專利名稱：一種發(fā)動機及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動機及其應(yīng)用，特別是一種具有高效導(dǎo)流部件的流體發(fā)動機及其在發(fā)電裝置上的應(yīng)用。
人們對于利用氣流或液流推動的流體發(fā)動機，已不陌生，說到風(fēng)力發(fā)動機(風(fēng)車)、水力發(fā)動機(水輪機)等等，甚至連小學(xué)生都知道。多少年來，人類利用流體發(fā)動機將流體能量轉(zhuǎn)為機械能，造福于社會，促進了經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步。
普通的流體發(fā)動機主要由葉輪、葉輪軸和機架構(gòu)成，發(fā)動機向外輸出的功率與葉輪受力面積和作用流體的流速呈正相關(guān)。為了獲得較大的輸出功率，人們以往的主要作法是擴大葉輪的受力面積，所以，現(xiàn)有大功率流體發(fā)動機，幾乎全是一些龐然大物。巨大的體積不但限制了流體發(fā)動機的應(yīng)用領(lǐng)域，而且使流體發(fā)動機與其它發(fā)動機，如內(nèi)燃機、電動機等等相比較，顯得效率太低，對此，人們是不滿意的。但是由于流體發(fā)動機具有許多其它發(fā)動機所不具備的優(yōu)點，例如能量轉(zhuǎn)換無污染、動力成本低、能源廣泛等等，人們并不愿意放棄它。于是，怎樣才能在保證具有較大輸出功率的基礎(chǔ)上縮小發(fā)動機的體積，即怎樣才能提高流體發(fā)動機的能量輸出效率，就成了目前人們在這個技術(shù)領(lǐng)域中努力研討的課題之一。
我們知道，當(dāng)流體流經(jīng)幾何形態(tài)不同的物體時，其流速會發(fā)生變化，例如當(dāng)流體流經(jīng)一種幾何形態(tài)為先收縮后擴張的“拉瓦爾噴管”時，會產(chǎn)生一種壓力降低流速升高的局部效應(yīng)，即“射流效應(yīng)”。有人將此原理應(yīng)用于風(fēng)力機，設(shè)計出一種裝有“喇叭外殼”的風(fēng)力機，其輸出功率比不裝外殼時要大得多，大型的甚至要大5.5倍……(見一九八四年第二期《知識就是力量·五種最佳設(shè)計的風(fēng)力機》)。我們還知道，旋轉(zhuǎn)的渦流具有極大的軸功率。有人據(jù)此“渦流效應(yīng)”設(shè)計出一種稱為“風(fēng)透鏡”的裝置，將此裝置安裝在風(fēng)輪前面，使迎面而來的風(fēng)流線改變?yōu)檠剌S向加速運動的渦流，集中吹向后面“焦點”處的風(fēng)輪，使風(fēng)輪飛速旋轉(zhuǎn)，它可使現(xiàn)有風(fēng)車功率再提高8倍……(見一九八五年第一期《知識就是力量·風(fēng)力發(fā)電的新方法》)。這些例子都說明了只要設(shè)法改善流體發(fā)動機某些部位的幾何形態(tài)，就有可能加快作用流體的流速，無須擴大葉輪的受力面積亦可增大發(fā)動機的輸出功率，從而提高發(fā)動機的能量輸出效率。
本發(fā)明的目的就是要提供一種具有高效導(dǎo)流部件的流體發(fā)動機，并將其應(yīng)用于流體發(fā)電機技術(shù)，以開發(fā)出風(fēng)力、水力、管流等一系列新型發(fā)電裝置，拓寬流體發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。
