CN102619563A - 流体能透平机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源动力机，尤其是有现有的或改进的气缸活塞透平机体，有或没有连杆曲轴机构，附加改进的活塞，附加进流体增压和排流体减压，附加水气压强转换输出和输出压力调节结构，单独使用或结合使用将各种能态流体工质中蕴有的能量转换成机械能量或其他形式能量持续工作的流体能透平机。现有的或改进的气缸活塞透平机体吸收各种能态流体的能量和水气压强转换，是其它各种结构的连结和能量输出的核心。附加改进的活塞吸收流体捶能量。进流体增压和排流体减压使进入流体工作缸的流体旋转产生增压涡旋和使排出流体工作缸的流体旋转产生同向降压涡旋。垂直的水气压强转换结构利用水气压强转换使做完功的流体顺利排出透平机体。

Description

流体能透平机

技术领域：

本发明涉及：一种新能源动力机，尤其是有现有的或改进的流体工作缸活塞透平机体，有或没有连杆曲轴机构，附加改进的活塞，附加进流体增压和排流体减压，附加水气压强转换输出和输出压力调节结构，单独使用或结合使用将各种能态流体工质中蕴有的能量转换成机械能量或其他形式能量持续工作的流体能透平机。 

背景技术：

目前，公知的水能量采集器有水锤泵、涡轮机、水电站、潮汐电站虽然都是绿色能源，但都只能采集动态水的势能压力。修建大坝，对地形地质等条件要求高，造价高。还会破坏原生态。而对流体其它各种能态，特别是静态水能态的采集利用尚未见报道。违背能量守恒定律的永动机是注定不能成功的。但我们也要克服偏见，不要谈“永”色变。中国人发明的，被美国人申请了美国专利Miles V.Sullivan专利第2402463号的“饮水鸟”被称为“令爱因斯坦也吃惊的玩具”就巧妙利用看不见的水份蒸发能量如同“永动机”一样时刻不停地工作着。“饮水鸟”虽无愧为巧妙利用看不见的能量的典范。但水蒸发提供的能量小，成不了动力机。且当水蒸发干净就“永动”不了。因此研发利用水，大气，气体各种流体压强的不同成因及其特性互相转换，单独使用或结合使用将各种能态流体工质中蕴有的能量转换成机械能量或其他形式能量持续工作的流体能透平机。将是新能源开发的好方向。 

发明内容：

本发明需要解决的技术问题是：克服背景技术的不足。提供一种遵守能量守恒定律，利用水，大气，气体各种流体压强的不同成因及其特性进行转换，单独使用或结合使用将各种能态流体工质中蕴有的能量转换成机械能量或其他形式能量持续工作的流体能透平机。 

