本发明专利技术提供的一种轴流压缩膨胀式能量转换装置及控制方法，轴流压缩膨胀式能量转换装置包括：转子轴上具有多组动叶；压缩缸，套设在转子轴上，压缩缸上具有与外界连通的进/排气口；压缩缸内壁上具有静叶，压缩缸内的静叶与动叶交替排列；膨胀缸，套设在转子轴上，膨胀缸上具有与外界连通的进/排气口；膨胀缸的内壁上具有静叶，膨胀缸内的静叶与动叶交替排列；电动发电机，连接在转子轴上，电动发电机用于提供和吸收机械能。本发明专利技术的轴流压缩膨胀式能量转换装置，能够满足大流量、大功率的能量转换及存储要求，而且结构简单。而且结构简单。而且结构简单。
【技术实现步骤摘要】
一种轴流压缩膨胀式能量转换装置及控制方法
[0001]本专利技术涉及热泵储电
，具体涉及一种轴流压缩膨胀式能量转换装置及控制方法。
技术介绍
[0002]储能系统可以提高电网的经济性、安全性和稳定性，近年来得到了显著发展，为了进一步提高压缩空气储能系统、超临界二氧化碳储能系统的效率以及对电网调峰、碳达峰、碳中和的促进效果，大规模低成本的新型储能技术亟需研制并投入运营。
[0003]目前化学、飞轮储能系统的功率等级一般较小，大功率等级的储能系统只有抽水蓄能、压缩空气储能、超临界二氧化碳储能，但抽水蓄能系统的建设周期长、选址有特殊要求、建设成本高，因此亟需研制大规模低成本的新型储能技术及其关键能量转换部件以填补相应的技术应用空白。
技术实现思路
[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的储能系统的功率等级低的缺陷，从而提供一种轴流压缩膨胀式能量转换装置及控制方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供的轴流压缩膨胀式能量转换装置，包括：
[0006]转子轴，所述转子轴上具有多组动叶；
[0007]压缩缸，套设在所述转子轴上，所述压缩缸上具有与外界连通的进/排气口；所述压缩缸内壁上具有静叶，所述压缩缸内的静叶与所述动叶交替排列；
[0008]膨胀缸，套设在所述转子轴上，所述膨胀缸上具有与外界连通的进/排气口；所述膨胀缸的内壁上具有静叶，所述膨胀缸内的静叶与所述动叶交替排列；
[0009]电动发电机，连接在所述转子轴上，所述电动发电机用于提供和吸收机械能。
[0010]进一步地，所述压缩缸内具有两个镜像对称的压缩室，两个所述压缩室内的气体流向相反；所述膨胀缸内具有两个镜像对称的膨胀室，两个所述膨胀室内的气体流向相反。
[0011]进一步地，所述压缩缸内具有沿其轴线方向间隔设置的至少两个第一轴承，所述转子轴通过所述第一轴承与所述压缩缸转动连接；
[0012]所述膨胀缸内具有沿其轴线方向间隔设置的至少两个第二轴承，所述转子轴通过所述第二轴承与所述膨胀缸转动连接。
[0013]进一步地，所述压缩缸、所述膨胀缸以及所述转子轴上均设有隔热涂层。
[0014]进一步地，所述压缩缸与所述膨胀缸为一体成型的缸体，所述压缩缸与所述膨胀缸之间通过隔热板进行分隔。
[0015]进一步地，所述压缩缸的压缩室以及所述膨胀缸的膨胀室均为锥形结构。
[0016]进一步地，所述动叶以及静叶的迎气面以及背气面均为倾斜面。
[0017]一种轴流压缩膨胀式能量转换装置的控制方法，包括以下步骤：
[0018]向压缩缸内通入低压气体，经多级压缩后升至高压气体并排出；
[0019]向膨胀缸内通入高压气体，经多级膨胀后降至低压气体并排出；
[0020]当压缩缸的压缩耗功大于膨胀缸的膨胀产功时，将电动发电机切换至电动模式，为转子轴提供动力；
[0021]当压缩缸的压缩耗功小于膨胀缸的膨胀产功时，将电动发电机切换至发电模式，吸收转子轴的机械能、并转化为电能。
[0022]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0023]1.本专利技术提供的轴流压缩膨胀式能量转换装置，能够满足大流量、大功率的压力能与电能转换要求，而且结构简单。根据压缩缸的压缩耗功与膨胀缸的膨胀产功的差值，电动发电机能够进行模式切换(发电模式以及动力模式)；灵活可调的设计结构，能够将储能做到最大化，减小能量损失。
[0024]2.本专利技术提供的轴流压缩膨胀式能量转换装置，在压缩过程中，两个镜像对称的压缩室内的气体流向相反；的轴向力相互抵消；在膨胀过程中，两个镜像对称的膨胀室内的气体流向相反；以减小转子轴上的轴向推力。
