本实用新型同时申请了发明专利！

该结构同心旋转，可在接触密封、或微间隙密封环境下实现流体能量转换，特别适合于中低品质余热、余压、余气的能量转换利用。

摘要：

“行星式流体能量转换结构” 属于旋转型的容积式结构，主要由定子、转子、沿转子周向均匀布置的行星辊、同步机构构成，可在接触密封、或非接触密封环境下，通过转子相对于输出轴的同轴线旋转，实现工作腔容积变化，从而实现能量转换，本结构克服了旋转与密封之间的矛盾性难题，可广泛应用于绝大部分流体机械（还可作为转子发动机结构）。

该结构简单、对称，同心旋转，转速高，振动噪音小，具有自吸、正反转功能，节能环保优势明显。其拓展性较强，可根据实际需要，多个串联、并联，也可设置2、3、4、5、6…个行星辊。

一、性能特点：

1、结构简单：只有转子、行星辊等运动件，没进出口机构（特殊情况除外），体积小；

2、完全对称：旋转机构完全对称，运行平稳，震动噪音小，可靠性高；

3、输出平稳：内壁型线平滑连接，容积变化平顺，动力、或工质输出变化平滑稳定；

4、同心旋转：转子相对于转子轴同轴线旋转，无偏心运动、无摆动、无往复运动；

5、通用特性：具自吸功能，可正转、反转；

6、密封润滑：接触密封、或非接触密封（微间隙等），各密封部位均可提供良好润滑；

7、耐磨特性：行星辊圆弧面多个密封件轮流负责密封，分散磨损，耐用性强；

8、冷却特性：可通过转子轴对转子、行星辊实施油冷、水冷、或气冷，方便内部冷却；

9、节能环保：密封环境下实现容积变化，泄漏小、节能，对称结构的振动噪音小，环保；

10、空间利用：在工作腔内侧的转子空闲位置，可设置发电机、电动机、涡轮、叶片等；

11、拓展性强：通过不同行星辊个数可拓展出多种类似结构，还可多结构串联、并联；

12、推广普及：该结构功能与活塞相同，属通用型结构，容易推广、普及，售后方便。

二、结构简介：

1、结构原理

行星式流体能量转换结构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，转子上设置有互成180°的行星辊（2只，后同），工作腔横截面的外轮廓线是由第一圆弧线、第二圆弧线、第一曲线、第二曲线、第三曲线和第四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三圆弧线、第四圆弧线、第五曲线和第六曲线连接而成的闭合线。

转子为圆柱体形，通过转子轴可旋转地支撑在定子的两端，其在定子内腔中与定子同轴线转动配合（既可用定子端盖作工作腔侧壁，也可用转子端部作工作腔侧壁）。

在转子圆柱面上沿轴向开设有两个转子腔槽，两个腔槽在转子周向上互成180°，腔槽横截面的轮廓线为圆弧线，腔槽的两端面分别与工作腔的两侧面齐平，腔槽内设置有行星辊，行星辊通过辊轴可旋转地支撑在转子的两端（腔槽侧壁），且行星辊与腔槽同轴线。

在同步机构控制下，行星辊相对于定子，作没有自转的、且围绕转子轴线的圆形公转运动；行星辊相对于转子，作转速相同、方向相反的旋转运动。

2、型线方程：

工作腔横截面外轮廓线是关于转子横截面中心点成中心对称的图形，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相对于纵坐标轴对称，第一曲线与第四曲线以及第二曲线与第三曲线相对于横坐标轴对称，其中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），

即该曲线是以（a，b）为圆心、R₁为半径的一段圆弧线；

行星辊横截面轮廓线是第三圆弧线、第四圆弧线、第五曲线和第六曲线连接而成的闭合线，是关于行星辊横截面中心点成中心对称的图形，在以该中心点为原点的平面直角坐标系中，第三圆弧线与第四圆弧线相对于纵坐标轴对称，第五曲线与第六曲线相对于横坐标轴对称，其中第五曲线的方程式为：

 x²+( R₂-y)²- R₁²=0，其中：-a≤x≤a，（R₂- R₁）≤y≤b，

即该曲线是以（0，R₂）为圆心、R₁为半径的一段圆弧线；

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、第二圆弧线的半径，第三、第四圆弧线的半径与所述腔槽横截面轮廓线的半径均为R₃- R₁，B₁、B₂、B₃、B₄点分别是对应曲线与圆弧线相切的点。

3、轨迹关系：

如图2、3、4所示，在同步机构作用下，第五曲线是第一曲线与第二曲线的连接点M₁在行星辊横截面上划出的轨迹，第六曲线是第三曲线与第四曲线的连接点M₂在行星辊横截面上划出的轨迹线，第一曲线是第五曲线与第三圆弧线的连接点D₁在定子底面上划出的轨迹线，第二曲线是第五曲线与第四圆弧线的连接点D₂在定子底面上划出的轨迹线，第三曲线是第六曲线与第四圆弧线的连接点D₃在定子底面上划出的轨迹线，第四曲线是第六曲线与第三圆弧线的连接点D₄在定子底面上划出的轨迹线。

意思是：行星辊D₁、D₂、D₃、D₄点对应的顶角棱线分别负责第一、二、三、四曲线对应曲面的密封，第三、四圆弧线对应的圆弧面分别负责第一、二圆弧线对应圆弧面的密封。

4、行星辊扭矩：

行星辊在从进口到出口的运行过程中，其圆弧形凹面和凸面受到的工质压力均通过其轴心，不会产生促使其自转的扭矩。

行星辊在从出口到进口的过渡过程中（经过M点），其位于进口、出口两侧圆弧形凹面（M点左右两侧）受到的工质压力可能会不均衡（这与进出口在周向的开口大小有关），不过，这种不均衡压力的作用时间极短。

促使行星辊产生自转趋势的扭矩，主要来自其两侧圆弧面密封件摩擦阻力产生的方向相反的扭矩、行星辊端部密封件摩擦阻力产生的扭矩、以及行星辊轴与轴承之间摩擦阻力产生的扭矩，其综合扭矩不大。

5、同步机构：

行星辊须在同步机构控制下，才能确保其运行姿态始终不变，即相对于转子的转速相同、方向相反，相对于定子其只围绕输出轴公转、没有自转。

同步机构可采用皮带、链条、齿轮、导轨等多种形式，由于会促使行星辊自转的扭矩主要来自摩擦阻力，不会明显加重同步机构的磨损。

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