CN209704887U - 一种切换式透平机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种切换式透平机械，包括支撑套筒；机电装置，机电装置设于支撑套筒；旋转件，旋转件悬设于支撑套筒的顶端，旋转件包括安装轴、转动围壁及转动叶片，转动围壁围绕安装轴设置，转动叶片连接安装轴与转动围壁；传动件，传动件用于传动连接转动围壁与机电装置；其中，当切换式透平机械切换至出风状态时，机电装置为驱动电机；机电装置通过传动件驱动转动围壁转动，以实现转动叶片加速流体的流动；当切换式透平机械切换至发电状态时，机电装置为发电机；流动的流体带动转动叶片转动，以实现转动围壁通过传动件驱动机电装置发电。本实用新型提供的切换式透平机械能够分别作为发电设备和风力设备使用，且能耗小、节能性强、噪音低。

Description

一种切换式透平机械

技术领域

本实用新型涉及透平机械技术领域，尤其涉及一种切换式透平机械。

背景技术

在冷却散热设备上通常会采用轴流风扇强迫式散热冷却，当然也有采用离心风扇、贯流风扇等，轴流风机的特点是流体沿着扇叶的轴向流过。如电风扇和排气扇就属于轴流风扇。而离心风扇是将流体从风扇的轴向吸入后利用离心力将流体从风扇的轴向吸入后利用离心力将流体从圆周方向甩出去，如鼓风机和抽油烟机等。轴流风扇流量可以设计很大，但压头小；而离心风扇压头大，但流量相对小些。轴流风扇气流是垂直叶片旋转的方向，离心风机气流是沿着叶片旋转切线方向。

在相同的风量与风压大小情况下，离心风机比轴流风机要大，但所耗电能要小许多，噪音也要小很多，所以空调末端一般是采用离心风机，针对大规模风量离心风机却设计很困难，体积太大了，占用空间较多，所以大型冷却设备一般是采用轴流风机。

冷却塔在应用初期是喷淋池的形式，以后发展成为拔风筒形式，到1924年发展成为鼓风通风形式。二十世纪五六十年代，冷却塔获得重大突破，轴流通风冷却塔成为标准化塔型，得到快速发展。我国从二十世纪七十年代开始对冷却塔进行了大量深入研究，在八十年代取得了大量的研究成果，并推动国内冷却塔行业的快速发展。不断优化噪音、电耗、蒸发损失等技术指标，同时提升冷却塔的外观材料，融入建筑的整体品质。

目前工业冷却塔主要关注以下技术发展趋势：a、节水技术：通过在冷却塔气室两侧增加高效空冷换热装置，循环水在该装置内的冷却不产生水的蒸发，该部分的换热量占总换热量的15％～20％，因此与常规冷却塔相比，年均节水率(以蒸发水量计)达15～20％；b、消雾技术：通过降低从风筒出口排出气流的相对湿度，从而减少与大气混合过程中产生的水蒸气冷凝现象，实现低温环境下运行的羽雾减排；c、降噪技术：通过增加进风口消声器、排风口消声器、风机电机减振装置、消声填料等静音装置，与常规冷却塔相比，冷却塔设备外1米处噪声降低10～30分贝；d、节能技术：通过精细化设计使冷却塔上塔压头和风电机能耗做到更低；在高回水压力循环水系统中，通过合理设计，利用水动风机技术，合理有效利用高回水压头，节约风扇电机用电；通过自动化控制和调节，根据不同季节和环境温度，对冷却塔塔群风扇电机进行有效控制，达到智能控制和节能的目的；e、大型自然通风冷却塔的高位集水技术：该技术减少循环水泵的静扬程并降低冷却塔淋水噪音，相比常规冷却塔，大幅降低运行电耗及噪音治理费用。在核电领域所用冷却塔要求会比其它领域所用冷却塔要求更高，发展内陆核电是我国核电发展的方向。内陆核电必然采用冷却塔。核电的水量比火电大一倍，所以冷却塔淋水面积较大，相对风量与风压也大。核电冷却塔的市场将在今后的5～10年迅速增长，大力发展核电用冷却塔技术是今后的发展趋势，因此研究探索高效风力冷却，尤其是轴流风扇高效低成本运行也是势在必行的。