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：造两缸轴心垂直平行并列相连，行程180度相反的现有的或改进的流体工作缸活塞透平机体，改进的流体工作缸活塞透平机体是取消连杆曲轴机构。改进的活塞附加有压缩气体储能室，活塞底部中心点有万向球座与一端有万向球的齿条连结，改进的活塞可绕流体工作缸圆心转动，磨损均匀。改进的附加压缩气体储能室活塞附加有上下两道一槽三环，各环斜开口方向不同互相错开的活塞气环，形成一道无开口的整体密封气环。也可附加使用其它各种方式改进的高效密封气环。改进的活塞附加有压缩气体储能室为从改进的活塞顶部往活塞里旋出个气缸，气缸里装有短活塞，短活塞上止点与改进的活塞顶部平，短活塞顶部凹处有充放气阀与短活塞顶部平，使改进的活塞构成附加压缩气体储能室的活塞，短活塞顶部凹处充放气阀用于给压缩气体储能室里预设高压或负压的高压空气或其他高压缩比、不易溶解、发热、不含水分的惰性气体(如：氮气)，当然也可附加使用其它各种方式缸内储能设置(如：橡胶隔膜储能)使用改进的附加压缩气体储能室活塞，既可以储能加大透平机功率。又可以防止水(气)锤力量对透平机的损害。每个活塞齿条下方连结或可不连结油压机油压缸的活塞。活塞下行同时将油压机油压缸内的液体压出。经高压油管输送到油马达做功。活塞上行同时往油压机油压缸内补充液体。齿条和另一缸活塞的齿条通过固定于机体的中间齿轮互相连接使其工作位置180度相反。其中一缸活塞下行时齿条就带动中间齿轮转动从而带动另1缸活塞齿条使另一缸活塞上行。齿条下段机体上有齿条限位轮和活塞行程调整限位螺钉或其它各种方式的行程调整限位装置。中间齿轮转动的同时带动现有的内燃机配气机构或改进的电磁或计算机或其它方式控制进排流体阀启闭。流体工作缸顶外表面有进排流体口及阀和只允许流体进入流体工作缸内的水(气)锤单向补偿球阀。进排流体口上有阀座，阀座里有活动阀板可堵住或打开进排流体口实现进排流体口启闭的闸阀。当然也可附加使用其它各种方式启闭快速、省力、密封好、防水受控制结构控制的进排流体阀(如：球阀开关)流体工作缸顶的进流体口及阀座可附加连通可以变向变高的用高强度、耐腐蚀材料制造的单面文丘里管增压罩，罩的内表面可附加装有用于在罩的喉管入口处使流体旋转产生增压涡旋，最符合流体动力学形状的导流板，连通单面文丘里管增压罩和进流体口及阀和阀座的导管内表面附加最符合流体动力学形状的螺旋导流道，共同使进入流体工作缸的流体旋转产生增压涡旋。最好两缸共用单面文丘里管涡旋增压罩。流体工作缸顶的排流体口及阀最好两缸共用附加连通在透平机顶部垂直固定的水气压强转换器的高强度、耐腐蚀材料制作的圆柱形抗高压形状的水气压强转换储能水 罐的从罐底直通近罐顶的进水管，水气压强转换储能水罐的进水管口附加用质量很轻的球做的单向球阀。水气压强转换储能水罐底的排水管连通管径比流体工作缸管径小数倍，内表面光滑用钢和纤维强化塑料或其他高强度质轻的新型材料制造的流体能透平机排流体管。当流体工作缸内水压强大于水气压强转换器的圆柱形抗高压形状的水气压强转换储能水罐内与水气压强转换储能水罐底的排水管口所处深度水压强相等的上方高压气体层气体压强时，因排水活塞直径与水气压强转换储能水罐进水管管径不等按排水活塞直径与水气压强转换储能水罐进水管管径正比再加大压力像注射器一样迫使水不断进入水气压强转换储能水罐进水管，水压强由零增加到大于水气压强转换储能水罐内上方高压气体层压强时就会顶开进水管口的单向轻球阀进入圆柱形抗高压形状的水气压强转换储能水罐里。逐渐占据罐里气体的位置在罐里形成下方水层和上方高压气体层。使罐里气体压强逐渐加大，水压强转换为气体压强。气体压强大于水气压强转换储能水罐底排水管口所处深度水压强时气体压强转换为水压强再按水气压强转换储能水罐直径与水气压强转换储能水罐底的排水管径正比加大压力将水从水气压强转换储能水罐底的排水管排出，使罐里气体压强和排水管口水压强平衡。不断进入圆柱形抗高压形状的水气压强转换储能水罐里的水，又不断被排出。附加使用垂直水气压强转换器可以将水压强转换为气体压强再将气体压强转换为水压强使流体能透平机的排水管不直接和水体相通不适用帕斯卡定律。水气压强转换器的高压气体层只有等压调节作用只可控制输出的射流水压强稍大于水气压强转换器的水气压强转换储能水罐底排水管口压强。如要加大输出的射流水压强就要在水气压强转换器的排水管上附加使用输出压力调节器，才能实现控制输出的射流水压强。可附加输出压力调节器是一个用相当口径和长度的钢管或其它高强度、耐腐蚀材料做的两端密封的圆柱形缸体。缸体内有一个短活塞将缸体分为压力水室和气体压力调节室，压力水室顶端进水口附加连通水气压强转换器的排水管。压力水室顶端排水口用排水管和能量转换、储备装置连通。气体压力调节室顶端有充放气阀，气体压力调节室里有高压的空气或惰性气体。可使用手动或计算机或其它方式控制气体压力调节室里气体压力，当从水气压强转换器的排水管输出的射流水压强稍大于输出压力调节器的气体压力调节室里气体压强时从水气压强转换器的排水管输出的射流水会推动输出压力调节器的短活塞从压力水室顶端进水口进入压力水室里再从压力水室顶端的排水口经排水管进入连通的能量转换、储备装置。附加使用输出压力调节器可以实现控制输出的射流水压力作为流体能透平机的一种能量输出方式。使用这种能量输出方式时活塞齿条下方就不附加连结油压机油压缸的活塞。当然也可附加使用其它各种方式的输出压力调节器。流体能透平机的排流体管近出口段内表面附加最符合流体动力学形状的螺旋导流道，排流体管的末端外出口处附加一个管径比排流体管出口管径稍大下端呈喇叭形用于产生引射增升效应的单文丘里管气旋降压罩。单文丘里管的气旋降压罩附加最符合流体动力学形状的导流板，共同使排出排流体管的流体旋转产生同向降压涡旋，水上工作时流体能透平机的排流体管不附加使用水气压强转换器或不附加使用水气压强转换器进水管口的单向球阀与大气连通。水下工作时流体能透平机的排流体管附加使用连通水气压强转换器进水管，水气压强转换器排水管与大气或水体连通或附加使用输出压力调节器。流体能透平机的排流体管排流体管上附加有手控或电控、机控、遥控的流量调节管道开关。用于调节流体能透平机转速和开启或关闭流体能透平机。有改进的流体工作缸活塞透平机体的流体能透平机可以方便的通过调节各缸活塞下方齿条与固定于机体中间齿轮的相对位置和活塞行程调整限位螺钉及进排流体阀启闭控制机构以改变流体能透平机活塞工作行程，调节流体能透平机功率和转速。当然还可以在齿条的末端附加连结连杆曲轴机构或使用双齿轮摆轴或瓦特发明的行星齿轮等换向传动装置把齿条上下运动转换成飞轮的旋转运动输出机械能量。 

现有的或改进的流体工作缸活塞透平机体的差别在于：1、现有的流体工作缸活塞透平机体可利用现有的成熟的内燃机制造技术及内燃机结构和零配件。但现有的流体工作缸活塞透平机体用传统的曲轴连杆和飞轮旋转方式输出机械能量。输出的机械能量需再转换为其他形式的能量才能远距离传输。较为笨拙。2、改进的流体工作缸活塞透平机体结构紧凑简单。重量与功率比(即单位功率)比较高。活塞工作行程调节方便。输出能量的方式可是传输效率最高的液压传输。输出的能量无需再转换可直接远距离传输到深海中或地面上使用。当然也可用飞轮旋转方式输出能量。制造技术较不成熟。 

流体能透平机的有益效果： 

1、一机多能：流体能透平机可单独使用或结合使用各种能态流体能量，大气压差、各种热机废气、蒸汽能、高压气(液)、风能、水压差、稳定平流水等多种绿色能源。是新能源利用技术的一次突破。将引领 单独使用或结合使用各种能态流体能量新能源开发利用的发展方向，促进新领域的科学研究和发展。 

2、一机多用：流体能透平机单独使用大气压差能或结合使用蒸汽能、风能工作时，在排气阀和排气管之间加装大气形态转化采水箱就可又做功又同时制取纯净水。从深海工作的流体能透平机排出海面的深海水，营养丰富有益人体和鱼类可综合利用。多台流体能透平机集中利用大气压差能工作时如果排气管够高，气象条件合适，可以从流体能透平机进气口中混入人工造雨剂或空气净化剂或水蒸气利用排气管的降压涡旋气流向高空播撒，达到人工造雨或净化空气目的。流体能透平机可作为水上水下作业或地面交通工具的动力机。流体能透平机在水下或地面固定的、移动的都可使用。 

