[發明專利]萬能全效發電動力機

無效

• 申請號: 201010144298.5
• 申請日: 2010-03-17
• 公開（公告）號: CN101871415A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 黃國宏
• 申請（專利權）人: 黃國宏
• 主分類號: F03B1/00
• 分類號: F03B1/00;F03B1/04;F03B13/12;F01K7/00;F03D5/00;F03G6/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明屬于將水能、由煤炭、石油、天然氣及核能過熱后形成的蒸汽能等常規能源和風能、由太陽能加熱形成的蒸汽能及潮汐水能等新能源，全能全部有效地轉換為旋轉機械能的發電動力設備。根據其不同的原動力和工作介質可將其分為全能全效水動機、全能全效汽動機和全能全效風力液動機。

背景技術

目前，水力發電的動力設備分為反擊型水輪機和沖擊型水輪機兩大類型。

在反擊型中的混流式、軸流式及貫流式等水輪機，由上冠與下環之間或輪轂外圍設置的數個橫截面為翼形的葉片構成的轉輪、轉輪外圍或其上游側的流道內設置的導水機構和轉輪下游側設置的尾水管等部件組成。由于該水輪機的結構復雜而又龐大、臺數多、土建工程量大、造價高，并且其設備的制造、運輸等均有很大的難度，從而嚴重制約了水能資源的開發利用進程，并且對有些水能資源根本無法開發。由于其導水機構在不同的開度位置使水流產生不同的出流方向，并且在不同的出流方向會使流出導水機構的水流相互間產生不同程度的碰撞現象，因此該水輪機只能在最優工況即最大開度時才能達到60％-80％的較高效率；由于其水流流經轉輪葉片時，按徑向、軸向或斜向進入后均按軸向流出，從而使壓力水流將其水能傳遞給葉片的過程中會產生巨大的軸向水推力，該推力的形成不僅消耗了部分水能，而且使機組需要設置足夠支撐強度的推力軸承，并且該推力隨導水機構開度的增大而增大使推力軸承很容易發生燒瓦事故；由于其主軸密封的漏水直接由轉輪上端間隙中未作功前進入的壓力水流造成，當導水機構開度最大時因主軸密封的水壓最大而造成的漏水也最大。因此，該水輪機在滿負荷狀態下運行時則處于高危狀態，為使該機組安全穩定運行通常只能在70％左右的負荷狀態下運行，而此時又偏離了最優工況區，使該水輪機無法達到其較高的效率。此外，其轉輪外圍或上下兩端的間隙中存在有壓力水流的泄漏損失；轉輪葉片的進水邊存在摩擦損失，葉片的出水邊還存在脫流損失；其過流部件的曲線形外表面磨損或汽蝕后維修復原的難度大。因此，被認為運行性能優越和適應范圍較廣的反擊型水輪機，不但不能將所利用的水能全部有效地轉換為機械能，而且存在有諸多無法徹底解決的嚴重問題，并且使海洋潮汐水能資源的開發與利用幾乎處于停止狀態。

在沖擊型中的水斗式和斜擊式水輪機，由噴嘴及其噴針或閥門，由數個將外邊沿的一處等間距并相互間獨立固裝在輪盤外緣處的水斗或內外輪環間等間距固裝的數個斗葉構成的轉輪，以及折向器等部件組成，并且水斗或斗葉的凹面分別朝向其前方水斗或斗葉的背面。該水輪機存在的不足為：因水斗或斗葉的凹面被其前方水斗或斗葉的背面幾乎全部遮擋，從而只能使截面積很小的射流從其前方水斗的缺口或斗葉與斗葉間的縫隙射向其凹面。射流將其動能傳遞給水斗或斗葉后又因其前方水斗的遮擋，只能以與其進入時的方向傾斜一定角度的方向排出。因此，射流進入和流出水斗或斗葉凹面時方向的改變無法達到或接近180度，根據高速射流對凹面板的作用原理，該水輪機不能將水流的動能全部有效地轉換為旋轉機械能。并且，從固裝水斗處的凹面邊沿排出的水流會直接作用于其前方水斗相應部位的背面，對該葉片造成了與旋轉方向相反的反向作用力，嚴重干擾了轉輪的運轉；從圓形的噴針周圍射出的高速水流向其端部中心集中時會產生嚴重的對撞現象，對射出噴嘴的水流動能造成了一定程度的損失。當主軸上裝置多個轉輪時，由于射流只能以一定的傾斜角進入和排出，因此轉輪之間需要足夠的間距，從而會導致主軸的長度及其它結構的成倍增大而無法實施。因此，該水輪機不僅將所利用水流動能的一部分損失在了其內部，而且無法滿足各種水頭下對大流量水能資源的開發要求。由此，該機也無法將其它液壓能運用于發電領域。

在公開號為CN101354004A的《全能水輪機》中，由螺旋形葉片構成的轉輪，其不足為沿螺旋方向向上流動的水流無法排出；由圓環形凹槽的葉片或由數個表面形狀為凹槽形的葉片依次排列或對接形成的圓環狀葉片，以及在其凹槽內設置的輔助葉片或支撐板構成的轉輪，其不足為射流會與輔助葉片、支撐板或與其前方葉片的背面產生嚴重撞擊，從而使其效率只有20-30％；由數個光滑的凹槽形葉片及其支撐板或支撐環構成的轉輪，其不足為進入凹槽的射流會直接撞擊流出凹槽的射流。此外，在該機中所有形式的射流口均使水流只能按同一方向射出，從而無法滿足轉輪各葉片對射流所需的不同方向的最佳射入角度。因此，該技術方案同樣不能將水流的動能全部有效地轉換為旋轉機械能。

在公告號為CN2038957U的《新型雙擊式水輪機裝置》中，噴咀出口部位內設置的固定小導葉，由于其兩出水邊沿間無間距，因此會使從相鄰兩出水口射出的射流始終存在嚴重的碰撞現象，從而會造成水能的嚴重損失。