CN103233783A - 叶轮增压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可作为动力装置或者发电装置的叶轮增压装置，包括电动机、叶轮和圆盘，叶轮固定在电动机的转轴上，圆盘比叶轮具有更高转速地设于电动机的转轴上，圆盘设于叶轮的迎风面或背风面的一侧，圆盘的直径和厚度均不大于叶轮，电动机可通过转轴带动叶轮和圆盘一起转动，或者叶轮和圆盘在受外力产生转动时通过转轴带动电动机转动来发电。与叶轮同轴设置的转速更快的圆盘可以使叶轮的迎风面或背风面与圆盘之间形成高速流体层，从而与叶轮的另一面之间产生压力差，压力差就是推动力，从而驱动叶轮更快转动，使叶轮产生更大的风力；同理，当本发明用于发电时，圆盘与叶轮间形成的压力差能够高速驱动发电机运转从而提高发电效率。

Description

叶轮增压装置

技术领域

本发明涉及一种叶轮增压装置。

背景技术

现有的风力、水力、太阳能、核电等发电站，几乎都是通过各种外力来驱动叶轮转动以实现发电的目的，而现有的叶轮发电效率并不高；通过电动机驱动叶轮转动的电动设备能耗也很高，尚有较大的改进空间。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种叶轮增压装置，包括同轴连接的电动机、叶轮和离心装置，所述离心装置的转速快于叶轮。

其中，所述叶轮和离心装置之间的距离可通过控制装置来调整。

其中，所述叶轮与离心装置为同轴不同心连接，所述离心装置与转轴连接处设有轴承和变速盒中的一种或多种。

其中，所述离心装置为通过转动而产生离心力的装置，离心装置可以是一种圆盘。

其中，在所述圆盘的迎风面或背风面中至少一面上设有线型的凸起或凹陷，所述圆盘的迎风面或背风面中至少有一面的剖面曲线呈中间高周缘低的弧形，且当两面的剖面曲线皆为弧形时背风面的弧度大于迎风面的弧度，在所述圆盘的周缘上设有多个小叶片。

其中，所述圆盘的周缘设有一圈边框，所述边框上均布有多个任意几何形状的导出口。

其中，所述圆盘的迎风面和背风面可以都是平面或弧面，也可以一面为弧面另一面为平面。

其中，所述圆盘为直径和厚度较小的叶轮，至少设有一个所述圆盘与叶轮同轴不同心想连接。

其中，所述电动机为一种电动机。

其中，所述电动机为一种发电机。

本发明的有益效果是：与叶轮同轴设置的转速更快的圆盘作为一种离心装置可以使叶轮的迎风面或背风面与圆盘之间形成高速流体层，从而与叶轮的另一面之间产生压力差，压力差就是推动力，从而驱动叶轮更快转动，使叶轮产生更大的风力；当本发明用于发电时，同理，圆盘与叶轮间形成的压力差能够更高速地驱动发电机运转从而提高发电效率。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是本发明实施例二的结构示意图；

