CN112963987A - 能量转化热泵装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械行业中液压元件，特别涉及一种将机械动能转化为热能的能量转化热泵装置。在定子其中一个叶片根部设有出油口和排气口，其中一个叶片上开设进油口，定子和转子构成工作腔并与壳体上设的进油管路和出油罐路连通，压力传感器的另一端通过线束连接ECU控制器，在出水管上连接温度传感器一端、温度传感器的另一端通过线束连接ECU控制器，定子通过壳体上设的出油管路及出油管路上设的节流阀、单向阀连通热交换器的下端，定子通过叶片上的排气口连接浮球阀的下端，在浮球阀内设有浮球。装置利用能量转化技术将机械动能转化为热能，制热效率高。工作介质不受室外空气温度影响而出现制热效率低或性能下降的现象。
Description
技术领域
本发明属于机械行业中液压元件，特别涉及一种将机械动能转化为热能的能量转化热泵装置。
背景技术
热泵是将“热”集中并提高其品味的过程，根据低品位热源的来源途径，热泵可分为空气源热泵、地源热泵、水源热泵。空气源热泵机组在冬季温度较低的地区，热泵蒸发温度过低，会出现机组吸气量和制热量下降，压缩机压比以及排气温度过高等现象导致热泵性能不稳定，甚至出现结露现象从而使得机组无法正常运行，正是这些因素制约了空气源热泵机组的进一步推广和使用。地源热泵初始投资大，其中钻井部分约占总投资的70%，小规模用户较难负担，施工难度高，对现场情况、专业技术和工程管理等要求较高，施工质量直接影响全寿命周期运行效率。水井占地面积非常大，且容易造成土壤热不平衡，影响周围生态。水源热泵，由于我国水质较硬，从地下抽取的水经过换热器容易结垢，维护复杂，不同的水源利用成本差异较大，闭式系统一般成本较高，而开式系统水源限制条件较多，必须满足一定的温度、水量和清洁度，否则会增加运行维护费用，从而使水源热泵发展受到了很大的限制。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种结垢简单紧凑、制热效率高、制造成本地的能量转化热泵装置。
本发明解决技术问题采用的技术方案是：能量转化热泵装置包括壳体、定子、转子、伺服电机、液压油泵、储油箱、热交换器、单向阀、节流阀、进排气阀一、进排气阀二、安全阀，其特点是，定子固定在壳体上，转子安装在传动轴上，定子和转子的外表面为半圆弧形，定子和转子的半圆形腔体形成一个整圆的腔体用壳体包围，转子圆弧的内表面均是由多个半圆形直叶片倾斜镶嵌组合而成，在定子其中一个叶片根部设有出油口和排气口，其中一个叶片上开设进油口，定子和转子构成工作腔并与壳体上设的进油管路和出油管路连通，在传动轴的右端装有润滑小油泵，润滑小油泵的进出油口通过管路与传动轴上的油封连接并通过管路连接储油箱的出油口，储油箱内的油液用管路连接液压油泵的进油口，液压油泵的出油口通过出油管路连通压力传感器和安全阀的一端、热交换器的上端至定子的壳体的进油口，压力传感器的另一端通过线束连接ECU控制器，安全阀的另一端通过管路连接储油箱的上方，液压油泵连接伺服电机并由伺服电机驱动，伺服电机通过线束连接ECU控制器，热交换器内的冷却水管上端连接入水管，下端连接出水管，在出水管上连接温度传感器一端、温度传感器的另一端通过线束连接ECU控制器，定子通过壳体上设的出油管路及出油管路上设的节流阀、单向阀连通热交换器的下端，定子通过叶片上的排气口连接浮球阀的下端，浮球阀的上端连接进排气阀一，在浮球阀内设有浮球，在储油箱的上方连通通进排气阀二。
