[发明专利]流体能透平机

说明书

技术领域：

本发明涉及：一种新能源动力机，尤其是有现有的或改进的流体工作缸活塞透平机体，有或没有连杆曲轴机构，附加改进的活塞，附加进流体增压和排流体减压，附加水气压强转换输出和输出压力调节结构，单独使用或结合使用将各种能态流体工质中蕴有的能量转换成机械能量或其他形式能量持续工作的流体能透平机。 

背景技术：

目前，公知的水能量采集器有水锤泵、涡轮机、水电站、潮汐电站虽然都是绿色能源，但都只能采集动态水的势能压力。修建大坝，对地形地质等条件要求高，造价高。还会破坏原生态。而对流体其它各种能态，特别是静态水能态的采集利用尚未见报道。违背能量守恒定律的永动机是注定不能成功的。但我们也要克服偏见，不要谈“永”色变。中国人发明的，被美国人申请了美国专利Miles V.Sullivan专利第2402463号的“饮水鸟”被称为“令爱因斯坦也吃惊的玩具”就巧妙利用看不见的水份蒸发能量如同“永动机”一样时刻不停地工作着。“饮水鸟”虽无愧为巧妙利用看不见的能量的典范。但水蒸发提供的能量小，成不了动力机。且当水蒸发干净就“永动”不了。因此研发利用水，大气，气体各种流体压强的不同成因及其特性互相转换，单独使用或结合使用将各种能态流体工质中蕴有的能量转换成机械能量或其他形式能量持续工作的流体能透平机。将是新能源开发的好方向。 

发明内容：

本发明需要解决的技术问题是：克服背景技术的不足。提供一种遵守能量守恒定律，利用水，大气，气体各种流体压强的不同成因及其特性进行转换，单独使用或结合使用将各种能态流体工质中蕴有的能量转换成机械能量或其他形式能量持续工作的流体能透平机。 

