[发明专利]一种叶片式能量转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种叶片式能量转换装置，尤其是可用作马达或泵的动壳的叶片式能量转换装置。

背景技术

热能是低等能量，不能直接转换成机械能。人们普遍采用压缩介质(例如水和空气)，再使压缩后的高压介质吸收热能，使容积和温度增加或汽化，最后使高压气体介质膨胀推动马达产生机械能。外燃机就是这样的一种发动机，它首先使介质(空气或水)通过泵进行压缩形成高压介质；然后再通过热源加热压缩后的高压介质，使介质的吸收能量后体积膨胀或汽化，形成具有相同气压更大容积和温度的气态介质；最后利用高压介质再推动马达产生机械能。

本专利所述的叶片式能量转换装置是高压介质与机械能之间的转换装置，即包括输入机械能和低压介质，输出高压介质的泵；也包括输入高压介质，输出机械能和低压介质的马达。

叶片式能量转换装置的应用十分广泛，可用于外燃机的泵和马达；做泵使用时可以对某个需要的系统提供更高气压的气源；做马达使用时可以制作输出机械能的气动工具、机械，这些工具在相同的体积下可以输出更高的扭矩、功率，而且其能量转换的效率会有一定的提高。

采用叶片式能量转换装置的外燃机，从其用途讲，除了发电外，还广泛的用于车船的牵引，用于野外的驱动装置；从所用能源讲，可以采用固体、液体、气体燃料燃烧的热能，地热能，太阳能或者其他能够增加高压介质温度的其他能量。

目前广泛采用煤、核能和水能发电的能量转换设备是汽轮机和涡轮机。汽轮机采用的是冲击原理来推动涡轮转动的，当功率很大性能才更能凸显出来；要产生冲击力，需要介质具有很高的速度才能实现，介质要实现很高的速度是需要能量的，这些能量被浪费掉了，故汽轮机和涡轮机不可能使所有的高压介质能全部转化为机械能。另外，汽轮机和涡轮机存在体积庞大，制作成本高，小功率的设备不能使用的缺点。

由于存在上述缺点，导致目前利用能源的效率低、能量损失大，由此带来能量浪费大，环境污染等各类问题；导致中小型发动机不能采用固体燃料。降低能源浪费，提高能源的转化效率一直是全社会、全世界的重点研究课题。随着全社会对发动机节能性能的要求越来越高，如果有更高效率的发动机，现有的发动机由于能耗较高逐渐要被淘汰。假设效率提高一倍，就相当于采用现在一半的能量可以驱动现有的所有机械。因此，提供一种能够提高能量利用率、节能环保的发动机是目前亟待解决的问题，具有极大的社会效益和经济效益。

发明内容

本发明的叶片式能量转换装置即可用作泵也可用作马达。泵的作用是输入机械能和低压介质，通过机械能将吸入的介质在泵内压缩，输出高压介质；马达的作用是将气态的高压介质能转化成机械能，是通过气态的高压介质在马达中的容腔中膨胀做功，来实现输入高压介质，输出机械能的目的。具体结构是通过“转壳”外加轴承结构的设置，通过转子与叶片特殊结构的设置，实现了转子、叶片和转壳之间的几乎相同角速度转动。一方面，滚动摩擦代替传统产品中的滑动摩擦，降低了摩擦损失；另一方面，由于叶片与转壳间滑动量小，可以加大接触力，再通过“叶片”和“转壳”的配合，可以实现较好的密封效果。为了便于吸气和排气，本发明的外壳直接接触容腔进气和排气。

一种叶片式能量转换装置，包括外壳、转子、多个叶片、介质进口和出口，转子与外壳通过转轴支撑件转动连接，其特征在于：

还包括转壳、转壳与外壳通过转动支撑件转动连接；

转子侧面圆周形成凹槽用于安装叶片，转子沿圆周方向具有多个叶片，且单个叶片沿转子径向设置；

转子和转轴支撑件的回转中心与转动支撑件和转壳的回转中心相互偏心设置；

相邻两个叶片、所述转子凹槽的底和侧壁、以及转壳和外壳的内表面构成容腔，从而使得整个叶片式能量转换装置具有多个容腔；

介质的进口和出口位于外壳。

更进一步，转壳分成两部分，分别安装在外壳左右两侧的转动支撑件上，其内圆表面与外壳的内圆表面一起形成容腔的一个表面。

更进一步，转壳与外壳的接触面形成油膜接触和密封。

更进一步，通过向位于转子中心的油池加入适当压力的润滑油，使容腔在高压下仍能保证叶片与转壳压合。

更进一步，叶片外侧具有凹形开口，转壳部分置于上述凹形开口中。

更进一步，转壳设置在转子的凹槽内并与之相配合。

更进一步，转壳、转子、叶片、外壳之间接触的部位采用气密性接触。

更进一步，外壳上加工油孔，注入油或液体对容腔中的各部件进行密封和润滑。

更进一步，转子由两个部分连接构成或一体成型。