[实用新型]转子、使用该转子的膨胀机、发动机及膨胀机系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及转子、使用转子的膨胀机、使用该膨胀机的发动机以及膨胀机系统。

背景技术

热机是通过燃料的燃烧加热工作流体，使工作流体增加内能，利用工作流体的热膨胀过程推动转子机构或活塞连杆曲柄机构向外界输出电能或动能的系统，如内燃机(包括活塞式动力机)、外燃机(包括涡轮发电机)、广泛应用于发电和各种动力输出的发动机、发电机等。广泛应用于人们生产、生活中的绝大部分领域，包括电力、机动车、航空、航海和化工等等。

一、以涡轮机为例，涡轮发电机是利用燃烧加热工作流体或利用其它热源换热器的工作流体、通过工作流体的热膨胀过程撞击(吹动)具有一级或多级工作叶片的转子绕轴转动、从而向外界输出动能的系统；大型涡轮发电机一般采用轴流式多级叶片；因为一级叶片很难使工作流体所具有的有效能量一次性传递(转化)给此仅有的一级叶片；所以采用多级同轴叶片，连续分次将工作流体所具有的有效能量多次传递(转化)给多级同轴叶片，才能将所述的有效能量转化为功。所述多级叶片的每一级叶片由一组动叶片和一组静叶片组成；动叶片固在轴上，静叶片固定在壳体上。

轴流式涡轮发电机存在的不足之处主要有：

(1)、静叶片在汽缸内只起导流的作用，本身不对转子做功；工作流体从一级动叶片进入下级动叶片大致沿轴向运动，其运动方向与动叶片做功的方向有一个90度夹角，对工作流体有阻碍作用，并产生一个对壳体的轴向推力；这就使得静叶片不但不做功，而且有功耗。

(2)、动叶片在汽缸内受工作流体撞击(吹动)，将工作流体的能量转化为转子的转动，向外界输出动能；但工作流体运动的大致的轴流方向与转子转动的方向有一个90夹角，并对转子产生一个巨大的轴向推力。为消除这一轴向推力带来的负而影响，不得不增加设备和功耗；如推力轴承等；另外，由于相当一部分轴向推力的能量要靠推力轴承平衡消耗掉，还要给容易起热的轴承设置冷却、散热装置，且对冷却、散热条件的要求较高。

(3)、自身排汽温度高，且必须在环境温度以上；实际排汽温度一般都在200度左右；对环境污染严重。

(4)、依赖矿物能源、设备结构复杂、热损失较为严重、能量转换效率低；其自身的能量转换效率只有25％左右，采用涡轮增压或真空技术(该技术主要用于热、冷电的联产和气体液化能量回收等)后可以利用部分排汽余热，整体效率提升至30％-40％左右，效率仍然较低。

二、以内燃机缸式发动机为例，缸式发动机是利用燃料的燃烧加热工作流体推动活塞，并通过活塞的往复运动推动连杆、曲柄向外界输出动能的系统。

缸式发动机存在的问题和缺点主要有：

(1)、机构复杂。活塞的轴线与做功输出轴的轴线垂直相交，因此，活塞的往复运动不能使输出轴产生圆周运动，所以必须将输出轴做成曲轴，且通过连杆产生杠杆效应，才能推动轴产生圆周运动，向外界输出动能；活塞在缸体内的直线往复运动使得系统的能量转换过程和结构变得较为复杂；其两大机构，即曲柄连杆机构和配气机构所产生的机械摩擦损失以及爆燃高温的热损失，还需要两大系统，即润滑系统和散热系统为其维持运行正常作保障。

(2)、机械摩擦面积大。

(3)、排气温度高，一般出口温度在500度左右。

(4)、效率低，25％左右。采用涡轮增压技术(该技术多用于内燃发动机辅助系统)后可以利用部分排气余热，整体效率提升至30％左右，效率仍然较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能量利用效率较高的转子。

为实现上述目的，本实用新型的转子包括沿同一轴线平行并排设置的两块圆形壳板，两圆形壳板之间固连有至少一圈涡流板组，每圈涡流板组包括至少一个涡流板，每圈涡流板组分别对应一个壳板的同轴线虚拟圆柱，每圈涡流板组的组成涡流板沿该圈涡流板对应的虚拟圆柱的切线方向均匀绕设在该虚拟圆柱外部，所述两块圆形壳板中至少一个圆形壳板的中心垂直固定连通设有中空的中心轴，中心轴外端开设有轴向口；最外圈相邻涡流板的外端之间的部位形成切向口。

所述两块圆形壳板的中心皆固定连通设有中空的中心轴，所述中心轴与所述两块圆形壳板同轴线设置。

所述两块圆形壳板中的一块壳板固定连通设有中空的中心轴，另一块壳板固定连通设有实心的中心轴，所述中空的中心轴、所述实心的中心轴皆与所述两块圆形壳板同轴线设置。

所述涡流板组设有两圈，外圈涡流板组与壳板的同轴线虚拟外圆柱对应设置，内圈涡流板组与壳板的同轴线虚拟内圆柱对应设置。

本实用新型的转子具有如下的优点：