[发明专利]一种能量转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种能量转换装置，特别是涉及一种能够高效地将高压介质能与机械能相互转换的装置。

背景技术

我们知道具有一定压力、容积、温度的气体具有能量，例如压缩空气、从锅炉中产生的高压水蒸气；而具有一定压力、容积的液体也具有能量，例如，我们说被拦截在大坝上高位的水相对于低位的水具有能量，我们称这种具有压力的、可以流动的气体和液体介质所具有的能量为高压介质能。一般说热能是低级能量，不易转换，人们利用热能转换成高压介质能，再利用高压介质能转换成机械能进行发电，驱动其他机械。而要实现这些目的就需要一种高压介质能和机械能的互相转换的装置。

目前现有的能量转换装置包括发动机(燃料燃烧产生高压气体转化成机械能做功)、汽轮机(利用锅炉产生的高压介质转化成机械能发电)、涡轮机(利用水压转化成机械能发电)、泵和马达等等。然而这些装置由于其原理结构限制，各存在缺点。

对于四冲程气缸发动机而言，有以下不足：(1)四冲程气缸发动机膨胀比等于压缩比，压缩气体排出发动机时气体仍具有一定温度和一定的压力，这些能量被浪费掉了；(2)发动机的活塞与钢桶之间是滑动摩擦，为了保证高压气体不泄露还增加了密封环，滑动摩擦会导致能量损失。(3)四冲程式发动机的四个冲程中只有一个冲程用于做功，其他三个冲程均不做功，效率低。

对于汽轮机和涡轮机，由于是靠冲击产生扭矩，介质要具有足够高的速度才能产生足够的冲击力，而介质速度从零到高速需要能量，这些能量被浪费掉了，所以汽轮机效率也不高。

由于存在上述缺点，导致目前实现能量转换的产品转换效率低、能量损失大，由此带来能量浪费大，环境污染等各类问题。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。随着全社会对产品节能性能的要求越来越高，如果有更高效率的转能机，现有能量转换产品由于能耗较高逐渐要被淘汰。如果效率提高一倍，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、节能环保的能量转换产品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

为了解决上述技术问题，提高能量利用率，本发明通过“转壳”外加轴承结构的设置，及转子与叶片结构的设置，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。同时“转子”回转中心与“转壳”回转中心相互的偏心设置，实现了在一个圆周上有大小不同的多个容腔所组成的容腔，每一个容腔在转动过程中可实现从大到小再从小到大有规律的变化过程。配合不同的介质进口、介质出口，转能机可以实现使介质(例如气体)膨胀做功；压缩介质(例如空气)成高压介质(气体)；甚至实现在一个循环中吸气、压缩气体、燃烧、膨胀做功、排气等各种过程。对于液体，也可实现高压介质与机械能的互相转换。正是由于本发明的特殊结构，使得机械能／高压介质能的转换效率高，节能环保。以下是本发明的技术方案。

一种能量转换装置，包括外壳、转子、多个叶片、心轴、介质进口和出口，心轴转动连接在外壳上，其特征在于：

还包括位于外壳和转子之间的转壳，转壳与外壳通过转动支撑件转动连接；

转子侧面圆周加工成凹槽，多个叶片沿圆周方向分布在转子凹槽内，且每个叶片沿转子径向设置；

转子、心轴的回转中心与转动支撑件、转壳的回转中心相互偏心设冒；

相邻两个叶片、所述凹槽的底和侧壁、以及转壳内表面构成容腔，从而使得整个能量转换装置具有多个大小不同的容腔。

更进一步，转子凹槽内沿转子径向形成多个径向滑槽，叶片分别安装在滑槽中，能够沿转子径向方向移动。

更进一步，叶片外侧具有凹形开口，转壳部分或全部置于上述凹形开口中。

更进一步，转壳部分或全部设置在转子的凹槽内并与之相配合。

更进一步，转壳、转子和叶片相互之间均采用气密性接触。

更进一步，转子转动时，叶片在离心力和转子中心的油压作用下沿转子的滑槽移动，其外侧始终压合在转壳内表面，其外侧横截面为圆弧形，与转壳的内圆相切，并随转子与转壳的关系往复移动。

更进一步，转子分成两个部分由螺栓连接构成。

更进一步，转子与心轴固定连接或一体成型，或两者设计成一体即两者成为一个零件。

更进一步，介质进口和出口设置在转壳圆周面、转子圆周面、转子侧面或心轴上。