CN108204246B - 流体发动机 - Google Patents

流体发动机 Download PDF

Info

Publication number
CN108204246B
CN108204246B CN201611196751.0A CN201611196751A CN108204246B CN 108204246 B CN108204246 B CN 108204246B CN 201611196751 A CN201611196751 A CN 201611196751A CN 108204246 B CN108204246 B CN 108204246B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotor
fluid
switch
shell
hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201611196751.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108204246A (zh
Inventor
刘兴和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201611196751.0A priority Critical patent/CN108204246B/zh
Publication of CN108204246A publication Critical patent/CN108204246A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108204246B publication Critical patent/CN108204246B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F01D1/02—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/02—Casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Hydraulic Motors (AREA)

Abstract

一种流体发动机，由壳体、转子主轴、转子凸轮、转子开关、弹簧、流体槽、进流孔、排流孔、主轴端盖、密封圈、轴瓦组成。壳体内有一至多级流体槽，转子主轴所对流体槽的位置有转子凸轮，转子凸轮嵌入流体槽内。壳体上有进流孔和排流孔，进流孔和排流孔之间有转子开关，转子开关中间有弹簧。当高压液流或气流从进流孔流入流体槽时，转子开关关闭，液流推动转子凸轮从高压区向排流孔的低压区运动，直至堵住排流孔、打开转子开关后，再由多级交替做功使转子主轴越过进流孔，弹簧的作用使转子开关再关闭，周而复始。本发明是高效大功率的发动机，可取代汽轮机。更适用钠冷快堆、铅基金属冷却剂的核动力发动机。

