，又能适应低水头大流量水能资源。此公开专利主要还是靠水的冲击力来实现动能，相比本发明节能效果低，依靠外部力大的缺点，水流失动能大。
申请号：200810090270.0公开了一种斜面旋转活塞水轮机，此种水轮机是在高压水的作用下，利用隔板和斜面活塞的作用力与反作用力，推动活塞旋转做功的动力机器，主要由进水口、环形缸、斜面活塞、隔板等部件组成，此专利与本发明的不同之处是：该专利也是靠水的冲击力实现机轮转动.缺点是消耗能量大，损失大。
发明内容
针对现有技术的不足和缺陷，本发明提供一种密封效果好，并且通过水或水蒸气压力实现轮机转动，从而实现节能效果的旋转活塞式水轮机或汽轮机装置。
以所要解决的技术问题为目的，本发明设计一种旋转活塞式轮机，包括壳体，其特征是：在壳体内包括有轮机主轴、旋转活塞、轴承b、轴承座，所述轮机主轴设置在壳体中部，所述旋转活塞一侧中部设置有轴承a，与壳体内部一侧接触，另一侧设置有轴承b，所述轴承b设置在轴承座内，轴承座设置在轴承座槽内，所述旋转活塞与轮机主轴通过轴承座内的轴承b连接。
进一步，所述轮机主轴设计成齿形结构。
进一步，所述旋转活塞与轴承座连接处外侧为弧形，内侧角度为90°～150°的切面。
进一步，所述旋转活塞内侧设计成半圆形，中间为长方体，外侧设计成弧形，与壳体紧密接触。
进一步，所述旋转活塞的外侧弧形的是以轴承b中心轴为圆心。
进一步，所述的齿形结构外侧齿顶为弧形，弧形半径与压迫旋转活塞进入齿形槽内的一侧壳体半径相匹配。
进一步，所述的壳体包括上壳体和下壳体，所述的上壳体的弧形和齿顶半径相匹配，所述的下壳体的弧形和旋转活塞外侧运行轨迹半径相匹配。
本发明的有益效果是：此轮机完全靠水的压力及水的重力实现转动，旋转活塞在水的压力下，带动轮机轴转动，轮机轴转动快，被排出水的动能就大，转动慢，被排出水的动能就小。此轮机也可以完全靠水蒸汽的汽压力实现转动，还可以用超低温的水蒸汽压动轮机转动。
旋转活塞式汽轮机，可以用低气压的水蒸汽，排出的水蒸汽温度低在循环利用上流失热量少，从而实现节能效果。
在核能发电中，现有汽轮机使用超临界温度的水蒸汽，核材料裂变中，浓度过低时无法生产超临界温度的水蒸汽。但是使用本发明汽轮机还能使用超低温度的水蒸汽，提高核材料利用率，起到节能效果。
高水位的水，压动轮机转动，水的势能转化为轮机的机械能与被排出水的动能，让轮机转动快，被排出水的动能就大。相对，轮机获得相对机械能就小，让轮机转动慢，被排出水的动能就小，相对轮机获得相对机械能就多。
现有的水轮机是靠水的冲击力实现轮机转动，被排出水的流速高，动能大，并且水轮机没有密封性，流失的水也多，轮机获得相对的机械能就少。
此种旋转活塞式水轮机，有高度密封性，流失的水也少，可以实现让轮机转速超慢，排出水的动能就小，相对轮机获得机械能就多，从而实现节能效果。
通过旋转活塞轴承的设置，减少了活塞与壳体内部之间的摩擦力，提高了节能效果。
旋转活塞与轴承座连接处外侧为弧形，内侧为大角度切面，这样方便活塞的闭合。轮机主轴的齿形结构外侧为弧形，弧形半径与壳体半径相匹配，保证它们之间的密封性。
并且本发明通过轮机主轴、旋转活塞、轴承座等方面的设计方式保证了轮机工作顺畅，达到了良好的密封效果，保证了轮机的良好运行，达到节能效果。
附图说明
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1是本发明外观结构示意图
图2是本发明工作原理图
图3是本发明轮机主轴结构示意图
图4是本发明旋转活塞与轴承座连接件结构示意图
图5是本发明旋转活塞正面图
图6是本发明旋转活塞侧面图
图7是本发明轴承座结构示意图
图8是本发明轮机主轴与旋转活塞整体结构示意图
图9是本发明轴向两侧壳体结构示意图
图10是本发明上壳体结构示意图
