專利名稱：可作為泵、壓縮機(jī)、推進(jìn)器、發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪機(jī)用的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)機(jī)械，特別是可作為泵、壓縮機(jī)、推進(jìn)器、發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪機(jī)用的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)械，它利用流體的動(dòng)能和離心力作功，或作相反的能量轉(zhuǎn)換。
已知的如螺旋推進(jìn)器、離心式或螺旋離心式渦輪機(jī)，在達(dá)到極限工況時(shí)，即轉(zhuǎn)速顯著增加的情況下會(huì)遇到眾所周知的技術(shù)難題。所要求的凈正吸入水頭NPSH等于吸入口的最低絕對壓力，它形成了泵的使用的限制條件，這清楚地說明了所遇到的這種障礙。采用其直徑漸增的螺旋輸送器，自從倫納德·維希(LeonardodaVinci)以來，已廣為人知，借用這種螺旋狀結(jié)構(gòu)是人們熟知的防止液體汽蝕或氣體在入口處過分膨脹的措施。
本發(fā)明涉及的旋轉(zhuǎn)機(jī)械通過下列措施能減少上述的不足之處通過具有直徑漸增的轉(zhuǎn)子的螺旋輸送器內(nèi)部直接輸送流體;
反作用的圓形外殼的強(qiáng)制作用，導(dǎo)向并壓縮流體進(jìn)入轉(zhuǎn)子;
最后，通過新型的流體通道使輸送和導(dǎo)向構(gòu)件的前緣具有較好的空氣動(dòng)力性能。
這種類型的旋轉(zhuǎn)機(jī)械至少有一個(gè)盤繞成中空螺旋形的輪葉和至少一個(gè)繞其旋轉(zhuǎn)軸線配置的葉片。輪葉和葉片都安裝在從外部圍住轉(zhuǎn)子的一個(gè)圓形外殼內(nèi)，以形成流體入口并防止其漏泄。從第一個(gè)特征看，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)械包括一個(gè)轉(zhuǎn)子，它至少有一個(gè)繞其旋轉(zhuǎn)軸線配置的葉片，在該葉片外緣前部至少裝有一個(gè)盤繞成中空螺旋形的輪葉，輪葉和葉片以不同俯仰角同時(shí)沿旋轉(zhuǎn)軸線徑向和縱向延伸。所述旋轉(zhuǎn)式機(jī)械還包括一個(gè)圓形外殼，它配置在轉(zhuǎn)子上游，具有壓縮流體構(gòu)件，以形成流體的入口，防止流體漏泄并使流體受到壓縮。所述的流體一方面由轉(zhuǎn)子的輪葉驅(qū)動(dòng)成圓周流動(dòng)，另一方面由轉(zhuǎn)子的葉片導(dǎo)向成中心流動(dòng)。
從本發(fā)明的其它特征看輪葉前緣的旋轉(zhuǎn)面在對稱軸線兩側(cè)的外廓形狀，由在轉(zhuǎn)子后部一段明顯與軸線平行的直線段或略呈錐形的線段，和之后在轉(zhuǎn)子前部延伸的一段收斂線段形成。
每個(gè)葉片在最靠近軸線的起點(diǎn)處和輪葉相交，然后二者一起移動(dòng)一段距離。
輪葉的俯仰角隨著其離開軸線而減小。
葉片的外緣是沿轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向彎曲的，而輪葉一方面其外前緣朝轉(zhuǎn)子后部彎曲成尖端狀，以提高流體圓周向流動(dòng)的穿透性，另一方面輪葉的內(nèi)緣也朝轉(zhuǎn)子后部彎曲成尖端狀，以有助于使圓周向流動(dòng)轉(zhuǎn)變成中心流動(dòng)。
轉(zhuǎn)子的葉片限定在輪葉之間的空間中，其前緣徑向延伸且在輪葉的根部和頂部間的一部分圓周上，以將流體的圓周向流動(dòng)導(dǎo)向后部。
輪葉的徑向部分可在葉片的延伸部分前部位置減小或消失，接著重新增大或重新出現(xiàn)，然后連接到下一個(gè)葉片上。
