專利名稱：無消耗無污染超級動力、發電裝置及方法
技術領域：
本發明涉及將流體所含的動能轉化為渦輪動力機及發電機上的能量，特別是無旋有勢流所含的動能轉化為渦輪機動能及電能的技術方法及裝置。
無旋流是流體質點不存在繞自身瞬時旋轉的流動，亦稱有勢流動。目前廣泛應用的渦輪動力機械及風力、水力、(燃)汽輪、核能發電動力采用無旋有勢流體傳動，它們的工作必須提供足夠的能源或動力源維持運轉，它可直接輸出機械能，亦可通過發電機轉換成電能，轉換利用效率一般只有百分之三十左右。電能作為目前最廣泛應用的干凈又操縱簡單的能源，它可直接由電器轉換為光能、熱能、動能來滿是人們生活、生產的需要，而且它便于輸送及自動化控制。風力發電是以自然界形成的風能推動渦輪或螺旋槳旋轉帶動發電機發電，其穩定性差，單位容量小又直接受自然氣候變化的影響和地理環境條件的限止。水力發電是以江河湖海的自然水源，通過人為建設所產生高、低位壓力差的流體動力推動水輪機帶動發電機發電。它的建設除必須的廠房設備投資外，需投資建設龐大的水庫、攔水大壩等，還需對水庫淹沒地區條件的處理，解決人口遷移的安置工作；由于水電站的建設必須有適合的地理條件，高效高水位電站需在江、河中上游的叢山之中，必須首先開僻通往電站的交通線的建設投資，同時還需進行電力輸送線路及變電站的建設投資；由于電力經長距離輸送到平原沿海城市用戶，從中通過多次升降變壓器的功耗和長距離輸送線路的電阻需損耗大量能量，由于自然氣候的變化及地區降水量的影響直接控制水力發電量大小。汽輪式渦輪動力發電主要以煤、石油、天燃氣、核能為燃料，通過把水加熱膨脹產生高壓蒸氣流推動渦輪動力機或渦輪發電機發電；以燃煤汽輪發電廠的建設，除需汽輪發電機組及廠房處，還需設置配套的鍋爐設備、除塵裝置、燃燒裝置、磨煤機械、制粉系統及通風設備、排灰渣系統設備；還需凝汽泠卻裝置、管道系統、水處理設施等設備。它的建設還要根據地區的燃料供應及水源、對外交通、鐵路專用線的狀況，以及電力和熱負荷、除灰、出線、增質、地震、地形、水文、氣象和綜合利用等條件，通過全面的分析和技術經濟比較方可確定。對燃石油、天然氣及核能的渦輪動力機或渦輪發電機與燃煤原則上無大差異，核動力發電是以反應堆大廳亦稱安全殼代替鍋爐房，以反應堆和蒸氣發生器代替鍋爐；核動力堆燃料是濃縮鈾，由于鈾具有高放射輻射和強腐蝕性，對于生產、運輸、使用中以及廢料處理一旦發生泄漏所產生的危害巨大，不但危及周圍地區的人生健康的安全，面且對周圍地區及生物產生長期污染；對濃縮鈾的生產不但需要掌握常規工藝未遇到的同位事分離，高放射性物質處理等特殊工藝，而且需要大量采用高純度、耐輻射、抗腐蝕、核性能好的特殊材料，以及擁有高密封性、高精度、高可靠性的機械設備，對濃縮鈾的生產提煉不但需密集的高技術，而且要投入龐大的財力、物力、人力又要耗用大量的常規能源。
為了提高渦輪動力、發電的效率及能源利用率減少環境污染，目前有關報道世界各國對汽輪發電朝大容量高功率方面發展，以提高能源的利用率，有利環保，減少污染和提高綜合利用的目的。但以現有的渦輪動力、發電的方法及裝置，不但能量轉換效率低，發展應用受多方面條件限止，而且設備投資高，耗費礦產資(能)源大，又對地球環境與人們生活污染。
本發明的目的是針對現有技術、裝置之不足而提供種新的渦輪動力、發電裝置及方法。它不但能量轉換的功效超前，可在不消耗外來動力或能源情況下長期連續工作，并可提供動力源或電力源輸出，沒有環境污染，不受自然條件及地理環境的限制；而且為在宏觀的流體動力基礎應用領域內創造出能量輸出超前的應用新技術領域，它可直接應用和改造現有的流體動力、發電裝置設備，也可以其獨特的優越性能(無消耗無污染)取代現有的熱力(燃氣輪、汽輪、內燃)機及熱核動力、發電機的應用領域。
