一种负压叶轮转子发动机制造技术

本发明专利技术公开了一种负压叶轮转子发动机，属于叶轮转子发动机领域，主要构成包括叶轮转子、定子和热气源。定子置于叶轮转子内，定子上装有膨胀喷管，热气源和定子膨胀喷管连通，热气在膨胀喷管内快速膨胀高速喷出，喷流推动叶轮转子高速旋转，喷流能量转化成轴功输出。通过叶轮高速旋转产生真空负压使热气能更充分膨胀做功来提高能效。通过制造真空膨胀，还使发动机具有将低热值的无压热气高效转化成轴功输出的能力。本技术可用于蒸汽轮机、燃气轮机，尤其可用于废气、尾气等低热值热源能量的回收利用。

A negative pressure impeller rotor engine

【技术实现步骤摘要】
一种负压叶轮转子发动机
本专利技术涉及发动机领域，尤其涉及一种叶轮转子发动机。
技术介绍
现在实用的热机种类有蒸汽机、汽轮机、内燃机、涡轮喷气机等，都是以热量转变成正压的方式为动力的。在气体受热膨胀做功后，尾气剩余大量的热能和动能被排放到大气中，故热效率很低。燃气轮机具有体积小，重量轻，启动快，能在地面使用等优点，但是热效率不高，噪声大，制造成本高，寿命短。凝汽式汽轮机排出的蒸汽流入凝汽器液化，使得排汽压力低于大气压力，因此具有良好的热力性能，是最为常用的一种汽轮机，具有单机功率大、热效率高、寿命长等优点。但为获得较高热效率需付出较大的制造维护成本，需要冷水冷却使应用范围受限，真空度不高等原因使热效率提高有限。中国专利CN103982323A公开一种负压发动机，是以热气为动力，以负压的形式把热量转变成机械力带动曲轴转动的机械装置。工作过程是由热气缸中的活塞运动，把外界的热气吸入热气缸，再把吸入的热气推入到浸在冷水里的冷气缸，关闭气门，热气在冷气缸中冷却产生负压，拉动活塞运动，带动曲轴转动。能对废热二次利用，有益节能减排，但采用活塞式构造复杂，能效低，功率密度低，需要冷水冷却使应用范围受限。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术提供一种负压叶轮转子发动机，通过叶轮高速旋转制造真空负压，使热气能更充分膨胀做功来提高能效，还使发动机具有将低热值的无压热气高效转化成轴功输出的能力。其构造简单、能效高、功率密度高、适应范围广。本专利技术方案包括以下内容。1一种负压叶轮转子发动机，主要构造包括叶轮转子、定子和热气源；热气源和定子连通，提供热气，定子置于叶轮转子内，能将热气转化成高速喷流，叶轮转子能将喷流能量转化成轴功输出；所述热气源和定子上的膨胀喷管连通，为发动机提供带能量的热气；所述定子包括膨胀喷管，膨胀喷管装于定子外沿处，其喷口对准叶轮叶片，热气能在该喷管内快速膨胀高速喷出，热气能量转化成定向动能；所述叶轮转子包括两个叶轮盘和叶片阵列，叶片安装于两个叶轮盘之间，和两个叶轮盘均紧密连接，居外圈安装，并在叶轮转子中心处形成一圆形半密闭气腔，定子置于该半密闭气腔内，叶轮转子能在喷流推动下高速旋转，将定向动能转化成轴功输出；叶轮转子高速旋转时，所述叶轮叶片能将气体往外推出，在转子内腔形成真空负压，使热气能充分地膨胀做功，从而获得更多能效。2如以上专利技术方案所述的负压叶轮转子发动机，本方案特别之处在于：还包括启动装置，所述启动装置能带动叶轮转子高速旋转，在转子内建立初始的真空负压，使无压或低压热气也能膨胀做功，用于无压或低压热气源发动机的启动。逐渐调整转子转速，当能量转化效率达到一定值时，转子获得的有效动能大于其制造真空所消耗的转子动能，这时启动装置可以退出，发动机能维持自行运转，输出轴功。3如以上专利技术方案所述的负压叶轮转子发动机，本方案特别之处在于：还包括测温器和控制单元；所述测温器能对尾气温度进行有效探测，所述控制单元可根据测温器探测到的尾气温度，逐渐调低或调高转子转速，使尾气温度趋于最低，用于获得高能效。4如以上专利技术方案所述的负压叶轮转子发动机，本方案特别之处在于：所述叶轮叶片的形状为C形，所述膨胀喷管的喷口对准叶轮叶片的凹面。5如以上专利技术方案所述的负压叶轮转子发动机，本方案特别之处在于：通过调整叶轮转子的转速，使尾气温度大幅低于进气温度，用于制冷。本专利技术的有益效果是：构造简单、热效率高、制造成本低、重量轻、功率密度高、寿命长、适应范围广。根据本专利技术，接下来将参照附图进行详细说明，以便更充分地理解本专利技术及其他特征和优势。附图说明图1是实施例中，负压叶轮转子发动机的结构示意图；图2是实施例中，负压叶轮转子发动机的结构示意纵剖图；图中：1、定子；11、定子进气口；12、空心管轴；13、定子内腔；14、膨胀喷管2、叶轮转子；21、C形叶片；22、叶轮盘；23、C形气道出气口；24、转子转轴；3、外壳；31、排气口。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。