图11是本发明下壳体结构示意图。
图中，1、轮机主轴，2、旋转活塞，3、轴承a，4、轴承座槽，5、轴承座，6、轴承b，7、齿顶，8、上壳体，9、下壳体。
具体实施方案
如图所示：图8、图9、图10、图11是图1的分解图。本发明轴承座5是放在图3中轴承座槽4内，轴承b安在轴承座5内起到旋转活塞与轮机主轴的连接作用。
如图2和图8所示，设计的一种旋转活塞式轮机，包括壳体，在壳体内包括有轮机主轴1、旋转活塞2、轴承b6、轴承座5，所述轮机主轴设置在壳体中部，所述旋转活塞2一侧中部设置有轴承a3，与壳体内部一侧接触，另一侧设置有轴承b6，所述轴承b6设置在轴承座5内，轴承座5设置在轴承座槽4内，所述旋转活塞与轮机主轴通过轴承座5内的轴承b6连接。优选的，所述轮机主轴1设计成齿形结构。优选的，所述旋转活塞2与轴承座5连接处外侧为弧形，内侧角度为90°～150°的切面。优选的，所述旋转活塞2内侧设计成半圆形，中间为长方体，外侧设计成弧形，与壳体紧密接触。优选的，所述旋转活塞2的外侧弧形的是以轴承b中心轴为圆心。优选的，所述的齿形结构外侧齿顶7为弧形，弧形半径与压迫旋转活塞进入齿形槽内的一侧壳体半径相匹配。优选的，所述的上壳体8的弧形和齿顶半径相匹配，所述的下壳体9的弧形和旋转活塞外侧运行轨迹半径相匹配。
图2也就是本发明水轮机工作原理图，水或水蒸汽从上面进入、压迫旋转活塞，使轮机主轴沿箭头所示方向转动，水或水蒸汽从下面箭头所示处排出，轮机轴转动，带动旋转活塞转动，实现轮机连续做功。
工作时，轮机转动，旋转活塞转动到上部离开上壳体8，在离心力作用下张开，移到接近下边壳体。在离心力重力或气流的冲力下，旋转活塞完全打开。与下边壳体完全吻合，形成相当于活塞性质，在水压或汽压下开始做功。
水或汽推动活塞转到最下部，活塞与下壳体9分离，水或汽被排出，旋转活塞转到与上壳体8接触，旋转活塞外侧设置了轴承a，其与壳体接触，以减小摩擦力，旋转活塞被壳体压迫进轮机轴齿形槽内，往上移动，而轮机轴齿形部分与轮机壳体相吻合，上面水或汽，从一侧渗出的水或汽很少。每一个旋转活塞依次做功、压进齿形槽、打开、再做功，这样连续重复，实现轮机的连续做功。
由于水轮机转速慢，离心力小，可以在旋转活塞内侧安装张力弹簧，使旋转活塞快速打开。
最终，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (1)

1.一种旋转活塞式轮机，包括壳体，其特征是：在壳体内包括有轮机主轴(1)、旋转活塞(2)、轴承b(6)、轴承座(5)，所述轮机主轴设置在壳体中部，所述旋转活塞(2)一侧中部设置有轴承a(3)，与壳体内部一侧接触，另一侧设置有轴承b(6)，所述轴承b(6)设置在轴承座(5)内，轴承座(5)设置在轴承座槽(4)内，所述旋转活塞与轮机主轴通过轴承座(5)内的轴承b(6)连接；
所述轮机主轴(1)设计成齿形结构；
所述旋转活塞(2)与轴承座(5)连接处外侧为弧形，内侧角度为90°～150°的切面；
所述旋转活塞(2)内侧设计成半圆形，中间为长方体，外侧设计成弧形，与壳体紧密接触；
所述旋转活塞(2)的外侧弧形的是以轴承b中心轴为圆心；
所述的齿形结构外侧的齿顶(7)为弧形，弧形半径与压迫旋转活塞进入齿形槽内的一侧壳体半径相匹配；
所述的壳体包括上壳体(8)和下壳体(9)，所述的上壳体的弧形和齿顶半径相匹配，所述的下壳体的弧形和旋转活塞外侧运行轨迹半径相匹配；
工作时轮机转动，旋转活塞转动到上部离开上壳体(8)，在离心力作用下张开，移到接近下边壳体，在离心力重力或气流的冲力下，旋转活塞完全打开，与下边壳体完全吻合，形成相当于活塞性质，在水压或汽压下开始做功。
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