專利名稱：密封輪斗式汽輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種把高壓、高溫汽體的內(nèi)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的動力裝置，和同燃煤鍋爐組裝在一起成為“以煤代油”的新型發(fā)動機(jī)。
背景技術(shù)：
由于汽輪機(jī)的熱效率只有40-43％，汽油機(jī)的效率25％，柴油機(jī)40％，在能源十分緊張的今天和未來，必須研制高效節(jié)能的新型能量轉(zhuǎn)換機(jī)械裝置，以替代結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，造價極高、事故多、操作和維修困難，效率很低的汽輪機(jī)，以節(jié)省能源，造福人類。必須研制以煤代油的新型高效發(fā)動機(jī)。以解決我國煤、電、油、運(yùn)緊張問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是制造一種效率高、節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益好，能把高壓、高溫汽體的內(nèi)能絕大部分轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的動力裝置。提供一種結(jié)構(gòu)簡單易于加工制造，體積小、重量輕、制造和使用成本低，操作和維修方便，而性能先進(jìn)的機(jī)械——密封輪斗式汽輪機(jī)和密封輪斗式汽輪機(jī)同燃煤鍋爐聯(lián)合組裝的新型發(fā)動機(jī)。
密封輪斗式汽輪機(jī)與渦輪增壓機(jī)形狀和原理相似，但又有本質(zhì)的區(qū)別，密封輪斗式汽輪機(jī)是由可申縮的輪斗，可申縮的兩側(cè)彈簧密封片與凹形槽相組合的具有良好密封性能的汽輪機(jī)，如圖1、2。圖1是工作原理示意圖，當(dāng)輪斗從A處開始轉(zhuǎn)動，可申縮輪斗開始收縮，到B處時收縮到了頂點(diǎn)，超過B點(diǎn)時，申縮輪斗突然彈出，擋住高壓、高溫汽流的去路，高壓汽體推壓輪斗，像推動內(nèi)燃機(jī)的活塞一樣，因宏觀位移而做工，從而把鍋爐內(nèi)汽體的內(nèi)能轉(zhuǎn)輪成機(jī)械能，當(dāng)輪斗轉(zhuǎn)到出口C處時，高壓、高溫汽體澎漲降壓、降溫，鍋爐內(nèi)的高壓(90-165絕對大氣壓)可降到幾個大絕對大氣壓，溫度535℃降至100-200℃，如果不是冬季，余熱可再利用，第二次進(jìn)入密封輪斗式汽輪機(jī)，直至高壓降為一個多大氣壓，溫度降至常溫以上，這樣汽輪機(jī)的排氣熱損失就極少，大大提高了效率。圖2是組裝示意圖，圖中凹形槽1，凹形槽中部的高壓高溫汽流的入口2，輪斗左側(cè)密封片3，輪斗右側(cè)密封片4，給左右兩側(cè)密封片以彈力的彈簧5，可申縮的輪斗6，輪斗的大軸7，輸出功的左右各一個齒輪軸8，輪斗的左右大齒輪9，輸出功左右各一個傳動齒輪10，本輪斗機(jī)22個輪斗中的彈簧11。


圖1是本發(fā)明的工作原理示意圖；圖2是本發(fā)明的各部件結(jié)構(gòu)和功能組裝示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的祥細(xì)描述。
當(dāng)高壓、高溫蒸汽從入口進(jìn)入輪斗B處時，(圖1)推動輪斗轉(zhuǎn)動，后面的轉(zhuǎn)斗從B處彈出后，又阻擋高壓汽流的去路，這樣高壓汽不斷地沖入輪斗，形成連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，把高壓、高溫過熱蒸汽的內(nèi)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。壓強(qiáng)乘以輪斗的面積，就是本輪斗所接受到的壓力。當(dāng)可申縮的輪斗從B處“宏觀位移”到出口C處時，壓力乘以距離，就是本輪斗機(jī)所做的功。