[发明专利]一种动力涡轮及其动力机

说明书

技术领域

本发明涉及流体和热力机械，尤其是涉及一种将输入能流转换成机械能输出的动力涡轮及其动力机械。

背景技术

 现有动力叶轮即动力涡轮，可分为轴流式叶轮、径流式叶轮、混流式叶轮，如燃气轮机、蒸汽轮机和喷气发动机所用动力叶轮是轴流式叶轮，蜗壳式膨胀动力机、特斯拉动力机等所用动力叶轮是径流式或混流式叶轮，它们都是将能流所含的动能、压力能和热能转化成机械能的装置。各种动力机基本上都是内转子结构，沿径-轴向流动的径流式或混流式叶轮内的能流流动方向是向心流动或大致向心流动，这种流动与叶轮旋转时对流体质点产生的离心力的方向是相反的，运行过程中会损失一部分能量，另外，采用向心流动或大致向心流动的叶轮及其动力机的出流方式不能适应一些需要沿径向辐射向外排流的特种需要。申请号为201110346786.9的本人申请的一种外转子流体动力机可以实现能流在叶轮内的流动方向与叶轮对能流质点产生的离心力方向基本一致，也能适合沿径向辐射向外排流的特种需要，但其结构相对复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题：一是提供一种动力涡轮及其动力机，能流在该动力涡轮及其动力机中的流动方向是沿轴-径向离心辐射或径向离心辐射流动的；二是这种动力涡轮及其动力机结构简单、加工容易，既可独立作为膨胀动力机使用，又可适合沿径向辐射向外排流的特种混合动力机的需要。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案。

一种动力涡轮，包括动力叶轮、安装在动力叶轮中心的转轴构成，其特征在于，所述动力叶轮由侧壁、位于侧壁内圆环沿圆周辐射均布的导流翅、位于动力叶轮侧壁外圆环沿圆周均布的动力叶片构成，动力叶轮的进流口设在导流翅的内圆圈周围，动力叶轮的排流口设在动力叶片的外圆圈周围，各导流翅之间留有沿径向辐射的流道，各动力叶片之间留有流道，导流翅的中心线与导流翅尾缘前方的动力叶片的弦线之间的夹角为5～45度,所述导流翅尾缘前方的动力叶片是指导流翅的外圆处对应于旋转方向的前侧的动力叶片；所述转轴为空心轴转，其一端部与外部的进流管旋转密封连通，另一端部通过动力叶轮侧壁固定并与动力叶轮的进流口相连通。外部输入能流流入空心转轴，经空心转轴的出流口流入导流翅之间的流道，继而进入动力叶片之间的流道内，同时能流对动力叶片产生旋转驱动力，其乏流经动力涡轮的排流口排出，外部输入能流对动力叶片的作用力为外力作用，能流在该动力涡轮中的流动方向是沿轴-径向离心辐射或径向离心辐射流动，流动方向与叶轮对能流质点产生的离心力方向基本一致。在动力叶片与动力叶轮侧壁之间可以安装调角机构，以达到在不同能流流速下动力涡轮都有较高的转换效率。所述动力叶轮及其动力叶片和导流翅还可以是混流结构。所称能流是指具有一定压力、流速、热力的气体或液体或两相流体。

上述的一种动力涡轮，可供选择的技术方案是，转轴为空心轴转，其一端部与外部的进流管旋转密封连通，所述空心转轴另一端部通过动力叶轮侧壁固定并与动力叶轮的进流口相连通，是指空心转轴的另一端部通过动力叶轮的一侧壁固定，其另一端部的端口与动力叶轮的进流口相连通。此技术方案属于动力涡轮的单臂支撑方式，可作为水力喷洒头等使用。能流从固定的进流管内流入空心轴转内，再从空心转轴上的出流口流入动力叶轮的进流口并进入导流翅之间的流道内整流加速，继而进入动力叶片之间的流道内，对动力叶片产生旋转驱动力，其乏流经动力涡轮的排流口排出。

上述的一种动力涡轮，可供选择的技术方案是，转轴为空心轴转，其一端部与外部的进流管旋转密封连通，所述空心转轴另一端部通过动力叶轮侧壁固定并与动力叶轮的进流口相连通，是指空心转轴的另一端部的端口封闭并穿过动力叶轮两侧壁伸出并密封固定，在对应于动力叶轮的进流口处的空心转轴上开有出流口，空心转轴上所开出流口与动力叶轮的进流口相连通。所述转轴还可以由一空心轴和一半轴组成，所述空心轴的一端为进流口，进流口与外部进流管旋转密封连通，空心轴的另一端为出流口，在动力叶轮中心的一侧壁上开有进流口并与空心轴的出流口相固定连通，在动力叶轮中心的另一侧壁上装有与空心轴同轴线的半轴。这两种技术方案都属于动力涡轮的双臂支撑方式。

上述的一种动力涡轮，可供选择的技术方案是，在所述动力叶轮的每两个动力叶片之间的流道出口处设有辅助动力叶片，辅助动力叶片的弦线与动力叶片的弦线之间的夹角为0～45度。此技术方案可用于动力叶轮直径较大时，辅助动力叶轮可减轻流体分离，改善能流在两个动力叶片之间的流道出口处的流动质量，增加动力涡轮输出。