CN101793166A - 弧形锯轮蒸汽机 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种弧形锯轮蒸汽机，其具有一圆形功轮、在该功轮的中心与一轮轴固定配合，且该功轮枢设于一机体外壳内，该机体外壳的周面设置有进汽口和排放口，其中，该轮轴的一端穿过该机体外壳一侧的中心，并通过该端的转动向外输出转矩，该功轮的外部的中间设置有多个弧形凹凸锯齿，在功轮受到蒸汽作用转动时，该些弧形凹凸锯齿的凹弧形正面受到蒸汽冲力做功，该些弧形凹凸锯齿的凸弧形反面，使做功后的蒸汽排放产生的阻力降低。本发明的弧形锯轮蒸汽机在低压蒸汽的驱动下仍可获得很高的驱动力，具有很高的发功效率。

Description

弧形锯轮蒸汽机

技术领域

本发明涉及一种蒸汽机，特别是涉及一种弧形锯轮蒸汽机。

背景技术

随着工业生活的不断提高，电力消耗日渐增大，同时能源消耗也随之增加，污染的排放也在不断增加，治理污染，能源高效利用是人类目前关注的重大问题。电力作为一种清洁方便的二次能源广泛地应用于人类生产生活的各个领域。电力工业的快速发展，促进了电力技术的不断更新与进步，目前存在着火力发电、核子发电、柴油发电、水力发电、太阳能发电、风力发电等多种发电技术，其中，主流电力仍是依靠火力发电、其它电力因受到各种条件的限制，而很难代替火力发电成为主流。火力发电技术是通过煤燃烧产生热量、再将热量传递给水产生蒸汽，使蒸汽达到预定的压力，驱动蒸汽机运转、从而由蒸汽机转动带动发电机发电。

目前的火力发电技术要求蒸汽压力达到45-60/mpa，蒸汽质量达到不饱和质量、蒸汽温度达到350-460℃。在该技术条件的情况下对配套锅炉和管道的技术要求很高，经济投资大，热量排放与能源消耗都很大。上述的技术条件是取决于目前的火力发电用蒸汽机的技术设计，由于目前的火力发电用蒸汽机的内部是设计有具有多叶片的离心叶轮，叶轮转动依靠蒸汽压力驱动，而每一片叶片装置具有固定的受力强度，撞击强度有限，所以当受到冲击运动时要求此冲击是来自于不饱和蒸汽。由于不饱和蒸汽具有汽体质量轻、压力大、蒸汽的冲力与量均衡的优点，因此在火力发电中，蒸汽机叶轮的叶片受到不饱和蒸汽的冲击时，叶片的受力均匀、不会振动，不会冲伤叶片，也不会产生失衡振动等不良情况。但是又由于不饱和蒸汽具有压力高、温度高的特点，造成了目前的火力发电用蒸汽机机体澎胀率很大，叶片与机壳之间间隙也很大，从而使蒸汽机的发功效率低，能量消耗大，更由于叶轮的转速快，而造成转动结构磨损很大等问题。

目前通常使用的蒸汽机的叶轮是设计成每一片叶片斜向装置在叶轮外部、蒸汽从横向冲压、使叶轮正向转动，由于叶片三方周围的空间很大，汽流冲压叶片受力不集中，力的作用效率很低，另外由于叶片三方邻空，一方固定，当受到饱和蒸汽冲击时容易将叶片冲弯，会降低发功效率，(因为饱和蒸汽汽质重、冲力不均)。更重要的是在每一片叶片转到喷汽口位置时叶片受到蒸汽冲击是发功，转过喷汽口位置后叶片就会对蒸汽的排放产生阻力，蒸汽做功后排放流线不顺畅也会使发功效率下降得更大。

由此可见，上述现有的蒸汽机在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的弧形锯轮蒸汽机，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的蒸汽机存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的弧形锯轮蒸汽机，能够改进一般现有的蒸汽机，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的蒸汽机存在的缺陷，而提供一种新型结构的弧形锯轮蒸汽机，所要解决的技术问题是使其通过功轮外部的弧形凹凸锯齿的设计在低压蒸汽的驱动下仍可获得很高的驱动力，具有很高的发功效率，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种弧形锯轮蒸汽机，具有一圆形功轮、在该功轮的中心与一轮轴固定配合，且该功轮枢设于一机体外壳内，该机体外壳的周面设置有进汽口和排放口，其中，该轮轴的一端穿过该机体外壳一侧的中心，并通过该端的转动向外输出转矩，该功轮的外部的中间设置有多个弧形凹凸锯齿，在功轮受到蒸汽作用转动时，该些弧形凹凸锯齿的凹弧形正面受到蒸汽冲力做功，该些弧形凹凸锯齿的凸弧形反面，使做功后的蒸汽排放产生的阻力降低。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的弧形锯轮蒸汽机，其中该些弧形凹凸锯齿是同时固定于该功轮外部的轮圈与该轮圈二侧的圆盘隔板上，且该二侧的圆盘隔板是突出于该轮圈的固定该些弧形凹凸锯齿的表面，以与该轮圈形成一圆弧形固定槽，使该些弧形凹凸锯齿被三面固定。

