CN210948969U - 一种滚筒式动能转换机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水流动能转换设备，具体是一种滚筒式动能转换机。转换机的转子通过转子轴安装在外壳上，转子垂直安装在转子仓内；迎流板与转子上下两端的转子外板的边缘相连，迎流板垂直安装在上下转子外板之间。本实用新型为了克服现有水流动能转换设备技术中能量损耗大、动能转化效率低、结构复杂和设备安装难度大、单机装机容量较小等不足，提供一种滚筒式动能转换机，使水流的推力方向与转子的转动方向一致，迎流板全面受力，动能损耗大大降低，动能转化效率大大提高，设备结构相对简单，安装难度大大降低，单机装机容量大大提高。

Description

一种滚筒式动能转换机

技术领域

本实用新型涉及一种水流动能转换设备，具体是一种滚筒式动能转换机。

背景技术

现有利用水流能发电的动能转换设备，都属于涡（叶）轮式水流动能转换设备，其原理与风力发电的风能转换设备原理基本一致，水流的推力方向与涡（叶）轮的转动方向垂直，叶片以一定的角度接受水流推力，有效受力面积小，能量损耗大，存在动能转化效率低、设备结构复杂等不足。

实用新型内容

实用新型目的：

为了克服现有水流动能转换设备技术中能量损耗大、动能转化效率低、结构复杂等不足，本实用新型提供一种滚筒式动能转换机，使水流的推力方向与迎流板的转动方向和转子的旋转方向一致，迎流板全面受力，动能损耗大大降低，动能转化效率大大提高，设备结构相对简单。

技术方案：

一种滚筒式动能转换机，转子通过转子轴安装在外壳上，转子垂直安装在转子仓内； 迎流板与上下转子外板的边缘相连，迎流板垂直安装在上下转子外板之间。

进一步的，上下转子外板边缘周向均匀设置有若干个迎流板，迎流板通过迎流板轴与上下转子外板相连，迎流板垂直安装在上下转子外板之间；转子轴穿过上下转子外板的中心并垂直固定在上下转子外板上；转子通过转子轴与外壳上下面连接，转子垂直安装在外壳的转子仓内。

进一步的，上下转子外板边缘上下对应位置安装有若干对迎流板护轨，迎流板护轨与开启时的迎流板贴合；转子滚筒的外周设有若干个迎流板座，迎流板座与闭合时的迎流板相贴合。

进一步的，上下转子外板边缘周向均匀设置有四个迎流板，上下转子外板边缘对应位置安装四对迎流板护轨，迎流板护轨与开启时的迎流板贴合。

进一步的，上下转子外板边缘周向均匀设置有四个迎流板，转子滚筒外周设置有四个迎流板座，迎流板座与闭合时的迎流板贴合。

进一步的，转子仓左右两端是转子仓口，转子仓通过左端的转子仓口与弧形的导流通道一端相通，导流通道另一端与外界相通；转子仓右端的转子仓口与外界相通。

进一步的，转子仓左侧的导流通道通过左端的转子仓口与转子仓相连相通，转子仓右端的转子仓口与外界相通；左右两端转子仓口之间在转子仓内进流一侧形成一个α角度的弧面区域。

进一步的，转子仓左右两侧的导流通道，与转子仓的中心呈对称结构，左侧的导流通道一端与外界相通，另一端通过左端的转子仓口与转子仓相通，右侧的导流通道通过右端的转子仓口与转子仓相通。

进一步的，左右两侧的导流通道通过转子仓左右两端的转子仓口与转子仓相连相通，转子仓左右两端转子仓口之间在转子仓内形成两个α角度的弧面区域。

进一步的，α角度的弧面区域中α＞360°/迎流板的个数。

优点及效果：

本实用新型的有益效果是，动能损耗大大降低，动能转化效率大大提高，设备结构简单。

附图说明

图1为单向动能转换机三维立体示意图；

图2为单向动能转换机二维平面示意图；

图3为双向动能转换机三维立体示意图；

图4为双向动能转换机二维平面示意图；

图5为转子三维立体示意图；

图6为转子二维平面示意图；

图7为单向动能转换机外壳三维立体示意图；

图8为单向动能转换机外壳二维平面示意图；

图9为双向动能转换机外壳三维立体示意图；

图10为双向动能转换机外壳二维平面示意图；

图11为迎流板三维立体示意图；

图12为迎流板二维平面示意图。

附图标记说明：

1.外壳；2.导流通道；3.转子仓；4.转子仓口；5.α角度的弧面区域；6.转子；7.转子滚筒；8.转子外板；9.迎流板座；10.迎流板护轨；11.转子轴；12.迎流板；13.迎流板轴。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