Description

流体发动机
技术领域：一种利用液体或气体的动能作功的流体发动机，可应用于取代汽轮机进行火力发电、核能发电和清洁能源液压波力发电的动力机。大型机电设备。
背景技术：当今世界将流体动能转换为机械能来进行发电的汽轮机，热效率大多都在30％——60％，效率太低。目前没有高效的流体发动机能够取代汽轮机。
发明内容：提供一种能够同时将液体和气体的动能转换为机械能的流体发动机，它由壳体、转子主轴、转子凸轮、转子开关、弹簧、流体槽、进流孔、排流孔、转子端盖、密封圈、轴瓦组成。壳体上有若干个流体槽；转子主轴上的转子凸轮嵌入流体槽内；壳体上有进流孔和排流孔；进流孔和排流孔之间有转子开关；转子开关的一边外径与转子主轴的外径相切；转子开关中心有弹簧；转子主轴两端分别装有端盖、密封圈和轴瓦；轴瓦安装在壳体内。
流体发动机的壳体上一般都由若干个流体槽(即多级)构成，小功率的发动机可以设计为单槽。转子主轴上相应的位置有相同数量的凸轮，多个转子凸轮之间经向错开一定的角度。当流体从进流孔进入流体槽时，由于转子开关在弹簧作的用下处于关闭状态，流体便推动转子凸轮和转子主轴由进流孔的高压区向排流孔的低压区运动，当转子凸轮运动至排流孔时，便堵住排流孔，又推动转子开关旋转打开一定的角度，继而堵住进流孔。此时转子主轴失去推力，由于转子主轴上的多个转子凸轮相互错开一定的位置，一个凸轮堵住了排流孔失去推力，另外的多个凸轮继续推动转子主轴运转。当转子凸轮的末端离开转子开关时，转子开关受中央弹簧的作用，使转子开关又关闭，完成了一个工作循环后进入下一个工作循环。各个流体槽内的转子凸轮和转子开关交替工作周而复始。转子开关的作用就是在进流孔和排流孔之间形成一道堵墙，将高压区和低压区隔开。使转子凸轮受到强大压力差的作用下推动转子主轴运转。所有的排流孔和进流孔都永远不关闭。多级的排流孔和进流孔在壳体外分别排列成一排与高压管和低压管相通。高压管上另有流量开关阀门。控制阀门的流量和压力，就可得到一切所需转速和输出功率。因而，流体发动机是一种无级任意转速和任意扭矩的发动机，可与任何机具配套无需变速。
本发明的每个流体槽可分为若干项，并且有相同数量的转子开关和转子凸轮。(即每一个流体槽可分为若干等份)。每个项相当于内燃机的一个气缸。一台六项二十级(二十个流体槽，每个流体槽分为六等分)的中型流体发动机在工作时，相当于内燃机一百二十个活塞同时推动转子主轴运转。项数和级数的数量可根据需要来设计。小型的可以设计成单槽，但至少要有两项以上且凸轮比项数要多一个，才能连续运转。
有益效果：本发明在利用流体动能来做功时，流体推动转子主轴运转是严格传动，流体基本没有被压缩的空间，对动能的利用率除了机件间的摩擦消耗外没有损失。动能与机械能转换率高，比一切涡轮发动机的效率都要高，尤其是比汽轮机的热效率要高很多。绝大多数汽轮机的热效率都在30％——60％之间。极少数能达到70％。流体发动机的功率可以根据需要的功率来确定相数和级数，因而是高效大功率的发动机。可取代汽轮机而广泛应用于火力发电和核能发电；控制高压阀门的流量和压力，就可得到一切所需转速和输出功率，流体发动机是一种无级全速度全扭矩的发动机，可与任何机具配套无需变速；本发明的体积小重量轻，又能够同时适用液体介质和气体介质，用于核能发电时，可以简化核能发电的工作程序，使核电小型化乃至微型化。可作为核动力的飞机、舰船、和往返式全空域导弹的发动机；本发明更适用作为如钠冷快堆等金属冷却剂高密度大载荷流体的核动力发动机；本发明可以用于压缩空气和液体配合进行短暂蓄能，实现液压波力发电，使世界各国能够大规模地利用清洁、廉价又可再生的新能源。
附图说明：图1为流体发动机的横向剖视图；图2为图1的A——A剖视图。
附图编号：1.壳体、2.转子主轴、3.转子凸轮、4.转子开关、5.弹簧、6.流体槽、7.进流孔、8.排流孔、9.转子端盖、10.密封圈、11.轴瓦。
具体实施方式：流体发动机是一种高强韧材料，高精度加工，高精度密封的机械。(参见附图1)壳体(1)与转子主轴(2)之间是相对高速运动，要使机件之间既不碰擦又不泄露液气，除了设计要求高精度的公差与配合外，更重要的是高精度的加工。在高温高压下要使机件不变形，就需要采用稳定性能良好的材料。转子凸轮(3)与转子主轴(2)可以固为一体，使其在流体槽(6)内高速运动既要灵活又不能漏气。安装在壳体(1)里的半圆形(或小半圆形)转子开关(4)在关闭时，外径一边与转子主轴(2)相切，之间的密封间隙既要小又不能发生摩擦；而另一边与壳体(1)接触距离的一半间隙较大，使高压气流能够流入，另一半(靠近排流孔低压区的一边)是密封间隙，同样既要小又不能摩擦，使作用在以转子开关(4)的中心为中心受力点，两边所受到的强大的压力基本相抵。转子开关(4)中间的弹簧(5)就作用自如(弹簧也可以用电磁)。由于转子开关(4)要承受到上百个大气压强大的反作用力，两端伸入壳体内的轴的直径要尽可能大到基本与转子开关(4)的外径(非对称)相等。转子开关(4)的旋转角度一般在30——45度之间，在流体槽(6)上的空间内，开一个50度的豁口，使转子凸轮(3)运转时不与转子开关(4)发生冲突。若干个进流孔(7)和排流孔(8)从流体槽(6)内通往壳体(1)外分别以直线排列，用高压管和低压管分别接往流体源。转子主轴(2)两端的转子端盖(9)要与转子主轴(2)固为一体，并在壳体(1)内高压高速运转不漏气。用耐磨性能良好的材料来做高温高压高速的密封圈(10)。转子主轴(2)与壳体(1)之间采用轴瓦(11)较好。转子主轴(2)的两端都可以安装发电机和螺旋桨。流体发动机是大功率的发动机，转子主轴(2)要比同体积的其它发动机的主轴粗很多。

