專利名稱：一種發動機及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種發動機及其應用，特別是一種具有高效導流部件的流體發動機及其在發電裝置上的應用。
人們對于利用氣流或液流推動的流體發動機，已不陌生，說到風力發動機(風車)、水力發動機(水輪機)等等，甚至連小學生都知道。多少年來，人類利用流體發動機將流體能量轉為機械能，造福于社會，促進了經濟的發展和社會的進步。
普通的流體發動機主要由葉輪、葉輪軸和機架構成，發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。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，現有大功率流體發動機，幾乎全是一些龐然大物。巨大的體積不但限制了流體發動機的應用領域，而且使流體發動機與其它發動機，如內燃機、電動機等等相比較，顯得效率太低，對此，人們是不滿意的。但是由于流體發動機具有許多其它發動機所不具備的優點，例如能量轉換無污染、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上縮小發動機的體積，即怎樣才能提高流體發動機的能量輸出效率，就成了目前人們在這個技術領域中努力研討的課題之一。
我們知道，當流體流經幾何形態不同的物體時，其流速會發生變化，例如當流體流經一種幾何形態為先收縮后擴張的“拉瓦爾噴管”時，會產生一種壓力降低流速升高的局部效應，即“射流效應”。有人將此原理應用于風力機，設計出一種裝有“喇叭外殼”的風力機，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·五種最佳設計的風力機》)。我們還知道，旋轉的渦流具有極大的軸功率。有人據此“渦流效應”設計出一種稱為“風透鏡”的裝置，將此裝置安裝在風輪前面，使迎面而來的風流線改變為沿軸向加速運動的渦流，集中吹向后面“焦點”處的風輪，使風輪飛速旋轉，它可使現有風車功率再提高8倍……(見一九八五年第一期《知識就是力量·風力發電的新方法》)。這些例子都說明了只要設法改善流體發動機某些部位的幾何形態，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動機的輸出功率，從而提高發動機的能量輸出效率。
本發明的目的就是要提供一種具有高效導流部件的流體發動機，并將其應用于流體發電機技術，以開發出風力、水力、管流等一系列新型發電裝置，拓寬流體發電技術的應用領域。
發明是這樣實現的將前、后兩只具有先收縮后擴張幾何形態的導流罩以首尾套接的方式結成一個管狀整體，在其管腔內依次裝上前葉輪、旋流器、后葉輪、調節器等部件，就構成了一個具有高效導流部件的流體發動機。其具體結構是后導流罩的前端與一個中心設有軸承的旋流器以環邊相聯，后端與一個具有同心軸承的調節器環邊相聯，一根直軸貫穿于旋流器與調節器的軸承之中，在旋流器與調節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，用前導流罩罩住前葉輪，使前葉輪處于前導流罩的收縮口部位，以前導流罩的后端與后導流罩的前端相套接，就成了一個管狀整體的流體發動機。當流體流經前導流罩的收縮口時，產生“射流效應”作用流體獲得第一次加速，加速了的流體作用于前葉輪，推動其旋轉作功;同時，進入導流罩的作用流體經過旋流器的導流槽和后導流罩的收縮口時，產生“渦流效應”，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作功。前后兩只葉輪同軸旋轉，共同向外輸出能量。發動機尾部的調節器則可調節作用流體流量的大小。
將本發明所說的流體發動機與發電機組合在一起，即可開發出各類流體發電裝置。
由于本發明同時設計使用了導流罩和旋流器，使作用流體產生“射流效應”和“渦流效應”而得到兩次加速，增大了發動機的輸出功率，從而提高了發動機的能量輸出效率。特別是將此流體發動機與發電機組合后開發出的各類流體發電裝置，發電效率高，相對體積小，結構簡單，維修方便，可使流體發電技術在更為廣泛的領域內得到應用，使人們更充分地利用流體能量造福于社會，這些就是本發明與現有技術相比所具有的突出優點。
以下將結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
圖1是本發明一種具體結構-管流發電裝置的剖視示意圖。