本發明的技術要點是根據流體力學原理關于流體在管道內流動的連續性，發明種將管道內流體的動能，特別是將渦輪機串聯或循環聯接管道中的流體動能轉換成可輸出機械動能或電能的方法及裝置。因為流體在人類生活工作的地球上是無所不在，整個地球表面都處在大氣壓力包圍之中，水占有地球百分之七十的面積；如當用嘴用力對空間吹氣時，其出氣流柱不過二米，用流體動力機或流體壓力源產生的強大出流(自由射流或淹沿射流)，其出流柱最長也只有百米之內，其流柱由緊密部分→破裂部分→分散部分直至流柱消失，而當嘴對千米以上管一端口吹氣時，其氣氣流柱以相同的流勢產生千米以上的管內流柱，用流體動力機或流體壓力源出流口聯接條十萬米以上管道一端，可形成十萬米以上的管道內流柱，然后從該管道的另一端產生相同的出流。因為物質是不滅的，在管內的流體既不能增多，也不會減少，因此在單位時間內流過管子截面流體量一定是相等的。該流體流動連續性的原理早已為人們應用于供水、供氣等領域，而本發明的著眼點是要充分利用流體在管道內連續性流動中的動能，通過管道與多組渦輪機的進、出流口串聯或循環聯接，形成串流通道或循環流通道，充分利用管道內流體的動能，使多組渦輪動力、發電機運轉，實現一種新型的無消耗無污染超級動力、發電裝置。首先根據本發明的原理結合現有的實踐應用中流體力學基本概念的渦管強度不變定理同一時刻，同一渦束的所有橫斷面上的渦管強度相等。環量守恒定理理想流體(不具有粘性或粘性不是主要作用力的流體)在有勢力作用下作正壓運動，沿任何流體質點組成的封閉周線的速度環量，在運動的全部時間內保持不變。以及伯努利方程的物理意義在密封管道內作定常流的理想流體具有三種形式的能量，既壓能、動能和勢能，它們之間可以轉化，并且流體在管內任何處這三種能量的總和是一定的。當渦輪機葉柵處在串聯或循環聯接的管道內繞流中的情況結合現有渦輪機的實踐應用有關流體力學葉柵繞流概述葉片扭轉規律中比流量分布型的比流量不變定律及比流量變化相同定律。又根據流體力學平面葉柵繞流分析基本流動特性對于理想不可壓縮流體，當葉柵的升力為零時，進出流速度的大小和方向都相同。(對于常溫下的空氣流動，當流速小于每秒50～100米時，可近似地按不可壓縮流體處理)。又根據流體力學空間葉柵繞流的基本方程的幾點結論理想絕熱定常流，滯止轉子焓沿線不變。若柵前是均勻的，則柵內仍保持均勻。二、若進入靜動葉柵時是理想、絕熱、均熵流動，則不論絕對流動是否正常，柵內流體的絕對旋渦不會變化。三、若理想、絕熱均熵的流體流經靜葉柵后，周向絕對流速與半經成反比，并且入口絕對無旋，則繞葉片的環量沿徑向不變，同時進入下一葉柵內，仍為均熵，絕對無旋流動。從多年的渦輪機實踐應用得出以上的流體力學中的定律、基本分折特性、基本方程的結論針對本發明構成的串聯或循環聯接多組渦輪動力、發電機的渦輪葉柵在管道內繞流中論證結果流體的流速度大小和方向都相同，比流量不變，速度環量在運動的全部時間內保持不變。由此可論證本發明所構成的串聯或循環聯接中多組渦輪機葉柵繞流時在同一時間和空間內流體在管道內任何處的動量不變，而聯接著的每組渦輪機葉柵在繞流中收集的動能相同，以多組渦輪機獲得成倍疊加起來的能量超出流體動力機或流體壓力源輸入所需的能量。所以本發明采用將流體動力機或流體壓力源與多組渦輪動力、發電機通過管道以串聯或循環聯接的技術方案，將選用的流體動力機或流體壓力源與多組渦輪動力、發電機的流體進、出口用管道以串聯或循環聯接，形成流體動力機或流體壓力源與多組渦輪動力、發電機之間的流體串通或循環通道，為保持串通或循環通道中及各渦輪機葉柵間的流體流量流速相同，對所選用的聯接管道口徑宜相同；當流體動力機或流體壓力源起動工作，所選用的流體在串聯或循環聯接的多組渦輪動力、發電機的葉柵內形成連續性的無旋有勢流體動力，當流體動力機或流體壓力源產生的流體動力、流向不變，各渦輪機在同時間、同方向、同等力驅動旋轉，通過聯軸帶動各發電機、動力機運轉產生的電力源、動力源的能量源輸出。