图3是本发明实施例三的结构示意图；

图4是本发明实施例四中圆盘的结构示意图；

图5是本发明实施例五的结构示意图；

图6是本发明实施例五中一种叶片圆盘的示意图；

图7是本发明实施例五中另一种叶片圆盘的示意图；

图8是本发明实施例五另一种布置方式的结构示意图；

图9是本发明实施例六的结构示意图；

图10是图9的俯视图。

附图标号说明：

叶轮1；叶轮迎风面101；叶轮背风面102；进口103；出口104；壳体105；

圆盘2；叶片圆盘21；圆盘迎风面201；圆盘背风面202；轴承203；边框204；导出口205；小叶片206；叶片207；

高速流体层3；附加高速流体层301；

转轴4；伸缩装置401；

电动机5；发电机6；支撑架7；弧形叶片8。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

实施例一：

请参阅图1，一种叶轮增压装置，包括叶轮1、圆盘2和电动机5，所述叶轮1固定在电动机5的转轴4上，所述圆盘2同轴不同心地设于转轴4上，所述圆盘2设于叶轮1的背风面一侧，所述圆盘2的直径和厚度均不大于叶轮1，所述电动机5可通过转轴4带动叶轮1和圆盘2一起转动。其中，圆盘2与转轴4的连接处设有轴承203，在轴承203上设加速装置，所述加速装置为一种加速盒，该加速盒具有多种不同的结构，例如多个不同直径和大小的齿轮组成的加速盒。由于圆盘2的直径和厚度（高度）都不大，体积小，转动时负载很小，通过设置轴承203和变速盒，都很容易使圆盘2比叶轮1获得更高的转速。

在本实施方式中，所述叶轮1具有叶轮迎风面101和叶轮背风面102，圆盘2的圆盘迎风面201设置在叶轮背风面102的一侧，当电动机5带动叶轮1和圆盘2转动时，由于叶轮1和圆盘2同轴不同心，又因为圆盘2直径小，重量轻，负载小，所以圆盘2的转速快于叶轮1，高速转动的圆盘2带动圆盘2与叶轮背风面102之间的流体，随圆盘2一圈又一圈地高速转动，经过很长路径后抛向四周，在圆盘2的中心及四周的一定区域内形成高速流体层3，与对应区域内从叶轮迎风面101的宽度方向经过的流体之间，因路径不同、流速不同而产生很大压力差促成了增压效果，所以叶轮迎风面101上的流速低、高气压的流体必然流向叶轮背风面102与圆盘2之间的空间，形成的高速流体层3的高流速低气压转移压力差，而压力差就是推动力，叶轮迎风面101和叶轮背风面102中心区域一定范围内的高速流体层3之间，流体经过的路径相差越大，流速就相差的越大，产生的压力差就越大，所以产生的推动力就越大。叶轮迎风面101的流体是从叶轮1的宽度方向的很短的路径通过，而在叶轮背风面102与圆盘2抛出的流体的流动范围之间，流体随圆盘2在高速转动中经一圈又一圈地旋转，通过很长的路径，两者之间的流体经过的路径相差若干倍，甚至在圆盘2更快地转动的情况下，流速会相差几十倍甚至更多，于是高速流体层3在叶轮1中部的对应区域以及前后两面之间就产生几十倍的压力差来产生更大推动力从而又带动叶轮更快地转动，达到提高效率和节能的目的。

在本实施方式中，圆盘迎风面201可以是平面而圆盘背风面202为弧面，或者圆盘迎风面201和圆盘背风面202都为弧面。其中，圆盘背风面202的弧面的弧度大于圆盘迎风面201的以便于圆盘2的两面产生从前向后的压力差。优选地，圆盘迎风面201和圆盘背风面202至少有一面设有多条线型的凸起或凹陷，所述的凸起或凹陷能起到带动流体运动的效果。

本实施方式首先可以作为工业用途的风扇来吸、排气，或者作为一种低能耗、高效率的推动力设备。其次，当叶轮1为一种螺旋桨并用于船舶时，通过圆盘2的高速转动在叶轮背风面102与圆盘迎风面201之间形成高速流体层3，与叶轮迎风面101之间产生从前向后的很大压力差推动力，从而随螺旋桨向后排出的流体一起，共同向后产生更大的反作用推动力。最后，本实施方式加上支架和网隔可作为普通风扇来使用，通过压力差带动周围更大范围的空气流动，从而产生舒适的、柔和的、适合人体皮肤感觉的空气流动。

实施例二：

请参阅图2，与实施例一不同的地方在于，所述圆盘2设于叶轮1的迎风面一侧，即圆盘背风面202与叶轮迎风面101之间产生高速流体层3，共同与叶轮背风面102之间因路径不同、流速不同而产生从后向前的压力差促成的增压效果为第一次推动力，叶轮1向后排出流体产生反作用推动力为第二次推动力，第一第二次推动力共同形成更大推动力。