葉片內(nèi)側(cè)可連接在轉(zhuǎn)子的軸上，其直徑沿其軸線擴(kuò)大，以形成一種封閉式或半開式渦輪。
按照一種最佳的實(shí)施方法，葉片是伸出轉(zhuǎn)子的后部的，輪葉具有較大的直徑，以形成一種離心式渦輪，而葉片的端部側(cè)向朝外，且在渦輪出口位置處具有相對旋轉(zhuǎn)軸線傾斜的后表面。
根據(jù)該旋轉(zhuǎn)機(jī)械的第一個(gè)實(shí)施例，從外面圍住轉(zhuǎn)子的圓形外殼是固定的，且形成一個(gè)流體進(jìn)入轉(zhuǎn)子的軸向入口，其內(nèi)部至少固定有一個(gè)導(dǎo)葉，使流體沿圓周方向流動(dòng)。該軸向入口與例如輸送流體的構(gòu)件通過法蘭連接。
根據(jù)第二個(gè)實(shí)施例，圓形外殼是用例如貫穿轉(zhuǎn)子的軸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的，從外面圍住轉(zhuǎn)子，形成一個(gè)螺旋形入口。入口處設(shè)有至少一個(gè)扭曲導(dǎo)葉，利用輸入流體的動(dòng)能和所述內(nèi)導(dǎo)葉向后傾斜的形狀，迫使流體產(chǎn)生環(huán)流，與轉(zhuǎn)子的圓周向流動(dòng)相銜接。
根據(jù)第三個(gè)實(shí)施例，圓形外殼除了固定的軸向入口外，還包括一個(gè)由例如貫穿轉(zhuǎn)子的軸驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)葉輪，該旋轉(zhuǎn)葉輪設(shè)有支承盤繞成螺旋形的輪葉的葉片，其內(nèi)部具有與轉(zhuǎn)子輪葉前緣旋轉(zhuǎn)面形狀嚴(yán)格相符的形狀，該葉片被限定在輪葉之間的空間中，其前緣徑向延伸且在所述輪葉的根部和頂部間的一部分圓周上，使流體的圓周向流動(dòng)導(dǎo)向后部。從總體上說，軸向入口的導(dǎo)葉使流體沿圓周方向流動(dòng)，然后所述的葉輪壓縮流體，迫使流體進(jìn)入其輪葉之間，同時(shí)其葉片使流體增壓進(jìn)入轉(zhuǎn)子。
從其他特征看，圓形外殼在轉(zhuǎn)子輪葉最大直徑的區(qū)域最好具有圓形構(gòu)件，例如圓筒，錐環(huán)，孔腔等。
轉(zhuǎn)子的葉片和外殼的導(dǎo)葉的數(shù)量可以是不相同的，以避免因諧振流體流動(dòng)而可能產(chǎn)生的諧波噪聲。
這種旋轉(zhuǎn)機(jī)械可以在轉(zhuǎn)子的后部設(shè)置擴(kuò)壓器，以改變流體的流動(dòng)方向，使反作用力達(dá)最佳狀態(tài)。
設(shè)置了一個(gè)固定的腔室，它在圓形外殼外延伸，超過其前部，然后再朝圓形外殼內(nèi)部彎曲，以形成噴射器。噴射器可以用(也可以不用)一個(gè)包圍整個(gè)機(jī)械的外罩構(gòu)成，其兩端伸出該旋轉(zhuǎn)機(jī)械的前部和后部，然后朝內(nèi)部彎曲，遮蓋住整個(gè)機(jī)械，在前部形成第二個(gè)噴射器，在后部形成一個(gè)抽取流體的構(gòu)件，將流體輸送給第二個(gè)噴射器，以在流體流入的位置施加一個(gè)誘導(dǎo)作用。
圓形外殼的導(dǎo)葉在前部中央位置與轉(zhuǎn)子輪葉前緣的旋轉(zhuǎn)面離開，甚至在這個(gè)部位沒有導(dǎo)葉，以形成一個(gè)中央開口，特別是沒有軸的情況下更應(yīng)如此。
轉(zhuǎn)子輪葉前緣的旋轉(zhuǎn)面外廓線的平直段，圓形外殼的圓形構(gòu)件，在轉(zhuǎn)子后部至少是半封閉的離心渦輪前蓋板前部的公知密封環(huán)(也可不設(shè))和固定腔室的后孔腔(也可不設(shè))相互疊置在一起，且具有調(diào)整間隙。
這種旋轉(zhuǎn)機(jī)械能用作推進(jìn)器或發(fā)動(dòng)機(jī)。這時(shí)離心渦輪的通道配置有與流體源連接的噴射器和/或供電電極。