發(fā)明是這樣實現(xiàn)的將前、后兩只具有先收縮后擴張幾何形態(tài)的導(dǎo)流罩以首尾套接的方式結(jié)成一個管狀整體，在其管腔內(nèi)依次裝上前葉輪、旋流器、后葉輪、調(diào)節(jié)器等部件，就構(gòu)成了一個具有高效導(dǎo)流部件的流體發(fā)動機。其具體結(jié)構(gòu)是后導(dǎo)流罩的前端與一個中心設(shè)有軸承的旋流器以環(huán)邊相聯(lián)，后端與一個具有同心軸承的調(diào)節(jié)器環(huán)邊相聯(lián)，一根直軸貫穿于旋流器與調(diào)節(jié)器的軸承之中，在旋流器與調(diào)節(jié)器之間的直軸上裝有后葉輪，在旋流器外的軸端頭上裝有前葉輪，用前導(dǎo)流罩罩住前葉輪，使前葉輪處于前導(dǎo)流罩的收縮口部位，以前導(dǎo)流罩的后端與后導(dǎo)流罩的前端相套接，就成了一個管狀整體的流體發(fā)動機。當(dāng)流體流經(jīng)前導(dǎo)流罩的收縮口時，產(chǎn)生“射流效應(yīng)”作用流體獲得第一次加速，加速了的流體作用于前葉輪，推動其旋轉(zhuǎn)作功;同時，進入導(dǎo)流罩的作用流體經(jīng)過旋流器的導(dǎo)流槽和后導(dǎo)流罩的收縮口時，產(chǎn)生“渦流效應(yīng)”，作用流體得到第二次加速，形成一股軸功率極強的渦流推動后葉輪旋轉(zhuǎn)作功。前后兩只葉輪同軸旋轉(zhuǎn)，共同向外輸出能量。發(fā)動機尾部的調(diào)節(jié)器則可調(diào)節(jié)作用流體流量的大小。
將本發(fā)明所說的流體發(fā)動機與發(fā)電機組合在一起，即可開發(fā)出各類流體發(fā)電裝置。
由于本發(fā)明同時設(shè)計使用了導(dǎo)流罩和旋流器，使作用流體產(chǎn)生“射流效應(yīng)”和“渦流效應(yīng)”而得到兩次加速，增大了發(fā)動機的輸出功率，從而提高了發(fā)動機的能量輸出效率。特別是將此流體發(fā)動機與發(fā)電機組合后開發(fā)出的各類流體發(fā)電裝置，發(fā)電效率高，相對體積小，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，可使流體發(fā)電技術(shù)在更為廣泛的領(lǐng)域內(nèi)得到應(yīng)用，使人們更充分地利用流體能量造福于社會，這些就是本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的突出優(yōu)點。
以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。


圖1是本發(fā)明一種具體結(jié)構(gòu)-管流發(fā)電裝置的剖視示意圖。
圖2是本發(fā)明另一種具體結(jié)構(gòu)-風(fēng)力發(fā)電裝置的剖視示意圖。
參照圖1，在管道出口處安裝著一個由前葉輪(1)前導(dǎo)流罩(2)、旋流器(3)、后導(dǎo)流罩(4)、后葉輪(5)、直軸(6)、調(diào)節(jié)器(7)構(gòu)成的流體發(fā)動機，該發(fā)動機的具體結(jié)構(gòu)如下后導(dǎo)流罩(4)的前端通過環(huán)邊與旋流器(3)相聯(lián)，所說的旋流器(3)是一個由環(huán)形邊通過若干導(dǎo)流片與一個中心設(shè)有軸承的流線形基套相連而組成的，表面具有若干向上旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)流槽的錐形體;后導(dǎo)流罩(4)的后端通過環(huán)邊與調(diào)節(jié)器(7)相聯(lián)，所說的調(diào)節(jié)器(7)是一個由若干阻流片與聯(lián)動機構(gòu)共同組成的，類似于現(xiàn)有普通照像機上光圈調(diào)控機構(gòu)的流量調(diào)節(jié)機件，在其支架中心裝有一個同心軸承;直軸(6)貫穿旋流器(3)與調(diào)節(jié)器(7)的同心軸承;在旋流器(3)與調(diào)節(jié)器(7)之間的直軸(6)上裝有后葉輪(5)，伸出旋流器(3)的直軸(6)的端頭上裝有前葉輪(1)，前葉輪(1)被前導(dǎo)流罩(2)環(huán)周罩住，前導(dǎo)流罩(2)的后端與后導(dǎo)流罩(4)的前端套接在一起，構(gòu)成了發(fā)動機整體。