由于輪斗的彈簧的彈力使輪斗的端部平面與凹形槽底部平面緊密接觸，而產(chǎn)生密封性，由于圖2中兩側(cè)的平面密封片3、4在彈簧5的作用下對凹形槽兩側(cè)平面緊密接觸而產(chǎn)生密封性，這就相當(dāng)于內(nèi)燃機(jī)中的氣缸與活塞環(huán)之間的密封關(guān)系，高壓高溫蒸汽在密封的輪斗中把全部的能量作用到本輪斗機(jī)上，從理論上說，就是除了鍋爐8-10％的熱損失，管道系統(tǒng)損失0.5-1％而外，90％的熱能被全部利用。輪斗被壓力推動，從A處輪斗開始收縮，凹形槽有相應(yīng)的潤滑油系統(tǒng)的潤滑作用下，盡量減小摩擦力，轉(zhuǎn)到B處后申縮輪斗突然彈出，輪斗內(nèi)部也要有相應(yīng)的潤滑系統(tǒng)，這些摩擦力都是很小的，出口C處的壓強(qiáng)如果超過幾個絕對大氣壓，還可以再次利用本輪斗機(jī)做功，以達(dá)到盡可能多的利用余熱，在本機(jī)的工作過程中只有B處的初狀態(tài)90/535(絕對大氣壓，℃)或135/535或165/535和C處的末狀態(tài)，1.5/150(絕對大氣壓，℃)或2/200，在物理學(xué)中“在封閉系統(tǒng)內(nèi)，不論發(fā)生何種變化過程，各種形式的能量可以互相轉(zhuǎn)換，但能量的總和是恒量”?！笆挂粋€系統(tǒng)的能量變化時，在本質(zhì)上是這個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)之間發(fā)生的能量的交換，而這個能量的交換在量值上就用功來描述”。在清華大學(xué)還有這個說法“開開門，室外是零度，室內(nèi)空氣就在做功”。
綜上所述，密封輪斗式汽輪機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率在95％以上，在燃煤發(fā)電廠用密封輪斗式汽輪機(jī)發(fā)電，它的熱效率只少在80％以上。
本發(fā)明的目的，在于以密封輪斗式汽輪機(jī)替代現(xiàn)時通用的汽輪機(jī)，發(fā)明人當(dāng)然知道，全世界都在使用汽輪機(jī)發(fā)電，而且中國從美歐、日本、先后高價進(jìn)口多臺汽輪機(jī)組，那為什么還敢如此大但呢？為什么竟敢同先進(jìn)國家的先進(jìn)技術(shù)挑戰(zhàn)呢？一、汽輪機(jī)不密封，這有違發(fā)動機(jī)之大忌，以內(nèi)燃機(jī)的活塞和活塞環(huán)為例，活塞和活塞環(huán)摩損程度大了與氣缸的間隙大了一點(diǎn)點(diǎn)，就十分明顯的表現(xiàn)為沒有勁了，功率大幅下降，司機(jī)立即要更換新的活塞環(huán)和活塞，這就表明密封在動力機(jī)械中十分重要，而汽輪機(jī)幾百個葉片全部是半開口的，沒有任何密封性，靠高壓汽體吹動葉片，大部分動能只不過是路過而已，對葉片起不了多少作用。所以它的效率很低。二、從物理學(xué)理論上來分析高壓高溫汽流離開汽嘴進(jìn)入汽輪機(jī)，體積立即擴(kuò)大了許多倍，壓強(qiáng)當(dāng)然要下降許多倍，根據(jù)玻意耳—馬略特定律“一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變時，氣體的壓強(qiáng)跟它的體積成反比”此時在汽輪機(jī)里，不僅體積擴(kuò)大，壓強(qiáng)下降，溫度也同時下降，所以說，汽輪機(jī)的原理不科學(xué)，是它效率低的根本原因。三、再來看看密封輪斗式汽輪機(jī)是如何工作的，如圖1，高壓過熱蒸氣沿著箭頭的方向直指B處輪斗右面，它的壓強(qiáng)是90-165個絕對大氣壓，這是每平方厘米的壓力，在出口C處，也就是輪斗的左側(cè)面，它的壓力是一個或不足一個絕對大氣壓的大氣層，強(qiáng)大的推力、壓力令輪斗不得不依照高壓過熱蒸汽所具有的能量“如實(shí)地”去作功，根據(jù)蓋·呂薩克定律“一定質(zhì)量的氣體，體積不變，壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比”。良好的密封就是保持體積不變，體積不變，就是能量沒有損失，能量沒有損失，就是100％的效率，(當(dāng)然，在工程化中不可能沒有一點(diǎn)點(diǎn)漏氣)，有教授提出強(qiáng)大的壓力，是否使輪斗的摩擦力極大，而損失大量的能量？不可能，因?yàn)楦邏哼^熱蒸汽的作用力是垂直或近似垂直于輪斗，而輪斗密封裝置的彈力作用力是分別垂直于凹形槽的三個面，兩個作用力是相互垂直關(guān)系，而不是疊加關(guān)系。