实施例一本实施例提供一种负压叶轮转子发动机技术方案，主要用于将高压热气转化成轴功输出或发电，具体如下。如图1、图2所示，发动机主要由高压热气源、定子（1）和叶轮转子（2）等组成；定子置于转子内，高压热气源经进定子气口（11）、空心管轴（12）、定子内腔（13）和定子膨胀喷管（14）进气端连通，高压热气在定子膨胀喷管（14）内快速膨胀高速喷出，热能转化成定向动能；高速喷流冲击C形叶片（21）凹面，推动叶轮转子（2）高速旋转，将喷流能量转化成叶轮转子角动能，转动能量通过转子转轴（24）向外输出。所述叶轮转子（2）由两个叶轮盘（22）和C形叶片（21）阵列构成，叶片安装于两个叶轮盘之间，居外圈安装，并在叶轮转子（2）内中心处形成一圆形半密闭的气腔，定子（1）置于该圆形气腔内，叶轮转子（2）高速旋转，叶轮叶片（21）的凸面将气体往外推送，使得转子内腔真空度提高，真空负压使热气在定子膨胀管（14）内膨胀更充分，热能充分转化成定向动能，从而大幅提高热效率。实施例二本实施例和实施例一基本相同，区别在于增设了启动装置、测温器和控制单元，启动装置能带动叶轮转子（2）高速旋转，在叶轮转子内腔建立初始真空，使无压热气也能开始膨胀做功，用于启动，控制单元能根能根据测温器探测到的尾气温度，逐渐调低或调高转子转速，使尾气温度趋于最低，用于获得高能效。本实施例主要适用于将无压热气转化成轴功输出及发电，具体如下。1.建立真空用于启动因采用无压气源，气体无法自行膨胀做功，自行启动，所以需先借助启动装置制造初始真空，方能使热气开始膨胀做功，用于启动。启动时，启动装置带动叶轮转子（2）高速旋转，叶轮叶片（21）的凸面将气体往外推，再加上离心力作用，在叶轮转子内腔开始形成负压，当C形叶片（21）最外沿线速度超过尾气分子运动速度时，尾气分子无法从C形叶片（21）之间的C形气道出气口（23）进入叶轮转子内腔从而形成高度真空，膨胀喷管（14）内的无压热气开始急剧膨胀，推动转子（2）旋转做功。2.热能转化为定向动能真空使热气能在定子膨胀喷管（14）内急剧膨胀高速喷出，热能转化成高度有序的定向动能，即喷出的各气体分子的运动方向基本一致，速度也基本一致，该速度约为热气源气体分子的平均运动速度。其原理是，真空作用下随着气流微气团向喷口方向行进，其速度越来越快，气体分子运动的方向性越来越强，分子间隔越来越大，前进速度较慢或方向和气流方向不一致的气体分子将被其后面的气体分子碰撞修正，前进速度较快的气体分子会被前面的气体分子碰撞修正，直至该气体分子运动方向和喷口方向相同，运动速度约等于平均运动速度时，碰撞方能趋缓或停歇，气体分子的无序动能（热能）转化成高度有序的定向动能。3.定向动能转化为角动能喷流推动叶轮转子（2）旋转，喷流能量转化成转子角动能。当条件合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负压叶轮转子发动机，其特征在于：包括叶轮转子、定子和热气源；热气源和定子连通，提供热气，定子置于叶轮转子内，能将热气转化成高速喷流，叶轮转子能将喷流能量转化成轴功输出；/n所述热气源和定子上的膨胀喷管连通，为发动机提供带能量的热气；/n所述定子包括膨胀喷管，膨胀喷管装于定子外沿处，其喷口对准叶轮叶片，热气能在该喷管内快速膨胀高速喷出，热气能量转化成定向动能；/n所述叶轮转子包括两个叶轮盘和叶片阵列，叶片安装于两个叶轮盘之间，和两个叶轮盘均紧密连接，居外圈安装，并在叶轮转子中心处形成一圆形半密闭气腔，定子置于该半密闭气腔内，叶轮转子能在喷流推动下高速旋转，将定向动能转化成轴功输出；/n叶轮转子高速旋转时，所述叶轮叶片能将气体往外推出，在转子内腔形成真空负压，使热气能充分地膨胀做功，从而获得更多能效。/n

【技术特征摘要】
1.一种负压叶轮转子发动机，其特征在于：包括叶轮转子、定子和热气源；热气源和定子连通，提供热气，定子置于叶轮转子内，能将热气转化成高速喷流，叶轮转子能将喷流能量转化成轴功输出；
所述热气源和定子上的膨胀喷管连通，为发动机提供带能量的热气；
所述定子包括膨胀喷管，膨胀喷管装于定子外沿处，其喷口对准叶轮叶片，热气能在该喷管内快速膨胀高速喷出，热气能量转化成定向动能；
所述叶轮转子包括两个叶轮盘和叶片阵列，叶片安装于两个叶轮盘之间，和两个叶轮盘均紧密连接，居外圈安装，并在叶轮转子中心处形成一圆形半密闭气腔，定子置于该半密闭气腔内，叶轮转子能在喷流推动下高速旋转，将定向动能转化成轴功输出；
叶轮转子高速旋转时，所述叶轮叶片能将气体往外推出，在转子内腔形成真空负压，使热气能充分地膨胀做功，从而获得更多能效。

【专利技术属性】
技术研发人员：谢炳炎，谢劲松，
申请(专利权)人：谢劲松，
类型：发明
国别省市：福建;35