[发明专利]基于流体容积变化的能量转换装置

摘要

本发明涉及基于流体容积变化的能量转换装置。包括定子和位于定子内腔中的转子，定子与转子之间形成密闭的工作腔，转子上沿周向设置有互成120°的三只行星辊，工作腔横截面的外轮廓线是由第一圆弧线、第二圆弧线、第三圆弧线、第一曲线、第二曲线、第三曲线、第四曲线、第五曲线和第六曲线连接而成的闭合线，工作腔横截面的内轮廓线是以转子轴心为圆心、转子半径为半径的圆，行星辊横截面的轮廓线是由第四圆弧线、第五圆弧线、第六圆弧线、第七曲线、第八曲线和第九曲线连接而成的闭合线。本发明能够同时满足流体容积可变、流体可靠密封和转子相对于定子内腔同轴线旋转的要求，以提升能量转换装置的性能。

主权项

1.一种基于流体容积变化的能量转换装置，包括定子（1）和位于定子内腔中的转子（6），转子通过转子轴（7）可旋转地支撑在定子的两端，其特征在于：所述转子为圆柱体形，其在定子内腔中与定子内腔同轴线转动配合，在与转子转动配合的定子的圆柱形内腔壁上，沿周向开设有凹槽（9），使定子与转子之间形成密闭工作腔（12），该工作腔横截面的内轮廓线为以转子轴心为圆心、转子半径为半径的圆，该工作腔横截面的外轮廓线是由第一圆弧线（22）、第二圆弧线（16）、第三圆弧线（19）、第一曲线（14）、第二曲线（15）、第三曲线（17）、第四曲线（18）、第五曲线（20）和第六曲线（21）连接而成的闭合线；在转子圆柱面上沿轴向开设有三个腔槽（13），三个腔槽在转子周向上互成120°，腔槽横截面的轮廓线为圆弧线，腔槽的两端面分别与所述凹槽的两侧面齐平，腔槽内设置有行星辊（8），行星辊通过辊轴（2）可旋转地支撑在转子的两端，且行星辊与腔槽同轴线，行星辊横截面的轮廓线是由第四圆弧线（28）、第五圆弧线（24）、第六圆弧线（26）、第七曲线（23）、第八曲线（25）和第九曲线（27）连接而成的闭合线，是以行星辊横截面中心点为旋转对称中心、旋转角为120°的旋转对称图形，在以该中心点为原点的平面直角坐标系中，第四圆弧线与第五圆弧线、第八曲线与第九曲线相对于纵坐标轴对称，第七曲线的方程式为：x²+( R₂‑y)²‑ R₁²=0，其中， ‑a≤x≤a，（R₂‑ R₁）≤y≤b;第四、第五、第六圆弧线的半径与所述腔槽横截面轮廓线的半径一致，为R₃‑ R₁；所述工作腔横截面的外轮廓线中，第一圆弧线连接在第一曲线与第六曲线之间，第二圆弧线连接在第二曲线与第三曲线之间，第三圆弧线连接在第四曲线与第五曲线之间，第一曲线与第二曲线连接，第三曲线与第四曲线连接，第五曲线与第六曲线连接，第一、第二、第三圆弧线是以转子轴心为圆心的圆弧线，工作腔横截面的外轮廓线是以转子横截面中心点为旋转对称中心、旋转角为120°的旋转对称图形，在以该中心点为原点的平面直角坐标系中，第一圆弧线与第二圆弧线、第一曲线与第二曲线、第三曲线与第六曲线、第四曲线与第五曲线分别相对于纵坐标轴对称；第一曲线的方程式为：（x‑a）²+（y‑b）²‑ R₁²=0，其中， 0≤x≤a·R₃/（R₃‑ R₁），b·R₃/（R₃‑ R₁）≤y≤（R₁+b）;第二曲线的方程式为：（x+a）²+（y‑b）²‑ R₁²=0，其中，‑ a·R₃/（R₃‑ R₁）≤x≤0，b·R₃/（R₃‑ R₁）≤y≤（R₁+b）;上述各式中，a=R₁·(1‑(( R₂²+2·R₁·R₃‑ R₃²)/(2· R₁·R₂))²)^1/2,b=( R₂²‑2·R₁·R₃+R₃²)/(2·R₂);其中R₁为行星辊轴线与转子轴线之间的距离，R₂为转子的半径，R₃为工作腔横截面外轮廓线中第一、第二、第三圆弧线的半径；所述行星辊在腔槽内与腔槽转动配合，行星辊的两端面与腔槽的两端面及所述凹槽的两侧面贴合；在转子（6）端面侧设置有行星辊同步控制机构，当转子旋转时，在行星辊同步控制机构作用下，三只行星辊（8）相对于定子（1）只作没有自转的圆周平移运动；在定子上开设有与所述工作腔相通的三个流体进口（11）和三个流体出口（10），三个流体进口（11）在定子内壁上的贯通口分别位于第一曲线（14）与第二曲线（15）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第一曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第三曲线（17）与第四曲线（18）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第三曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第五曲线（20）与第六曲线（21）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第五曲线所对应的定子内壁曲面一侧；三个流体出口（10）在定子内壁上的贯通口分别位于第一曲线（14）与第二曲线（15）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第二曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第三曲线（17）与第四曲线（18）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第四曲线所对应的定子内壁曲面一侧，以及第五曲线（20）与第六曲线（21）连接点所对应的定子内壁棱线附近的第六曲线所对应的定子内壁曲面一侧。