[发明专利]一种外转子流体动力机

说明书

技术领域

本发明涉及流体和热力机械，尤其是涉及一种输入流体能源转换成机械能输出的动力机械。

背景技术

现有流体马达（流体动力机械）主要包括：液压马达、气动马达、轴流膨胀动力机、向心式膨胀动力机、径-轴流式膨胀动力机、涡旋膨胀动力机、螺杆膨胀动力机等，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。各种液压马达和气动马达体积小、转速范围大、可无级调速，一般都由专门的液压站和气压站供应能流，且额定压力都在10几个MP以上，上述都是内转子结构。各种膨胀动力机可以适合高温高压、中温中压、低温低压流体，还可适应气-液两相流体，其也是内转子结构，另外，各种膨胀动力机的流体的流向要么沿轴向流动，要么沿径-轴向流动，这种流动方向与叶轮对流体质点产生的离心力的方向是相反的，会损失一部分能量，只有涡旋膨胀机一侧是定轴，另一侧是转轴，动叶轮嵌入在静叶轮内，流体沿轴-径向涡旋流动，但其现有结构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。

发明内容

本发明要解决的技术问题：一是提供一种外转子流体动力机，流体在该马达中的流动方向是轴-径向或径向流动的；二是这种外转子流体动力机结构简单、加工容易，达到既可独立作为流体马达运行，又可与其它装置配合运行的目的。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案。

一种外转子流体动力机，包括轴、壳体、叶轮、导流器，叶轮和导流器同心套装，所述叶轮为一两侧带有侧壁，两侧壁之间安装有叶片的环形闭式叶轮，所述导流器是一两侧带有侧壁，两侧壁之间安装有导流叶片的环形体，叶轮套装在导流器外圆上，所述轴包括同轴线的空心定轴和动轴，空心定轴为一端封闭另一端设有进流口的空心轴，空心定轴的管壁上设有导流孔，空心定轴的进流口与外部的进流管道相连通，能流通过进流管道输入，导流器安装在空心定轴上，空心定轴上的导流孔与导流器的导流叶片间的流道相对应，叶轮套装在导流器外圆上，叶轮经轴承与空心定轴相连接，叶轮的一侧壁还与动轴相连接，能流经导流孔、导流器流道进入叶轮作功，叶轮通过动轴输出动力，壳体套装在导流器和叶轮的外部。

动轴可以通过叶轮的侧壁上的法兰（叶轮的侧壁和法兰可为一体）联接在一起，动轴和叶轮是旋转体，叶轮通过动轴输出动力，空心定轴和导流器是固定体，壳体套装在导流器和叶轮的外部。当外转子流体动力机作为独立动力机运行时，壳体为蜗壳形，蜗壳内腔为截面沿流动方向逐渐扩大的蜗形通道，壳体套装在导流器和叶轮的外部，壳体与导流器和叶轮的两侧壁外表面保留有间隙，壳体的一侧壁的内径处通过轴承安装在动轴上，另一侧壁的内径处与空心定轴相连接。当外转子流体要与其它装置配合运行时（如：在外转子外周要安装空心涡轮叶片），壳体为内环面开放、外环面上沿圆周均布且径向辐射开有两个以上通孔、两侧带有端盖、内腔截面为U形的空心壳体，壳体套装在导流器和叶轮的外部，壳体的两侧端盖与外转子叶轮的两侧壁分别固定在一起，从叶轮排出的流体经通孔向外输出。当作为水力喷洒头使用时，外转子流体动力机可以去掉壳体。流体马达独立运行时，从空心定轴的进流口端输入流体，流体经对应于导流器的导流叶片之间流道的空心定轴周围的径向孔隙流入导流器的导流叶片之间的流道，流体在流道内经加速后，再流入叶轮的叶片之间的流道内，驱动叶轮和动轴旋转，做功后的流体经壳体膨胀扩压流出。为了提高流体流出导流叶片时的流速，当流入导流器的流体流速是亚音速时，导流叶片之间的流道的截面沿流向是逐渐缩小的；当流入导流器的流体流速是超音速时，导流叶片之间的流道的截面沿流向是逐渐扩大的。据此可以根据输入的工作流体的速度，设计导流叶片的形状、调节叶片的角度。导流叶片的调节机构可以采用类似水轮机的导流叶片调节机构。外转子与其它装置配合运行或作为水力喷洒头运行时，其运行过程与上述过程类似。

上述的一种外转子流体动力机，改进的技术方案是，导流器的外轮缘延伸进叶轮的内轮缘内，两者间隙配合。由于从导流器流出的流体的压力和速度都高于叶轮内流体的压力和速度，采用这种结构和间隙配合会形成射流效应，流过间隙的流体会卷吸外界介质进入，防止高压流体流出。这种结构可免除叶轮与导流器之间的机械密封。

上述的一种外转子流体动力机，可供选择的技术方案是，在所述叶轮的每两个叶片之间的流道内，靠近外缘的部分设有辅助叶片。这种结构的叶轮的叶片高度不能太高，叶片高度太高，流体会出现分离，能量转换率较低，在每两个叶片之间的流道内，靠近外缘的部分设有辅助叶片既可减轻流体分离，又可增大输出功率。叶片的形状和流道的截面变化应根据流体的参数进行设计。