目前风力发电通常采用三个对称风叶发电机旋转轴对接于发电机的旋转轴，轴上须有承力的轴承，虽然迎风面很大却风力利用率不是很高，目前也有利用热气升力来发电的构想，如：太阳能热流体升力烟囱发电，还有风力发电其发电设备的转动轴也是靠轴流风机转动轴来输出旋转动能实现发电的。

风的阻力与风速平方的大小成正比，当前航空发动机动力气流方向轴向一致，涡扇发动机与与涡轮发动机都是轴向气流方向，涡扇发动机比涡轮发动机节能得多，而涡扇发动机无法实现超音速飞行，是因为涡扇发动机进风口相当于风扇叶轮其直径较大，所以迎风面也大，还有风的阻力与风速平方的大小成正比的原因，因此涡扇发动机不宜用作超音速飞机的的动力设备，而涡扇直径越大耗能就越少，这充分证明了轴流风扇直径越大就越节能的好处，但是轴流风机直径越大其噪音也会很大，因为风叶直径过大所产生摆动幅度大，不仅会有叶片边际涡流损耗，也会出现震动噪音困扰。故此为了实现规模风量目的，又要降低噪音，还要低能耗运行，所以本实用新型专利采用一种固叶出风圆筒把风力叶片连接到轴心部件上，用固叶出风圆筒把所有风叶连为一体来降低风叶震动幅度及频率，起到较好降低噪音的作用，其旋转动能不是风机轴心来带动风叶的旋转，而是靠风机外围的动力传输轮来实现旋转动能的传递，此透平装置可用作冷却塔的风机，亦可以用作热气升力发电或风力发电的能量转换装置。

现行轴流风扇完全是靠轴输出旋转动能，并且风叶边沿也会出现涡流损耗。

因此，有必要提供一种新的切换式透平机械。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种热流式发电装置，以解决现有技术的透平机械中叶片边沿的涡流损失大、噪音大、且无法切换式使用的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的切换式透平机械包括：

支撑套筒；

机电装置，所述机电装置设于所述支撑套筒；

旋转件，所述旋转件悬设于所述支撑套筒的顶端，所述旋转件包括安装轴、转动围壁及转动叶片，所述转动围壁围绕所述安装轴设置，所述转动叶片连接所述安装轴与所述转动围壁；

传动件，所述传动件用于传动连接所述转动围壁与所述机电装置；

其中，当所述切换式透平机械切换至出风状态时，所述机电装置为驱动电机；所述机电装置通过所述传动件驱动所述转动围壁转动，以实现所述转动叶片加速流体的流动；

当所述切换式透平机械切换至发电状态时，所述机电装置为发电机；流动的流体带动所述转动叶片转动，以实现转动围壁通过所述传动件驱动所述机电装置发电。

优选地，所述切换式透平机械还包括滑轮，所述滑轮的轴与所述转动围壁连接，所述滑轮安放在所述支撑套筒上实现滑动连接，并实现将所述转动围壁悬设于所述支撑套筒的顶端。

优选地，所述传动件的内圈与所述转动围壁连接，所述传动件的外圈与所述机电装置传动连接，所述传动件还用于将所述转动围壁悬设于所述支撑套筒的顶端。

优选地，所述传动件还包括第一传动件与第二传动件，所述第一传动件与所述机电装置的驱动轴连接，所述第二传动件的一端与所述转动围壁连接，所述第二传动件的另一端与所述第一传动件传动连接。

