CN201381881Y - 低温流体能量转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型低温流体能量转换装置涉及一种利用低温流体冲击力和膨胀做功的能量转换装置。包括缸体、外壳体、转轮和转轮轴；缸体外部装有外壳体，外壳体左右两侧分别装有左端盖和右端盖，外壳体设置有进气口和排气口；缸体由缸体I和缸体II组成，缸体的缸腔为偏心圆弧形缸腔，缸腔内装有转轮；转轮安装在转轮轴上；转轮包括若干块齿形叶片本体、滑块、转轮轴、套筒和套筒端盖；在套筒外圆周上装有若干块齿形叶片本体，在两齿形叶片本体之间设置有滑块槽，在滑块槽中装有滑块，在套筒两端装有套筒端盖，套筒中心通过套筒端盖和键销固定安装在转轮轴上；转轮轴两端通过轴承分别安装在左端盖与右端盖上，在转轮轴动力输出端装有密封盘。

Description

低温流体能量转换装置

技术领域

本实用新型低温流体能量转换装置涉及一种利用低温流体冲击力和膨胀做功的能量转换装置。

背景技术

由于汽轮机的热效率只有40-43％，汽油机的效率为25％，柴油机40％，在能源十分紧张的今天和未来，必须研制高效节能的新型能量转换装置，以替代结构极其复杂，造价极高、事故多、操作和维修困难，效率很低的汽轮机，以解决我国煤、电、油等紧张问题。从二十世纪70年代中期以色列建造的太阳能池电站开始，直到2008年2月美国GWS公司研发1MW的LETG太阳能发电装置，二者均是利用低温热管原理，经特殊工艺及配方制作的低沸点流体作为工质，进行吸热散热转移。上述太阳能发电站投资规模大，占地面积大能源利用率低，不适合普及推广应用太阳能发电。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述不足之处提供一种低温流体能量转换装置，具有缸体、外壳体、转轮，利用太阳能热超导聚热装置喷射出的汽化气体推动缸体内转轮旋转，最终带动转轮轴旋转并输出动力。该装置结构简单紧凑，运动部件少，低振动、低噪音，寿命长，特别适合于小容积流量的场合。

低温流体能量转换装置是采用以下技术方案实现的：低温流体能量转换装置主要包括缸体、外壳体、转轮和转轮轴。缸体外部装有外壳体，外壳体左右两侧分别装有左端盖和右端盖，外壳体设置有进气口和排气口；缸体由缸体I和缸体II组成，缸体内设有缸腔，缸腔为偏心圆弧形缸腔，缸腔内装有转轮，转轮安装在转轮轴上，缸体设置有进气通道和排气通道，进气通道与排气通道分别与外壳体设置的进气口和排气口相连通。在缸体上设置有残余气体与冷凝液出口。

转轮包括若干块齿形叶片本体、滑块、套筒和套筒端盖。在套筒外圆周上装有若干块齿形叶片本体，在两齿形叶片本体之间设置有滑块槽，在滑块槽中装有滑块，在套筒两端装有套筒端盖，套筒中心通过套筒端盖和键销固定安装在转轮轴上。

转轮轴两端通过轴承分别安装在左端盖与右端盖上，在左端盖与右端盖外侧分别装有左轴承盖和右轴承盖，在转轮轴动力输出端装有密封盘。密封盘可以采用迷宫式环形密封盘。

在转轮轴上可以装有若干个转轮，若干转轮分别装在不同大小缸体内。

齿形叶片本体呈扇形、中空，在齿形叶片本体圆弧面上设置有若干个齿形叶片。

在所述滑块的上端部装有滚柱。

工作原理：当低温流体呈喷射状由进气口经进气通道进入缸体内部，作用于齿形叶片本体的齿形叶片上并使之旋转，同时，任意两扇形齿形叶片本体之间的滑块也随之旋转，且在离心力的作用下，与缸体内壁摩擦，不仅形成相对独立的扇形容器腔，而且加大了截面差。随后，气体经由排气通道和排气口排出，完成一次能量转换的过程。同时，排出气体可进入另一能量转换装置，以提高气体利用率。

低温流体能量转换装置具有以下优点：

1：由于本装置的缸体内壁为偏心圆弧形缸腔，固定了在离心力作用下与之接触滑块顶部的运动轨迹，不仅使相临两滑块之间形成相对独立的扇形容器腔，而且产生较大的截面差，推动转轮轴旋转。

2：扇形主体齿形叶片的存在使得本装置仅需要很小的力就可以启动，降低装置启动时的耗气量，提高启动转距，实现低流量低压力启动。而且，使得间隙中的剩余气体不易在有限的空间内形成压缩气流，影响旋转，最终提高气体利用率。

3：转轮轴单向输出，未输出一端利用轴承盖等密封，以提高装置的整体密封性能。

4：运动速度高：气体直接作用在扇形主体齿形叶片和滑块上，且转轮轴与滑块角速度相同，二者同步旋转，所以应用范围广，比如：用于驱动发电机和泵、风机、压缩机等机械，既可直联驱动高速机械(高速发电机、高速泵或高速风机，也可以通过减速器驱动低速机械。值得一提的是，转轮轴输出端与凸轮、连杆机构组合使用，使旋转机械能转化为往复式机械能。