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：造两缸轴心垂直平行并列相连，行程180度相反的现有的或改进的流体工作缸活塞透平机体，改进的流体工作缸活塞透平机体是取消连杆曲轴机构。改进的活塞附加有压缩气体储能室，活塞底部中心点有万向球座与一端有万向球的齿条连结，改进的活塞可绕流体工作缸圆心转动，磨损均匀。改进的附加压缩气体储能室活塞附加有上下两道一槽三环，各环斜开口方向不同互相错开的活塞气环，形成一道无开口的整体密封气环。也可附加使用其它各种方式改进的高效密封气环。改进的活塞附加有压缩气体储能室为从改进的活塞顶部往活塞里旋出个气缸，气缸里装有短活塞，短活塞上止点与改进的活塞顶部平，短活塞顶部凹处有充放气阀与短活塞顶部平，使改进的活塞构成附加压缩气体储能室的活塞，短活塞顶部凹处充放气阀用于给压缩气体储能室里预设高压或负压的高压空气或其他高压缩比、不易溶解、发热、不含水分的惰性气体(如：氮气)，当然也可附加使用其它各种方式缸内储能设置(如：橡胶隔膜储能)使用改进的附加压缩气体储能室活塞，既可以储能加大透平机功率。又可以防止水(气)锤力量对透平机的损害。每个活塞齿条下方连结或可不连结油压机油压缸的活塞。活塞下行同时将油压机油压缸内的液体压出。经高压油管输送到油马达做功。活塞上行同时往油压机油压缸内补充液体。齿条和另一缸活塞的齿条通过固定于机体的中间齿轮互相连接使其工作位置180度相反。其中一缸活塞下行时齿条就带动中间齿轮转动从而带动另1缸活塞齿条使另一缸活塞上行。齿条下段机体上有齿条限位轮和活塞行程调整限位螺钉或其它各种方式的行程调整限位装置。中间齿轮转动的同时带动现有的内燃机配气机构或改进的电磁或计算机或其它方式控制进排流体阀启闭。流体工作缸顶外表面有进排流体口及阀和只允许流体进入流体工作缸内的水(气)锤单向补偿球阀。进排流体口上有阀座，阀座里有活动阀板可堵住或打开进排流体口实现进排流体口启闭的闸阀。当然也可附加使用其它各种方式启闭快速、省力、密封好、防水受控制结构控制的进排流体阀(如：球阀开关)流体工作缸顶的进流体口及阀座可附加连通可以变向变高的用高强度、耐腐蚀材料制造的单面文丘里管增压罩，罩的内表面可附加装有用于在罩的喉管入口处使流体旋转产生增压涡旋，最符合流体动力学形状的导流板，连通单面文丘里管增压罩和进流体口及阀和阀座的导管内表面附加最符合流体动力学形状的螺旋导流道，共同使进入流体工作缸的流体旋转产生增压涡旋。最好两缸共用单面文丘里管涡旋增压罩。流体工作缸顶的排流体口及阀最好两缸共用附加连通在透平机顶部垂直固定的水气压强转换器的高强度、耐腐蚀材料制作的圆柱形抗高压形状的水气压强转换储能水 罐的从罐底直通近罐顶的进水管，水气压强转换储能水罐的进水管口附加用质量很轻的球做的单向球阀。水气压强转换储能水罐底的排水管连通管径比流体工作缸管径小数倍，内表面光滑用钢和纤维强化塑料或其他高强度质轻的新型材料制造的流体能透平机排流体管。当流体工作缸内水压强大于水气压强转换器的圆柱形抗高压形状的水气压强转换储能水罐内与水气压强转换储能水罐底的排水管口所处深度水压强相等的上方高压气体层气体压强时，因排水活塞直径与水气压强转换储能水罐进水管管径不等按排水活塞直径与水气压强转换储能水罐进水管管径正比再加大压力像注射器一样迫使水不断进入水气压强转换储能水罐进水管，水压强由零增加到大于水气压强转换储能水罐内上方高压气体层压强时就会顶开进水管口的单向轻球阀进入圆柱形抗高压形状的水气压强转换储能水罐里。逐渐占据罐里气体的位置在罐里形成下方水层和上方高压气体层。使罐里气体压强逐渐加大，水压强转换为气体压强。气体压强大于水气压强转换储能水罐底排水管口所处深度水压强时气体压强转换为水压强再按水气压强转换储能水罐直径与水气压强转换储能水罐底的排水管径正比加大压力将水从水气压强转换储能水罐底的排水管排出，使罐里气体压强和排水管口水压强平衡。不断进入圆柱形抗高压形状的水气压强转换储能水罐里的水，又不断被排出。附加使用垂直水气压强转换器可以将水压强转换为气体压强再将气体压强转换为水压强使流体能透平机的排水管不直接和水体相通不适用帕斯卡定律。水气压强转换器的高压气体层只有等压调节作用只可控制输出的射流水压强稍大于水气压强转换器的水气压强转换储能水罐底排水管口压强。如要加大输出的射流水压强就要在水气压强转换器的排水管上附加使用输出压力调节器，才能实现控制输出的射流水压强。可附加输出压力调节器是一个用相当口径和长度的钢管或其它高强度、耐腐蚀材料做的两端密封的圆柱形缸体。缸体内有一个短活塞将缸体分为压力水室和气体压力调节室，压力水室顶端进水口附加连通水气压强转换器的排水管。压力水室顶端排水口用排水管和能量转换、储备装置连通。气体压力调节室顶端有充放气阀，气体压力调节室里有高压的空气或惰性气体。可使用手动或计算机或其它方式控制气体压力调节室里气体压力，当从水气压强转换器的排水管输出的射流水压强稍大于输出压力调节器的气体压力调节室里气体压强时从水气压强转换器的排水管输出的射流水会推动输出压力调节器的短活塞从压力水室顶端进水口进入压力水室里再从压力水室顶端的排水口经排水管进入连通的能量转换、储备装置。附加使用输出压力调节器可以实现控制输出的射流水压力作为流体能透平机的一种能量输出方式。使用这种能量输出方式时活塞齿条下方就不附加连结油压机油压缸的活塞。当然也可附加使用其它各种方式的输出压力调节器。流体能透平机的排流体管近出口段内表面附加最符合流体动力学形状的螺旋导流道，排流体管的末端外出口处附加一个管径比排流体管出口管径稍大下端呈喇叭形用于产生引射增升效应的单文丘里管气旋降压罩。单文丘里管的气旋降压罩附加最符合流体动力学形状的导流板，共同使排出排流体管的流体旋转产生同向降压涡旋，水上工作时流体能透平机的排流体管不附加使用水气压强转换器或不附加使用水气压强转换器进水管口的单向球阀与大气连通。水下工作时流体能透平机的排流体管附加使用连通水气压强转换器进水管，水气压强转换器排水管与大气或水体连通或附加使用输出压力调节器。流体能透平机的排流体管排流体管上附加有手控或电控、机控、遥控的流量调节管道开关。用于调节流体能透平机转速和开启或关闭流体能透平机。有改进的流体工作缸活塞透平机体的流体能透平机可以方便的通过调节各缸活塞下方齿条与固定于机体中间齿轮的相对位置和活塞行程调整限位螺钉及进排流体阀启闭控制机构以改变流体能透平机活塞工作行程，调节流体能透平机功率和转速。当然还可以在齿条的末端附加连结连杆曲轴机构或使用双齿轮摆轴或瓦特发明的行星齿轮等换向传动装置把齿条上下运动转换成飞轮的旋转运动输出机械能量。