[發明專利]邊界層渦輪機

在審

• 申請號: 201780066046.5
• 申請日: 2017-09-08
• 公開（公告）號: CN110114554A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: M·W·瓊斯;B·W·赫爾頓
• 申請（專利權）人: 綠青蛙渦輪機（英國）有限公司
• 主分類號: F01D1/36
• 分類號: F01D1/36
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;張秀芬

本發明公開了一種邊界層渦輪機，所述邊界層渦輪機可包括殼體(10)，所述殼體限定內部空間并且具有入口開口和出口開口，以有利于流體移動通過所述殼體(10)。所述邊界層渦輪機還可包括轉子組件(20)，所述轉子組件設置在所述轉子腔室中并且被構造成圍繞旋轉軸線(1)旋轉。所述轉子組件(20)可具有多個圓盤(21)，所述多個圓盤沿著所述旋轉軸線(1)間隔開，以在所述圓盤(21)之間提供間隙(54)。所述多個圓盤(21)還可沿著所述旋轉軸線(1)限定內部開口(26)。所述轉子組件(20)可具有圓盤承載架(46)，所述圓盤承載架至少部分地設置在所述內部開口(26)中以支撐所述多個圓盤(21)。所述圓盤承載架(46)可具有暴露于所述圓盤(21)之間的所述間隙(54)中的兩個或更多個的流體通道(47)。當所述流體移動通過所述殼體(10)時，所述流體可穿過所述圓盤(21)和所述內部開口(26)之間的間隙(54)。

背景技術

Tesla在美國專利No.1,061,142和No.1,061,206中描述了在堆疊的旋轉盤和流體之間的動力傳輸。根據這些專利，由于流體表面層的粘度和粘附力在緊密間隔的旋轉圓盤上造成流體拖曳，這使得流體受到兩個力，一個沿旋轉方向切向作用，另一個沿徑向向外作用。這些切向力和離心力的組合作用是以連續增加的速度沿螺旋路徑推動流體，直到其到達合適的周邊出口，然后從該周邊出口排出。

Tesla描述的設計可用作泵或馬達。此類裝置在與圓盤的旋轉表面接觸時利用流體的特性。如果圓盤由流體驅動，則當流體在間隔開的圓盤之間通過時，流體的運動引起圓盤旋轉由此產生電力，該電力能夠通過軸傳遞到裝置外部從而為各種應用提供動力。相應地，此類裝置起到馬達或渦輪的作用。另一方面，如果流體基本上是靜止的，那么圓盤的旋轉將引起流體開始沿與圓盤相同的方向旋轉，從而將流體抽吸通過裝置，從而使裝置起到泵或風扇的作用。在本公開中，無論用作馬達還是用作泵或風扇，所有此類裝置通常被稱為“邊界層渦輪機”。

盡管對Tesla的原始設計做了大量改進，但由于諸如可靠性和成本等各種缺陷，已經發現此類機器的實際應用非常有限。典型的邊界層渦輪機有幾個缺點。典型的邊界層渦輪機的薄圓盤在操作負荷下易于發生偏轉，這會導致與其他圓盤和/或其他結構(諸如，包圍圓盤的殼體)接觸。為了使這種潛在的破壞性接觸最小化，一些邊界層渦輪機包括特征部，諸如結合到殼體中的淺凹或充當隔離件的貫穿螺栓。另外，典型的邊界層渦輪機的效率可能受到限制。因此，有待繼續尋求邊界層渦輪機設計的改進。

發明內容

本文公開了一種邊界層渦輪機，該邊界層渦輪機可最小化或消除易于引起相鄰圓盤和/或殼體之間的接觸的圓盤偏轉。在一個方面，本文公開了還提供增加邊界層渦輪機的效率的原理。邊界層渦輪機可包括殼體，其限定內部空間并且具有入口開口和出口開口，以有利于流體流過殼體。邊界層渦輪機還可包括轉子組件，其設置在轉子腔室中并且被構造成圍繞旋轉軸線旋轉。轉子組件可具有多個圓盤，其沿著旋轉軸線間隔開，以在圓盤之間提供間隙。多個圓盤還可沿著旋轉軸線限定內部開口。轉子組件可具有圓盤承載架，其至少部分地設置在內部開口中以支撐多個圓盤。圓盤承載架可具有暴露于圓盤之間的間隙中的兩個或更多個的流體通道。當流體流過殼體時，流體可穿過圓盤與內部開口之間的間隙。

在一個方面，公開了用于邊界層渦輪機的轉子組件。轉子組件可包括多個圓盤，其沿著旋轉軸線間隔開，以在圓盤之間提供間隙。多個圓盤可沿著旋轉軸線限定內部開口。轉子組件還可包括圓盤承載架，其至少部分地設置在內部開口中以支撐多個圓盤。圓盤承載架可具有暴露于圓盤之間的間隙中的至少兩個的流體通道，由此使得當流體流過轉子組件時，流體通過圓盤和內部開口之間的間隙中的至少兩個。

因此，已對本發明的較重要的特征部進行了廣義的概述，以使得更好地理解接下來的本發明的具體實施方式，并且以使得更好地認識本發明對本領域的貢獻。通過本發明的以下具體實施方式結合附圖和權利要求，本發明的其它特征將變得更清晰，或者可通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

圖1A是根據本公開一個示例的邊界層渦輪機的轉子組件的透視圖。