[發明專利]一種動力渦輪及其動力機

有效

• 申請號: 201210130793.X
• 申請日: 2012-04-30
• 公開（公告）號: CN103306736A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 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;F01D9/02;F01D5/02;F01D5/14
• 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，尤其是涉及一種將輸入能流轉換成機械能輸出的動力渦輪及其動力機械。

背景技術

?現有動力葉輪即動力渦輪，可分為軸流式葉輪、徑流式葉輪、混流式葉輪，如燃氣輪機、蒸汽輪機和噴氣發動機所用動力葉輪是軸流式葉輪，蝸殼式膨脹動力機、特斯拉動力機等所用動力葉輪是徑流式或混流式葉輪，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。各種動力機基本上都是內轉子結構，沿徑-軸向流動的徑流式或混流式葉輪內的能流流動方向是向心流動或大致向心流動，這種流動與葉輪旋轉時對流體質點產生的離心力的方向是相反的，運行過程中會損失一部分能量，另外，采用向心流動或大致向心流動的葉輪及其動力機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。申請號為201110346786.9的本人申請的一種外轉子流體動力機可以實現能流在葉輪內的流動方向與葉輪對能流質點產生的離心力方向基本一致，也能適合沿徑向輻射向外排流的特種需要，但其結構相對復雜。

發明內容

本發明要解決的技術問題：一是提供一種動力渦輪及其動力機，能流在該動力渦輪及其動力機中的流動方向是沿軸-徑向離心輻射或徑向離心輻射流動的；二是這種動力渦輪及其動力機結構簡單、加工容易，既可獨立作為膨脹動力機使用，又可適合沿徑向輻射向外排流的特種混合動力機的需要。

為了實現上述目的，本發明提供了以下技術方案。

一種動力渦輪，包括動力葉輪、安裝在動力葉輪中心的轉軸構成，其特征在于，所述動力葉輪由側壁、位于側壁內圓環沿圓周輻射均布的導流翅、位于動力葉輪側壁外圓環沿圓周均布的動力葉片構成，動力葉輪的進流口設在導流翅的內圓圈周圍，動力葉輪的排流口設在動力葉片的外圓圈周圍，各導流翅之間留有沿徑向輻射的流道，各動力葉片之間留有流道，導流翅的中心線與導流翅尾緣前方的動力葉片的弦線之間的夾角為5～45度,所述導流翅尾緣前方的動力葉片是指導流翅的外圓處對應于旋轉方向的前側的動力葉片；所述轉軸為空心軸轉，其一端部與外部的進流管旋轉密封連通，另一端部通過動力葉輪側壁固定并與動力葉輪的進流口相連通。外部輸入能流流入空心轉軸，經空心轉軸的出流口流入導流翅之間的流道，繼而進入動力葉片之間的流道內，同時能流對動力葉片產生旋轉驅動力，其乏流經動力渦輪的排流口排出，外部輸入能流對動力葉片的作用力為外力作用，能流在該動力渦輪中的流動方向是沿軸-徑向離心輻射或徑向離心輻射流動，流動方向與葉輪對能流質點產生的離心力方向基本一致。在動力葉片與動力葉輪側壁之間可以安裝調角機構，以達到在不同能流流速下動力渦輪都有較高的轉換效率。所述動力葉輪及其動力葉片和導流翅還可以是混流結構。所稱能流是指具有一定壓力、流速、熱力的氣體或液體或兩相流體。

上述的一種動力渦輪，可供選擇的技術方案是，轉軸為空心軸轉，其一端部與外部的進流管旋轉密封連通，所述空心轉軸另一端部通過動力葉輪側壁固定并與動力葉輪的進流口相連通，是指空心轉軸的另一端部通過動力葉輪的一側壁固定，其另一端部的端口與動力葉輪的進流口相連通。此技術方案屬于動力渦輪的單臂支撐方式，可作為水力噴灑頭等使用。能流從固定的進流管內流入空心軸轉內，再從空心轉軸上的出流口流入動力葉輪的進流口并進入導流翅之間的流道內整流加速，繼而進入動力葉片之間的流道內，對動力葉片產生旋轉驅動力，其乏流經動力渦輪的排流口排出。

上述的一種動力渦輪，可供選擇的技術方案是，轉軸為空心軸轉，其一端部與外部的進流管旋轉密封連通，所述空心轉軸另一端部通過動力葉輪側壁固定并與動力葉輪的進流口相連通，是指空心轉軸的另一端部的端口封閉并穿過動力葉輪兩側壁伸出并密封固定，在對應于動力葉輪的進流口處的空心轉軸上開有出流口，空心轉軸上所開出流口與動力葉輪的進流口相連通。所述轉軸還可以由一空心軸和一半軸組成，所述空心軸的一端為進流口，進流口與外部進流管旋轉密封連通，空心軸的另一端為出流口，在動力葉輪中心的一側壁上開有進流口并與空心軸的出流口相固定連通，在動力葉輪中心的另一側壁上裝有與空心軸同軸線的半軸。這兩種技術方案都屬于動力渦輪的雙臂支撐方式。

上述的一種動力渦輪，可供選擇的技術方案是，在所述動力葉輪的每兩個動力葉片之間的流道出口處設有輔助動力葉片，輔助動力葉片的弦線與動力葉片的弦線之間的夾角為0～45度。此技術方案可用于動力葉輪直徑較大時，輔助動力葉輪可減輕流體分離，改善能流在兩個動力葉片之間的流道出口處的流動質量，增加動力渦輪輸出。