位于管道出口處的流體發(fā)動機以穿出調(diào)節(jié)器(7)的直軸(6)的端頭，通過動力轉(zhuǎn)輸機構(gòu)與安置于發(fā)動機附近的發(fā)電機相聯(lián)，組成管流發(fā)電裝置。當(dāng)管道運作時，管內(nèi)流體，或水，或油，或其它液體、氣體，流經(jīng)流體發(fā)動機而輸出，該流體即可高效率地推動發(fā)動機運轉(zhuǎn)，從而帶動發(fā)電機發(fā)電，將管流能量轉(zhuǎn)換為電能。
參照圖2，一種風(fēng)力發(fā)電裝置。該裝置整體由一個主體部件和兩個附加部件組裝而成，所說的主體部件，是一個由發(fā)電機與流體發(fā)動機組合為一體的管狀發(fā)電裝置，因這種管狀發(fā)電裝置可以潛入流體發(fā)電，故又稱其為潛流發(fā)電裝置。這種主體部件的具體結(jié)構(gòu)是前導(dǎo)流罩(2)與后導(dǎo)流罩(4)以首尾套接的方式聯(lián)結(jié)為一個整體，其中，前導(dǎo)流罩(2)以內(nèi)壁通過電機支架(9)與機軸端頭裝有前葉輪(1)的發(fā)電機(8)相環(huán)接，后導(dǎo)流罩(4)的前端裝有旋流器(3)，后端裝有調(diào)節(jié)器(7)，與發(fā)電機軸同心相連的直軸(6)貫穿旋流器(3)與調(diào)節(jié)器(7)的同心軸承，在旋流器(3)與調(diào)節(jié)器(7)之間的直軸(6)上裝有后葉輪(5)。在該主體部件的上部，裝有附加部件之一的導(dǎo)向器(10);在主體件下部，裝有附加部件之二的轉(zhuǎn)向基座(11)。這種風(fēng)力發(fā)電裝置若應(yīng)用于來流方向恒定的場合時，可以將附加部件導(dǎo)向器(10)和轉(zhuǎn)向基座(11)拆除，而其主體部件-潛流發(fā)電裝置又可作為水力發(fā)電裝置單獨使用，以利用那些水頭不高的江河、溪澗、渠水發(fā)電。
權(quán)利要求
1.一種由前、后葉輪，前、后導(dǎo)流罩，以及旋流器、直軸、調(diào)節(jié)器構(gòu)成的流體發(fā)動機，其特征是，后導(dǎo)流罩的前端通過環(huán)邊與旋流器相聯(lián)，后導(dǎo)流罩的后端通過環(huán)邊與調(diào)節(jié)器相聯(lián)，直軸的一端從旋流器上的中心軸承中穿過，一直伸入調(diào)節(jié)器上的同心軸承，并穿過它而露出軸端頭，在旋流器與調(diào)節(jié)器之間的直軸上裝有后葉輪，在旋流器外的直軸端頭上裝有前葉輪，前葉輪被前導(dǎo)流罩環(huán)周罩住，而前導(dǎo)流罩與后導(dǎo)流罩又以首尾套接的方式聯(lián)成一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體發(fā)動機，其特征是，所說的前、后導(dǎo)流罩均是一種具有先收縮后擴張幾何形態(tài)的管狀部件，它們以首尾套接的方式聯(lián)結(jié)為一個整體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體發(fā)動機，其特征是，所說的旋流器是一個由環(huán)形邊通過若干導(dǎo)流片與一個中心設(shè)有軸承的流線形基套相連而組成的，表面具有若干向上旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)流槽的錐狀體，并以環(huán)邊與后導(dǎo)流罩的收縮口端相聯(lián)結(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體發(fā)動機，其特征是，所說的前葉輪所處的位置在前導(dǎo)流罩的收縮口部位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體發(fā)動機，其特征是，所說的后葉輪所處的位置在旋流器錐形末端后的渦流束點處，亦即處于旋流器上各導(dǎo)流槽流線的交匯點上。