3、引领了水(气)锤、涡旋、射流、引射增升、缸中储能、流体间压强转换、多种能量输出方式等多领域和多技术综合利用制造透平机技术新的发展方向。 

4、取消曲柄连杆机构的改进。活塞顶部加设缸中缸储能。一槽三环，各环斜开口方向不同互相错开形成无开口的整体密封气环。为改进新型内燃机提供新的思路。 

5、引领了稳定平流水、风能、高压气(液)能量转换利用形式和结构新的发展方向。 

附图说明

图1为流体能透平机的结构示意图 

图中：1.流体工作缸 2.活塞或改进的流体工作缸活塞 3.万向球座 4.一端有万向球的齿条 5.中间齿轮 6.齿条限位轮 7.活塞行程调整限位螺钉 8.进流体口及阀和阀座 9.排流体口及阀和阀座 10.水(气)锤单向补偿球阀 11.单面文丘里管增压罩 12.流体能透平机排流体管 13.水气压强转换器的水气压强转换储能水罐14.水气压强转换器进水管 15.水气压强转换器排水管 16.流体能透平机排流体管末端外出口处的单文丘里管气旋降压罩 17.附加输出压力调节器 18.流量调节管道开关 19.压缩气体储能室 20.短活塞 21.储能室充放气阀 22.活塞密封气环 23.水气压强转换储能水罐进水管口附加的单向轻球阀 24.水气压强转换储能水罐内等于水气压强转换储能水罐底排水管口压力的上方高压气体层 25.水气压强转换储能水罐内的下方水层 26.两端密封的圆柱形缸体 27.短活塞 28.压力水室 29.气体压力调节室 30.压力水室顶端进水口 31.压力水室顶端排水口 32.输出压力调节器气体压力调节室充放气阀 

下面结合附图1对本发明做进一步的描述：造两缸轴心垂直平行并列相连，行程180度相反的现有的或改进的流体工作缸1和活塞2透平机体，改进的流体工作缸活塞2透平机体是取消连杆曲轴机构。改进的活塞2附加有压缩气体储能室19底部中心点有万向球座3与一端有万向球的齿条4连结，改进的活塞2可绕流体工作缸圆心转动，磨损均匀。改进的附加压缩气体储能室活塞2有上下两道一槽三环，各环斜开口方向不同互相错开的活塞气环22形成一道无开口的整体密封气环22每个活塞齿条4下方连结油压机油压缸的活塞。活塞下行同时将油压机油压缸内的液体压出。经高压油管输送到油马达做功。活塞上行同时往油压机油压缸内补充液体。齿条和另一缸活塞的齿条4通过固定于机体的中间齿轮5相连接使其工作位置180度相反。其中一缸活塞下行时齿条4就带动中间齿轮5转动从而带动另1缸活塞齿条4使另一缸活塞上行。齿条下段机体上有齿条限位轮6和活塞行程调整限位螺钉7或其它各种方式的限位装置7中间齿轮5转动的同时带动现有的内燃机配气机构或改进的电磁或计算机或其它方式控制进排流体阀启闭。流体工作缸顶外表面有进流体口及阀和阀座8和排流体口及阀和阀座9和只允许流体进入流体工作缸内的水(气)锤单向补偿球阀10进排流体口上有阀座，阀座里有活动阀板可堵住或打开进排流体口实现进排流体口的启闭。当然也可附加使用其它各种方式启闭快速、省力、密封好、防水受控制结构控制的进排流体阀。附加从改进的活塞2顶部往活塞里旋出个气缸19气缸19里装有短活塞20短活塞20上止点与改进的活塞2顶部平，短活塞20顶部凹处有充放气阀21与短活塞20顶部平，使改进的活塞构成附加压缩气体储能室的活塞2短活塞20顶部凹处充放气阀21用于给压缩气体储能室19里预设高压或负压的高压空气或其他高压缩比、不易溶解、发热、不含水分的惰性气体(如：氮气)，当然也可附加使用其它各种方式缸内储能设置(如：橡胶隔膜储能)使用改进的附加压缩气体储能室活塞2既可以储能加大透平机功率。又可以防止水(气)锤力量对透平机的损害。流体工作缸顶的进流体口及阀8可附加连通可以变向的用高强度、耐腐蚀材料制造的单面文丘里管增压罩11罩的内表面可附加装有用于在罩的喉管入口处使流体旋转产生增压涡旋，最符合流体动力学形状的导流板，连通单面文丘里管增压罩11和进流体口及阀和阀座8的导管内表面附加最符合流体动力学形状的螺旋导流道，共同使进入流体工作缸的流体旋转产生增压涡旋。最好两 缸共用单面文丘里管涡旋增压罩11流体工作缸顶的排流体口及阀9最好两缸共用附加连通在透平机顶部垂直固定的水气压强转换器13的高强度、耐腐蚀材料制作的圆柱形抗高压形状的水气压强转换储能水罐13的从罐底直通近罐顶的进水管14水气压强转换储能水罐的进水管14口附加用质量很轻的球做的单向球阀23水气压强转换储能水罐13底的排水管15连通管径比流体工作缸管径小数倍，内表面光滑用钢和纤维强化塑料或其他高强度质轻的新型材料制造的的排流体管12当流体工作缸内水压强大于水气压强转换器的圆柱形抗高压形状的水气压强转换储能水罐13内与水气压强转换储能水罐底的排水管口所处深度水压强相等的上方高压气体层24气体压强时，因排水活塞2直径与水气压强转换储能水罐进水管14管径不等按排水活塞2直径与水气压强转换储能水罐进水管14管径正比再加大压力像注射器一样迫使水不断进入水气压强转换储能水罐进水管14水压强由零增加到大于水气压强转换储能水罐13内上方高压气体层24压强时就会顶开进水管口的单向轻球阀23进入圆柱形抗高压形状的水气压强转换储能水罐13里。逐渐占据罐里气体的位置在罐里形成下方水层25和上方高压气体层24使罐里气体压强逐渐加大，水压强转换为气体压强。气体压强大于水气压强转换储能水罐底排水管15口所处深度水压强时气体压强转换为水压强再按水气压强转换储能水罐13直径与水气压强转换储能水罐底的排水管15径正比加大压力将水从水气压强转换储能水罐底的排水管15排出，使罐里气体压强和排水管口水压强平衡。不断进入圆柱形抗高压形状的水气压强转换储能水罐13里的水又不断被排出。附加使用垂直水气压强转换器13可以将水压强转换为气体压强再将气体压强转换为水压强使流体能透平机的排水管12不直接和水体相通不适用帕斯卡定律。水气压强转换器的高压气体层24只有等压调节作用只可控制输出的射流水压强稍大于水气压强转换器的水气压强转换储能水罐13底排水管15口压强。如要加大输出的射流水压强就要在水气压强转换器的排水管15上附加使用输出压力调节器17才能实现控制输出的射流水压强。可附加输出压力调节器17是一个用相当口径和长度的钢管或其它高强度、耐腐蚀材料做的两端密封的圆柱形缸体26缸体内有一个短活塞27将缸体分为压力水室28和气体压力调节室29压力水室28顶端进水口30附加连通水气压强转换器的排水管15压力水室排水口31用排水管和能量转换、储备装置连通。气体压力调节室29顶端有充放气阀32气体压力调节室29里有高压的空气或惰性气体。可使用手动或计算机或其它方式控制气体压力调节室29里气体压力，当从水气压强转换器的排水管15输出的射流水压强稍大于输出压力调节器的气体压力调节室29里气体压强时从水气压强转换器的排水管15输出的射流水会推动输出压力调节器的短活塞27从压力水室28顶端进水口30进入压力水室28里再从压力水室顶端的排水口31经排水管进入连通的能量转换、储备装置。附加使用输出压力调节器17可以实现控制输出的射流水压力作为流体能透平机的一种能量输出方式。流体能透平机的排流体管12近出口段内表面附加最符合流体动力学形状的螺旋导流道，排流体管的外出口处附加一个管径比排流体管出口管径稍大下端呈喇叭形用于产生引射增升效应的单文丘里管气旋降压罩16单文丘里管的气旋降压罩16附加最符合流体动力学形状的导流板，共同使排出排流体管12的流体旋转产生同向降压涡旋，水上工作时流体能透平机的排流体管12不附加使用水气压强转换器13或不附加使用水气压强转换器进水管口的单向球阀23水下工作时流体能透平机的排流体管12附加使用连通水气压强转换器进水管14水气压强转换器排水管15与大气或水体连通或附加使用输出压力调节器17流体能透平机的排流体管12上有手控或电控、机控、遥控的流量调节管道开关18用于调节流体能透平机转速和开启或关闭流体能透平机。有改进的流体工作缸活塞透平机体的流体能透平机可以方便的通过调节各缸活塞2下方齿条4与固定于机体中间齿轮5的相对位置和活塞行程限位螺钉7及进排流体阀启闭控制机构以改变流体能透平机活塞2工作行程，调节流体能透平机功率和转速。当然还可以在齿条4的末端附加连结连杆曲轴机构或使用双齿轮摆轴或瓦特发明的行星齿轮等换向传动装置把齿条上下运动转换成飞轮的旋转运动输出机械能量。 

