[發明專利]一種外轉子流體動力機

有效

• 申請號: 201110346786.9
• 申請日: 2011-11-07
• 公開（公告）號: CN102434215A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 王政玉;王超穎;張玉芹
• 申請（專利權）人: 王政玉
• 主分類號: F01D1/06
• 分類號: F01D1/06
• 代理公司: 威海科星專利事務所 37202
• 代理人: 于濤

技術領域

本發明涉及流體和熱力機械，尤其是涉及一種輸入流體能源轉換成機械能輸出的動力機械。

背景技術

現有流體馬達（流體動力機械）主要包括：液壓馬達、氣動馬達、軸流膨脹動力機、向心式膨脹動力機、徑-軸流式膨脹動力機、渦旋膨脹動力機、螺桿膨脹動力機等，它們都是將能流所含的動能、壓力能和熱能轉化成機械能的裝置。各種液壓馬達和氣動馬達體積小、轉速范圍大、可無級調速，一般都由專門的液壓站和氣壓站供應能流，且額定壓力都在10幾個MP以上，上述都是內轉子結構。各種膨脹動力機可以適合高溫高壓、中溫中壓、低溫低壓流體，還可適應氣-液兩相流體，其也是內轉子結構，另外，各種膨脹動力機的流體的流向要么沿軸向流動，要么沿徑-軸向流動，這種流動方向與葉輪對流體質點產生的離心力的方向是相反的，會損失一部分能量，只有渦旋膨脹機一側是定軸，另一側是轉軸，動葉輪嵌入在靜葉輪內，流體沿軸-徑向渦旋流動，但其現有結構的出流方式不能適應一些需要沿徑向輻射向外排流的特種需要。

發明內容

本發明要解決的技術問題：一是提供一種外轉子流體動力機，流體在該馬達中的流動方向是軸-徑向或徑向流動的；二是這種外轉子流體動力機結構簡單、加工容易，達到既可獨立作為流體馬達運行，又可與其它裝置配合運行的目的。

為了實現上述目的，本發明提供了以下技術方案。

一種外轉子流體動力機，包括軸、殼體、葉輪、導流器，葉輪和導流器同心套裝，所述葉輪為一兩側帶有側壁，兩側壁之間安裝有葉片的環形閉式葉輪，所述導流器是一兩側帶有側壁，兩側壁之間安裝有導流葉片的環形體，葉輪套裝在導流器外圓上，所述軸包括同軸線的空心定軸和動軸，空心定軸為一端封閉另一端設有進流口的空心軸，空心定軸的管壁上設有導流孔，空心定軸的進流口與外部的進流管道相連通，能流通過進流管道輸入，導流器安裝在空心定軸上，空心定軸上的導流孔與導流器的導流葉片間的流道相對應，葉輪套裝在導流器外圓上，葉輪經軸承與空心定軸相連接，葉輪的一側壁還與動軸相連接，能流經導流孔、導流器流道進入葉輪作功，葉輪通過動軸輸出動力，殼體套裝在導流器和葉輪的外部。

動軸可以通過葉輪的側壁上的法蘭（葉輪的側壁和法蘭可為一體）聯接在一起，動軸和葉輪是旋轉體，葉輪通過動軸輸出動力，空心定軸和導流器是固定體，殼體套裝在導流器和葉輪的外部。當外轉子流體動力機作為獨立動力機運行時，殼體為蝸殼形，蝸殼內腔為截面沿流動方向逐漸擴大的蝸形通道，殼體套裝在導流器和葉輪的外部，殼體與導流器和葉輪的兩側壁外表面保留有間隙，殼體的一側壁的內徑處通過軸承安裝在動軸上，另一側壁的內徑處與空心定軸相連接。當外轉子流體要與其它裝置配合運行時（如：在外轉子外周要安裝空心渦輪葉片），殼體為內環面開放、外環面上沿圓周均布且徑向輻射開有兩個以上通孔、兩側帶有端蓋、內腔截面為U形的空心殼體，殼體套裝在導流器和葉輪的外部，殼體的兩側端蓋與外轉子葉輪的兩側壁分別固定在一起，從葉輪排出的流體經通孔向外輸出。當作為水力噴灑頭使用時，外轉子流體動力機可以去掉殼體。流體馬達獨立運行時，從空心定軸的進流口端輸入流體，流體經對應于導流器的導流葉片之間流道的空心定軸周圍的徑向孔隙流入導流器的導流葉片之間的流道，流體在流道內經加速后，再流入葉輪的葉片之間的流道內，驅動葉輪和動軸旋轉，做功后的流體經殼體膨脹擴壓流出。為了提高流體流出導流葉片時的流速，當流入導流器的流體流速是亞音速時，導流葉片之間的流道的截面沿流向是逐漸縮小的；當流入導流器的流體流速是超音速時，導流葉片之間的流道的截面沿流向是逐漸擴大的。據此可以根據輸入的工作流體的速度，設計導流葉片的形狀、調節葉片的角度。導流葉片的調節機構可以采用類似水輪機的導流葉片調節機構。外轉子與其它裝置配合運行或作為水力噴灑頭運行時，其運行過程與上述過程類似。

上述的一種外轉子流體動力機，改進的技術方案是，導流器的外輪緣延伸進葉輪的內輪緣內，兩者間隙配合。由于從導流器流出的流體的壓力和速度都高于葉輪內流體的壓力和速度，采用這種結構和間隙配合會形成射流效應，流過間隙的流體會卷吸外界介質進入，防止高壓流體流出。這種結構可免除葉輪與導流器之間的機械密封。

上述的一種外轉子流體動力機，可供選擇的技術方案是，在所述葉輪的每兩個葉片之間的流道內，靠近外緣的部分設有輔助葉片。這種結構的葉輪的葉片高度不能太高，葉片高度太高，流體會出現分離，能量轉換率較低，在每兩個葉片之間的流道內，靠近外緣的部分設有輔助葉片既可減輕流體分離，又可增大輸出功率。葉片的形狀和流道的截面變化應根據流體的參數進行設計。