流體能量轉(zhuǎn)化的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及動(dòng)力機(jī)械，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種以各種流體為工質(zhì)，將流體能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)力的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽輪機(jī)、水輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等是目前工業(yè)生產(chǎn)廣泛大量使用的動(dòng)力機(jī)械，也是各種能源消耗的主要源頭，其效率的提高對(duì)節(jié)能、減排、降耗有著巨大意義。現(xiàn)有技術(shù)中，汽輪機(jī)、水輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等都有一個(gè)共同的基本結(jié)構(gòu)即:固定在機(jī)殼上的噴嘴與靜止葉片和固定在轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片構(gòu)成，工作時(shí)由噴嘴中的工質(zhì)產(chǎn)生的沖動(dòng)力和反動(dòng)力作用于轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片形成轉(zhuǎn)矩輸出。但上述這種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是:工作時(shí)噴嘴和靜止葉片所受到的反作用力都不能作用于轉(zhuǎn)軸上形成有效轉(zhuǎn)矩輸出，其整體效率受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種流體能量轉(zhuǎn)化的裝置和方法。
[0004]—種流體能量轉(zhuǎn)化的裝置，所述裝置包括殼體，和從述殼體的一端伸入并延伸通過(guò)另一端伸出的具有第一端和第二端的轉(zhuǎn)軸；所述殼體設(shè)置有至少一個(gè)供氣部和至少一個(gè)排氣部；其特征在于:位于所述殼體內(nèi)的所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有至少一個(gè)第一轉(zhuǎn)子，和位于所述第一轉(zhuǎn)子外端的至少一組第一葉片，所述第一轉(zhuǎn)子和所述第一葉片形成葉輪；位于所述殼體內(nèi)的所述轉(zhuǎn)軸上還設(shè)置有至少一個(gè)第二轉(zhuǎn)子，和位于所述第二轉(zhuǎn)子外端的至少一組噴嘴，所述第二轉(zhuǎn)子與所述噴嘴形成噴輪；并且所述第一葉片和所述噴嘴相對(duì)設(shè)置；所述第二轉(zhuǎn)子內(nèi)設(shè)置有為所述噴嘴提供流體的轉(zhuǎn)子流體通路；所述供氣部設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸的第一端，并且所述供氣部與所述轉(zhuǎn)軸之間設(shè)置有軸封；所述第一轉(zhuǎn)子與所述轉(zhuǎn)軸的第二端之間的轉(zhuǎn)軸上安裝有連接至所述第一轉(zhuǎn)子的傳動(dòng)副，并且所述傳動(dòng)副位于所述殼體內(nèi)；流體依次通過(guò)供給部、轉(zhuǎn)子流體通路送入噴嘴中，并在噴嘴的作用下形成高速流體噴出，使得第一葉片在切線(xiàn)方向受到高速流體的沖擊進(jìn)而形成第一轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)力矩；與此同時(shí)，噴嘴受到噴出的高速流體的反作用力進(jìn)而形成驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的第二轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)力矩；通過(guò)傳動(dòng)副將第一轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)力矩轉(zhuǎn)變成驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的且與第二轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)力矩同向的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，進(jìn)而合并產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)能輸出。
[0005]其中，所述第一轉(zhuǎn)子的外端沿著所述轉(zhuǎn)軸的徑向設(shè)置有多組第一葉片；且在相鄰組的第一葉片之間，所述第二轉(zhuǎn)子的外圍設(shè)置有第二葉片，并且所述第一葉片與所述第二葉片的導(dǎo)流方向相反。
[0006]其中，所述噴嘴沿著所述轉(zhuǎn)軸的圓周方向向外開(kāi)口，此時(shí)所述葉輪的外徑大于所述噴輪的外徑；并且沿著所述轉(zhuǎn)軸的軸向設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)所述噴輪，以及一個(gè)或多個(gè)葉輪。
[0007]其中，所述噴嘴沿著所述轉(zhuǎn)軸的圓周方向向內(nèi)開(kāi)口，此時(shí)所述噴輪的外徑大于所述葉輪的外徑。作為優(yōu)選地，沿著所述轉(zhuǎn)軸的軸向設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)所述噴輪，以及一個(gè)或多個(gè)葉輪。
[0008]其中，所述噴嘴沿著所述轉(zhuǎn)軸的方向向上或向下開(kāi)口，此時(shí)所述噴輪的外徑等于所述葉輪的外徑，并且所述噴輪和葉輪沿著軸向相對(duì)設(shè)置。
[0009]其中，所述第二轉(zhuǎn)子的外端沿著所述轉(zhuǎn)軸的徑向設(shè)置有多組噴嘴，且所述第一轉(zhuǎn)子的外端沿著所述轉(zhuǎn)軸的徑向設(shè)置有與所述多組噴嘴一一對(duì)應(yīng)的多組第一葉片。
