[发明专利]多级喷射式反作用力圆盘发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电技术，特别是多级喷射式反作用力圆盘发电系统，该系统以水、风或水蒸汽为动力。

技术背景

现有的发电技术，如水力发电，无论是混流式水轮机、轴流式水轮机、切击式水轮机、冲击式水轮机还是斜流式水轮机，都是以牺牲水头的势能为代价，将势能转化为机械能，它们都有一个共同的特点：水流经水轮机做功后，上下游水流之间的连惯性被切断，水轮机做功的反作用力向上流传递，动能大大减弱，势能基本消失，且还会产生汽蚀等现象。将水流运动规律解释为空间三元流，其表达公式为{——水流绝对流速(相对于地球)；——水流随转轮旋转牵连流速；——水流沿叶片流动的相对流速}。所以现有的水电站大多是一次性利用水头的势能进行发电的.如中国专利文献号CN87103315A公开了一种多极发电方法，其特征是第一级水力发电后的水位差和流量，再作为第二级或多级水力发电的动能，该方法虽然是多极发电方法，但其本质上与一次性利用水头的势能发电并无差别。又如中国专利文献号CN1079535公开了一种切向射流力驱动回转式流体能-机械能转换装置，为一种将流体的压力能转换成机械能或电能的装置，其主要特征是：装置由一根输出轴，一个与输出轴一体的转子，两个设置在转子上的，沿切线方向射流的喷嘴等零件构成。压力流体沿轴向通道，径向通道，最后沿切向喷嘴反向高速喷出，高速射流的射流反作用力形成一个推动转子及输出轴一起转动的力偶矩，驱动转子及输出轴转动，完成将流体能转换成机械能的能量转换过程。该装置虽然是切向射流力驱动回转式流体-机械能转换器，且其工作原理及造型与辛格聂尔水力原动机相似，但由于其喷流嘴裸露在外面，如将其置于流体中旋转，会对流体产生较大的干挠，不利于在多级发电中应用。英国学者巴克斯和匈牙利人辛格聂尔分别于1745年和1750年提出了一种依靠水流反作用力工作的水力原动机。由于转轮进口没有导向部分，出口无回收动能的装置，因此能量利用率有限，效率只有50％左右。其技术被后来的新技术所淘汰。人类的历史注定是可以轮回重复的，一些被淘汰的技术同样可以被改造后重新利用，发展成为新的技术。本发明正是在辛格聂尔反作用力水轮原动机原理的基础上，发展成为一种反作用力喷射式圆盘转轮发电系统，从而可以有效地消除现有水轮机产生的挠流、上下游流体之间的连惯性被切断、反作用力向上游传递、流体动能势能明显减弱，及汽蚀等现象，最大限度地保留流体原有的流态和能量，使多极发电成为一种获取无尽清洁能源，提高发电效率的重要方法。

发明内容

本发明突破现有的发电技术，通过利用流体的反作用力做功，同时最大限度地保持流体原有的动能、静压能、势能不被破坏，继续给下游的机器做功，从而达到多次反复利用流体的动能、静压能、势能做功的目的，使同一泄流管道中安装更多的发电机组成为可能。

本发明所述多级反作用力喷射式圆盘转轮发电方法，所依据的是：管内流体向下的作用力，使圆盘在喷流管切向喷流的反作用力下旋转做功，同时圆盘也会对流体产生一个反作用力，但圆盘给流体产生的反作力并没有向上游传递，而只是迫使流体沿弧线平移了一段距离，一个平移运动的物体如果没有遇到任何阻力是不会耗费任何能量的，所以流体的主要流向没有被破坏，动能没有被明显削弱。同时由于圆盘只是在流体中旋转，所以没有给流体的运动造成太大的干挠。流体的各种能量得以最大程度的保留的同时，由于下级泄流管的过流截面与上级的一致，所以上下级泄流管中流体的流速是一致的。

基本原理说明：假设流体分子是一个正在做自由落体运动的圆球，中途经过若干个光滑的斜坡，圆球下落的过程中，并不会因为斜坡的存在而明显减速，而圆球经过每一个斜坡都要对其做功。因为流体，特别是水，其压力具有水平传递性，所以在水平的管道中，只要流体的主要流向不被破坏，上游与下游的联系不被切断，理论上每个流动中的流体分子都可以给每一个斜坡状的物体做功，流速不会因此明显降低。

能量的来源问题：在流体的位能、动能一定的前提下，多段式发电机是如果获得更多的能量的呢？主要是因为流体在向下游运动的过程中，圆盘内的流线形喷流管迫使流体产生了一个弧线形平移运动，在流体平移运动的过程中，产生了横向的作用力和反作用力。又因为流体向下流动只能产生上、下相反垂直的力，所以流体的平移运动并不会耗费流体向下运动的能量。物质运动的多向性，及其作用力和反作用力只能发生在同一直线上的特性，为我们寻找新能源提供了新的方向。