圖2是本發明另一種具體結構-風力發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)前導流罩(2)、旋流器(3)、后導流罩(4)、后葉輪(5)、直軸(6)、調節器(7)構成的流體發動機，該發動機的具體結構如下后導流罩(4)的前端通過環邊與旋流器(3)相聯，所說的旋流器(3)是一個由環形邊通過若干導流片與一個中心設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的導流槽的錐形體;后導流罩(4)的后端通過環邊與調節器(7)相聯，所說的調節器(7)是一個由若干阻流片與聯動機構共同組成的，類似于現有普通照像機上光圈調控機構的流量調節機件，在其支架中心裝有一個同心軸承;直軸(6)貫穿旋流器(3)與調節器(7)的同心軸承;在旋流器(3)與調節器(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)被前導流罩(2)環周罩住，前導流罩(2)的后端與后導流罩(4)的前端套接在一起，構成了發動機整體。位于管道出口處的流體發動機以穿出調節器(7)的直軸(6)的端頭，通過動力轉輸機構與安置于發動機附近的發電機相聯，組成管流發電裝置。當管道運作時，管內流體，或水，或油，或其它液體、氣體，流經流體發動機而輸出，該流體即可高效率地推動發動機運轉，從而帶動發電機發電，將管流能量轉換為電能。
參照圖2，一種風力發電裝置。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，是一個由發電機與流體發動機組合為一體的管狀發電裝置，因這種管狀發電裝置可以潛入流體發電，故又稱其為潛流發電裝置。這種主體部件的具體結構是前導流罩(2)與后導流罩(4)以首尾套接的方式聯結為一個整體，其中，前導流罩(2)以內壁通過電機支架(9)與機軸端頭裝有前葉輪(1)的發電機(8)相環接，后導流罩(4)的前端裝有旋流器(3)，后端裝有調節器(7)，與發電機軸同心相連的直軸(6)貫穿旋流器(3)與調節器(7)的同心軸承，在旋流器(3)與調節器(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向器(10);在主體件下部，裝有附加部件之二的轉向基座(11)。這種風力發電裝置若應用于來流方向恒定的場合時，可以將附加部件導向器(10)和轉向基座(11)拆除，而其主體部件-潛流發電裝置又可作為水力發電裝置單獨使用，以利用那些水頭不高的江河、溪澗、渠水發電。
權利要求
1.一種由前、后葉輪，前、后導流罩，以及旋流器、直軸、調節器構成的流體發動機，其特征是，后導流罩的前端通過環邊與旋流器相聯，后導流罩的后端通過環邊與調節器相聯，直軸的一端從旋流器上的中心軸承中穿過，一直伸入調節器上的同心軸承，并穿過它而露出軸端頭，在旋流器與調節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，前葉輪被前導流罩環周罩住，而前導流罩與后導流罩又以首尾套接的方式聯成一體。
2.根據權利要求1所述的流體發動機，其特征是，所說的前、后導流罩均是一種具有先收縮后擴張幾何形態的管狀部件，它們以首尾套接的方式聯結為一個整體。
3.根據權利要求1所述的流體發動機，其特征是，所說的旋流器是一個由環形邊通過若干導流片與一個中心設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的導流槽的錐狀體，并以環邊與后導流罩的收縮口端相聯結。
4.根據權利要求1所述的流體發動機，其特征是，所說的前葉輪所處的位置在前導流罩的收縮口部位。
5.根據權利要求1所述的流體發動機，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流槽流線的交匯點上。
6.一種管流發電裝置，其特征是，包含一個發電機和一個流體發動機，所說的流體發動機由前、后導流罩以首尾套接的方式聯結為一體，其中，后導流罩的前端與旋流器環邊相聯，后端與調節器環邊相聯，一根直軸貫穿旋流器與調節器上的同心軸承，在旋流器與調節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節器外，通過動力傳輸機構與發電機相聯。
7.一種由前、后葉輪，前、后導流罩，以及旋流器、直軸、調節器、發電機、電機支架構成的潛流發電裝置，其特征是，前導流罩與后導流罩以首尾套接的方式聯結為一管狀整體，其中，前導流罩以內壁通過電機支架與機軸端頭裝有前葉輪的發電機相環接，后導流罩的前端與旋流器環邊相聯，后端與調節器環邊相聯，而與發電機軸同心相連的直軸則貫穿于旋流器與調節器上的同心軸承，在旋流器與調節器之間的直軸上裝有后葉輪。
8.一種由導向器、轉向基座和潛流發電裝置共同組成的風力發電裝置，其特征是，導向器和轉向基座分別裝在潛流發電裝置的上、下部，所說的潛流發電裝置，由前、后導流罩以首尾套接的方式聯結為一個管狀整體，其中，前導流罩以內壁通過電機支架與機軸端頭裝有前葉輪的發電機相環接，后導流罩的前端與旋流器環邊相聯，后端與調節器環邊相聯，而與發電機軸同心相連的直軸則貫穿于旋流器與調節器上的同心軸承，在旋流器與調節器之間的直軸上裝有后葉輪。
全文摘要
本發明涉及一種發動機及其應用，特別是一種具有高效導流部件的流體發動機及其在發電裝置上的應用。本發明所說的流體發動機主要由導流罩、葉輪、旋流器等部件構成，由于同時使用了導流罩和旋流器，使作用流體得到兩次加速，增大了發動機的輸出功率。特別是將此發動機與發電機組合后，開發出的各類流體發電裝置，發電效率高，相對體積小，可使流體發電技術在更廣泛的領域內得到應用，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 優先權日1993年4月26日
發明者李小鷹 申請人:李小鷹