如图1、图2、图3、图4所示，一种滚筒式动能转换机，包括外壳1和转子6。如图7、图8、图9、图10所示，外壳1内部结构包括导流通道2和转子仓3；转子仓3左右两端是转子仓口4，转子仓3通过转子仓口4与导流通道2相连相通；转子仓3左右两端转子仓口4之间形成α角度的弧面区域5；其中，α角度的弧面区域中α大于360°除以迎流板的个数，即α＞360°/迎流板的个数。如图5、图6、图11、图12所示，转子6包括转子滚筒7、上下转子外板8、转子轴11和若干个迎流板12；转子滚筒7两端设有上下转子外板8；转子轴11穿过上下转子外板8的中心垂直固定安装在上下转子外板8上；迎流板12通过迎流板轴13与上下转子外板8边缘（指靠近边沿的区域，下同）相连接，垂直安装在上下转子外板8之间，迎流板轴13通过轴承安装在上下转子外板8上。如图1、图2、图3、图4所示，转子6通过转子轴11与外壳1上、下面相连接，垂直安装在转子仓3内，转子轴11通过轴承安装在外壳1上、下面。

水流从导流通道2进入，经过转子仓3一端的转子仓口4进入转子仓3，推动进入转子仓口4区域的迎流板12向闭合方向转动；迎流板12进入α角度的弧面区域5时，迎流板12与迎流板座9贴合，达到完全闭合状态；在α角度的弧面区域5内，水流以垂直方向推动迎流板12，迎流板12全面接受水流推力，在水流的推力作用下，迎流板12带动转子6旋转，转子轴11随转子6旋转并输出动能；此时，水流的推力方向、迎流板12的转动方向和转子6的旋转方向三者保持一致；当迎流板12转出α角度的弧面区域5进入转子仓3另一端的转子仓口4区域时，迎流板12正面推动其转动的水流经转子仓口4流出，迎流板12正面的水流推力逐渐消失，受其背面水阻力作用，迎流板12向开启方向转动，直至与迎流板护轨10贴合达到完全开启状态；迎流板12完全开启随转子6转动，再次进入进流一端转子仓口4区域时，再次受水流推动向闭合方向转动，开始下一个循环运动。

如图5、图6所示，迎流板12通过迎流板轴13与上下转子外板8边缘相连接，垂直安装在上下转子外板8之间，受迎流板座9和迎流板护轨10限制，迎流板12可以在迎流板座9和迎流板护轨10之间往复转动；迎流板12完全闭合时与迎流板座9贴合，迎流板12完全开启时与迎流板护轨10贴合。

如图1、图2、图3、图4所示，迎流板12通过迎流板轴13与上下转子外板8边缘相连接，垂直安装在上下转子外板8之间；受迎流板座9和迎流板护轨10限制，迎流板12可以在迎流板座9和迎流板护轨10之间往复转动；当迎流板12进入进流一端转子仓口4区域时，受水流的推力，迎流板12及时向闭合方向转动；当迎流板12进入出流一端转子仓口4区域时，受迎流板12背面水阻力作用，迎流板12及时向开启方向转动。

如图1、图2、图3、图4所示，导流通道2通过转子仓口4与转子仓3相连相通，导流通道2为弧形，按进流方向截面积由大变小。使通过导流通道2、转子仓口4到达α角度的弧面区域5的水流速度加快，水流方向发生变化；在α角度的弧面区域5内，水流垂直推动迎流板12。

如图1、图2、图3、图4所示，迎流板12沿上下转子外板8边缘均匀分布，垂直安装在上下转子外板8之间，相邻迎流板12之间的夹角等于360°/迎流板12的个数，转子仓3内的α角度的弧面区域5中的α大于360°/迎流板12的个数；使始终至少有一个迎流板12处于α角度的弧面区域5内，始终至少有一个迎流板12不间断地接受水流的推力，持续地带动转子6旋转。

如图1、图2、图3、图4所示，在α角度的弧面区域5内，迎流板12完全闭合，水流垂直推动迎流板12，迎流板12全面接受水流推力，迎流板12所受推力“最大”；当迎流板12转出α角度的弧面区域5后，再次进入进流一端转子仓口4区域前，迎流板12只是侧面受到水阻力，受力面积小，所受到的阻力“最小”；迎流板12所受的推力远大于所受的阻力，保持转子6持续旋转并输出动能。

实施例1：

一种单向滚筒式动能转换机。

单向滚筒式动能转换机适用于单向水流的动能转换，例如，适合安装于河流、水库和海洋中单向流动的海流环境。目前，世界最大的海流能发电机组装机容量是3.4兆瓦。经初步计算，本实用新型在海流环境中，单机装机容量可以达到10兆瓦以上；在河流、水库环境中，单机装机容量可以更大。

