專利名稱：多級噴射式反作用力圓盤發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電技術(shù)，特別是多級噴射式反作用力圓盤發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)以 水、風或水蒸汽為動力。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的發(fā)電技術(shù)，如水力發(fā)電，無論是混流式水輪機、軸流式水輪機、切擊式水輪 機、沖擊式水輪機還是斜流式水輪機，都是以犧牲水頭的勢能為代價，將勢能轉(zhuǎn)化為機械 能，它們都有一個共同的特點水流經(jīng)水輪機做功后，上下游水流之間的連慣性被切斷， 水輪機做功的反作用力向上流傳遞，動能大大減弱，勢能基本消失，且還會產(chǎn)生汽蝕等現(xiàn)
象。將水流運動規(guī)律解釋為空間三元流，其表達公式為——水流絕 對
流速(相對于地球)；#——水流隨轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)牽連流速；——水流沿葉片流動的相對流 速}。所以現(xiàn)有的水電站大多是一次性利用水頭的勢能進行發(fā)電的.如中國專利文獻號 CN87103315A公開了一種多極發(fā)電方法，其特征是第一級水力發(fā)電后的水位差和流量，再作 為第二級或多級水力發(fā)電的動能，該方法雖然是多極發(fā)電方法，但其本質(zhì)上與一次性利用 水頭的勢能發(fā)電并無差別。又如中國專利文獻號CN1079535公開了一種切向射流力驅(qū)動回 轉(zhuǎn)式流體能_機械能轉(zhuǎn)換裝置，為一種將流體的壓力能轉(zhuǎn)換成機械能或電能的裝置，其主 要特征是裝置由一根輸出軸，一個與輸出軸一體的轉(zhuǎn)子，兩個設(shè)置在轉(zhuǎn)子上的，沿切線方 向射流的噴嘴等零件構(gòu)成。壓力流體沿軸向通道，徑向通道，最后沿切向噴嘴反向高速噴 出，高速射流的射流反作用力形成一個推動轉(zhuǎn)子及輸出軸一起轉(zhuǎn)動的力偶矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子及 輸出軸轉(zhuǎn)動，完成將流體能轉(zhuǎn)換成機械能的能量轉(zhuǎn)換過程。該裝置雖然是切向射流力驅(qū)動 回轉(zhuǎn)式流體-機械能轉(zhuǎn)換器，且其工作原理及造型與辛格聶爾水力原動機相似，但由于其 噴流嘴裸露在外面，如將其置于流體中旋轉(zhuǎn)，會對流體產(chǎn)生較大的干撓，不利于在多級發(fā)電 中應(yīng)用。英國學者巴克斯和匈牙利人辛格聶爾分別于1745年和1750年提出了一種依靠水 流反作用力工作的水力原動機。由于轉(zhuǎn)輪進口沒有導向部分，出口無回收動能的裝置，因此 能量利用率有限，效率只有50%左右。其技術(shù)被后來的新技術(shù)所淘汰。人類的歷史注定是 可以輪回重復的，一些被淘汰的技術(shù)同樣可以被改造后重新利用，發(fā)展成為新的技術(shù)。本發(fā) 明正是在辛格聶爾反作用力水輪原動機原理的基礎(chǔ)上，發(fā)展成為一種反作用力噴射式圓盤 轉(zhuǎn)輪發(fā)電系統(tǒng)，從而可以有效地消除現(xiàn)有水輪機產(chǎn)生的撓流、上下游流體之間的連慣性被 切斷、反作用力向上游傳遞、流體動能勢能明顯減弱，及汽蝕等現(xiàn)象，最大限度地保留流體 原有的流態(tài)和能量，使多極發(fā)電成為一種獲取無盡清潔能源，提高發(fā)電效率的重要方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明突破現(xiàn)有的發(fā)電技術(shù)，通過利用流體的反作用力做功，同時最大限度地保 持流體原有的動能、靜壓能、勢能不被破壞，繼續(xù)給下游的機器做功，從而達到多次反復利 用流體的動能、靜壓能、勢能做功的目的，使同一泄流管道中安裝更多的發(fā)電機組成為可能。