前述的弧形锯轮蒸汽机，其中所述的轮轴是与设置于该功轮内部的一功轮夹盘中心的一功轮轴孔固定配合，其中该功轮夹盘与该轮圈由一功轮连接板连接。

前述的弧形锯轮蒸汽机，其中所述的轮圈的厚度大于该功轮连接板的厚度，该功轮夹盘的厚度大于该轮圈的厚度。

前述的弧形锯轮蒸汽机，其中所述的轮轴的两端分别装置轴承与密封构件，且在该机体外壳的两侧对应该轮轴两端的该轴承与密封构件分别固定地相连一轴承外壳，并且该些轴承外壳与该机体外壳形成为一体，以定位该轴承与密封构件，使该机体外壳与该功轮之间形成枢转结构。

前述的弧形锯轮蒸汽机，其中所述的机体外壳的外圈蒸汽做功位置的轴向宽度大于该机体外壳的中间机壳连接板位置的轴向宽度，该机体外壳的中心装置轴承位置的轴向宽度大于该机体外壳的外圈蒸汽做功位置的轴向宽度，从而使该机体外壳与该功轮之间形成狭小的空间。

前述的弧形锯轮蒸汽机，其中所述的机体外壳为一圆形壳体，其中，该进汽口是朝向该些弧形凹凸锯齿的凹弧形正面斜插于该壳体的周面进汽，该排放口是朝向该些弧形凹凸锯齿的凸弧形反面顺着功轮旋转离心的方向设置于该壳体的周面。

前述的弧形锯轮蒸汽机，其中所述的排放口的口径大于进汽口的口径，且排放口的个数由进汽口的个数确定。

前述的弧形锯轮蒸汽机，其中所述的机体外壳的周面设置有多个进汽口，并且对应地设置有多个排放口，且该些进气口与该些排放口间隔设置。

前述的弧形锯轮蒸汽机，其中所述的轮轴穿过该机体外壳的一端通过一连接器与发电机的轴头连接。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明弧形锯轮蒸汽机至少具有下列优点及有益效果：本发明的弧形锯轮蒸汽机在低压蒸汽的驱动下仍可获得很高的驱动力，其中的弧形凹凸锯齿结构具有受力大，耐冲击，耐振荡，耐磨损，排阻性能好，发功效率高等优点，使得弧形锯轮蒸汽机的功轮与机体外壳之间间隙小，能量消耗低，在工作时机体膨胀率低，对配套的锅炉与管道的质量要求低，经济投入小，经济效益高，适用范围广。蒸汽在4mpa压力以上即可驱动发电，适用于小型生活锅炉、工业锅炉、大型电力锅炉，同时也可以将导热油锅炉尾气热量配置余热锅炉产汽装置结合至本发明的设备进行发电，还可以在工业生活需要送汽供热时先进行发电，再将蒸汽送给生产生活供热使用，同时还可以配置在火力发电厂，在不饱和蒸汽已发过电的蒸汽排放后再装置本发明的设备进行二次发电，还可以配置为三次发电。(由于火力发电蒸汽压力为45-60mpa，发电后排放的压力为20mpa左右，配置二次发电后排放的压力为8mpa，所以还可以配置三次发电)。

综上所述，本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明弧形锯轮蒸汽机一较佳实施例的各组成部分的分解剖视图。

图2是本发明弧形锯轮蒸汽机一较佳实施例的功轮结构的示意图。

图3是本发明弧形锯轮蒸汽机一较佳实施例的机体外壳的示意图。

图4是本发明弧形锯轮蒸汽机与发电机连接的一实施方式的示意图。

1：功轮                11：功轮夹盘

111：功轮轴孔          12：功轮连接板

13：轮圈               14：弧形凹凸锯齿

141：凹弧形正面        142：凸弧形反面

15：圆盘隔板           2：轮轴

21：轴承               22：密封构件

23：轴承外壳           3：机体外壳

31：进汽口             32：排放口

33：蒸汽做功位置       34：机壳连接板

35：装置轴承位置       4：离合连接器

5：发电机              6：支撑架

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的弧形锯轮蒸汽机其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效获得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