图2为改进的流体工作缸活塞结构示意图 

图中：2.活塞或改进的流体工作缸活塞 3.万向球座 4.一端有万向球的齿条 19.压缩气体储能室 20.短活塞21.储能室充放气阀 22.活塞密封气环 

下面结合附图2对本发明做进一步的描述：改进的活塞2附加有压缩气体储能室19底部中心点有万向球座3与一端有万向球的齿条4连结，改进的活塞2可绕流体工作缸1圆心转动，磨损均匀。改进的附加压缩气体储能室活塞2有上下两道一槽三环，各环斜开口方向不同互相错开的活塞气环22形成一道无开口的整体密封气环22每个活塞齿条4下方连结油压机油压缸的活塞。从改进的活塞2顶部往活塞里旋 出个气缸19气缸19里装有短活塞20短活塞20上止点与改进的活塞2顶部平，短活塞20顶部凹处有充放气阀21与短活塞20顶部平，使改进的活塞构成附加压缩气体储能室的活塞2短活塞20顶部凹处充放气阀21用于给压缩气体储能室19里预设高压或负压的高压空气或其他高压缩比、不易溶解、发热、不含水分的惰性气体，使用改进的附加压缩气体储能室活塞2既可以储能加大透平机功率。又可以防止水(气)锤力量对透平机的损害。 

图3为水气压强转换器的结构示意图 

图中：9.排流体口及阀和阀座 12.流体能透平机排流体管 13.水气压强转换器的水气压强转换储能水罐14.水气压强转换器进水管 15.水气压强转换器排水管 16.流体能透平机排流体管末端外出口处的单文丘里管气旋降压罩 17.附加输出压力调节器 23.水气压强转换储能水罐进水管口附加的单向轻球阀 24.水气压强转换储能水罐内等于水气压强转换储能水罐底排水管口压力的上方高压气体层 25.水气压强转换储能水罐内的下方水层 

下面结合附图3对本发明做进一步的描述：流体工作缸顶的排流体口及阀和阀座9最好两缸共用附加连通在透平机顶部垂直固定的水气压强转换器13的高强度、耐腐蚀材料制作的圆柱形抗高压形状的水气压强转换储能水罐13的从罐底直通近罐顶的进水管14水气压强转换储能水罐的进水管14口有可附加有用质量很轻的球做的单向球阀23水气压强转换储能水罐底排水管15连通管径比流体工作缸管径小数倍，内表面光滑用钢和纤维强化塑料或其他高强度质轻的新型材料制造的的排流体管12水上工作时流体能透平机的排流体管12可不用附加使用水气压强转换器13或不用附加使用水气压强转换器进水管口的单向球阀23水下工作时流体能透平机的排流体管12附加连通水气压强转换器进水管14水气压强转换器排水管15与大气或水体连通或附加使用输出压力调节器17当压强大于水气压强转换器13的圆柱形抗高压形状的水气压强转换储能水罐13内与水气压强转换储能水罐13近罐底排水管15口所处深度水压强相等的上方高压气体层24气体压强。因排水活塞2直径与水气压强转换储能水罐进水管14管径不等按排水活塞2直径与水气压强转换储能水罐进水管14管径正比再加大压强像注射器一样迫使水不断进入水气压强转换储能水罐进水管14水压强由零增加到大于水气压强转换储能水罐13内上方高压气体层24压强时就会顶开进水管口的单向轻球阀23进入圆柱形抗高压形状的水气压强转换储能水罐13里。逐渐占据罐里气体的位置在罐里形成下方水层15和上方高压气体层24使罐里气体压强逐渐加大，水压强转换为气体压强。气体压强大于水气压强转换储能水罐13近罐底排水管15口所处深度水压强时气体压强转换为水压强将水从水气压强转换储能水罐13直通近罐底的排水管15排出，使罐里气体压强24和排水管15口水压强平衡。不断进入圆柱形抗高压形状的水气压强转换储能水罐13里的水，又不断被排出。附加使用垂直水气压强转换器13可以将水压强转换为气体压强再将气体压强转换为水压强使流体能透平机的排水管12不直接和水体相通不适用帕斯卡定律。 