本发明的有益效果是：该新型热泵装置利用能量转化技术将机械动能转化为热能，制热效率高，体积小重量轻，成本低，占地空间小，施工简单方便且便于维护维修。工作介质不受室外空气温度影响而出现制热效率低或性能下降的现象。由于是独立制热系统，安装约束条件少，且不会对周围生态环境造成影响。
附图说明
以下结合附图以实施例具体说明。
图1是能量转化热泵装置的结构连接形式图。
图2是图1中定子结构局部视图。
图3是图1中华转子结构局部视图。
图中，1-转子；1-1-转子叶片；2-定子；2-1-定子叶片；2-2-定子进油口；2-3-定子出油口；2-4-排气口；3-浮球阀；4-安全阀；5-伺服电机；6-液压油泵；7-进排气阀二；8-储油箱；9-热交换器；9-1-冷却水管；10-节流阀；11-单向阀；12-温度传感器；13-压力传感器；14-ECU控制器；15-壳体；16-传动轴；17-油堵；18-润滑小油泵；19-进排气阀一；20-线束。
具体实施方式
实施例，参照附图1、2，能量转化热泵装置是定子2固定在壳体15上，转子1安装在传动轴16上，定子2和转子1的外表面为半圆弧形，定子2和转子1的半圆形腔体形成一个整圆的腔体用壳体15包围。圆弧内表面均是由多个半圆形直叶的定子叶片2-1、转子叶片1-1方向相对倾斜镶嵌组合而成，叶片顶端设有叶片楔角α，起到导流作用。在定子2的其中一个叶片2-1上根部设有出油口2-3和排气口2-4，在其中一个叶片2-1上开设进油口2-2。定子2与转子1构成工作腔并与壳体15上设的进油管路和出油管路连通。在与两定子2连接的传动轴16的右端装有润滑小油泵18，润滑小油泵18的进出油口通过管路与传动轴16上的油封连接。润滑小油泵18通过进油管路与储油箱8的出油口连接，储油箱8中的油液用管路连接液压油泵6的进油口，液压油泵6的出油口通过的管路连接压力传感器13的一端、安全阀4的一端、热交换器9的上端至定子2的壳体15的进油口。压力传感器13的另一端用线束20连接ECU控制器14，安全阀4的另一端用管路连接储油箱8的上方。液压油泵6同轴连接伺服电机5并由伺服电机5驱动，伺服电机5通过线束20连接ECU控制器14，ECU控制14通过时实采集压力传感器13、温度传感器12的信号进行对伺服电机5的工作调节。热交换器9内的冷却水管9-1上端连接入水管，下端连接出水管，在出水管上连接温度传感器12的一端，温度传感器12的另一端用线束20连接ECU控制器14。定子2通过壳体15上的出油管路及出油管路上设的节流阀10、单向阀11连通热交换器9的下端。定子2的定子叶片2-1设的排气口2-4连接浮球阀3的下端，浮球阀3的上端连接进排气阀一19，在浮球阀内设有浮球，浮球可根据工作介质的浮力进行关闭浮球阀3与外界大气连通。在储油箱8的上方用管路连接进排气阀二7，进排气阀二7拆下即成为储油箱8的进油口，进排气阀一19和进排气阀二7可实现浮球阀3、储油箱8的进排气功能又能防止外界灰尘或杂质进入浮球阀3和储油箱8内。在储油箱8的底部中心处设有油堵17，油堵17为封堵储油箱8的放油口。
本发明的工作原理是：工作介质油液在转子1旋转的扰动下，在转子1的半圆形工作腔中作离心运动，被转子1甩出工作介质油液进入到定子2的半圆形工作腔，沿着定子2半圆形工作腔绕回的工作介质油液冲击旋转的转子1，进入到转子1的半圆形工作腔中，如此往复循环，工作介质油液在转子1的带动下不停地在定子2与转子1形成的工作腔中进行循环冲击摩擦流动，由此便不断地产生热量。