实施例三：

请参阅图3，在实施例一的基础上在叶轮1和圆盘2的外侧设有壳体105，壳体105包括进口103和出口104，一个圆盘2设于四个叶轮1中最后一个叶轮的背风面一侧，电动机5工作时，带动四个叶轮1和圆盘2高速转动，把流体从进口103吸入，使最后一个叶轮的叶轮背风面102与圆盘迎风面201之间形成高速流体层3，共同对该级叶轮迎风面101之间产生压力差促成了增压效果产生了推动力，进而该圆盘2又与前面的个叶轮1之间因转速不同而产生压力差推动力，最终将高压气流从出口104排出。

在本实施方式中，圆盘2还可设有多个，其位置位于每一个叶轮1的背风面一侧，圆盘迎风面201与叶轮背风面102之间产生高速流体层3，共同与叶轮迎风面101之间产生压力差，而逐级形成从前向后的高压力向低压力的压力差转移，从而形成压力差，促成增压效果，然后共同累加形成更大的压力差从出口104排出，产生更大的推动力。

本实施方式可作为电动机驱动的电动工具或设备，通过多个叶轮1和至少一个圆盘2之间产生的高速流体层，与叶轮1的另一面产生压力差，从而加快风扇转动，达到提高效率和节能的目的，或叶轮更快转动，更好帮助从内部散热。

实施例四：

实施例一中的圆盘还可以具有如下形状，请参阅图4，所述圆盘2的周缘设有一圈边框204，所述边框204上均布有多个任意几何形状的导出口205，在圆盘迎风面201或圆盘背风面202上还设有线型的凸起或凹陷。当转轴4带动叶轮1和圆盘2转动时，由于圆盘2的直径小，负载少，重量轻，同时在轴承203和加速装置的作用下，使圆盘2比叶轮1具有更高的转动速度，在叶轮背风面102和圆盘迎风面201之间形成高速流体层3，流体进入高速转动的圆盘2内，产生很大的离心力，把流体从边框204上均布的多个导出口205高速喷出，在四周形成旋转的、高速运动的、有一定厚度的圆形流体层，与高速流体层形成一体，为更大直径的高速流体层3，与叶轮迎风面101之间形成更大的压力差，产生更大的推动力。优选地，圆盘2中心可以向外凸起形成具有均匀弧面的圆盘，这样可以延长流体经过的路径。

实施例五：

请参阅图5，包括叶轮1和发电机6，叶轮1固定在发电机6的转轴4上，叶片圆盘21设于叶轮1的背风面一侧，叶片圆盘21的四周边缘设有小叶片206，在叶片圆盘21与转轴4连接处设有轴承203和加速装置。

当风力驱动叶轮1转动时，叶片圆盘21四周边缘的小叶片206带动叶片圆盘21更快地转动，同时，由于叶片圆盘21直径小，重量轻，负载少，同时还有轴承203和加速装置的加速作用，叶片圆盘21的转速快于叶轮1的转速，在叶轮背风面102和圆盘迎风面201之间形成高速流体层3，共同与叶轮迎风面101之间产生压力差和推动力，使叶轮1更快地转动，从而带动转轴4更快地转动，使发电机6发出更多电能。

请参阅图6和图7，在本实施方式中，叶片圆盘21的迎风面和背风面上设有条型的凸起或凹陷或者在圆盘的迎风面上设有凸起的叶片207，凸起、凹陷或者凸起的叶片207能够受风力驱动从而使叶片圆盘21获得更高的转速。