图4为附加输出压力调节器结构示意图 

图中：12.流体能透平机排流体管 13.水气压强转换器的水气压强转换储能水罐 15.水气压强转换器排水管 17.附加输出压力调节器 24.水气压强转换储能水罐内等于水气压强转换储能水罐近罐底排水管口压力的上方高压气体层 26.两端密封的圆柱形缸体 27.短活塞 28.压力水室 29.气体压力调节室 30.压力水室顶端进水口 31.压力水室顶端排水口 32.输出压力调节器气体压力调节室充放气阀 

下面结合附图4对本发明做进一步的描述：水气压强转换器13的高压气体层24只有等压调节作用只可控制输出的射流水压强稍大于水气压强转换器13的水气压强转换储能水罐13近罐底排水管15口压强。如要加大输出的射流水压强就要在水气压强转换器的排水管15上附加使用输出压力调节器17用计算机或其它方式通过输出压力调节器气体压力调节室29上的充放气压力调节阀32调节气体压力调节室29里的气体压力才能实现控制输出的射流水压强。可附加输出压力调节器17是一个用相当口径和长度的钢管或其它高强度、耐腐蚀材料做的两端密封的圆柱形缸体26缸体26内有一个短活塞27将缸体分为压力水室28和气体压力调节室29压力水室顶端进水口30可附加连通水气压强转换器的排水管15压力水室顶端的排水口31用排水管和能量转换、储备装置连通。气体压力调节室29顶端有充放气阀32可使用手动或计算机或其它方式控制气体压力调节室29里气体压力，当从水气压强转换器的排水管15输出的射流水压强稍大于输出压力调节器17的气体压力调节室29里气体压强时从水气压强转换器的排水管15输出的射流 水会推动输出压力调节器的短活塞27从压力水室顶端进水口30进入压力水室28里再从压力水室顶端的排水口31经排水管12进入连通的能量转换、储备装置。附加使用输出压力调节器17可以实现控制输出的射流水压力作为流体能透平机的一种能量输出方式。 

具体实施方式：

1、流体能透平机单独使用大气层压差能工作：将流体能透平机置于地面或摩天大楼底层固定。流体能透平机排气管不附加使用连通水气压强转换器或不附加使用水气压强转换器进水管口质量很轻的球做的单向球阀直通高空，越高功率越大。排气管的末端外出口处附加使用产生引射增升效应的单文丘里管气旋降压罩。用专用工具经进气阀给压缩气体储能室预设空气或其他高压缩比、不易溶解、发热、不含水分惰性气体(如：氮气)的负压气体。根据流体能透平机排气管的高度和其他综合因素。要使排气冲程改进的附加压缩气体储能室活塞到达上止点时压缩气体储能室内负压仅有少量气体供压缩储能即可。开启流体能透平机排气管上的管道开关。工作冲程：中间齿轮转动的同时带动现有的内燃机配气机构或触动电磁开关或缸内压力等各种感应器通知计算机或其它方式使进气阀开启。排气阀关闭。改进的附加压缩气体储能室活塞处于上止点。大气压经进气阀附加连通可以变向的单文丘里管涡旋增压罩内表面可使流体旋转产生增压涡旋的导流板。在罩的喉管入口处使进入缸内空气的旋转产生增压反气旋。大于1个大气压的空气进入缸内。推动改进的附加压缩气体储能室活塞向下止点运动做功。同时使压缩气体储能室短活塞下行压缩预设的低压气体开始储能。压缩气体储能室短活塞较改进的附加压缩气体储能室活塞快速下行加速入缸大气的速度和涡旋转速并加大了未来的气锤打击力。改进的附加压缩气体储能室活塞到达下止点时进气阀闭合。此时改进的附加压缩气体储能室活塞上方产生的气锤压力迫使压缩气体储能室短活塞再次下行压缩气体完成储能。气锤单向补偿阀迅速打开吸气入缸完成补偿即闭合。工作冲程结束。此时压缩气体储能室里的负压气体被压缩到大于1个大气压。排气冲程：完成工作冲程的改进的附加压缩气体储能室活塞处于下止点。中间齿轮转动的同时带动现有的内燃机配气机构或触动电磁开关或缸内压力等各种感应器通知计算机或其它方式使进气阀关闭。排气阀开启。完成工作冲程的气缸经直通高空的排气管接通高空低压排气冲程开始。气缸内空气向高空低压自然对流加上压缩气体储能室里储存的大于1个大气压的气体推动压缩气体储能室短活塞上行排气。工作冲程改进的附加压缩气体储能室活塞以入缸气体压力带动排气冲程改进的附加压缩气体储能室活塞也同时上行排气，两者以大于两倍入缸气体压力共同排气，因气缸与排气管的口径不等。排出的空气再被增压加速射流。利用排气管近出口段内表面的螺旋导流道和排气管末端外出口处附加的单文丘里管气旋降压罩引射增升在排气管口形成同向降压气旋。在排气冲程改进的附加压缩气体储能室活塞上方形成负压。排气冲程改进的附加压缩气体储能室活塞在工作冲程改进的附加压缩气体储能室活塞带动下到达上止点。压缩气体储能室短活塞也到达上止点。排气冲程结束。此时压缩气体储能室内负压气压与排气管口负压气压相同。工作冲程改进的附加压缩气体储能室活塞上方的大气压与排气冲程改进的附加压缩气体储能室活塞上方的负压气压差就可以使透平机连续运转做功了。 

2.流体能透平机用大气层压差能结合使用风能工作：将流体能透平机置于地面有大风处固定。流体能透平机排气管不附加连通水气压强转换器或不附加使用水气压强转换器进水管口质量很轻的球做的单向球阀直通高空或排气管不用太长将管口背向风吹过来的方向。排气管末端外出口处附加使用产生引射增升效应的单文丘里管气旋降压罩。流体能透平机进气阀连通使用变向装置使罩口始终朝向风吹过来方向的单文丘里管涡旋增压罩。可同时自动捕捉结合使用风能加大气压差增加流体能透平机的功率。工作原理同流体能透平机单独使用大气层压差能。 

