名称：一种角动量涡轮机

专利号：202310276825.5

专利人： 林加良

技术领域

本发明涉及涡轮机技术领域，具体涉及一种角动量涡轮机。

背景技术

CN216841826U所公开的一种涡轮机利用了角动量原理，具有自动变速变矩及一定工况范围近于恒速输出的特点，并且节流能力达到了96％，具有很高的实用价值以及二次开发前景。对该涡轮机多次仔细研究及测试后发现其具有如下不足之处：在诸多方面皆有很大的能量损耗，如排出口的旋转流体还有很大的余量，流体直接从外叶轮叶片进入造成了无谓的压能损耗，尤其是周边设置的叶片为径向式，直接挡住了旋转流体向心移动时产生的切向力角度，从而造成了流体的初始转速没有正常发挥而导致环形喷嘴增速效率下降；无自启动能力，若依靠蜗壳启动会因外形结构而直接限制了它的用途范围所带来的困境，并且涡轮机只能在高速段才能运行，中低速段则不能运行，这也限制了它的使用范围；在装配和拆卸上其结构性设计有极大的欠缺和不完善，造成了无法推广运用的先天性不足。

发明内容

为此，本发明提供一种角动量涡轮机，以解决上述的一个或多个技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种角动量涡轮机，其包括：

外壳，其内设有涡轮机机座室、自由叶轮机机座室以及位于两室之间的密封挡板，所述密封挡板的朝向自由叶轮机机座室的一侧设有喇叭口角度；

涡轮机机座，包括固定于所述涡轮机机座室的端口部的涡轮机机座外圆盘、密封安装于所述涡轮机机座室内的涡轮机机座内圆盘以及连接两圆盘的涡轮机机座短管；

自由叶轮机机座，包括固定于所述自由叶轮机机座室的端口部的自由叶轮机机座外圆盘、设置在所述自由叶轮机机座室内的自由叶轮机座内圆盘以及连接两圆盘的自由叶轮机机座短管，所述自由叶轮机机座内圆盘朝向所述密封挡板的一侧设有喇叭口角度，所述自由叶轮机机座内圆盘和所述密封挡板的喇叭口角度构成一个的环形喇叭口。

进一步地，所述角动量涡轮机还包括外叶轮和外叶轮输出轴；所述外叶轮包括同轴且间隔设置的两个外叶轮轮盘以及设置于两个所述外叶轮轮盘之间的扁圆柱形空间内且均匀分布于所述扁圆柱形空间的边缘的多个外叶轮叶片，两所述外叶轮轮盘位于所述密封挡板和涡轮机机座内圆盘之间的高压仓室内，远离所述涡轮机机座内圆盘的所述外叶轮轮盘的中部设有气体排出口，所述外叶轮叶片为后弯式叶片；所述外叶轮输出轴为空心轴且穿设于所述涡轮机机座短管中，所述外叶轮输出轴与靠近所述涡轮机机座内圆盘的所述外叶轮轮盘相连接。

进一步地，所述角动量涡轮机还包括内叶轮和内叶轮输出轴；所述内叶轮包括内叶轮轮盘和多个内叶轮叶片，所述内叶轮轮盘位于两个所述外叶轮轮盘之间且处于所述气体排出口处，所述内叶轮轮盘与所述气体排出口的边缘形成环形空间，所述内叶轮叶片设置于所述内叶轮轮盘的朝向所述密封挡板的一侧且均匀分布于所述环形空间中，所述内叶轮叶片为前弯式叶片；所述内叶轮输出轴穿设于所述外叶轮输出轴中并与所述内叶轮轮盘连接。

进一步地，所述外叶轮输出轴和所述内叶轮输出轴的外端通过行星减速器连接。

进一步地，所述角动量涡轮机还包括自由叶轮和自由叶轮输出轴；所述自由叶轮包括自由叶轮轮盘和多个自由叶轮叶片，所述自由叶轮轮盘与所述密封挡板间隔设置，所述自由叶轮叶片均匀设置在所述自由叶轮轮盘的朝向所述密封挡板的一侧的边缘，且所述自由叶轮叶片位于所述环形喇叭口的内端；所述自由叶轮输出轴穿设于所述自由叶轮机机座短管内且与所述自由叶轮轮盘连接。

进一步地，所述外壳的周侧设有一个进口连接柱和一个排口连接柱，所述进口连接柱与所述涡轮机机座室连通，所述排口连接柱与所述自由轮机机座室连通。

进一步地，两所述外叶轮轮盘之间设有环形喷嘴，所述环形喷嘴位于所述外叶轮叶片的尾部。

进一步地，所述涡轮机机座内圆盘的中心孔与所述涡轮机机座短管的周侧通过多个均匀分布的支撑体连接，该中心孔的镂空部分为离心叶轮的气体进口；与所述外叶轮输出轴相连的所述外叶轮轮盘与所述涡轮机机座内圆盘之间具有间距，该外叶轮轮盘的侧部设有多个直叶片，多个所述直叶片沿径向延伸，多个所述直叶片与该所述外叶轮轮盘构成所述离心叶轮。

进一步地，所述外叶轮输出轴和与其连接的所述外叶轮轮盘采用不可拆卸结构连接，两个所述外叶轮轮盘通过螺柱连接，所述外叶轮叶片与一个所述外叶轮轮盘一体连接；所述内叶轮输出轴与所述内叶轮轮盘可拆卸连接，所述内叶轮叶片与所述内叶轮轮盘一体连接。

进一步地，所述自由叶轮叶片与所述自由叶轮轮盘一体连接。

本发明具有如下一个或多个优点：

1、通过在密封挡板和自由叶轮机机座内圆盘的相向的一侧设置喇叭口角度，在两者之间形成了环形喇叭口(离心室)，使旋转流体降低径向流动速度，延长逗留时间，余量在内部自由旋转产生离心力造成负压，从而扩大了压差值，达到减少损耗的目的。

2、外叶轮和内叶轮中将径向叶片改为非径向(前弯式叶片和后弯式叶片)，充分利用流体的射速角度来增加初期转速，从而提高环形喷嘴增速效率，从而达到再次增加启动扭矩的目的；可以释放切向力，迎合切向角度，从而达到更高的效率。

3、设置了离心叶轮，可以增加高压仓室内的压力和流量，从而达到提高涡轮机的转速和扭矩的目的。

4、独立设置的自由叶轮，可用于回收余量，进行可主、可次输出，不但解决了涡轮机排出余量损耗的问题，同时也解决了涡轮机不能在中低速段运行的缺点。