请参阅图8，在本实施方式中，叶片圆盘21还可以设于叶轮1的迎风面一侧，叶片圆盘21的直径和厚度都比叶轮1直径和厚度小，同时又在轴承203和变速装置的作用下，叶片圆盘21的转速比叶轮1的转速更快，所以叶片圆盘21上下表面在离心力作用下，向四周抛出比叶轮1流速更快的流体层向四周运动，越向外，速度逐渐减慢到等同叶轮1流速的流体，与四周流体一起向后对叶轮迎风面101运动，并与其连成一整体，此时叶片圆盘21前后表面向四周抛出的流体共同形成附加高速流体层301，圆盘背风面202把内部的流体向四周抛出就形成高速流体层3，即相对负压区。由于附加高速流体层301比叶轮1带动的流体更快，两股不同流速的流体相遇后容易形成气旋，又因为叶片圆盘21带动的附加高速流体层301快于叶轮转动，并形成有一定厚度的，快速转动的，流速更高的流体层，叶轮带动的周围较慢流体，就只能顺着附加高速流体层301转动一圈又一圈直到与叶轮迎风面101相交时，流体经过的路径长，流速快与叶轮背风面102流体经过叶轮宽度方向很短路径之间，因路径不同，流速不同而产生很大压力差促成了增压效果，压力差就是推动力，压力差带动叶轮周围更大范围内的流体更快流动，从而推动叶轮和转轴更快转动，压力差越大转速越快，发电量越大，从而使发电机6产生更多电能。优选地，叶片圆盘21与叶轮1之间设有伸缩装置401，该伸缩装置401可用于控制叶片圆盘21和叶轮1之间的距离，可根据风力大小及需要来产生附加高速流体层301，从而使叶轮产生不同的压力差和推动力。

叶轮1直径越大，用于驱动的外力就越大，现实中很难做到，如风力驱动的大叶轮，风力较小时，很难驱动，即使能驱动，但转速很慢，发电量不高，所以风力发电受风大风小地区的影响很严重，这就是风力发电很难普及的原因。而本发明提出，通过在叶轮1上设置圆盘2或叶片圆盘21，使之与叶轮1一面形成高速流体层，与另一面产生很大压力，使叶轮前后面产生很大压力差，来驱动其快速转动，从而使发电量快速提高，而根本上区别于传统发电机仅通过外力来驱动叶轮，所以如风力驱动的叶轮，只要有一定的不大的风速，通过压力差这种新的推动力来源驱动叶轮更快转动，从而使很多地方都可普及风力发电机，取之不竭的当下，就显得非常重要。

本实施方式中的叶轮1可以是各种风力、水力、蒸汽、火力等发电机的叶轮形状，通过在叶轮1的迎风面或背风面设置圆盘2，通过外力来驱动叶轮1与圆盘2产生压力差，使叶轮1带动转轴4更快转动，从而更多地产生发电量，叶轮1直径越大，转速越快，发电量越大。

进一步地，叶轮1可以是汽轮机的叶轮结构，设有一级或多级，至少一个圆盘2设置在叶轮1的迎风面或背风面上，蒸汽喷嘴的高速蒸汽喷向叶轮1的多个叶片，产生对叶片的冲击力，推动叶轮1快速转动，把蒸汽动能转变为转轴4旋转的机械能，从而在圆盘2与叶轮1之间形成高速流体层，与叶轮1另一面产生压力差，从而产生更大推动力。

本实施方式包括各种汽轮机驱动的叶轮，如核反应堆产生的水蒸汽来驱动叶轮1和圆盘2快速转动，产生很大压力差来产生更大发电量，这就使核电站以及使用叶轮1和圆盘2的反应堆的设备的发电量大大提高。同理，各种风力、水力、蒸汽、火力、核能等发电，都是通过外力来驱动叶轮旋转带动转轴运动而产生发电。通过叶轮1与圆盘2之间产生出压力差来更好的驱动叶轮1转动，从而发出更多的电，为各种发电机找到另一种新的推动力来源—压力差。

实施例六：

请参阅图9和图10，带有叶轮增压装置的风力发电机，发电机6采用转轴4向上的方式垂直布置，在发电机6上设有起支撑作用的支撑架7；叶轮1设于转轴4的下部，圆盘2设于转轴4的上部，圆盘2通过轴承203与转轴4连接形成圆盘2与叶轮1同轴不同心，圆盘2的高度小于叶轮1的高度，且圆盘2和叶轮1上都设有多片弧形叶片8。