请参阅图1、图2、图3及图4所示，其中，图1是本发明弧形锯轮蒸汽机一较佳实施例的各组成部分的分解剖视图，图2是本发明弧形锯轮蒸汽机一较佳实施例的功轮结构的示意图，图3是本发明弧形锯轮蒸汽机一较佳实施例的机体外壳的示意图，图4是本发明弧形锯轮蒸汽机与发电机连接的一实施方式的示意图。本发明较佳实施例的弧形锯轮蒸汽机，由一圆形的功轮1、一轮轴2以及一机体外壳3构成。上述的功轮1，在其内部具有一功轮夹盘11，且在功轮夹盘11的中心贯通功轮1的两侧表面设置有一功轮轴孔111，功轮夹盘11与位于功轮1外部的轮圈13通过功轮连接板12连接，并且轮圈13的厚度大于功轮连接板12的厚度，功轮夹盘11的厚度大于轮圈13的厚度。在功轮1外部轮圈13的二侧突出于轮圈13的表面设置有圆盘隔板15，轮圈13与二侧突出的圆盘隔板15形成一圆弧形固定槽，多个弧形凹凸锯齿14设置与该圆弧形固定槽内与轮圈13及二侧突出的圆盘隔板15固定连接，从而形成每个弧形凹凸锯齿14的三方被封闭固定，只有一方开口的结构，使得弧形凹凸锯齿14具有设计间隙小，抗疲劳性能，抗冲击性能良好的优点。每个弧形凹凸锯齿14在功轮1受到蒸汽作用转动时，其凹弧形正面141可以将做功蒸汽的冲力的全部力量接受，其凸弧形反面142使做功后的蒸汽排放时产生的阻力降低，同时也增强了与机体外壳之间密封性能与润滑性能。更由于每个弧形凹凸锯齿14是三方封闭固定，一方开口的设计，使得受到蒸汽冲击做功时，蒸汽冲入齿内不会散漏乱跑，达到了集中受力做功的效果。

上述的轮轴2，与功轮1的功轮轴孔111固定配合，其两端分别装置轴承21与密封构件22，且两端的轴承21与密封构件22分别装置于一轴承外壳23内。

上述的机体外壳3，为一圆形壳体，功轮1枢设于机体外壳3内，轮轴2的一端穿过机体外壳3一侧的中心，并通过该端的转动向外输出转矩，并且二轴承外壳23分别固定于机体外壳3的两侧与机体外壳3相连为一体，以定位轴承21与密封构件22，使机体外壳3与功轮1之间形成枢转连接。在机体外壳3的周面设置有进汽口31和排放口32，进汽口31是朝向弧形凹凸锯齿14的凹弧形正面141斜插于机体外壳3的周面，即正对着弧形凹凸锯齿14做功最大的位置方向进汽，排放口32是朝向弧形凹凸锯齿14的凸弧形反面142顺着功轮1旋转离心的方向设置于机体外壳3的周面，以使做功后的气流可以快速排放，降低蒸汽储留率，使功轮1转动的阻力也降低。并且蒸汽排放口32的口径大于蒸汽进汽口31的口径，从而更加快了蒸汽的排放，同时也更进一步减少了功轮1转动的阻力，提高了做功效率。而排放口32的个数也是依据进汽口31的个数确定，通常依据需要可设置多个，在本实施例中仅显示出两个排放口32和对应的进汽口31(如图4所示)，但并不以此为限。机体外壳3的外圈蒸汽做功位置33的轴向宽度大于其中间机壳连接板34位置的轴向宽度，而机体外壳3的中心装置轴承位置35的轴向宽度大于其蒸汽做功位置33的轴向宽度，从而使机体外壳3与功轮1之间形成狭小的空间，使得在蒸汽机工作时，只需要少量的蒸汽进入该空间，热能消耗低，热能的利用性能很高，同时蒸汽热能传递至机轴的性能也很慢，机轴澎胀率低，机体的使用性能会更长。

