[实用新型]一种具有螺旋叶片的轴流流体压力机及涡轮

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种具有螺旋叶片的轴流流体压力机及涡轮。属于轴流压气机，风机，泵及涡轮机械设备技术领域。是用于将旋转机械能转变成流体压力能——风机，压气机，轴流泵，或将流体压力能转变成旋转机械能——涡轮，水轮机，马达的可逆性的能量转换装置。

背景技术：

现有技术中，叶片式轴流风机或泵是常见通用设备，但一般都作为低压大流量风机或泵使用，为提高风机或泵的出口压力需要极高转速和设置多级叶片。轴流叶片式马达或涡轮因其流量耗损大而产生的扭矩较低，一般少用，为提高其能量转换效率也需设置多级叶片和在极高转速状态下运行。二者在燃气轮机中都得以充分应用。

现有技术中，螺杆泵及马达也是常用通用设备，但双螺杆，三螺杆泵应用更为普遍，事实上单螺杆与双螺杆和多螺杆泵在运行机理上是有极大差异的，双螺杆和多螺杆泵是属于容积式能量转换装置。单螺杆泵及马达在现有技术中应用较少，且多在为特定流体介质加压中使用，然其作用原理更接近于叶片式轴流泵及马达。截取螺杆泵及马达的一段，它就可以看作是一个叶片式轴流泵或马达，因此对单螺杆泵及马达我们可以视之为特殊形态的叶片式轴流泵或马达。然这项技术乞今未得到挖掘，发展。单螺杆具有结构简单，构件少，加工工艺及装配要求低，运行安全，无径向作用力，适应高速运转等诸多优势。因此，改进单螺杆泵及马达的结构和提高其工作效率，将其应用到更宽泛的技术领域，是科技发展的必然指向。

实用新型内容：

针对单螺杆泵及马达的结构特征，可以令其象叶片式轴流泵或马达一样高速高效率运转，从而获得更好的技术指标。首先对于单螺杆的形态要变化为具有适当曲面的较薄的螺旋形叶片，为达到平衡的目的，可设计成多头螺旋，从而获得更好的技术指标。叶片式轴流泵或马达为提高其能量转换效率需设置多级叶片，而此处螺旋叶片则可以视之为多级叶片的连续形态。为使螺旋叶片充分产生连续多级叶片的技术效果，则必需令容腔内流体流道的截面积发生变化以形成压力梯度，建立起了容腔内部的压力梯度场，就能大大提高其能量转换效率。至此我们建立起了一个既不同于多级叶片轴流泵及马达，也不等同于螺杆泵等容积式泵及马达的全新的能量转换的方法。依据这个新的能量转换的原理及方法，提出本发明---具有螺旋叶片的轴流流体压力机及涡轮，同时由此也引出了其必要技术条件和结构特征：

本实用新型涉及一种具有螺旋叶片的轴流流体压力机及涡轮，主要组分由螺旋体和外壳所组成，其特征在于：所述螺旋体是由可依自身轴线回转的轴体和至少一条螺旋叶片构成，所述螺旋叶片是由高度大于厚度的片状物体，与所述轴体连接固定并沿所述轴体盘绕而呈螺旋状的叶片，其盘绕的轴向距离至少大于螺距，所述外壳是一个包容并支承所述螺旋体，使所述螺旋体具有回转自由度的壳体，所述外壳内表面与两个相邻的所述螺旋叶片或所述螺旋叶片在所述轴体上盘绕大于一周而相邻的部分及所述轴体外表面之间所构成的空间即为流体的流道，该流体流道的截面积沿流体流线方向是递减或递增的，当流体流道的截面积沿流体流线方向递减时，其内部压力梯度递增，此时是工作在轴流压气机或泵的状态，而当流体流道的截面积沿流体流线方向递增时，其内部压力梯度递减，此时则是工作在涡轮的状态。需要稍加说明的是：对于压气机或涡轮而言，将旋转的螺旋叶片看作是静止的，则流体与螺旋叶片之间的相对运动明显地存在前述流体流道和流体流线。为获得更好的能量转换技术指标，所述螺旋体的所述螺旋叶片的一端或两端有不同于中间部分螺旋曲面的延伸曲面及边缘曲线。

为获得前述流体流道的截面积沿流体流线方向是递减或递增的技术效果，只需令影响前述流体流道截面积的参数递变即可，可采用下列四种方案：所列各方案可以独立使用，也可综合并用。