3、流体能透平机单独使用风能工作：将流体能透平机置于地面固定。流体能透平机进气阀连通使用变向装置使罩口始终朝向风吹过来方向的单文丘里管涡旋增压罩。流体能透平机排气管不附加连通水气压强转换器或不附加使用水气压强转换器进水管口质量很轻的球做的单向球阀直通高空或排气管不用太长将管口背向风吹过来的方向。排气管末端外出口处附加使用产生引射增升效应的单文丘里管气旋降压罩。就可自动捕捉单独使用风能使流体能透平机工作。工作原理同流体能透平机单独使用大气层压差能。 

4、流体能透平机单独使用蒸汽能或各种热机废气等高压气(液)工作：将流体能透平机的进流体阀连结各种蒸汽或热机废气发生器。也可附加使用单文丘里管增压罩，还可附加在单文丘里管涡旋增压罩喉管口再设置引射增升装置，还可在连通单文丘里管增压罩和进流体阀的导管内表面附加最符合流体动力学形状的 螺旋导流道使流体旋转产生增压涡旋，提高入缸流体的速度和压力加大流体能透平机功率。流体能透平机排气管不附加连通水气压强转换器或不附加使用水气压强转换器进水管口质量很轻的球做的单向球阀直通高空。排气管末端外出口处附加使用产生引射增升效应的单文丘里管气旋降压罩。工作原理同流体能透平机单独使用大气层压差能。 

5、流体能透平机单独使用大气压差能或结合使用蒸汽能、风能工作时，在流体能透平机排气阀和直通高空排气管之间加装大气形态转化采水箱就可又做功又同时制取纯净水。 

6、多台流体能透平机集中利用大气压差能工作时如果流体能透平机直通高空的排气管够高，气象条件合适，可以从流体能透平机进气口中混入人工造雨剂或空气净化剂或水蒸气利用直通高空的排气管及其降压涡旋气流向高空播撒，达到人工造雨或净化空气目的。 

7、流体能透平机单独使用水压差能工作： 

流体能透平机的排水管低处要附加使用连通垂直的水气压强转换器进水管，水气压强转换器排水管与大气或水体连通。再用专用工具经进气阀给储能室预设空气或其他高压缩比、不易溶解、发热、不含水分惰性气体(如：氮气)的高压气体。根据流体能透平机的入水工作深度和其他综合因素。要使排气冲程改进的附加压缩气体储能室活塞到达上止点和压缩气体储能室短活塞在上止点时压缩气体储能室里预设高压气体压强和流体能透平机排水管低处附加连通的水气压强转换储能罐内气体压强相同。必要时也可用空压机经流体能透平机排水管给水气压强转换储能罐内补气。从组合式抗风浪平稳型海洋平台或双体或多体的组合式抗风浪平稳型海洋平台船上把流体能透平机吊入水下或在组合式抗风浪平稳型海洋平台或双体或多体的组合式抗风浪平稳型海洋平台船所搭载的水下平台上固定或放置流体能透平机。入水深度根据所需工作压力调整。流体能透平机附加的水气压强转换器排水管高于水面与大气连通或不用露出水面与水体连通。开启流体能透平机排水管上的管道开关。 

工作冲程：中间齿轮转动的同时带动现有的内燃机配气机构或触动电磁开关或缸内压力等各种感应器通知计算机或其它方式使进水阀开启。排水阀关闭。改进的附加压缩气体储能室活塞处于上止点。水经流体能透平机进水阀附加连通的可以变向的单文丘里管涡旋增压罩内表面可使流体旋转产生增压涡旋的导流板，进入缸内产生增压水旋涡。推动压缩气体储能室短活塞下行压缩预设的高压气体储能。也使改进的附加压缩气体储能室活塞向下止点运动做功。压缩气体储能室短活塞较改进的附加压缩气体储能室活塞快速下行加速入缸水流的速度和转速并加大了未来的水锤打击力。压缩气体储能室短活塞的快速下行也加深了入水深度使其上方的水压强增大。推着改进的附加压缩气体储能室活塞使其工作压力加大。随着改进的附加压缩气体储能室活塞下行，水对改进的附加压缩气体储能室活塞的水压强逐渐加大。所做的功越来越大。改进的附加压缩气体储能室活塞到达下止点时，根据帕斯卡定律此时工作缸内水压强按入水深度各不相同。水缸进水阀闭合，改进的附加压缩气体储能室活塞上方产生的水锤压力迫使压缩气体储能室短活塞再次下行压缩气体完成储能。水锤单向补偿球阀迅速打开吸水入缸完成补偿即闭合。工作冲程结束。此时压缩气体储能室里气压大于最深入水深度的压强。排水冲程：中间齿轮转动的同时带动现有的内燃机配气机构或触动电磁开关或缸内压力等各种感应器通知计算机或其它方式使进水阀关闭。排水阀开启。完成工作冲程改进的附加压缩气体储能室活塞处于下止点。压缩气体储能室完成储能。此时压缩气体储能室里储存最深入水深度水压强加水锤压强的压缩气体压强推动压缩气体储能室短活塞上行排水。工作冲程改进的附加压缩气体储能室活塞以所处水深水压强带动排水冲程改进的附加压缩气体储能室活塞也同时上行排水，两者以大于两倍入缸水压强共同排水。根据帕斯卡定律此时排水缸内的水压强都改变为大于两倍入缸水压强。水压强大于垂直的水气压强转换器的圆柱形抗高压形状的水气压强转换储能水罐内与水气压强转换储能水罐底排水管口所处深度水压强相等的上方高压气体层气体压强。因排水活塞直径与水气压强转换储能水罐进水管管径不等按排水活塞直径与水气压强转换储能水罐进水管管径正比再加大压力像注射器一样迫使水不断经流体能透平机的排水管进入水气压强转换储能水罐进水管，水压强由零增加到大于水气压强转换储能水罐内上方高压气体层压强时就会顶开进水管口单向轻球阀进入圆柱形抗高压形状的水气压强转换储能水罐里。逐渐占据罐里气体的位置在罐里形成下方水层和上方高压气体层。使罐里气体压强逐渐加大，水压强转换为气体压强。气体压强大于水气压强转换储能水罐底排水管口所处深度水压强时，气体压强转换为水压强按水气压强转换储能水罐直径与排水管径正比加大压力将水从水气压强转换储能水罐底 的排水管排出，使罐里气体压强和排水管口水压强平衡。不断进入圆柱形抗高压形状的水气压强转换储能水罐里的水，又不断被排出。附加使用垂直水气压强转换器可以将水压强转换为气体压强再将气体压强转换为水压强使流体能透平机的排水管不直接和水体相通不适用帕斯卡定律。水气压强转换器的高压气体层有等压调节作用无需附加使用输出压力调节器可控制输出的射流水压强稍大于水气压强转换器的水气压强转换储能水罐近罐底排水管口压强将水排出水面或排到水体中。如要加大输出的射流水压强就要在水气压强转换器的排水管上附加使用输出压力调节器，用计算机或其它方式通过输出压力调节器气体压力调节室上的充放气压力调节阀调节气体压力室里的气体压力才能实现控制输出的射流水压强。附加使用输出压力调节器可以实现控制输出的射流水压力作为流体能透平机的一种能量输出方式。随着排水冲程改进的附加压缩气体储能室活塞上行。排水缸内水的重量在逐渐减少。排水所需消耗的功也在逐渐减少。被排出水面的水被加速射流利用排水管近出口段内表面的螺旋导流道和排水管末端外出口处单文丘里管气旋降压罩引射增升在排水管口形成同向降压水涡旋和同向降压气旋。共同降低圆柱形耐高压水气压强转换储能水罐内排水所需的气压。排水冲程改进的附加压缩气体储能室活塞在工作冲程改进的附加压缩气体储能室活塞下行随水深加深水压强越来越大推力的带动下到达上止点。压缩气体储能室短活塞也到达上止点。排气冲程完成。工作冲程改进的附加压缩气体储能室活塞上方和排水冲程改进的附加压缩气体储能室活塞上方存在的压力差及工作冲程产生的越来越大能量与排水所需消耗的越来越小能量间不守恒就可以使流体能透平机持续做功了。在深海工作的流体能透平机输出的液压能可就近驱动水底作业工具作为水下作业的动力源。从深海工作的流体能透平机与大气连通的排水管排出海面的深海水，营养丰富有益人体和鱼类可综合利用。 