本發(fā)明所述多級反作用力噴射式圓盤轉(zhuǎn)輪發(fā)電方法，所依據(jù)的是管內(nèi)流體向下的作用力，使圓盤在噴流管切向噴流的反作用力下旋轉(zhuǎn)做功，同時圓盤也會對流體產(chǎn)生一 個反作用力，但圓盤給流體產(chǎn)生的反作力并沒有向上游傳遞，而只是迫使流體沿弧線平移 了一段距離，一個平移運動的物體如果沒有遇到任何阻力是不會耗費任何能量的，所以流 體的主要流向沒有被破壞，動能沒有被明顯削弱。同時由于圓盤只是在流體中旋轉(zhuǎn)，所以沒 有給流體的運動造成太大的干撓。流體的各種能量得以最大程度的保留的同時，由于下級 泄流管的過流截面與上級的一致，所以上下級泄流管中流體的流速是一致的。基本原理說明假設(shè)流體分子是一個正在做自由落體運動的圓球，中途經(jīng)過若干 個光滑的斜坡，圓球下落的過程中，并不會因為斜坡的存在而明顯減速，而圓球經(jīng)過每一個 斜坡都要對其做功。因為流體，特別是水，其壓力具有水平傳遞性，所以在水平的管道中，只 要流體的主要流向不被破壞，上游與下游的聯(lián)系不被切斷，理論上每個流動中的流體分子 都可以給每一個斜坡狀的物體做功，流速不會因此明顯降低。能量的來源問題在流體的位能、動能一定的前提下，多段式發(fā)電機是如果獲得更 多的能量的呢？主要是因為流體在向下游運動的過程中，圓盤內(nèi)的流線形噴流管迫使流體 產(chǎn)生了一個弧線形平移運動，在流體平移運動的過程中，產(chǎn)生了橫向的作用力和反作用力。 又因為流體向下流動只能產(chǎn)生上、下相反垂直的力，所以流體的平移運動并不會耗費流體 向下運動的能量。物質(zhì)運動的多向性，及其作用力和反作用力只能發(fā)生在同一直線上的特 性，為我們尋找新能源提供了新的方向。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的多級噴射式反作用力圓盤發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括泄流 管、噴射式反作用力圓盤發(fā)電機組、圓盤外殼，其特征是在多段相連的泄流管上設(shè)有多級噴 射式反作用力圓盤發(fā)電機組。噴射式反作用力圓盤發(fā)電機組的數(shù)量因地制宜，從幾個到數(shù) 萬個以上，以實現(xiàn)規(guī)模效益。噴射式反作用力圓盤內(nèi)設(shè)有1個或1個以上的噴流管，通過切 向噴流的反作用力旋轉(zhuǎn)，噴流管管道呈螺旋狀或弧線形或V形或L形或S形，均布在圓盤 內(nèi)。噴流管的入口設(shè)在圓盤的頂面或圓盤的四周或圓盤的內(nèi)側(cè)，出口設(shè)在圓盤的四周或內(nèi) 側(cè)或底部。圓盤有外殼，設(shè)在上級泄流管與下級泄流管之間，殼的下端呈螺旋形或漏斗形或 圓柱形。噴射式反作用力圓盤發(fā)電機組及盤殼串列、并列或錯開排列在泄流管上，彼此之間 間隔一定的距離，圓盤為圓柱形或圓錐形或鐵餅狀。為進一步提高發(fā)電效率，最后一級發(fā)電 機組可改為混流式或其它形式(包括反作用力圓盤式)的發(fā)電機組。每個噴射式反作用力 圓盤單獨與一臺發(fā)電機給成一個發(fā)電機組，或者，由若干個噴射式反作用力圓盤通過(鏈 條、齒輪等)聯(lián)接件、變速箱與一個發(fā)電機組成一個發(fā)電機組，多個發(fā)電機組組成發(fā)電機組 群。該發(fā)電系統(tǒng)以水為動力利用水的自然落差發(fā)電；或用水泵將水抽至高處，人為 制造落差發(fā)電；或在封閉的循環(huán)管道內(nèi)，通過水泵增壓，使管道內(nèi)的水快速循環(huán)流動發(fā)電； 或通過改造城市供水系統(tǒng)，在供水管道中增設(shè)噴射式反作用力圓盤發(fā)電機組發(fā)電?；蛘?，以風為動力在封閉的循環(huán)管道內(nèi)或兩頭開放式的管道內(nèi)，通過鼓風機鼓風 或渦輪增壓機增壓或抽風機抽風，使管道內(nèi)的空氣快速流動發(fā)電?；蛘撸运羝麨閯恿谜羝麢C產(chǎn)生的高壓蒸汽發(fā)電。渦流是造成水頭損失的重要原因之一，我們通過在圓盤外殼內(nèi)或泄流管彎曲處增設(shè)導流葉片，可以減少渦流的產(chǎn)生。根據(jù)本發(fā)明做的一些其它無明顯效果提高的變通亦屬本權(quán)利范圍，如將泄流管一分為二，將圓盤外殼內(nèi)的圓盤一分為二，將發(fā)電機設(shè)在圓盤外殼內(nèi)，將后段的泄流管改粗， 不規(guī)則排列圓盤內(nèi)的噴流管，將多層圓盤改成多層梯狀，將圓盤改成多邊形、橢圓形、三角 形、圓球形、方形、螺旋形等等。