由于高壓汽體是無孔不入的，盡管密封得再好，也是有非常小的小小間隙，高壓汽體鉆入此小間隙中而成為潤滑劑，彈簧的張力和氣流壓力基本平衡時，即能起到密封作用，又能起到潤滑作用。四、現(xiàn)代汽輪機(jī)依靠吹動的幾百個葉片，每個葉片到底受到了多大的壓力？做了多少功？無法計(jì)算！假如葉片吹不動，或轉(zhuǎn)動的速度很慢，高壓過熱蒸氣不是照樣從半開口的葉片中暢通無陰嗎？這就是它的浪費(fèi)，這就是它的致命缺陷，這就是它效率低的根本原因。而密封輪斗式汽輪機(jī)，由于它有良好的密封結(jié)構(gòu)、高壓汽流必須在此做功方可通過，必須把高壓汽流的全部能量交給輪斗做功后排出，每個輪斗接受到了多少力，做了多少功都有精確計(jì)算。功的定義量“力對物體所作的功，等于力在作用點(diǎn)位移方向的分量和作用點(diǎn)位移大小的乘積”。輪斗的面積乘以壓強(qiáng)等于力，設(shè)輪斗的面積為V，壓強(qiáng)為P，輪斗沿力的方向做“宏觀位移”的距離為S，功為A。有A＝V·P·S所以從理論上分析，密封輪斗式汽輪機(jī)的機(jī)械效率應(yīng)該是100％，當(dāng)然密封再好，也有點(diǎn)漏汽，潤滑得再好也有點(diǎn)摩擦力，蒸汽排出到冷卻塔或大氣的焓降，也不是一個絕對大氣壓，難勉有少量排氣熱損失，但足以說明十九世紀(jì)的先進(jìn)技術(shù)到二十一世紀(jì)能源十分緊張時，40％熱效率的現(xiàn)代汽輪機(jī)應(yīng)該考慮它的去留。
權(quán)利要求
1.一種密封輪斗式汽輪機(jī)，它主要由可申縮的輪斗，輪斗兩側(cè)有可申縮的密封片和凹形槽組成，其特征在于，彈簧申縮輪斗片平面與凹形槽底部平面緊密接觸，因有彈力而密封，兩側(cè)有彈簧申縮片的端部平面與凹形槽兩側(cè)平面緊密接觸，因有彈力而密封的能量轉(zhuǎn)換裝置，它以極其簡單的結(jié)構(gòu)，低廉的成本，80％以上的熱效率，替代現(xiàn)有汽輪機(jī)在火電廠、核電廠把高壓、高溫過熱蒸汽轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的發(fā)電用的動力裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封輪斗式汽輪機(jī)，其特征在于，同燃煤鍋爐組裝在一起，成為新型發(fā)動機(jī)，“以煤代油”(或焦炭)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封輪斗式汽輪機(jī)，其特征在于，可同燃煤鍋爐組裝成的新型發(fā)動機(jī)，用于發(fā)動陸地的各種各樣的車型和機(jī)械，如載重汽車，農(nóng)用車，火車，發(fā)電機(jī)、工程機(jī)械等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封輪斗式汽輪機(jī)，其特征在于，可同燃煤鍋爐組裝成的新型發(fā)動機(jī)，用于水面上的各種大小船舶、遠(yuǎn)洋巨輪、艦艇、航空母艦等水上動力機(jī)械。
全文摘要
本發(fā)明公開發(fā)一種新式汽輪機(jī)—密封輪斗式汽輪機(jī)，旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制造，效率極高，節(jié)能、環(huán)保，又具大功率，能把高壓過熱蒸汽的內(nèi)能絕大部分轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的動力裝置。本發(fā)明同時還公開了密封輪斗式汽輪機(jī)與燃煤鍋爐聯(lián)合組裝成新型“以煤代油”發(fā)動機(jī)，以替代柴油機(jī)、汽油機(jī)發(fā)動各種原柴油機(jī)、汽油機(jī)發(fā)動的各種車、船、發(fā)電機(jī)、工程機(jī)械等熱效率可達(dá)80％的新型發(fā)動機(jī)。
文檔編號F01D15/10GK1632290SQ20041009065
公開日2005年6月29日 申請日期2004年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月11日
發(fā)明者丁陶生 申請人:丁陶生