8、使用流体能透平机建造潮汐电站：在海岸线底或海岸大坝底的陆地上建潮汐电站。在海岸线或海岸大坝的陆地上挖设低于最低潮水位的地沟和埋设连通低于最低潮水位地沟和大海的引水管。地沟端的引水管口有阀门。再流体能透平机垂直于水面固定在低于最低潮水位的地沟地面里。引水管连通流体能透平机的进水阀。流体能透平机垂直的水气压强转换器排水管不附加使用输出压力调节器连通海岸顶或海岸大坝顶高于水面的储水罐。打开引水管上管道开关，流体能透平机就可以工作了。此潮汐电站克服了传统潮汐电站选址要求高、造价高、对原生态破坏大的缺点。 

9、使用流体能透平机在水电站坝底地面或水库坝底地面建造电站：在水电站坝底地面或水库坝底地面安装流体能透平机。将水电站坝底或水库坝底的水用上有管道开关的引水管连通流体能透平机的进水阀。流体能透平机排水管不用附加使用或附加使用垂直的水气压强转换器，水气压强转换器排水管不用附加使用或附加使用输出压力调节器连通能量转换、储备装置。打开引水管上管道开关，流体能透平机就可以工作了。 

10、流体能透平机单独使用或结合使用水压差和深海海流稳定平流水能量工作：在组合式抗风浪平稳型海洋平台或双体或多体的组合式抗风浪平稳型海洋平台船所搭载的水下平台上固定流体能透平机。流体能透平机的排水管最低处要附加装有垂直的水气压强转换器。水气压强转换器排水管高于水面或不用露出水面。流体能透平机进水阀连通使用变向变深装置使罩口始终朝向深海海流过来方向的单文丘里管涡旋增压罩。流体能透平机海平面高度低于深海海流平流水层。可同时自动捕捉利用平流水能量加大水压差增加流体能透平机的功率。工作原理同流体能透平机单独使用水压差能。 

11、流体能透平机单独使用河流或水力发电站发电后废水等稳定平流水能量工作：在组合式抗风浪平稳型海洋平台或双体或多体的组合式抗风浪平稳型海洋平台船所搭载的水下平台上固定流体能透平机，置于河流或水力发电站发电后排水等有稳定平流水经过处。流体能透平机的排水管最低处要附加装有垂直的水气压强转换器。水气压强转换器排水管高于水面或不用露出水面或将水气压强转换器排水管口背向稳定平流水过来的方向。流体能透平机进水阀连通使用变向变深装置使罩口始终朝向稳定平流水过来方向的单文丘里管涡旋增压罩。就可自动捕捉只利用河流或水力发电站发电后废水等稳定平流水的压差能使流体能透平机工作。工作原理同流体能透平机单独使用水压差能。 

12、流体能透平机作为使用高压气体的交通工具的动力机： 

将流体能透平机像内燃机一样安装在汽车等交通工具上，用专用工具经进气阀给储能室预设空气或其他高压缩比、不易溶解、发热、不含水分惰性气体的大气压气体。流体能透平机进气阀连通进气量控制阀和高 压气体储备罐。也可附加使用朝向交通工具前进方向的单文丘里管增压罩。还可附加在单文丘里管涡旋增压罩喉管口再设置高压气体射流引射增升装置，还可在连通进气阀导管的内表面附加有最符合流体动力学形状的螺旋导流道使高压气体旋转产生增压涡旋，提高入缸高压气体的速度和压力加大流体能透平机功率。流体能透平机排气管不用附加有手控或电控、机控、遥控的流量调节管道开关像内燃机一样安装在汽车等交通工具上。流体能透平机就可像内燃机一样工作。也可在流体能透平机排气管末端外出口处附加使用产生引射增升效应的单文丘里管气旋降压罩加大流体能透平机功率。 