[0025]3.本专利技术提供的轴流压缩膨胀式能量转换装置，压缩缸以及膨胀缸均通过至少两个轴承与转子轴连接，以减小转自轴的径向偏移，保证系统稳定运行。
[0026]4.本专利技术提供的轴流压缩膨胀式能量转换装置，隔热涂层的设置，减少压缩缸、膨胀缸以及转子轴与外界环境进行热交换，使压缩后气体的储热以及膨胀后气体的储冷最大化；同时，避免转子轴因过冷、过热而出现形变。
[0027]5.本专利技术提供的轴流压缩膨胀式能量转换装置，多级级动叶以及多级静叶的迎气面以及背气面均为倾斜面，倾斜面对气流起到一定的导向作用，以减小气体在流动过程的能力损失。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本专利技术中提供的轴流压缩膨胀式能量转换装置的示意图。
[0030]附图标记说明：
[0031]1、转子轴；2、压缩缸；3、膨胀缸；4、电动发电机；5、动叶；6、静叶；7、第一轴承；8、第二轴承。
具体实施方式
[0032]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、
以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0034]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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专利技术中的具体含义。
[0035]此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0036]实施例一
[0037]本实施例提供的轴流压缩膨胀式能量转换装置，包括：转子轴1、压缩缸2、膨胀缸3以及电动发电机4。
[0038]如图1所示，所述转子轴1上具有间隔设置的两组动叶5，每组多级动叶5包括间隔设置的两个动叶5，各动叶5均垂直连接在所述转子轴1的周向上。所述压缩缸2具有与外界连通的进/排气口，其内壁上具有间隔设置的两级静叶6；所述膨胀缸3具有与外界连通的进/排气口，其内壁上具有间隔设置的两级静叶6。所述压缩缸2以及膨胀缸3的轴线方向均具有穿设孔，所述转子轴1经穿设孔穿入所述压缩缸2以及膨胀缸3的内部；所述转子轴1的上的其中一组动叶5与压缩缸本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种轴流压缩膨胀式能量转换装置，其特征在于，包括：转子轴(1)，所述转子轴(1)上具有多组动叶(5)；压缩缸(2)，套设在所述转子轴(1)上，所述压缩缸(2)上具有与外界连通的进/排气口；所述压缩缸(2)内壁上具有静叶(6)，所述压缩缸(2)内的静叶(6)与所述动叶(5)交替排列；膨胀缸(3)，套设在所述转子轴(1)上，所述膨胀缸(3)上具有与外界连通的进/排气口；所述膨胀缸(3)的内壁上具有静叶(6)，所述膨胀缸(3)内的静叶(6)与所述动叶(5)交替排列；电动发电机(4)，连接在所述转子轴(1)上，所述电动发电机(4)用于提供和吸收机械能。2.根据权利要求1所述的轴流压缩膨胀式能量转换装置，其特征在于，所述压缩缸(2)内具有两个镜像对称的压缩室，两个所述压缩室内的气体流向相反；所述膨胀缸(3)内具有两个镜像对称的膨胀室，两个所述膨胀室内的气体流向相反。3.根据权利要求1所述的轴流压缩膨胀式能量转换装置，其特征在于，所述压缩缸(2)内具有沿其轴线方向间隔设置的至少两个第一轴承(7)，所述转子轴(1)通过所述第一轴承(7)与所述压缩缸(2)转动连接；所述膨胀缸(3)内具有沿其轴线方向间隔设置的至少两个第二轴承(8)，所述转子轴(1)通过...
【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，张涵，陈海生，林曦鹏，左志涛，李文，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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