圖1為本發(fā)明原理示意圖1圖2為本發(fā)明原理示意圖2圖3為本發(fā)明第一實施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明第二實施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明第三實施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明第四實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述。原理示意圖1參見圖1，假設(shè)流體分子是一個正在做自由落體運動的圓球，中途經(jīng)過A、B、C、D個 光滑的斜坡，圓球下落的過程中，并不會因為斜坡的存在而明顯減速，而每只圓球都對A、B、 C、D四個斜坡都要對其做功。因為流體，特別是水，其壓力具有水平傳遞性，所以在水平的 管道中，只要流體的主要流向不被破壞，上游與下游的聯(lián)系不被切斷，理論上每個流動中的 流體分子都可以給每一個斜坡狀的物體做功，流速不會因此明顯降低。因此在特定的條件 下，本發(fā)明的多級發(fā)電是成立的。原理示意圖2參見圖2，左圖為辛格聶爾于1750年提出了一種依靠水流反作用力工作的水力原 動機。右圖為本發(fā)明所述的依靠流體反作用力工作的噴射式圓盤發(fā)電機。其基本原理是一 樣的，不同的是，本發(fā)明的反作用力圓盤在流體中旋轉(zhuǎn)時，不會給流體造成太大的干撓，從 而可以最大限度地保持流體的運動狀態(tài)不被破壞，實現(xiàn)多級發(fā)電。第一實施例參見圖3，圖中所示為噴射式反作用力圓盤，包括圓盤本體(1)、噴流管(4)、噴流 管入口(4.1)、噴流管出口(4.2)。圖A表示流體(5)從圓盤中間內(nèi)側(cè)的入口進入弧線形噴 流管，再從圓盤的周邊出口切向噴出，噴流管的出口處與圓盤的周邊形成較小的夾角，有利 于減少噴流對圓盤外的流體的沖擊，減少渦流的產(chǎn)生。圖B表示噴流管的出口設(shè)在圓盤的 底部，噴流管靠近圓盤周邊有一段管的圓弧線與圓盤的周邊弧度一致，有利于流體在圓盤 下做圓周運動，減少渦流的產(chǎn)生。圖C表示噴流管的出口在圓盤中間的內(nèi)側(cè)入口在圓盤的 周邊內(nèi)。圖D表示有多層噴流管的圓盤。第二實施例參見圖4，圖中所示反作用力圓盤、發(fā)電機(6)、泄流管(3)，左圖表示圓盤內(nèi)只有1 條噴流管的情形，右圖表示圓盤內(nèi)有多條噴流管的情形。其余未述部分同第一實施例，不再重復。第三實施例參見圖5，圖中所示包括了噴射式反作用力圓盤、圓盤外殼(2)、發(fā)電機、泄流管，表示泄流管及發(fā)電機組為豎式，反作用力圓盤外面有外殼，外殼上面有發(fā)電機。圓盤及其外 殼、發(fā)電機設(shè)在上段泄流管和下段泄流管之間。左圖表示圓盤的外殼下端為漏斗形，右圖表 示圓盤的外殼下端為螺旋形或弧線形。其余未述部分同第一實施例，不再重復。第四實施例參見圖6，圖中表示泄流管為橫排式，發(fā)電機組為橫排式或豎式，多段相連的泄流 管上設(shè)有多級噴射式反作用力圓盤發(fā)電機組，每一段的泄流管都是沿程均勻的，噴流管的 過流截面的總和與泄流管的過流截面相當。發(fā)電機組的數(shù)量根據(jù)實際情況，從幾個到數(shù)萬 個以上，以實現(xiàn)規(guī)模效益。其余未述部分同第一、第三實施例，不再重復。
權(quán)利要求
一種多級噴射式反作用力圓盤發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括泄流管(3)、噴射式反作用力圓盤發(fā)電機組、圓盤外殼(2)，其特征是在多段相連的泄流管上設(shè)有多級噴射式反作用力圓盤發(fā)電機組；噴射式反作用力圓盤內(nèi)設(shè)有若干噴流管(4)，通過切向噴流的反作用力旋轉(zhuǎn)發(fā)電；圓盤有外殼，設(shè)在上級泄流管與下級泄流管之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多級噴射式反作用力圓盤發(fā)電系統(tǒng)，其特征是噴射式反作用力 圓盤內(nèi)設(shè)有1個或1個以上的噴流管道，噴流管管道呈螺旋狀或弧線形或V形或L形或S 形，均布在圓盤內(nèi)，噴流管的入口(4. 