优选地，所述第二传动件围绕所述转动围壁设置，所述机电装置的数量为多个，多个所述机电装置围绕所述第二传动件设置。

优选地，所述第二传动件围绕所述转动围壁设置，所述机电装置的数量为一个，所述切换式透平机械还包括多个校准轮，多个所述校准轮围绕所述第二传动件设置，且所述第二传动件传动连接。

优选地，所述支撑套筒包括筒体、滑槽结构及支架，所述滑槽结构与所述支架均设于所述筒体，所述滑轮安放在所述滑槽结构内实现滑动连接，所述机电装置设于所述支架。

优选地，所述滑槽结构的槽口朝向所述转动围壁。

优选地，所述滑槽结构的槽口朝向所述传动件。

优选地，所述旋转件还包括多组辅助叶片，多组辅助叶片依次间隔设于所述安装轴。

本实用新型提供的切换式透平机械中，当所述切换式透平机械切换至出风状态时，所述机电装置为驱动电机；所述机电装置通过所述传动件驱动所述转动围壁转动，以实现所述转动叶片加速流体的流动；当所述切换式透平机械切换至发电状态时，所述机电装置为发电机；流动的流体带动所述转动叶片转动，以实现转动围壁通过所述传动件驱动所述机电装置发电；从而实现透平机械的切换式使用，既可以作为风扇，也可以作为发电机组；并且，转动叶片、安装轴及转动围壁为一体的旋转件结构，使得转动叶片的边沿不会产生涡流损失，在出风与进风压差较大时也不会有回流风情况出现，从而大大提高风压，并降低转动产生的噪音。

附图说明

图1为本实用新型提供的切换式透平机械的第一实施例的结构示意图；

图2为图1所示的切换式透平机械的剖视图；

图3为图2所示的切换式透平机械的局部示意图；

图4为本实用新型提供的切换式透平机械的第二实施例的结构示意图；

图5为本实用新型提供的切换式透平机械的第三实施例的剖视图。

附图标号说明：

1-支撑套筒、2-机电装置、3-旋转件、4-传动件、5-滑轮、6-校准轮；

11-筒体、12-滑槽结构、13-支架；

31-安装轴、32-转动叶片、33-转动围壁、34-辅助叶片；

41-第一传动件、42-第二传动件。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种切换式透平机械。

第一实施例

请结合参照图1-3，在本实用新型的第一实施例中，切换式透平机械包括：

支撑套筒1；

机电装置2，所述机电装置2设于所述支撑套筒1；

旋转件3，所述旋转件3悬设于所述支撑套筒1的顶端，所述旋转件3包括安装轴31、转动围壁33及转动叶片32，所述转动围壁33围绕所述安装轴31设置，所述转动叶片32连接所述安装轴31与所述转动围壁33；

传动件4，所述传动件4用于传动连接所述转动围壁33与所述机电装置2；

其中，当所述切换式透平机械切换至出风状态时，所述机电装置2为驱动电机；所述机电装置2通过所述传动件4驱动所述转动围壁33转动，以实现所述转动叶片32加速流体的流动；

当所述切换式透平机械切换至发电状态时，所述机电装置2为发电机；流动的流体带动所述转动叶片32转动，以实现转动围壁33通过所述传动件4驱动所述机电装置2发电。

本实用新型提供的切换式透平机械中，当所述切换式透平机械切换至出风状态时，所述机电装置2为驱动电机；所述机电装置2通过所述传动件4驱动所述转动围壁33转动，以实现所述转动叶片32加速流体的流动；当所述切换式透平机械切换至发电状态时，所述机电装置2为发电机；流动的流体带动所述转动叶片32转动，以实现转动围壁33通过所述传动件4驱动所述机电装置2发电；从而实现透平机械的切换式使用，既可以作为风扇，也可以作为发电机组；并且，转动叶片32、安装轴31及转动围壁33为一体的旋转件3结构，使得转动叶片32的边沿不会产生涡流损失，在出风与进风压差较大时也不会有回流风情况出现，从而大大提高风压，并降低转动产生的噪音。