5：结构简单紧凑，运动部件少：旋转部分仅有转轮轴、套筒、齿形叶片本体以及滑块；低振动，低噪音：正常工作后，滑块与缸体内壁始终接触，不存在“瞬间”接触和脱离的情况，寿命长，特别适合于小容积流量的场合。

附图说明

以下将结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1为低温流体能量转换装置结构主视图。

图2为低温流体能量转换装置的A-A剖视图。

图3为本实用新型多级低温流体能量转换装置结构示意图。

具体实施方式

参照附图1～3，低温流体能量转换装置主要包括缸体、外壳体1、转轮1和转轮轴18。缸体外部装有外壳体，外壳体1左右两侧分别装有左端盖22和右端盖3，外壳体1设置有进气口12和排气口7；缸体由缸体I 15和缸体II 2组成，缸体内设有缸腔24，缸腔24为偏心圆弧形缸腔，缸腔24内装有转轮1，转轮1安装在转轮轴18上，缸体设置有进气通道13和排气通道6，进气通道13与排气通道6分别与外壳体1设置的进气口12和排气口7相连通。在缸体上设置有残余气体与冷凝液出口11。

转轮包括若干块齿形叶片本体10、滑块4、套筒8和套筒端盖23。在套筒8外圆周上装有若干块齿形叶片本体10，若干块齿形叶片本体10通过固定螺钉连接固定在套筒8外圆周上。在两齿形叶片本体10之间设置有滑块槽，在滑块槽中装有滑块4，在套筒8两端装有套筒端盖23，套筒8中心通过套筒端盖23和键销9固定安装在转轮轴18上。滑块4嵌于齿形叶片本体10之间的间隙内，其在离心力的作用下与缸体I 15和缸体II 2内壁相接触，运动过程中，滑块4与滑块4间的容器腔相对独立，同时由于滑块4伸出长短不同，导致形成相对较大的截面差，推动转轮轴18旋转。

转轮轴18两端通过轴承21分别安装在左端盖22与右端盖3上，在左端盖22与右端盖3外侧分别装有左轴承盖20和右轴承盖19，在右端盖3内侧装有内盖16。在转轮轴18动力输出端装有密封盘17。密封盘17装在内盖16与缸体2之间，提高装置的整体密封性能。密封盘17可以采用迷宫式环形密封盘。在转轮轴18没有伸出端盖的一端，利用左轴承盖20密封。

在转轮轴18上可以装有若干个转轮，若干转轮分别装在不同大小缸体内(见附图3)。

齿形叶片本体10呈扇形、中空，在齿形叶片本体10圆弧面上设置有若干个齿形叶片5。

在所述滑块4的上端部装有滚柱25，工作时滚柱25与缸腔24滚动接触可以减少磨擦力，延长滑块4与缸腔24使用寿命。

本实用新型的工作原理：

以低速流体作为动力源，在缸体内壁形成的密封容器腔内，作用于可旋转的扇形主体齿形叶片和滑块上，使之旋转，最终带动转轮轴旋转输出动力。

该装置可由一级或多级串联组成，气体利用率高，可达85％以上。当喷射的气体作用在滑块上时，压力顺轴心方向运动，由于后续不断有气流进入，最终由与之同步旋转的转轮轴输出动力。在多级同轴串联情况下，每两个进口间隔一定的角度，即三个进口构成一个三角形，且第一级出口与第二级进口相接，以此类推，使得气体冲力的作用点按顺/逆时针方向依次排列，提高运动扭矩使输出功率增大。由于本装置属于冲动式，主要利用的是气体冲力，所以，在做功完成后，可重复使用。

Claims (6)

1、一种低温流体能量转换装置，其特征在于包括缸体、外壳体、转轮和转轮轴；缸体外部装有外壳体，外壳体左右两侧分别装有左端盖和右端盖，外壳体设置有进气口和排气口；缸体由缸体I和缸体II组成，缸体内设有缸腔，缸腔为偏心圆弧形缸腔，缸腔内装有转轮，转轮安装在转轮轴上，缸体设置有进气通道和排气通道，进气通道与排气通道分别与外壳体设置的进气口和排气口相连通；

转轮包括若干块齿形叶片本体、滑块、套筒和套筒端盖；在套筒外圆周上装有若干块齿形叶片本体，在两齿形叶片本体之间设置有滑块槽，在滑块槽中装有滑块，在套筒两端装有套筒端盖，套筒中心通过套筒端盖和键销固定安装在转轮轴上；

转轮轴两端通过轴承分别安装在左端盖与右端盖上，在左端盖与右端盖外侧分别装有左轴承盖和右轴承盖，在转轮轴动力输出端装有密封盘。

2、根据权利要求1所述的低温流体能量转换装置，其特征在于所述的齿形叶片本体呈扇形、中空，在齿形叶片本体圆弧面上设置有若干个齿形叶片。

3、根据权利要求1所述的低温流体能量转换装置，其特征在于所述的密封盘可以采用迷宫式环形密封盘。

4、根据权利要求1所述的低温流体能量转换装置，其特征在于在所述滑块的上端部装有滚柱。

5、根据权利要求1所述的低温流体能量转换装置，其特征在于在缸体上设置有残余气体与冷凝液出口。

6、根据权利要求1所述的低温流体能量转换装置，其特征在于在转轮轴上装有若干个转轮，若干转轮分别装在不同大小缸体内。

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