所產生的能量多少與串聯或循環聯接的渦輪動力、發電機的臺數成征比，其聯接數量越多，所獲得的能量總量越大。以每組渦輪機葉柵所獲得能量輸出效率是流體動力機或流體壓力源的百分之三十計算，串聯或循環聯接三十組相等容量的渦輪機就可獲得原動力8倍以上效率，形成輸出能量超越輸入能量，將其中一成能量用于流體動力機或流體壓力源的工作能源，其余七成以上超額能源可輸出為配套機械設備、電器裝置的主機工作能源或提供輸出的電力源。當具體技術實施，可根據所配設備的動力參數或電力參數、功率的要求與輸出渦輪動力、發電機的單機容量、臺數、類型、參數選擇所配用流體動力機或流體壓力源的機型、功率及流體的密度、溫度、流速、流量、壓力(正、負)和聯接管道的直徑、壓強等參數。流體動力機可以是平面葉柵或空間葉柵流動類型的渦輪機(泵)，也可以是羅桿泵、活塞泵；流體壓力源可以是氣體、液體壓力源，也可以是蒸氣、燃氣壓力源。對所選用的多組渦輪動力、發電機的渦輪葉柵流動類型可以是平面葉柵流動類型，也可以是空間葉柵流動類型。本動力、發電裝置產生的動力、電力能量大小，除取決串聯或循環聯接的渦輪動力、發電機的臺數量外，還取決于流體動力機或流體壓力源對串聯或循環聯接內通道的流速、流量成正比例，同時可通過流體動力機或流體壓力源產生的流速、流量自動控制、調節，實現對整個渦輪動力、發電機的功率輸出及轉速穩定的自動調節控制。
本發明與背景技術相比所具有的有益效果一、功效超前。本動力、發電裝置不但輸出能量大于能入能量，而且可不消耗任何外來能源或動力源進行長期連續運轉，同時可輸出動力源和電力源。
二、結構簡單，成本低廉。它與背景技術相比所需的配套設備與投資更少，又沒有能源所需的費用消耗。
三、實施方便。它不受自然、地理及環境條件的限止，也不受所需的能源或動力源條件的局限，而且對現有的電機、渦輪機、流體動力機及配件與標準無需重新設計制造，均可與本技術裝置配套應用。
四、節約能源由于本技術裝置是利用自身超前的能量進行工作的，可節約大量的煤、石油、天燃氣及濃縮鈾的能源耗費，而且也節約了為開采加工、運輸礦產的能源消耗及設備、人員的投資消耗，同時也保護了地球上的有限礦產資源。
五、安全可靠，無公害。它沒有燃燒引起的煙塵，二氧化碳等有害氣體排放所造成的環境及大氣污染公害，也沒有核輻射核污染的危害，也不會因為燃料意外泄漏引起火災及爆炸事故。
六、適用廣泛，性能優越。不但適合現有的電力部門、各領域的機械電器設備及國防軍事器件上的應用和舊設備的改造，而且以現有技術設備無法達到的無污染，無(能源)消耗的優越性，可廣泛開僻全新的應用領域和場所。


圖1是根據本發明提出的無消耗無污染超級動力、發電裝置及方法的平面流動型基本實施方法示意圖。
下面結合圖1說明依據本發明提出的裝置及方法。
該裝置有條主體管道(1)，在管道的進口(8)與出口(9)內有臺渦輪機(3)與聯接轉軸(4)及電動機(2)組成的流體動力機，還有多組由渦輪機(3)、聯接轉軸(4)、發電機(5)組成的渦輪發電機。沿箭關(6)、(7)所示流體流動方向，當電動機工作運轉，通過聯接轉軸帶動渦輪機運轉產生的串流推動各組渦輪發電機同時一起運轉發電，各發電機所產生的電源由電纜(10)輸入電源變換控制器(13)的調制后將部分源由電源線(12)輸入電動機作工作電源，將另部分電源由輸出電纜(11)作輸出配用電源。
圖2是根據本發明提出的無消耗無污染超級動力、發電裝置及方法的平面流動型基本實施方法之二的示意圖。
下面結合圖2說明依據發明提出的裝置及方法。
該裝置有條主體串通管道(1)，在管道內設有多組渦輪機(3)，其聯接轉軸(4)與管道外的各發電機(5)同軸或聯軸，圖中的箭頭(6)、(7)所示流體進、出流的方向，當進流口(8)與正壓力源連接或出流口(9)與負壓力源連接開通，主體串通管道(1)內形成的流動體推動各組渦輪機一起運轉，由各聯接轉軸(4)帶動各發電機運轉發發電。
