[发明专利]涡轮组件

说明书

技术领域

本发明一般来讲涉及涡轮组件。更具体地，本发明涉及由流动流体提供动力的涡轮组件。

背景技术

随着对于地球上逐渐减少的矿物燃料的需求增加，替代性能源的研发正在迅速扩大。迄今，当考虑替代性能源时，核能和再生能源占主要地位。

关于核能，在使用这一燃料时有许多明显的缺点：废物处理/存储、建设成本和事故风险，以上仅列举几项。

关于再生能源，如风、太阳能和波能，目前，与建设足够规模工厂以利用这种能源相关的成本相对昂贵。此外，如果存在这些来源，该工厂仅仅从这些来源产生能量。由于并非总是如此，工厂可能闲置，直到刮风、出太阳或巨浪增加才能产生任何能量。结果是，这些来源仅用于对通过常规手段供给的能量进行补充。

此外，用于利用再生能源的设备非常大，并且不能用于便携式或较小型用途(比如车辆)以向其供给所需动力。

再生能源替代方案的另一问题是利用该能源所需要的工厂通常并不美观，并且由于其规模，其需要大面积土地或流体面积。

前面对本发明背景的讨论仅仅旨在帮助理解本发明。应理解的是，本讨论并非承认或者认可所参考的任何材料都是本申请优先权日时公知常识的一部分。

本发明的目的是提供一种涡轮组件，其改进或克服现有技术的一个或多个缺点或提供有用的替代方案。

发明内容

本发明提供一种涡轮组件，包括流体可通过的通道，在通道内设置有位于泵抽涡轮叶片套件上游的驱动涡轮叶片套件，其中该泵抽涡轮叶片的直径大于该驱动涡轮叶片套件的直径，该驱动涡轮叶片套件和泵抽涡轮叶片套件以相对关系安装，从而这些涡轮叶片套件处于相对于彼此反转的方位，使得在同时操作时，这两个涡轮叶片套件之间的区域具有比通道入口处的流体压力更低的压力，从而与通过直径等于或小于驱动涡轮叶片套件直径的泵抽涡轮叶片套件所产生的相比，引入了通过该涡轮单元的更大的质量流率。

优选地，所述涡轮单元与一个或多个发电机相连，以将涡轮叶片套件的旋转运动转变成电能。显然，使涡轮叶片套件旋转越快，产生的电能越大。

使泵抽涡轮叶片套件的直径大于驱动涡轮叶片套件的直径的效果是很显著的。通过增加泵抽涡轮叶片套件，可以由该单元产生的功率明显大于由其中泵抽涡轮叶片套件直径等于或小于驱动涡轮叶片套件直径的相似涡轮单元所产生的功率。

在操作期间，与泵抽涡轮叶片套件直径等于或小于驱动涡轮叶片套件直径相比，包括直径比驱动涡轮叶片套件更大的泵抽涡轮叶片套件的涡轮单元在两涡轮叶片套件之间具有压力低得多的区域。这进而引入通过涡轮单元的更大的流动速度，并因此引入更大的质量流动。结果是，与驱动涡轮叶片套件和泵抽涡轮叶片套件尺寸相同的相似涡轮单元相比，该涡轮叶片套件以更大的速度旋转。

具有比驱动涡轮叶片套件更大的泵抽涡轮叶片套件的涡轮单元可使得功率产生最大化，这是因为引入了通过该单元的更大的质量流率。这在那些必须将涡轮单元构造为特定尺寸的应用中至关重要。

优选地，泵抽涡轮叶片的直径与驱动涡轮叶片套件的直径比大约为1.1至2.1，从而叶片套件经受最大旋转，使得涡轮单元经历最佳能量转换。

每个涡轮叶片套件可为一套叶片的形式，该套叶片通过流体撞击叶片的力而旋转。

在本发明的一个方面，驱动涡轮叶片套件相对于泵抽涡轮叶片套件的反转方位可使得驱动涡轮叶片套件的叶片以与泵抽涡轮叶片套件的叶片成180°的方式反转。

在本发明的另一方面，驱动涡轮叶片套件相对于泵抽涡轮叶片套件的反转方位可使得当从这两个涡轮叶片套件之间的点考虑时，驱动涡轮叶片套件的叶片被反转为泵抽涡轮叶片套件的叶片的镜像。

优选地，泵抽涡轮叶片套件在驱动涡轮叶片套件的下游产生比其不存在时所产生的基本上更低的压力区域。这增加了流经它的流体的速度。在涡轮单元外部但前方的区域和在驱动涡轮叶片套件下游的较低压区域之间的压力差使得当流体从较高压区域(单元前方)向较低压区域运动时引入更大的质量流率。较高压区域可自然产生(即大气压)，或受力产生(即泵抽或压力头)。此外，泵抽涡轮叶片套件从该单元排空流体，并降低通常与在驱动涡轮叶片套件后部产生的压力积累相关的回流压以及能量损失的可能。

此外，由于每个涡轮叶片套件相对于彼此的方位，第二个涡轮叶片套件的效果也使系统内的湍流最小化，具有使流体流动在经过第一涡轮叶片套件时变直的作用。