6.一種管流發(fā)電裝置，其特征是，包含一個發(fā)電機和一個流體發(fā)動機，所說的流體發(fā)動機由前、后導(dǎo)流罩以首尾套接的方式聯(lián)結(jié)為一體，其中，后導(dǎo)流罩的前端與旋流器環(huán)邊相聯(lián)，后端與調(diào)節(jié)器環(huán)邊相聯(lián)，一根直軸貫穿旋流器與調(diào)節(jié)器上的同心軸承，在旋流器與調(diào)節(jié)器之間的直軸上裝有后葉輪，直軸的一端延伸至旋流器外，端頭上裝有前葉輪，直軸的另一端延伸至調(diào)節(jié)器外，通過動力傳輸機構(gòu)與發(fā)電機相聯(lián)。
7.一種由前、后葉輪，前、后導(dǎo)流罩，以及旋流器、直軸、調(diào)節(jié)器、發(fā)電機、電機支架構(gòu)成的潛流發(fā)電裝置，其特征是，前導(dǎo)流罩與后導(dǎo)流罩以首尾套接的方式聯(lián)結(jié)為一管狀整體，其中，前導(dǎo)流罩以內(nèi)壁通過電機支架與機軸端頭裝有前葉輪的發(fā)電機相環(huán)接，后導(dǎo)流罩的前端與旋流器環(huán)邊相聯(lián)，后端與調(diào)節(jié)器環(huán)邊相聯(lián)，而與發(fā)電機軸同心相連的直軸則貫穿于旋流器與調(diào)節(jié)器上的同心軸承，在旋流器與調(diào)節(jié)器之間的直軸上裝有后葉輪。
8.一種由導(dǎo)向器、轉(zhuǎn)向基座和潛流發(fā)電裝置共同組成的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征是，導(dǎo)向器和轉(zhuǎn)向基座分別裝在潛流發(fā)電裝置的上、下部，所說的潛流發(fā)電裝置，由前、后導(dǎo)流罩以首尾套接的方式聯(lián)結(jié)為一個管狀整體，其中，前導(dǎo)流罩以內(nèi)壁通過電機支架與機軸端頭裝有前葉輪的發(fā)電機相環(huán)接，后導(dǎo)流罩的前端與旋流器環(huán)邊相聯(lián)，后端與調(diào)節(jié)器環(huán)邊相聯(lián)，而與發(fā)電機軸同心相連的直軸則貫穿于旋流器與調(diào)節(jié)器上的同心軸承，在旋流器與調(diào)節(jié)器之間的直軸上裝有后葉輪。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)動機及其應(yīng)用，特別是一種具有高效導(dǎo)流部件的流體發(fā)動機及其在發(fā)電裝置上的應(yīng)用。本發(fā)明所說的流體發(fā)動機主要由導(dǎo)流罩、葉輪、旋流器等部件構(gòu)成，由于同時使用了導(dǎo)流罩和旋流器，使作用流體得到兩次加速，增大了發(fā)動機的輸出功率。特別是將此發(fā)動機與發(fā)電機組合后，開發(fā)出的各類流體發(fā)電裝置，發(fā)電效率高，相對體積小，可使流體發(fā)電技術(shù)在更廣泛的領(lǐng)域內(nèi)得到應(yīng)用，使人們更充分地利用氣、水、油等各類流體的能量造福社會。
文檔編號F03B13/10GK1094482SQ93110680
公開日1994年11月2日 申請日期1993年4月26日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月26日
發(fā)明者李小鷹 申請人:李小鷹