1)設(shè)在圓盤的頂面或圓盤的周邊或圓盤的內(nèi)側(cè)，出口 (4. 2)設(shè)在圓盤的周邊或圓盤的內(nèi)側(cè)或圓盤的底部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述多級噴射式反作用力圓盤發(fā)電系統(tǒng)，其特征是上段與下段泄流 管之間設(shè)有噴射式反作用力圓盤發(fā)電機組及圓盤外殼，噴射式反作用力圓盤發(fā)電機組之間 間隔一定的距離。噴射式反作用力圓盤發(fā)電機組的數(shù)量因地制宜，從幾個到數(shù)萬個以上，以 實現(xiàn)規(guī)模效益。
4.根據(jù)權(quán)利要求2和3所述多級噴射式反作用力圓盤發(fā)電系統(tǒng)，其特征是噴射式反作 用力圓盤(1)為圓柱形或圓錐形或腰鼓形或環(huán)形或鐵餅狀。
5 根據(jù)權(quán)利要求3所述多級噴射式反作用力圓盤發(fā)電系統(tǒng)，其特征是最后一級發(fā)電機 組為軸流式或其它形式(包括反作用力圓盤式)的發(fā)電機組。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一要求所述多級噴射式反作用力圓盤發(fā)電系統(tǒng)，其特征是每 個噴射式反作用力圓盤單獨與一臺發(fā)電機(6)給成一個發(fā)電機組，或者，由若干個噴射式 反作用力圓盤通過(鏈條、齒輪等)聯(lián)接件、變速箱與一個發(fā)電機組成一個發(fā)電機組，多個 發(fā)電機組組成發(fā)電機組群。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一要求所述多級噴射式反作用力圓盤發(fā)電系統(tǒng)，其特征是該 發(fā)電系統(tǒng)以水為動力利用水的自然落差發(fā)電；或用水泵將水抽至高處，人為制造落差發(fā) 電；或在封閉的循環(huán)管道內(nèi)，通過水泵增壓，使管道內(nèi)的水快速循環(huán)流動發(fā)電；或通過改造 城市供水系統(tǒng)，在供水管道中增設(shè)噴射式反作用力圓盤發(fā)電機組發(fā)電?；蛘撸燥L為動力在封閉的循環(huán)管道內(nèi)或兩頭開放式的管道內(nèi)，通過鼓風機鼓風或渦 輪增壓機增壓或抽風機抽風，使管道內(nèi)的空氣快速流動發(fā)電?；蛘?，以水蒸汽為動力利用蒸汽機產(chǎn)生的高壓蒸汽發(fā)電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1和3所述多級噴射式反作用力圓盤發(fā)電系統(tǒng)，其特征是通過對圓盤 外殼的優(yōu)化設(shè)計或在殼內(nèi)增設(shè)導流葉片或在噴流管進口處和出口處增設(shè)導流葉片，以減少 渦流的產(chǎn)生。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)電技術(shù)，特別是多級噴射式反作用力圓盤發(fā)電系統(tǒng)，主要包括泄流管、噴射式反作用力圓盤發(fā)電機組、圓盤外殼，其特征是在多段相連的泄流管上設(shè)有多級噴射式反作用力圓盤發(fā)電機組。噴射式反作用力圓盤內(nèi)設(shè)有1個或1個以上的噴流管，通過切向噴流的反作用力旋轉(zhuǎn)發(fā)電。該系統(tǒng)以水、風或水蒸汽為動力。本發(fā)明突破現(xiàn)有的發(fā)電技術(shù)，通過利用流體的反作用力做功，同時最大限度地保持流體原有的動能、靜壓能、勢能不被破壞，繼續(xù)給下游的機器做功，從而達到多次反復利用流體的動能、靜壓能、勢能做功的目的，使同一泄流管道中安裝更多的發(fā)電機組成為可能。
文檔編號F03B3/08GK101813006SQ20091003738
公開日2010年8月25日 申請日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月25日
發(fā)明者李貴祥 申請人:李貴祥