如图1、图2所示，单向动能转换机包括外壳1和转子6。如图7、图8所示，外壳1内部结构包括导流通道2和转子仓3；转子仓3左右两端是转子仓口4；导流通道2一端与外界相通，另一端通过左端的转子仓口4与转子仓3相连相通；右端的转子仓口4与外界相通；转子仓3左右两端的转子仓口4之间，在转子仓3内进流一侧形成一个α角度的弧面区域5，本实施例1采用四个迎流板12的方案，α角度的弧面区域5中的α取值＞90°。

如图5、图6、图11、图12所示，转子6包括转子滚筒7、上下转子外板8、转子轴11和四个迎流板12；转子滚筒7的两端设有上下转子外板8；转子轴11穿过上下转子外板8的中心垂直固定安装在上下转子外板8上；四个迎流板12呈90°均匀分布，通过迎流板轴13与上下转子外板8边缘（指靠近边沿的区域，下同）相连接，垂直安装在上下转子外板8之间；转子滚筒7外周与四个迎流板12对应装有四个迎流板座9，迎流板座9为长条形状，其长度和迎流板12与迎流板座9贴合一边的边长相等，四个迎流板座9呈90°夹角均匀分布，其按照与上下转子外板8垂直的方向固定安装在转子滚筒的外周，迎流板座9与闭合时的迎流板12贴合；上下转子外板8边缘上下对应位置成对装有四对迎流板护轨10，迎流板护轨10为圆弧形状，其弧形和上下转子外板8的边沿、迎流板12与迎流板护轨10贴合的弧形边为同心弧，四对迎流板护轨10呈90°夹角均匀分布，迎流板护轨10与开启时的迎流板12贴合。

如图1、图2所示，转子6通过转子轴11与外壳1上、下面相连接，垂直安装在转子仓3内。

水流从导流通道2进入，经过左端的转子仓口4进入转子仓3，推动进入转子仓口4区域的迎流板12向闭合方向转动；迎流板12进入α角度的弧面区域5时，迎流板12与迎流板座9贴合，达到完全闭合状态；在α角度的弧面区域5内，水流以垂直方向推动迎流板12，迎流板12全面接受水流推力，在水流的推力作用下，迎流板12带动转子6旋转，转子轴11随转子6旋转并输出动能；此时，水流的推力方向、迎流板12的转动方向和转子6的旋转方向三者保持一致；当迎流板12转出α角度的弧面区域5进入右端的转子仓口4区域时，迎流板12正面推动其转动的水流从转子仓口4流出，迎流板12正面的水流推力逐渐消失，受其背面水阻力作用，迎流板12向开启方向转动，直至与迎流板护轨10贴合达到完全开启状态；迎流板12完全开启随转子6转动，再次进入左端转子仓口4区域时，再次受水流推力作用向闭合方向转动，开始下一个循环运动。

四个迎流板12通过迎流板轴13与上下转子外板8边缘相连接，垂直安装在上下转子外板8之间，受迎流板座9和迎流板护轨10限制，每个迎流板12可以在相应的迎流板座9和迎流板护轨10之间往复转动；迎流板12完全闭合时与相应的迎流板座9贴合，迎流板12完全开启时与相应的迎流板护轨10贴合。

四个迎流板12通过迎流板轴13与上下转子外板8边缘相连接，垂直安装在上下转子外板8之间；受迎流板座9和迎流板护轨10限制，每个迎流板12可以在相应的迎流板座9和迎流板护轨10之间往复转动；当迎流板12进入左端转子仓口4区域时，受水流的推力，迎流板12及时向闭合方向转动；当迎流板12进入右端转子仓口4区域时，受迎流板12背面水阻力作用，迎流板12及时向开启方向转动。

导流通道2通过左端的转子仓口4与转子仓3相连相通，导流通道2为弧形，按进流方向截面积由大变小。使到达α角度的弧面区域5的水流速度加快，水流方向发生变化；在α角度的弧面区域5内，水流垂直推动迎流板12。

如图1、图2所示，四个迎流板12沿上下转子外板8边缘均匀分布，垂直安装在上下转子外板8之间，相邻迎流板12之间的夹角为90°，转子仓3内的α角度的弧面区域5的α大于90°；使始终至少有一个迎流板12处于α角度的弧面区域5内，始终至少有一个迎流板12不间断地接受水流的推力，持续地带动转子6旋转。

