[发明专利]一种动力翼片

说明书

技术领域

本发明涉及流体和热力机械，尤其是涉及一种涡轮机械所用动力翼片。

背景技术

涡轮是各种流体机械和热力机械的关键部件，而翼片又是各种涡轮的重要动力零件，其结构设计直接影响到能量转换效率，各种涡轮所用翼片可分为升力型、阻力型和混合型，又可分为实心型、空心型。空心型又分为封闭结构和带有喷流孔隙的开路结构。带有喷流孔隙的空心型翼片在一定程度上可以提高涡轮的效率，例如：US4197053提出了一种从空心轮毂前方被动进气，再从空心翼片尾缘喷气的方案，它降低了风力涡轮机的起动风速，从而扩大了风力涡轮机的工作范围。申请号为03134065.2的中国专利则考虑到工程需要，将翼片上的喷气孔开在正压力面上，而且喷气方向为涡轮旋转的切线方向，实验结果证明，由于涡轮旋转产生的离心力的加功，使得喷气速度大大增加，对翼片所产生的推力大大增加，因而涡轮机的输出功率显著增加，这不仅降低了涡轮机的起动风速，扩大了涡轮机的有效工作范围，而且在涡轮机的正常运行情况下明显提高了其做功能力。CN201116510Y公告了一种装有喷气襟翼翼型叶片的风力机叶轮，即在翼片的翼型尾缘或尾缘附近的压力面上开有一排喷气孔，用喷气代替常规襟翼的作用，所用喷气是由叶片的旋转离心力抽取空心轮毂前方的风而产生的，因此，称作被动喷气襟翼。在现有技术中，不论是通过空心翼片主动喷气，还是通过空心翼片被动喷气，都是利用一种高速气流喷气推进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：动力翼片可利用两种能流，既可有效利用低品位能流，又可利用高、中品位能流；即既可利用外来自然能流驱动涡轮机旋转，又可将人为能流输入空心翼片，人为能流不仅可在空心翼片后缘部喷出时产生喷气推进力，而且可将人为能流在空心翼片内腔沿翼片长度方向离心加速流动，也能转换成叶片的旋转力，起到增加和控制输出动力大小的作用，达到互补输入、稳定输出的目的，同时还能提高涡轮机的整体效率。 

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种动力翼片，是一空心翼片，包括空心翼根、空心翼身，空心翼身为升力型结构，空心翼身的尾缘部开有喷流孔隙，在所述升力型空心翼片的内腔沿长度方向间隔一空间距离安装有至少一组升力型衬翼，每组升力型衬翼由至少一片升力型衬翼构成，当由两片以上衬翼构成一组升力型衬翼时，各衬翼并排并间隔一空间距离，升力型衬翼的前缘朝向空心翼根内端一侧，后缘朝向升力型空心翼身的叶尖端，升力型衬翼的升力面朝向升力型空心翼身的旋转方向。衬翼可以安装在空心翼根内腔，也可以安装在空心翼身内腔。所谓衬翼是指在空心翼片内腔安装的附加翼片，其安装位置、角度和方向应符合流体力学和热力学的要求；将常规所称叶片称为翼片，一是因为其截面形状为翼型，二是为了与衬翼称谓相匹配。能流在空心动力翼片内腔从空心翼根流经空心翼身到达叶尖部的过程中，能流在携带原有能量的基础上被离心加速，在流经升力型衬翼时，会产生一与空心动力翼片旋转方向一致的驱动力，增加动力翼片的旋转速度和旋转力矩，能流的余压、余热、余速经空心动力翼片尾缘部的喷流孔隙喷出，进一步产生旋转推力。由于能流在空心动力翼片内腔沿长度方向各点的流速不同、各点离叶根的距离不同、旋转时能流所受科里奥利力的影响大小不同，因此，升力型衬翼所处的位置不同，其所产生的力矩和旋转速度是不同的。所称能流是指具有一定压力、流速、热力的气体或液体或两相流体。人为输入能流可以是常规由化石能源转化成的能流，也可以是其它能源机械所排能流的余压、余热，还可以是由可再生能源所转化成的气体压力能、热力能等。

由于外来自然能流和人为输入能流都属于外力，所以能流可在衬翼上产生升力是必然的，由此推理在任何一种截面形状的管道内安装上述衬翼，当有能流流过时都会产生作用力。由一片以上动力翼片与一轮毂相耦联可构成一涡轮。

上述的一种动力翼片，可供选择的技术方案是，在所述升力型衬翼前缘的空间处设有导流栅，导流栅由至少一片导流叶片构成，当由两片以上导流叶片构成导流栅时，各叶片并排并间隔一空间距离。安装导流栅是当能流在空心动力翼片内腔流动有涡流存在时，或流动方向与升力型衬翼前缘的攻角达不到要求时，或能流含有热能可膨胀释放时，导流栅可对能流品质和流向进行调整，使热能转换成速度能。