[0010]其中，沿著所述轉(zhuǎn)軸的軸向設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)所述噴輪，以及一個(gè)或多個(gè)所述葉輪。
[0011 ] 其中，所述噴嘴具有單路或多路流體輸入端口。
[0012]其中，所述噴嘴具有多路流體輸入端口，且其中具有點(diǎn)火裝置。
[0013]本發(fā)明所述的流體能量轉(zhuǎn)化的裝置具有以下有益效果:
[0014]本發(fā)明所述的流體能量轉(zhuǎn)化的裝置在工作時(shí)噴輪和葉輪所受到的作用力均能作用于轉(zhuǎn)軸上形成有效轉(zhuǎn)矩輸出，提高了能量轉(zhuǎn)化效率，能夠形成高效的機(jī)械動(dòng)能輸出。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為實(shí)施例1所述的流體能量轉(zhuǎn)化的裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為實(shí)施例1所述的流體能量轉(zhuǎn)化的裝置的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為實(shí)施例2所述的流體能量轉(zhuǎn)化的裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為實(shí)施例3所述的流體能量轉(zhuǎn)化的裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5為實(shí)施例3所述的流體能量轉(zhuǎn)化的裝置的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖6為實(shí)施例4所述的流體能量轉(zhuǎn)化的裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖7為實(shí)施例4所述的流體能量轉(zhuǎn)化的裝置的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖8為實(shí)施例5所述的流體能量轉(zhuǎn)化的裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖9為實(shí)施例5所述的徑向外轉(zhuǎn)子噴嘴和流體通路的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖10為實(shí)施例6所述的流體能量轉(zhuǎn)化的裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖11為實(shí)施例7所述的流體能量轉(zhuǎn)化的裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖12為實(shí)施例8所述的流體能量轉(zhuǎn)化的裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖13為實(shí)施例9所述的流體能量轉(zhuǎn)化的裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖14為裝置中應(yīng)用的兩種流體的噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖15為裝置中應(yīng)用的帶點(diǎn)火裝置的噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖16為兩種流體的流體通路結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0031]附圖中各附圖標(biāo)記分別表示的含義為:1_第一轉(zhuǎn)子，2-第一葉片，3-噴嘴，4-第二轉(zhuǎn)子，5-轉(zhuǎn)子流體通路，6-轉(zhuǎn)軸，7-傳動(dòng)副，8-殼體，9-第一排氣部，10-第二排氣部，11-供氣部，12-軸封，13-第二葉片，14-第二轉(zhuǎn)子的軸體，15-點(diǎn)火裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的流體能量轉(zhuǎn)化的裝置做進(jìn)一步的闡述，以幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0033]實(shí)施例1
[0034]如圖1-2所示，本實(shí)施例所述的流體能量轉(zhuǎn)化的裝置，包括殼體8，和從述殼體8的一端伸入并延伸通過(guò)另一端伸出的具有第一端和第二端的轉(zhuǎn)軸6 ;所述殼體8設(shè)置有一個(gè)供氣部11和第一排氣部9、第二排氣部10，其中第一排氣部9位于殼體8的上部，第二排氣部10位于殼體8的底部。本實(shí)施例的裝置還包括位于所述殼體8內(nèi)的所述轉(zhuǎn)軸上的一個(gè)第一轉(zhuǎn)子1，和位于所述第一轉(zhuǎn)子I外端的至少一組第一葉片2，所述第一轉(zhuǎn)子I和所述第一葉片2形成葉輪；位于所述殼體8內(nèi)的所述轉(zhuǎn)軸6上還設(shè)置有一個(gè)第二轉(zhuǎn)子4，和位于所述第二轉(zhuǎn)子4外端的至少一組噴嘴3，所述第二轉(zhuǎn)子4與所述噴嘴3形成噴輪。所述第二轉(zhuǎn)子4位于所述第一轉(zhuǎn)子I的內(nèi)側(cè)，并使得所述第一葉片2和所述噴嘴3相對(duì)設(shè)置。所述第二轉(zhuǎn)子4內(nèi)設(shè)置有為所述噴嘴3提供流體的轉(zhuǎn)子流體通路5。所述供氣部11設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸6的第一端，并且所述供氣部11與所述轉(zhuǎn)軸6之間設(shè)置有軸封12，通過(guò)設(shè)置所述軸封12可以確保轉(zhuǎn)軸6在轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，流體在設(shè)定的工作壓力、溫度通過(guò)所述轉(zhuǎn)軸時(shí)，不發(fā)生流