其中，弧形锯轮蒸汽机的轮轴2穿过机体外壳3的一端通过一连接器与发电机5的轴头连接，在本实施例中连接器为离合连接器4。

本发明的弧形锯轮蒸汽机在工作时，具有一定压力的蒸汽由进汽口31进入机体外壳3内，冲击功轮1外部固连的弧形凹凸锯齿14，驱动功轮1旋转，将蒸汽的内能转化为机械能，随着功轮1的旋转同时带动与其固连的轮轴2同步转动，轮轴2在随同功轮1同步转动的同时更将这种转动通过伸出于机体外壳3的一端向外输出，在轮轴2伸出机体外壳3的一端通过离合连接器4与发电机5连接后，则可带动发电机5转动，将机械能转化为电能。做功后的蒸汽随同功轮1的转动沿排放口32由机体外壳3内排出。由于本发明的弧形锯轮蒸汽机的功轮1外部的弧形凹凸锯齿14的结构具有受力大，耐冲击，耐振荡，耐磨损，排阻性能好，发功效率高等优点，使得本发明的弧形锯轮蒸汽机在不需要高压蒸汽的条件下，仍能够获得很高的驱动力。从而可以使功轮1与机体外壳3之间保持较小的间隙，降低了能量消耗，使工作时机体膨胀率低。由于不需要使用高压蒸汽，对配套的锅炉与管道的质量要求也比较低，经济投入小，经济效益高，且适用范围广。本发明的弧形锯轮蒸汽机在4mpa压力以上的蒸汽作用下即可驱动发电机5发电，适用于小型生活锅炉、工业锅炉、大型电力锅炉，同时也可以将导热油锅炉尾气热量配置余热锅炉产汽装置结合至本发明的弧形锯轮蒸汽机进行发电，还可以在工业生活需要送汽供热时先使用本发明的弧形锯轮蒸汽机进行发电，再将蒸汽送给生产生活供热使用，同时本发明的弧形锯轮蒸汽机还可以配置在火力发电厂，在不饱和蒸汽已发过电的蒸汽排放后再装置本发明的弧形锯轮蒸汽机进行二次发电，还可以配置为三次发电(由于火力发电蒸汽压力为45-60mpa，发电后排放的压力为20mpa左右，配置二次发电后排放的压力为8mpa，所以还可以配置三次发电)。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

 

Claims (10)

1.一种弧形锯轮蒸汽机，具有一圆形功轮、在该功轮的中心与一轮轴固定配合，且该功轮枢设于一机体外壳内，该机体外壳的周面设置有进汽口和排放口，其中，该轮轴的一端穿过该机体外壳一侧的中心，并通过该端的转动向外输出转矩，其特征在于：该功轮的外部的中间设置有多个弧形凹凸锯齿，在功轮受到蒸汽作用转动时，该些弧形凹凸锯齿的凹弧形正面受到蒸汽冲力做功，该些弧形凹凸锯齿的凸弧形反面，使做功后的蒸汽排放产生的阻力降低。

2.根据权利要求1所述的弧形锯轮蒸汽机，其特征在于其中该些弧形凹凸锯齿是同时固定于该功轮外部的轮圈与该轮圈二侧的圆盘隔板上，且该二侧的圆盘隔板是突出于该轮圈的固定该些弧形凹凸锯齿的表面，以与该轮圈形成一圆弧形固定槽，使该些弧形凹凸锯齿被三面固定。

3.根据权利要求2所述的弧形锯轮蒸汽机，其特征在于其中所述的轮轴是与设置于该功轮内部的一功轮夹盘中心的一功轮轴孔固定配合，其中该功轮夹盘与该轮圈由一功轮连接板连接。

4.根据权利要求3所述的弧形锯轮蒸汽机，其特征在于其中所述的轮圈的厚度大于该功轮连接板的厚度，该功轮夹盘的厚度大于该轮圈的厚度。

5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的弧形锯轮蒸汽机，其特征在于其中所述的轮轴的两端分别装置轴承与密封构件，且在该机体外壳的两侧对应该轮轴两端的该轴承与密封构件分别固定地相连一轴承外壳，并且该些轴承外壳与该机体外壳形成为一体，以定位该轴承与密封构件，使该机体外壳与该功轮之间形成枢转结构。

6.根据权利要求5所述的弧形锯轮蒸汽机，其特征在于其中所述的机体外壳的外圈蒸汽做功位置的轴向宽度大于该机体外壳的中间机壳连接板位置的轴向宽度，该机体外壳的中心装置轴承位置的轴向宽度大于该机体外壳的外圈蒸汽做功位置的轴向宽度，从而使该机体外壳与该功轮之间形成狭小的空间。

7.根据权利要求1所述的弧形锯轮蒸汽机，其特征在于其中所述的机体外壳为一圆形壳体，其中，该进汽口是朝向该些弧形凹凸锯齿的凹弧形正面斜插于该壳体的周面进汽，该排放口是朝向该些弧形凹凸锯齿的凸弧形反面顺着功轮旋转离心的方向设置于该壳体的周面。

8.根据权利要求1所述的弧形锯轮蒸汽机，其特征在于其中所述的排放口的口径大于进汽口的口径，且排放口的个数由进汽口的个数确定。

9.根据权利要求8所述的弧形锯轮蒸汽机，其特征在于其中在所述的机体外壳的周面设置有多个进汽口，并且对应地设置有多个排放口，且该些进气口与该些排放口间隔设置。

10.根据权利要求1所述的弧形锯轮蒸汽机，其特征在于其中所述的轮轴穿过该机体外壳的一端通过一连接器与发电机的轴头连接。

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