在α角度的弧面区域5内，迎流板12完全闭合，水流垂直推动迎流板12，迎流板12全面接受水流推力，迎流板12所受水流推力“最大”；当迎流板12转出α角度的弧面区域5后，再次进入转子仓3左端转子仓口4区域之前，迎流板12只是侧面受到水阻力，受力面积小，迎流板12所受到的阻力“最小”；迎流板12所受的推力远大于所受的阻力，保持转子6持续旋转并输出动能。

实施例2：

一种双向滚筒式动能转换机。

在海洋中，现有利用海流能发电的海（水）流动能转换设备，除了能量损耗大、动能转化效率低、设备结构复杂外，还存在安装难度大、单机装机容量小等缺陷。为此，本实用新型还设计了一种双向滚筒式动能转换机。在海洋潮汐流的环境中，根据潮汐流水流方向呈相反方向规律性变化的特性，双向滚筒式动能转换机可以从相反的两个方向接受海（水）流的动能进行转换。目前，世界最大海流能发电机组装机容量是3.4兆瓦。经初步计算，在海流环境中，本实用新型单机装机容量可以达到10兆瓦以上。

如图3、图4所示，双向滚筒式动能转换机包括外壳1和转子6。如图9、图10所示，外壳1的内部结构两侧都设置了导流通道2，两侧的导流通道2与转子仓3的中心呈对称结构；左侧的导流通道2的一端与外界相通，另一端通过左端的转子仓口4与转子仓3相连相通，转子仓3通过右端的转子仓口4与右侧的导流通道2相连相通；左右两端的转子仓口4之间形成两个α角度的弧面区域5，本实施例2采用四个迎流板的方案，α角度的弧面区域5中的α取值＞90°。

如图5、图6、图11、图12所示，转子6包括转子滚筒7、上下转子外板8、转子轴11和四个迎流板12；转子滚筒7两端设有上下转子外板8；转子轴11穿过上下转子外板8的中心垂直固定安装在上下转子外板8上；四个迎流板12呈90°均匀分布，通过迎流板轴13与上下转子外板8边缘（指靠近边沿的区域，下同）相连接，垂直安装在上下转子外板8之间；转子滚筒7外周与四个迎流板12对应装有四个迎流板座9，四个迎流板座9呈90°夹角均匀分布，迎流板座9与闭合时的迎流板12贴合；上下转子外板8边缘上下对应位置成对装有四对迎流板护轨10，四对迎流板护轨10呈90°夹角均匀分布，迎流板护轨10与开启时的迎流板12贴合。

如图3、图4所示，转子6通过转子轴11与外壳1上、下面相连接，垂直安装在转子仓3内。

海（水）流从一侧的导流通道2进入，经过转子仓3进流一端的转子仓口4进入转子仓3，推动进入转子仓口4区域的迎流板12向闭合方向转动；迎流板12进入α角度的弧面区域5时，迎流板12与迎流板座9贴合，达到完全闭合状态；在α角度的弧面区域5内，海（水）流以垂直方向推动迎流板12，迎流板12全面接受海（水）流推力，在海（水）流的推力作用下，迎流板12带动转子6旋转，转子轴11随转子6旋转并输出动能；此时，海（水）流的推力方向、迎流板12的转动方向和转子6的旋转方向三者保持一致；当迎流板12转出α角度的弧面区域5进入转子仓3出流一端的转子仓口4区域时，迎流板12正面推动其转动的海（水）流经转子仓3出流一端转子仓口4从导流通道2流出，迎流板12正面的海（水）流推力逐渐消失，受其背面水阻力作用，迎流板12向开启方向转动，直至与迎流板护轨10贴合达到完全开启状态；迎流板12完全开启随转子6转动，迎流板12再次进入进流一端转子仓口4区域时，再次受海（水）流推动向闭合方向转动，开始下一个循环运动。

如图5、图6所示，四个迎流板12通过迎流板轴13与上下转子外板8边缘相连接，垂直安装在上下转子外板8之间，受迎流板座9和迎流板护轨10限制，每个迎流板12可以在相应的迎流板座9和迎流板护轨10之间往复转动；迎流板12完全闭合时与相应的迎流板座9贴合，迎流板12完全开启时与相应的迎流板护轨10贴合。

四个迎流板12通过迎流板轴13与上下转子外板8边缘相连接，垂直安装在上下转子外板8之间；受迎流板座9和迎流板护轨10限制，每个迎流板12可以在相应的迎流板座9和迎流板护轨10之间往复转动；当迎流板12进入转子仓3进流一端转子仓口4区域时，受海（水）流的推力，迎流板12及时向闭合方向转动；当迎流板12进入转子仓3出流一端转子仓口4区域时，受迎流板12背面水阻力作用，迎流板12及时向开启方向转动。