13、使用流体能透平机作为潜水器的动力机：将流体能透平机像内燃机一样安装在潜水器里，用专用工具经进气阀给储能室预设空气或其他高压缩比、不易溶解、发热、不含水分惰性气体(如：氮气)的高压气体。进水阀连通内表面附加可使流体旋转产生增压涡旋的导流板的单文丘里管涡旋增压罩朝向潜水器前进方向连通水体。排水阀排水管连通垂直的水气压强转换器或附加输出压力调节器和潜水器后的喷水推进装置。根据流体能透平机工作原理。排水冲程时，工作冲程的附加压缩气体储能室活塞以所处水深水压强带动排水冲程的附加压缩气体储能室活塞上行排水，排水冲程的附加压缩气体储能室活塞的压缩气体储能室里储存所处水深水压强和水锤压强的压缩气体也同时推动短活塞上行排水，两者以两倍入缸水压强共同排水，大于水气压强转换器高压气体层等于潜水器喷嘴口所处水深的压强。由于水气压强转换器的高压气体层具有等压调节作用故无需附加使用输出压力调节器就可将水经水气压强转换器排水管和潜水器后喷嘴口排到水体中。当然也可使用附加输出压力调节器。用计算机或其它方式通过输出压力调节器气体压力调节室上的充放气阀控制气体压力调节室里的气体压力，控制输出的射流水压力。经潜水器后喷水推进装置的喷嘴喷出等于预设气体压力大于喷嘴口水压强的射流水推进潜水器，同时控制推进速度。 

Claims (9)

1.本发明涉及一种新能源动力机，尤其是有现有的或改进的气缸活塞透平机体，附加改进的活塞，附加进流体增压和排流体减压，附加水气压强转换结构，单独使用或结合使用将各种能态流体工质中蕴有的能量转换成机械能量或其他形式能量持续工作的流体能透平机，特征是：现有的或改进的流体工作缸活塞透平机体，有或没有连杆曲轴机构，附加改进的活塞有压缩气体缸内储能室和改进的密封气环，流体捶单向补偿，进排流体口及阀，进流体口及阀附加流体增压装置，排流体口及阀附加水气压强转换输出或附加输出压力调节或附加流体减压装置。

2.根据权利要求1所述的流体能透平机，其特征是：所述现有的或改进的流体工作缸活塞透平机体，改进的气缸活塞透平机体为两缸轴心垂直平行并列相连，行程180度相反改进的流体工作缸活塞透平机体，改进的流体工作缸活塞透平机体是取消连杆曲轴机构。改进的活塞附加有压缩气体储能室和改进的密封气环，活塞底部中心点有万向球座与一端有万向球的齿条连结，改进的活塞可绕流体工作缸圆心转动，齿条另一端附加连结液压机液压缸主动活塞或附加连结各种转换装置将活塞传来的能量转换成机械能量或其他形式能量，两缸活塞和齿条通过固定于机体的中间齿轮相连接使其工作行程相反，中间齿轮转动的同时带动现有的内燃机配气机构或改进的电磁或计算机或其它方式的控制机构实现进排流体阀快速到位开启或闭合，齿条下段机体上有齿条限位轮和活塞行程调整限位螺钉或其它各种方式的行程调整限位装置。

3.根据权利要求1所述的流体能透平机，其特征是：所述附加改进的活塞，为从改进的活塞顶部往活塞里旋出个气缸，气缸里装有短活塞，短活塞上止点与改进的活塞顶部平，短活塞顶部凹处有充放气阀与短活塞顶部平，在改进的活塞里构成压缩气体储能室，压缩气体储能室里有高压或负压的空气或惰性气体，也可附加使用其它各种方式缸内储能设置，改进的活塞附加有上下两道一槽三环，各环斜开口方向不同互相错开，形成无开口整体的密封气环，也可附加使用其它各种方式改进的高效密封气环，活塞底部中心点有万向球座与一端有万向球的齿条连结，可绕流体工作缸圆心转动。

4.根据权利要求1所述的流体能透平机，其特征是：所述进排流体阀及快速到位开启或闭合，在流体能透平机缸体顶部外表面有进排流体口及阀座，阀座里有可活动阀板的闸阀，或附加有其它各种方式启闭快速、省力、密封好、防水受控制结构控制的进排水阀，用现有的内燃机配气机构或改进的电磁或计算机或其它方式的控制机构控制进排水阀，实现进排流体口的开启或闭合。

5.根据权利要求1所述的流体能透平机，其特征是：所述流体捶单向补偿，在流体能透平机缸体中部外表面有单向球阀，只允许流体进入流体工作缸内。

6.根据权利要求1所述的流体能透平机，其特征是：所述进流体增压设置，为可以变向变高的单文丘里管涡旋增压罩，罩内表面附加用于在罩的喉管入口处使流体旋转产生增压涡旋，最符合流体动力学形状的导流板，附加连通单文丘里管涡旋增压罩和流体能透平机进流体口及阀座的导管内表面附加最符合流体动力学形状的螺旋导流道。

7.根据权利要求1所述的流体能透平机，其特征是：所述排流体减压设置，为水上工作的流体能透平机与大气连通的排流体管高强度质轻，内表面光滑，近出口段内表面附加最符合流体动力学形状的螺旋导流道，末端外出口处附加一个管径比排流体管出口管径大下端呈喇叭形用于产生引射增升效应的单文丘里管，单文丘里管的喇叭形导气罩附加最符合流体动力学形状的导流板，水下工作的流体能透平机的排流体管高强度质轻内表面光滑，附加连通水气压强转换器进水管，水气压强转换器排水管与大气或水体连通或附加使用输出压力调节器，流体能透平机排流体管上附加有手控或电控、机控、遥控的流量调节管道开关。

8.根据权利要求1所述的流体能透平机，其特征是：所述附加垂直的水气压强转换器，抗压形状垂直的水气压强转换储能水罐在流体能透平机排流体阀上方固定，水气压强转换储能水罐进水管与流体能透平机排流体管附加连通，从罐底直通近罐顶的进水管管口附加质量很轻的球做的单向球阀，水气压强转换储能水罐底的排水管与大气或水体或附加输出压力调节器或能量转换、储备装置连通。

9.根据权利要求1所述的流体能透平机，其特征是：所述附加输出压力调节器，为两端密封的圆柱形缸体，缸体内有短活塞将缸体分为压力水室和气体压力调节室，压力水室顶端进水口附加连通水气压强转换器的排水管，排水口和排水管或能量转换、储备装置连通，气体压力调节室顶端有充放气阀，气体压力调节室里有高压的空气或惰性气体，可使用手动或计算机或其它方式控制气体压力调节室里气体压力，也可附加使用其它各种方式的输出压力调节器。 

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