Claims (3)

1.一种能够同时将液体和气体的动能转换为机械能的流体发动机，它由壳体(1)、转子主轴(2)、转子凸轮(3)、转子开关(4)、弹簧(5)、流体槽(6)、进流孔(7)、排流孔(8)、转子端盖(9)、密封圈(10)、轴瓦(11)组成，其特征是：壳体(1)上有流体槽(6)；转子主轴(2)上的转子凸轮(3)嵌入流体槽(6)内；壳体(1)上有进流孔(7)和排流孔(8)；进流孔(7)和排流孔(8)之间有转子开关(4)；转子开关(4)的一边外径与转子主轴(2)的外径相切；转子开关(4)的中心有弹簧(5)；转子主轴(2)两端分别装有转子端盖(9)、密封圈(10)和轴瓦(11)；轴瓦(11)安装在壳体(1)内；
壳体(1)上设有第一卡位，转子开关(4)上设有与第一卡位相对的第二卡位；转子开关(4)在关闭状态下，第二卡位抵接于第一卡位，转子开关(4)与转子凸轮(3)的侧壁之间形成密封间隙。
2.根据权利要求1所述流体发动机，其特征是：壳体(1)由若干个流体槽(6)构成；转子主轴上相应的位置有相同数量的凸轮；多个凸轮之间经向错开一定的角度。
3.根据权利要求1所述流体发动机，其特征是：每个流体槽(6)可分为若干项和相同数量的转子凸轮(3)和相同数量的转子开关(4)。
CN201611196751.0A 2016-12-19 2016-12-19 流体发动机 Active CN108204246B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611196751.0A CN108204246B (zh) 2016-12-19 2016-12-19 流体发动机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611196751.0A CN108204246B (zh) 2016-12-19 2016-12-19 流体发动机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108204246A CN108204246A (zh) 2018-06-26
CN108204246B true CN108204246B (zh) 2020-03-13

Family

ID=62603273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611196751.0A Active CN108204246B (zh) 2016-12-19 2016-12-19 流体发动机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108204246B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113374571B (zh) * 2021-06-15 2023-03-28 刘兴和 外压式转子发动机

Also Published As

Publication number Publication date
CN108204246A (zh) 2018-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Weiß Volumetric expander versus turbine–which is the better choice for small ORC plants
JP6408027B2 (ja) 偏心可動羽根ポンプ
CN115076374B (zh) 一种节流高效且间隙固定的非接触式自冲击密封
Saghlatoun et al. Review of expander selection for small-scale organic Rankine cycle
CN108204246B (zh) 流体发动机
AU2014266027B2 (en) Air turbine for applications in wave energy conversion
Gupta et al. Design and operation of Tesla turbo machine—a state of the art review
RU2752390C1 (ru) Пневматическое устройство
WO2016137442A1 (en) A turbine and method of making and using the same
CN202325699U (zh) 活动叶片式蒸汽轮机
CN203515678U (zh) 一种叶片式能量转换装置
CN103696891B (zh) 一种空气启动马达双涡轮驱动装置
CN103498727A (zh) 叶片式发动机
RU125624U1 (ru) Турбина романова
CN103835769B (zh) 汽轮机
CN203515794U (zh) 叶片式发动机
CN112360567A (zh) 一种高速径流式涡轮与压气机复合叶轮
CN106121730B (zh) 一种叶片气动机
CN104863640A (zh) 转子膨胀机
RU181041U1 (ru) Силовая турбина с двухступенчатым ротором
CN103527252A (zh) 一种叶片式能量转换装置
CN216406910U (zh) 变容式螺旋盘转子流体机械装置
WO2015058635A1 (zh) 一种能量转换装置
KR200423115Y1 (ko) 멀티 터빈휠의 축류형 냉매터빈발전기
CN214145589U (zh) 一种新型80mw等级反动式凝汽式联合循环汽轮机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant