CN220890392U - 一种容积式水泵水轮机 - Google Patents
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Abstract
一种容积式水泵水轮机，曲轴两端经轴承固定在传动室内，伸出传动室一端的曲轴与发电电动机相连，传动室内的曲轴上装有多个间隔角度相同的偏心轮，传动室一侧装有缸体，缸体内均布装有多个柱塞，每个偏心轮分别与对应的柱塞一端相连，缸体另一侧装有壳体，壳体内沿纵向均布设有多条与对应的腔体相连通的通道，每条通道的上端串联并与第一开口相连通，下端串联并与第二开口相连通，每条通道内均装有沿对应腔体的中轴线对称设置的高压阀和低压阀，多个高压阀和多个低压阀分别经协联装置连接在一起构成同步开闭结构。本实用新型能有效适应小容量和超高水头的要求，具有效率高、容积损失小等优点，满足高效储能的要求，有良好的社会和经济效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及水泵水轮机，特别是一种容积式水泵水轮机。
背景技术
为了有效的消纳风电、光伏等清洁能源，电力系统中需要大量配备大量储能系统。我国西北地区清洁能源十分丰富，建设抽水蓄能机组可以有效的利用这些清洁能源，但受到西北地区地形、水资源条件的制约，建设常规抽水蓄能机组非常困难，一定程度上限制了清洁能源的发展。而且目前使用的储能电池还存在寿命有限、碳足迹大等不足。新型无坝式抽水蓄能储则能克服以上困难，可以在用电低谷使用水泵水轮机消耗电能在容器中存储高压流体，在用电高峰期依靠水泵水轮机高压流体转换为电能，流体处于封闭环境中损失极小，因此不受到地形和水资源条件的制约，是有效的解决新能源消纳技术路线，但是储能压力对建设投资影响显著。为了降低投资只能以较高的压力储存能量，但是压力过高必然导致超低比转速，目前常规水泵水轮机均是基于欧拉方程设计，比转速过低时效率快速下降，容积损失也显著增加，无法适应要求，因此，亟需设计一种适应小容量、超高水头的水泵水轮机。
实用新型内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种容积式水泵水轮机，可有效解决常规水泵水轮机比转速过低时效率下降较快的问题。
为实现上述目的，本实用新型解决的技术方案是，一种容积式水泵水轮机，包括曲轴、偏心轮和柱塞，所述的曲轴两端经轴承固定在传动室内，伸出传动室一端的曲轴经联轴器与发电电动机相连，传动室内的曲轴上装有多个间隔角度相同的偏心轮，传动室一侧装有缸体，缸体内均布装有多个柱塞，每个偏心轮分别与对应的柱塞一端相连，缸体另一侧装有壳体，壳体内沿纵向均布设有多条与对应的腔体相连通的通道，每条通道的上端串联并与第一开口相连通，下端串联并与第二开口相连通，每条通道内均装有沿对应腔体的中轴线对称设置的高压阀和低压阀，多个高压阀和多个低压阀分别经协联装置连接在一起构成同步开闭结构。
本实用新型设计科学合理，易生产制造，生产成本低，能有效适应小容量和超高水头的要求，具有效率高、容积损失小等优点，满足高效储能的要求，有良好的社会和经济效益。
附图说明
图1是本实用新型结构主视图（剖面）。
图2是本实用新型结构俯视图（剖面）。
图3是本实用新型协联装置示意图。
图4是本实用新型高压换向阀示意图（其中，a为侧视图，b为正视图）。
图5是本实用新型低压换向阀示意图（其中，a为侧视图，b为正视图）。
具体实施方式
以下结合附图和具体情况对本实用新型的具体实施方式作详细说明。
结合附图给出，一种容积式水泵水轮机，包括曲轴、偏心轮和柱塞，所述的曲轴1两端经轴承固定在传动室11内，伸出传动室11一端的曲轴1经联轴器10与发电电动机7相连，传动室11内的曲轴1上装有多个间隔角度相同的偏心轮2，传动室11一侧装有缸体4，缸体4内均布装有多个柱塞3，每个偏心轮2分别与对应的柱塞3一端相连，缸体4另一侧装有壳体9，壳体9内沿纵向均布设有多条与对应的腔体12相连通的通道，每条通道的上端串联并与第一开口901相连通，下端串联并与第二开口902相连通，每条通道内均装有沿对应腔体12的中轴线对称设置的高压阀5和低压阀6，多个高压阀5和多个低压阀6分别经协联装置8连接在一起构成同步开闭结构。
为保证更好的实施效果，所述的曲轴1经联轴器10与发电电动机7的电机轴相连，在水轮机工况时曲轴1带动发电电动机7旋转发电，水泵工况时发电电动机7带动曲轴1旋转，并最终对水进行加压。
所述的缸体4内均布设有多条通道，每条通道内均滑动装有柱塞3，每个柱塞3后端经连接杆13与对应的偏心轮2相连，前端与缸体4内面间形成多个腔体12。
所述的协联装置包括曲轴主动轮801、高压换向阀从动轮802、低压换向阀从动轮803及装在曲轴主动轮801、高压换向阀从动轮802和低压换向阀从动轮803的正时传动带804，曲轴主动轮801与曲轴1端部相连，高压换向阀从动轮802和低压换向阀从动轮803分别固定在高压阀5和低压阀6的一端，曲轴主动轮801随曲轴1旋转，经过正时传动带804驱动高压换向阀从动轮802和低压换向阀从动轮803同步旋转，带动低压阀6和高压阀5一并旋转。