同时定子2的定子叶片2-1上设置有排气口2-4，并于浮球阀3相连，当工作介质油液充入到定子2与转子1形成的工作腔中时，充入的油液会将工作腔中的气体通过浮球阀3排出到大气中，同时随着油液的不断充入，会进入到浮球阀3中并将浮球浮起关闭，切断工作腔与外界大气的相通，从而保证了介质油液能够在封闭的工作腔中进行工作而不受外界环境的干扰。在ECU控制器14的控制下，驱动伺服电机5带动液压油液6工作，液压油泵6工作时可将储油箱8中的工作介质油液通过管路及定子2上的进油口2-2泵入到定子2与转子1的工作腔中。当工作腔中油液充满时，ECU控制器14通过压力传感器13进行检测管路中的压力，满足工作要求，则控制伺服电机5停止转动，保持压力工作。当压力传感器13检测到管路中的压力低于工作压力时，ECU控制器14控制伺服电机5驱动液压油泵6工作泵入油液，达到需要工作压力。当压力传感器13检测到管路中的油液压力高于需求压力时，ECU控制器14会控制伺服电机5反转调整转速，使液压油泵6反向旋转进行排油并达到需求工作压力值。若管路中压力过大，此时安全阀4会开启进行泄压直到满足工作要求压力，从而起到油压保护的作用。工作介质油液从定子2的出油口2-3流出，先是经过节流阀10进行稳压节流后流向单向阀11，经过单向阀11的压力阻尼降低油液的压力后流入热交换器9被冷却水降温后又流回到定子2与转子1的工作腔中继续工作，如此往复循环，使热量不断的产生并传递给冷却水，使冷却水的温度不断升高达到用户使用需求温度。
Claims (1)
1.一种能量转化热泵装置，包括壳体（15）、定子（2）、转子（1）、伺服电机（5）、液压油泵（6）、储油箱（8）、热交换器（9）、单向阀（11）、节流阀（10）、进排气阀一（19）、进排气阀二（7）、安全阀（4），其特征在于，定子（2）固定在壳体（15）上，转子（1）安装在传动轴（16）上，定子（2）和转子（1）的外表面为半圆弧形，定子（2）和转子（1）的半圆形腔体形成一个整圆的腔体用壳体（15）包围，转子（1）圆弧的内表面均是由多个半圆形直叶片（1-1）倾斜镶嵌组合而成，在定子（2）其中一个叶片（2-1）根部设有出油口（2-3）和排气口（2-4），其中一个叶片（2-1）上开设进油口（2-2），定子（2）和转子（1）构成工作腔并与壳体（15）上设的进油管路和出油管路连通，在传动轴（16）的右端装有润滑小油泵（18），润滑小油泵（18）的进出油口通过管路与传动轴（16）上的油封连接并通过管路连接储油箱（8）的出油口，储油箱（8）内的油液用管路连接液压油泵（6）的进油口，液压油泵（6）的出油口通过出油管路连通压力传感器（13）和安全阀（4）的一端、热交换器（9）的上端至定子（2）的壳体（15）的进油口，压力传感器（13）的另一端通过线束（20）连接ECU控制器（14），安全阀（4）的另一端通过管路连接储油箱（8）的上方，液压油泵（6）连接伺服电机（5）并由伺服电机（5）驱动，伺服电机（5）通过线束（20）连接ECU控制器（14），热交换器（9）内的冷却水管（9-1）上端连接入水管，下端连接出水管，在出水管上连接温度传感器（12）一端、温度传感器（12）的另一端通过线束（20）连接ECU控制器（14），定子（2）通过壳体（15）上设的出油管路及出油管路上设的节流阀（10）、单向阀（11）连通热交换器（9）的下端，定子（2）通过叶片（2-1）上的排气口（2-4）连接浮球阀（3）的下端，浮球阀（3）的上端连接进排气阀一（19），在浮球阀（3）内设有浮球，在储油箱（8）的上方连通通进排气阀二（7）。
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