导流通道2通过转子仓3一端的转子仓口4与转子仓3相连相通，导流通道2为弧形，按进流方向截面积由大变小。使进入α角度的弧面区域5的海（水）流速度加快，海（水）流方向发生变化；在α角度的弧面区域5内，海（水）流垂直推动迎流板12。

如图3、图4、图5、图6所示，四个迎流板12沿上下转子外板8边缘均匀分布，垂直安装在上下转子外板8之间，相邻迎流板12之间的夹角为90°，转子仓3内的α角度的弧面区域5的α大于90°；使始终至少有一个迎流板12处于α角度的弧面区域5内，始终至少有一个迎流板12不间断地接受海（水）流的推力，持续地带动转子6旋转。

在α角度的弧面区域5内，迎流板12完全闭合，海（水）流垂直推动迎流板12，迎流板12全面接受海（水）流推力，迎流板12所受海（水）流推力“最大”；当迎流板12转出α角度的弧面区域5后，再次进入进流一端转子仓口4区域之前，迎流板12只是侧面受到水阻力，受力面积小，迎流板12所受到的阻力“最小”；迎流板12所受的推力远大于所受的阻力，保持转子6持续旋转并输出动能。

Claims (10)

1.一种滚筒式动能转换机，其特征在于：转子（6）通过转子轴（11）安装在外壳（1）上，转子（6）垂直安装在转子仓（3）内；迎流板（12）与转子（6）上下转子外板（8）的边缘相连，迎流板（12）垂直安装在上下转子外板（8）之间。

2.根据权利要求1所述的一种滚筒式动能转换机，其特征在于：上下的转子外板（8）边缘周向均匀设置有若干个迎流板（12），迎流板（12）通过迎流板轴（13）与上下转子外板（8）相连，迎流板（12）垂直安装在上下转子外板（8）之间；转子轴（11）穿过转子（6）的上下转子外板（8）的中心并垂直固定在上下转子外板（8）上，转子（6）通过转子轴（11）与外壳（1）上下面连接，转子（6）垂直安装在外壳（1）的转子仓（3）内。

3.根据权利要求1或2所述的一种滚筒式动能转换机，其特征在于：转子（6）的上下转子外板（8）边缘上下对应安装有若干对迎流板护轨（10），迎流板护轨（10）与开启时的迎流板（12）贴合；转子滚筒（7）的外周设有若干个迎流板座（9），迎流板座（9）与闭合时的迎流板（12）相贴合。

4.根据权利要求2所述的一种滚筒式动能转换机，其特征在于：上下转子外板（8）边缘周向均匀设置有四个迎流板（12），上下转子外板（8）边缘对应安装四对迎流板护轨（10），迎流板护轨（10）与开启时的迎流板（12）贴合。

5.根据权利要求2所述的一种滚筒式动能转换机，其特征在于：上下转子外板（8）边缘周向均匀设置有四个迎流板（12），转子滚筒（7）外周设置有四个迎流板座（9），迎流板座（9）与闭合时的迎流板（12）贴合。

6.根据权利要求1所述的一种滚筒式动能转换机，其特征在于：转子仓（3）左右两端是转子仓口（4），转子仓（3）通过左端的转子仓口（4）与弧形的导流通道（2）一端相通，导流通道（2）另一端与外界相通，转子仓（3）右端的转子仓口（4）与外界相通。

7.根据权利要求6所述的一种滚筒式动能转换机，其特征在于：转子仓（3）左侧的导流通道（2）通过左端的转子仓口（4）与转子仓（3）相连相通，转子仓（3）右端的转子仓口（4）与外界相通；左右两端转子仓口（4）之间在转子仓（3）内进流一侧形成一个α角度的弧面区域（5）。

8.根据权利要求1所述的一种滚筒式动能转换机，其特征在于：转子仓（3）左右两侧的导流通道（2），与转子仓（3）的中心呈对称结构，左侧的导流通道（2）一端与外界相通，另一端通过左端的转子仓口（4）与转子仓（3）相通，右侧的导流通道（2）通过右端的转子仓口（4）与转子仓（3）相通。

9.根据权利要求8所述的一种滚筒式动能转换机，其特征在于：左右两侧的导流通道（2）通过转子仓（3）左右两端的转子仓口（4）与转子仓（3）相连相通，转子仓（3）左右两端转子仓口（4）之间在转子仓（3）内形成两个α角度的弧面区域（5）。

10.根据权利要求7或9所述的一种滚筒式动能转换机，其特征在于：α角度的弧面区域（5）中α＞360°/迎流板（12）个数。

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