所述的高压阀5和低压阀6结构相同，高压阀5包括阀杆504和阀孔，阀杆504内沿截面方向开有不小于2个的阀孔，每个阀孔均对应不同的通道，相邻2个阀孔的角度呈120°交错分布。图中示出3个阀孔，即第一阀孔501、第二阀孔502和第三阀孔503，高压换向阀从动轮802与阀杆504一端相连。
所述的偏心轮2设有不小于2个，偏心轮2依次间隔相同的角度，以保证出力和流量的连续、稳定。图中仅示出3个。
本实用新型在具体工作时，曲轴1与发电电动机7连接，发电电动机7带动曲轴1旋转，曲轴1旋转一周通过偏心轮2带动柱塞3前后往复运动一次，高压阀5、低压阀6的动作与柱塞3保持协联状态。本实用新型水泵水轮机能分别以水泵和水轮机两种方式运行。
当运行于水泵工况时，包括吸入过程和压水过程，吸入过程中偏心轮2带动柱塞3向后（左，相对于图1而言）运动，同时低压阀6开启，流体从低压阀6进入被吸入腔体12内，吸入过程完成后低压阀6关闭，柱塞3在偏心轮2带动下向前（右）运动，同时高压阀5开启，水流被压出腔体12，通过高压阀5排出完成压水过程。偏心轮2带动柱塞3往复运行，水流被连续加压输送至高压容器储存。
当运行在水轮机工况时，包括做功过程和排空过程，做功过程中高压阀5开启，高压流体从高压阀5进入腔体12，并推动活塞3向后（左）运动做功，活塞3带动偏心轮2旋转，做功过程完成后，高压阀5关闭，同时低压阀6开启，柱塞3在偏心轮2的带动下向前（右）运动，克服管道阻力将流体从低压阀6排空，做功过程完成。
本实用新型设计巧妙、系统简单，经实际工程检验效果较好，相关资料如下：
某抽油压缩相变气体储能系统具有较高的压力和较小的流量，因为比转速过低、容积损失大，水泵水轮机的效率很低，常规水泵水轮机均无法满足要求，使用一种容积式水泵水轮机，可以分别运行于水泵和水轮机状态，具有效率高、运行稳定的优点，运行压力从1-20MPa，流量为5-200m³/h，水轮机和水泵工况时效率不低于88%，运行效果良好。
本实用新型设计新型独特，高效率区宽运行，运行范围广，与现有技术相比，具有以下优点：
1、本实用新型能分别以水泵和水轮机两种方式运行，有效的适应小容量和超高水头的要求，具有效率高、容积损失小等优点，满足高效储能的要求；
2、本实用新型中高压阀、低压阀的动作与柱塞保持协联状态，运行在水泵和水轮机工况时动作次序不同，满足两种不同状态的运行要求；
3、使用本实用新型的一种容积式水泵水轮机，是积极响应余压回收发电领域的实践，具有良好的社会、经济和碳减排效益。
Claims (6)
1.一种容积式水泵水轮机，包括曲轴、偏心轮和柱塞，其特征在于，所述的曲轴（1）两端经轴承固定在传动室（11）内，伸出传动室（11）一端的曲轴（1）经联轴器（10）与发电电动机（7）相连，传动室（11）内的曲轴（1）上装有多个间隔角度相同的偏心轮（2），传动室（11）一侧装有缸体（4），缸体（4）内均布装有多个柱塞（3），每个偏心轮（2）分别与对应的柱塞（3）一端相连，缸体（4）另一侧装有壳体（9），壳体（9）内沿纵向均布设有多条与对应的腔体（12）相连通的通道，每条通道的上端串联并与第一开口（901）相连通，下端串联并与第二开口（902）相连通，每条通道内均装有沿对应腔体（12）的中轴线对称设置的高压阀（5）和低压阀（6），多个高压阀（5）和多个低压阀（6）分别经协联装置（8）连接在一起构成同步开闭结构。
2.根据权利要求1所述的容积式水泵水轮机，其特征在于，所述的曲轴（1）经联轴器（10）与发电电动机（7）的电机轴相连，在水轮机工况时曲轴（1）带动发电电动机（7）旋转发电，水泵工况时发电电动机（7）带动曲轴（1）旋转。
3.根据权利要求1所述的容积式水泵水轮机，其特征在于，所述的缸体（4）内均布设有多条通道，每条通道内均滑动装有柱塞（3），每个柱塞（3）后端经连接杆（13）与对应的偏心轮（2）相连，前端与缸体（4）内面间形成多个腔体（12）。
4.根据权利要求1所述的容积式水泵水轮机，其特征在于，所述的协联装置包括曲轴主动轮（801）、高压换向阀从动轮（802）、低压换向阀从动轮（803）及装在曲轴主动轮（801）、高压换向阀从动轮（802）和低压换向阀从动轮（803）的正时传动带（804），曲轴主动轮（801）与曲轴（1）端部相连，高压换向阀从动轮（802）和低压换向阀从动轮（803）分别固定在高压阀（5）和低压阀（6）的一端，曲轴主动轮（801）随曲轴（1）旋转，经过正时传动带（804）驱动高压换向阀从动轮（802）和低压换向阀从动轮（803）同步旋转，带动低压阀（6）和高压阀（5）一并旋转。
5.根据权利要求1所述的容积式水泵水轮机，其特征在于，所述的高压阀（5）和低压阀（6）结构相同，高压阀（5）包括阀杆（504）和阀孔，阀杆（504）内沿截面方向开有不小于2个的阀孔，每个阀孔均对应不同的通道，相邻2个阀孔的角度呈120°交错分布，高压换向阀从动轮（802）与阀杆（504）一端相连。
6.根据权利要求1所述的容积式水泵水轮机，其特征在于，所述的偏心轮（2）设有不小于2个。
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