在一实施例中，所述切换式透平机械还可以包括滑轮5，所述滑轮5的轴与所述转动围壁33连接，所述滑轮5安放在所述支撑套筒1内实现滑动连接，并实现将所述转动围壁33悬设于所述支撑套筒1的顶端。

在另一实施例中，所述传动件4的一端与所述转动围壁33连接，所述传动件4的另一端与所述机电装置2传动连接，所述传动件4还用于将所述转动围壁33悬设于所述支撑套筒1的顶端。可以理解，本实施例中，所述切换式透平机械也可以包括滑轮5，滑轮5悬设于所述支撑套筒1的顶端，减少滑轮5与支撑套筒1之间的磨损能耗。这不只是减少了摩擦损耗，同样大大降低了风叶运转的噪音，最终达到节能目的。

所述传动件4还包括第一传动件41与第二传动件42，所述第一传动件41与所述机电装置2的驱动轴连接，所述第二传动件42的一端与所述转动围壁33连接，所述第二传动件42的另一端与所述第一传动件41传动连接。

所述第二传动件42围绕所述转动围壁33设置，所述机电装置2的数量为多个，多个所述机电装置2围绕所述第二传动件42设置。

方便风力大小调节输出，可以多个对称设置的机电装置2同时带动第一传动件41旋转，其中会有一个机电装置2配有变频器，既可以实现有级负荷调节，也可以实现无级负荷调节。

本实施例中，所述第一传动件41可以是咬合轮，所述第二传动件42可以是动力传送轮。咬合轮与动力传输轮之间松紧度可以通过调节螺杆进行松紧度调节，这类似皮带轮摩擦传动方式。

转动围壁33、安装轴31及转动叶片32形成整体的旋转件3结构，可以大大减少了风叶运转时所产生的震动噪音，同时可避免大跨度风叶因旋转而折损。

通过动力传输轮来传递电机所产生的旋转动能无须配置减速齿轮箱了，并且还可以起到杠杆作用，风叶尺寸越大力矩就越大，这样就会省力，从而达到节能的目的，在同等风量情况下可节省耗电量。

通过机电装置2的驱动轴上面连接着的咬合轮与动力传输轮紧密咬合，用摩擦力带动动力传输轮及转动叶片32的旋转，或因风力(也可以是热力)作为动力源促使风叶被动旋动，而带动转动围壁33及动力传输轮转动；

当电机带动咬合轮旋转时就会带动动力传输轮转动，由于咬合轮为橡胶材质，具有弹性和较高的摩擦系数；

动力传输轮带动出风圆筒转动，而转动围壁33带动转动叶片32旋转；

这样不会产生转动叶片32边沿的涡流损失，在出风与进风压差较大时也不会有回流风情况出现，从而大大提高风压，并降低噪音。

所述支撑套筒1包括筒体11、滑槽结构12及支架13，所述滑槽结构12与所述支架13均设于所述筒体11，所述滑轮5的另一端与所述滑槽结构12滑动连接，所述机电装置2设于所述支架13。

所述滑槽结构12的槽口朝向所述转动围壁33。

所述滑槽结构12的槽口朝向所述传动件4。

转动叶片32可以采用石棉布及玻璃钢轻质化材料制作。

第二实施例

请参阅图4，基于第一实施例提供的切换式透平机械，本实施例提供的切换式透平机械的不同之处在于，所述第二传动件42围绕所述转动围壁33设置，所述机电装置2的数量为一个，所述切换式透平机械还包括多个校准轮6，多个所述校准轮6围绕所述第二传动件42设置，且所述第二传动件42传动连接。

本实施例中，所述校准轮6为同心度校准轮6。

由于安装轴31未设置轴承，凹型的滑槽结构12和校准轮6可以限制转动围壁33和转动叶片32在很小空间范围内波动。

第三实施例

请参阅图5，基于第一实施例提供的切换式透平机械，本实施例提供的切换式透平机械的不同之处在于，所述旋转件3还包括多组辅助叶片34，多组辅助叶片34依次间隔设于所述安装轴31。

