[發明專利]流體發動機

有效

• 申請號: 201611196751.0
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN108204246B
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 劉興和
• 申請（專利權）人: 劉興和
• 主分類號: F01D1/02
• 分類號: F01D1/02;F01D25/24;F03B13/00;F03B3/12;F03B11/02
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 李青

一種流體發動機，由殼體、轉子主軸、轉子凸輪、轉子開關、彈簧、流體槽、進流孔、排流孔、主軸端蓋、密封圈、軸瓦組成。殼體內有一至多級流體槽，轉子主軸所對流體槽的位置有轉子凸輪，轉子凸輪嵌入流體槽內。殼體上有進流孔和排流孔，進流孔和排流孔之間有轉子開關，轉子開關中間有彈簧。當高壓液流或氣流從進流孔流入流體槽時，轉子開關關閉，液流推動轉子凸輪從高壓區向排流孔的低壓區運動，直至堵住排流孔、打開轉子開關后，再由多級交替做功使轉子主軸越過進流孔，彈簧的作用使轉子開關再關閉，周而復始。本發明是高效大功率的發動機，可取代汽輪機。更適用鈉冷快堆、鉛基金屬冷卻劑的核動力發動機。

技術領域：一種利用液體或氣體的動能作功的流體發動機，可應用于取代汽輪機進行火力發電、核能發電和清潔能源液壓波力發電的動力機。大型機電設備。

背景技術：當今世界將流體動能轉換為機械能來進行發電的汽輪機，熱效率大多都在30％——60％，效率太低。目前沒有高效的流體發動機能夠取代汽輪機。

發明內容：提供一種能夠同時將液體和氣體的動能轉換為機械能的流體發動機，它由殼體、轉子主軸、轉子凸輪、轉子開關、彈簧、流體槽、進流孔、排流孔、轉子端蓋、密封圈、軸瓦組成。殼體上有若干個流體槽；轉子主軸上的轉子凸輪嵌入流體槽內；殼體上有進流孔和排流孔；進流孔和排流孔之間有轉子開關；轉子開關的一邊外徑與轉子主軸的外徑相切；轉子開關中心有彈簧；轉子主軸兩端分別裝有端蓋、密封圈和軸瓦；軸瓦安裝在殼體內。

流體發動機的殼體上一般都由若干個流體槽(即多級)構成，小功率的發動機可以設計為單槽。轉子主軸上相應的位置有相同數量的凸輪，多個轉子凸輪之間經向錯開一定的角度。當流體從進流孔進入流體槽時，由于轉子開關在彈簧作的用下處于關閉狀態，流體便推動轉子凸輪和轉子主軸由進流孔的高壓區向排流孔的低壓區運動，當轉子凸輪運動至排流孔時，便堵住排流孔，又推動轉子開關旋轉打開一定的角度，繼而堵住進流孔。此時轉子主軸失去推力，由于轉子主軸上的多個轉子凸輪相互錯開一定的位置，一個凸輪堵住了排流孔失去推力，另外的多個凸輪繼續推動轉子主軸運轉。當轉子凸輪的末端離開轉子開關時，轉子開關受中央彈簧的作用，使轉子開關又關閉，完成了一個工作循環后進入下一個工作循環。各個流體槽內的轉子凸輪和轉子開關交替工作周而復始。轉子開關的作用就是在進流孔和排流孔之間形成一道堵墻，將高壓區和低壓區隔開。使轉子凸輪受到強大壓力差的作用下推動轉子主軸運轉。所有的排流孔和進流孔都永遠不關閉。多級的排流孔和進流孔在殼體外分別排列成一排與高壓管和低壓管相通。高壓管上另有流量開關閥門。控制閥門的流量和壓力，就可得到一切所需轉速和輸出功率。因而，流體發動機是一種無級任意轉速和任意扭矩的發動機，可與任何機具配套無需變速。

本發明的每個流體槽可分為若干項，并且有相同數量的轉子開關和轉子凸輪。(即每一個流體槽可分為若干等份)。每個項相當于內燃機的一個氣缸。一臺六項二十級(二十個流體槽，每個流體槽分為六等分)的中型流體發動機在工作時，相當于內燃機一百二十個活塞同時推動轉子主軸運轉。項數和級數的數量可根據需要來設計。小型的可以設計成單槽，但至少要有兩項以上且凸輪比項數要多一個，才能連續運轉。

有益效果：本發明在利用流體動能來做功時，流體推動轉子主軸運轉是嚴格傳動，流體基本沒有被壓縮的空間，對動能的利用率除了機件間的摩擦消耗外沒有損失。動能與機械能轉換率高，比一切渦輪發動機的效率都要高，尤其是比汽輪機的熱效率要高很多。絕大多數汽輪機的熱效率都在30％——60％之間。極少數能達到70％。流體發動機的功率可以根據需要的功率來確定相數和級數，因而是高效大功率的發動機。可取代汽輪機而廣泛應用于火力發電和核能發電；控制高壓閥門的流量和壓力，就可得到一切所需轉速和輸出功率，流體發動機是一種無級全速度全扭矩的發動機，可與任何機具配套無需變速；本發明的體積小重量輕，又能夠同時適用液體介質和氣體介質，用于核能發電時，可以簡化核能發電的工作程序，使核電小型化乃至微型化。可作為核動力的飛機、艦船、和往返式全空域導彈的發動機；本發明更適用作為如鈉冷快堆等金屬冷卻劑高密度大載荷流體的核動力發動機；本發明可以用于壓縮空氣和液體配合進行短暫蓄能，實現液壓波力發電，使世界各國能夠大規模地利用清潔、廉價又可再生的新能源。