当风力驱动弧形叶片8使叶轮1和圆盘2转动，由于叶轮1和圆盘2同轴不同心，同时圆盘2高度低、重量轻、体积小，转动负载小，受同样风力驱动，圆盘2的转速比叶轮更快，于是圆盘2与叶轮1之间的间隙中形成高速流体层3，其流速比下部叶轮1更快，因为两股不同流速的流体相遇，容易形成气旋，又因为上部圆盘2的旋转更快于下部叶轮，所以更快转速的圆盘2与较慢转速的叶轮1之间产生很大的压力差促成了增压效果，压力差带动周围流体更快汇集于风力发电机周围，使流体更快的从下向上流动，从而带动叶轮1更快转动，使发电机6产生更多电能。

在本实施方式中，圆盘2还可设在叶轮1的下部，在叶轮1与圆盘2之间的间隙形成高速流体层3，使叶轮1的流体向下部加速运动。圆盘2还可以设在两个叶轮1的中间，形成圆盘2上下部与叶轮1的间隙之间为上下二层高速流体层3，使叶轮1上下部流体加速向中间运动。还可以设有两个或两个以上直径和高度不同的圆盘2分别设置在叶轮1的上部，其中上部圆盘直径和高度小于下部圆盘，上下部圆盘之间的间隙为高速流体层3，下部圆盘与叶轮1之间的间隙也为高速流体层3，受同样风力驱动，使上部圆盘更快转动，而下部圆盘及更慢转速的叶轮1形成低流速，高压力向速度更快的上部圆盘低压力转移压力差。总之，圆盘2和叶轮1之间的合理组合，都可以产生更大压力差和推动力。

在本实施方式中，叶轮1还可以是水轮机叶轮，圆盘2和叶轮1具有同样的结构，圆盘2与叶轮1之间间隙为高速流体层3，叶轮1和圆盘2之间因直径不同，高度不同，重量不同，负载不同受同样压力的水力驱动，而使叶轮1和圆盘2之间产生不同转速，叶轮1和圆盘2之间的间隙形成高速流体层3，而产生更大压力差和更大推动力，使汽轮机的发电效率提高。

其中，本实施方式中的圆盘2还可以是其它形状的能转动更快的圆盘，例如可以是扇叶形的。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种叶轮增压装置，其特征在于：包括同轴连接的电动机、叶轮和离心装置，所述离心装置的转速快于叶轮。

2.根据权利要求1所述的叶轮增压装置，其特征在于：所述叶轮和离心装置之间的距离可通过控制装置来调整。

3.根据权利要求1所述的叶轮增压装置，其特征在于：所述叶轮与离心装置为同轴不同心连接，所述离心装置与转轴连接处设有轴承和变速盒中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的叶轮增压装置，其特征在于：所述离心装置为通过转动而产生离心力的装置，离心装置可以是一种圆盘。

5.根据权利要求4所述的叶轮增压装置，其特征在于：在所述圆盘的迎风面或背风面中至少一面上设有线型的凸起或凹陷，所述圆盘的迎风面或背风面中至少有一面的剖面曲线呈中间高周缘低的弧形，且当两面的剖面曲线皆为弧形时背风面的弧度大于迎风面的弧度，在所述圆盘的周缘上设有多个小叶片。

6.根据权利要求4所述的叶轮增压装置，其特征在于：所述圆盘的周缘设有一圈边框，所述边框上均布有多个任意几何形状的导出口。

7.根据权利要求4所述的叶轮增压装置，其特征在于：所述圆盘的迎风面和背风面可以都是平面或弧面，也可以一面为弧面另一面为平面。

8.根据权利要求4所述的叶轮增压装置，其特征在于：所述圆盘为直径和厚度较小的叶轮，至少设有一个所述圆盘与叶轮同轴不同心想连接。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的叶轮增压装置，其特征在于：所述电动机为一种电动机。

10.根据权利要求1至8任意一项所述的叶轮增压装置，其特征在于：所述电动机为一种发电机。

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