圖3是根據本發明提出的無消耗無污染超級動方、發電裝置及方法的空間流動型實施基本方法示意圖。
下面結合圖3說明依據本發明提出的裝置及方法。
該裝置有多組渦輪發電機(3)聯接轉軸(4)發電機(5)組成三組成渦輪發電機組，管道(1)與各渦輪機(3)、泵(2)的進出流口串聯。箭頭(6)、(7)所示流體在管道內流動方向，當泵(2)工作運轉形成的流體動力通過串聯在各渦輪機(3)上各管道同時推動所有的渦輪機運轉，通過聯接轉軸(4)帶動各發電機(5)運轉發電，電源由輸入電纜(10)輸入電源變換控制器(13)的調節后，將部分電源由電源線(12)輸送給電動泵(2)作工作電源，將其余部分電源由輸出電纜(11)作為輸出電源，可供所配主機設備或電力用戶使用。
圖4是根據本發明提出的元消耗無污染超級動力、發電裝置及方法的空間流動型基本實施方法示意圖之二。
下面結合圖4說明依據本發明提出的裝置及方法。
該裝置有個泵式流體動力機(2)和多組渦輪機(3)，它們的流體進、出口由管道(1)串接成循環聯接通道。沿箭頭(6)、(7)所示流體在管道內流通方向，當泵(2)工作運轉形成的流體動力同時推動各渦輪機運轉，其中二組渦輪機由聯接轉軸(4)帶動發電機(5)運轉發電，其電源由纜(10)輸入電源變換控制器(13)，經調制由電源線(12)提供給電動泵(2)的工作電源，其余各組渦輪機由聯接轉軸(4)經離合變速器(15)控制帶動圖中11臺工作機器(14)的運轉。
以上四個例圖說明本發明提出的無消耗無污染超級動力、發電裝置及方法的基本技術，其宗旨是創造一種非熱力的能量生產、擴大技術裝置，亦稱能源生產裝置。因為能源是能量的來源，也是使物體運動的能力，能量亦稱能，它有七種主要形式機械能、電能、熱能、光能、聲能、化學能、原子能。它們可以一種形式轉變為另一種形式。所以根據此基礎技術結合具體實施應用設備、裝置的用途、種類、規格、功率及配套的機械、電氣控制的不同要求，可設計數千種以上的各種應用例圖，如在國防軍事上各種類型、規格的陸海空運動裝備器件，從小至用于人工心臟的心液循環到大至數拾萬KW以上的渦輪發電設備，以及航天航空業，公路、水路鐵路交通業，機械冶金制造業，家用電器和科技文教等相關領域的各種類型、規格設備裝置的應用例范圍，發揮其無能耗、無污染超長期運轉的優越性，而且從根本上解決了人類利用能源的危機及污染問題。
權利要求
一種將流體所含的動能轉化為渦輪動力機及發電機上的能量，特別是無旋有勢流所含的動能轉化為渦輪動能及電能的無消耗無污染超級動力、發電裝置及方法，它由流體動力機或流體壓力源、渦輪動力機或渦輪發電機、聯接管道組成，其特征在于a、所述的流體動力機或流體壓力源與多組渦輪動力、發電機的流體進、出口用管道以串聯或循環聯接。b、所述的流體動力機可以是平面葉柵或空間葉柵流動類型的渦輪機(泵)，也可以是羅桿泵、活塞泵；流體壓力源可以是氣體、液體壓力源，也可以是蒸氣、燃氣壓力源。c、所述的渦輪動力機或渦輪發電機的渦輪葉柵流動類型可以是平面葉柵流動類型，也可以是空間葉柵流動類型。
全文摘要
本發明提供了一種無消耗無污染超級動力、發電裝置及方法，它由流體動力機或流體壓力源、渦輪動力機、發電機、聯接管道等組成；創造一代無需石油、煤、天然氣、核能源消耗、沒有大氣污染的動力、發電裝置，它廣泛適用于電力發電部門、各行業領域的機械、電器設備及國防軍事器件上的應用和舊設備改造。
文檔編號F03B13/06GK1126279SQ9510110
公開日1996年7月10日 申請日期1995年1月6日 優先權日1995年1月6日
發明者謝虎, 章新月, 謝燕 申請人:謝虎, 章新月, 謝燕