本实施中，辅助叶片34可以为涡轮叶片；其用于增大旋转件3的受风面积。辅助叶片34可以与转动围壁33连接；辅助叶片34也可以不与转动围壁33连接。

安装轴31的顶端可以设计为流线型。

切换式透平机械可用作大型冷却装置的风力设备，也可以用作小型换气扇。

切换式透平机械可以用作风力发电设备和热气发电设备。其显著优势在于提高效率，减少噪音，同时还可以降低成本。

主要用来解决大型冷却设备为其提供低噪音高效率的风力，与传统轴流风扇显著不同之处其动力传输不是来自轴心所连接的电机；

它还可以用作风力发电与热气发电，与传统风力发电方式明显不同之处在于其发电设备不是连接风叶的轴，多个发电设备是均衡布置于固叶出风圆筒外围的动力传输轮，靠发电设备轴上的转动轮41咬合动力传输轮来实现风力转变成电能的，该装置可提高迎风面，并提高发电效率。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种切换式透平机械，其特征在于，包括：

支撑套筒；

机电装置，所述机电装置设于所述支撑套筒；

旋转件，所述旋转件悬设于所述支撑套筒的顶端，所述旋转件包括安装轴、转动围壁及转动叶片，所述转动围壁围绕所述安装轴设置，所述转动叶片连接所述安装轴与所述转动围壁；

传动件，所述传动件用于传动连接所述转动围壁与所述机电装置；

其中，当所述切换式透平机械切换至出风状态时，所述机电装置为驱动电机；所述机电装置通过所述传动件驱动所述转动围壁转动，以实现所述转动叶片加速流体的流动；

当所述切换式透平机械切换至发电状态时，所述机电装置为发电机；流动的流体带动所述转动叶片转动，以实现转动围壁通过所述传动件驱动所述机电装置发电。

2.如权利要求1所述的切换式透平机械，其特征在于，所述切换式透平机械还包括滑轮，所述滑轮的轴与所述转动围壁连接，所述滑轮安放在所述支撑套筒滑动连接，以实现将所述转动围壁悬设于所述支撑套筒的顶端。

3.如权利要求1所述的切换式透平机械，其特征在于，所述传动件的一端与所述转动围壁连接，所述传动件的另一端与所述机电装置传动连接，所述传动件还用于将所述转动围壁悬设于所述支撑套筒的顶端。

4.如权利要求1所述的切换式透平机械，其特征在于，所述传动件还包括第一传动件与第二传动件，所述第一传动件与所述机电装置的驱动轴连接，所述第二传动件的内圈与所述转动围壁连接，所述第二传动件的另一端与所述第一传动件传动连接。

5.如权利要求4所述的切换式透平机械，其特征在于，所述第二传动件围绕所述转动围壁设置，所述机电装置的数量为多个，多个所述机电装置围绕所述第二传动件设置。

6.如权利要求4所述的切换式透平机械，其特征在于，所述第二传动件围绕所述转动围壁设置，所述机电装置的数量为一个，所述切换式透平机械还包括多个校准轮，多个所述校准轮围绕所述第二传动件设置，且所述第二传动件传动连接。

7.如权利要求2所述的切换式透平机械，其特征在于，所述支撑套筒包括筒体、滑槽结构及支架，所述滑槽结构与所述支架均设于所述筒体，所述滑轮的另一端与所述滑槽结构滑动连接，所述机电装置设于所述支架。

8.如权利要求7所述的切换式透平机械，其特征在于，所述滑槽结构的槽口朝向所述转动围壁。

9.如权利要求7所述的切换式透平机械，其特征在于，所述滑槽结构的槽口朝向所述传动件。

10.如权利要求1-9中任一项所述的切换式透平机械，其特征在于，所述旋转件还包括多个辅助叶片，多个辅助叶片依次间隔设于所述安装轴。