最好設(shè)置由通過縮徑孔口與壓力流相通的槽構(gòu)成的液壓軸承。在旋轉(zhuǎn)的圓形外殼的情況下，它配置在轉(zhuǎn)子后部至少為半封閉的離心渦輪前部公知的密封環(huán)的孔腔中;或者在帶旋轉(zhuǎn)葉輪的固定圓形外殼的情況下，它設(shè)置在位于固定軸向入口后部的孔腔中，用以分別調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)外殼的后部或旋轉(zhuǎn)葉輪(140)的后部。
下面參考附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但這并非是對本發(fā)明的限制。為了易于理解極復(fù)雜的形狀，用簡化了的基本幾何構(gòu)件敘述這種旋轉(zhuǎn)機(jī)械。實(shí)際上，構(gòu)件的形狀是經(jīng)過圓滑過渡和側(cè)圓的，以使流體易于流動(dòng)。
參照下列附圖

圖1是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的底視圖;
圖2是轉(zhuǎn)子的垂直截面圖和圖1所示旋轉(zhuǎn)機(jī)械圓形外殼的截面圖，并示出了平板形擴(kuò)壓器出口;
圖3是該旋轉(zhuǎn)機(jī)械的頂視圖;
圖4示出了一個(gè)葉片的實(shí)施例和幾個(gè)相應(yīng)的截面;
圖5表示一種在后部具有平直段的轉(zhuǎn)子外廓形狀;
圖6是輪葉的正視圖和底視圖，并示出幾種相應(yīng)的截面;該正視圖示出俯仰角隨直徑增加而增加的變化情況;
圖7是具有限定于輪葉之間空間中的葉片的轉(zhuǎn)子視圖;
圖8和圖15以一個(gè)截面和底視圖表示具有螺旋形入口和扭曲導(dǎo)葉的外殼;
圖9為一種旋轉(zhuǎn)推進(jìn)器的垂直截面圖;
圖10是變換成離心式渦輪機(jī)的一種轉(zhuǎn)子，其葉片具有朝后部并相對旋轉(zhuǎn)軸傾斜的端部，以底視和垂直截面圖示出。
為了易于理解下列附圖，前面已詳細(xì)敘述過的構(gòu)件，以所覆蓋的旋轉(zhuǎn)體的截面予以表示。
圖11是一種具有固定圓形外殼的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)子離開，且從中央消失;
圖12是一種具有旋轉(zhuǎn)圓形外殼由貫穿轉(zhuǎn)子的軸驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，還能看到電極、噴射器、腔室和具有噴射器、帶調(diào)整間隙的密封件及液壓軸承的固定外殼;
圖13示出了一種其圓形外殼有固定軸向入口和由貫穿轉(zhuǎn)子的軸驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)葉輪的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，也示出了帶調(diào)整間隙的密封件和液壓軸承;
圖14示出轉(zhuǎn)子上徑向輪葉(12)的消失和重新出現(xiàn)。
參照這些附圖，說明這種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的構(gòu)成
螺旋形狀的葉片11和在葉輪前部成螺旋形盤繞的輪葉12構(gòu)成轉(zhuǎn)子10。葉片11和輪葉12在轉(zhuǎn)子10前部30處匯合，這樣，只有最少量的邊緣能擾動(dòng)到達(dá)轉(zhuǎn)子(10)中央的流體流動(dòng)。
遮蓋葉片11的輪葉12的前緣，其直徑沿箭頭指向同時(shí)徑向和縱向逐漸增大，進(jìn)入并堵塞間隙不使流體向外漏泄。
圍住轉(zhuǎn)子10的起反作用的圓形外殼14不使流體漏泄，且對流體進(jìn)行壓縮。為此，配置了壓縮構(gòu)件。要注意的是，葉片11和輪葉12分離之后，流體在轉(zhuǎn)子10內(nèi)有二條漏泄通路或者通過直徑立即增大的輪葉12內(nèi)側(cè)的空間，直接通過轉(zhuǎn)子10;或者在輪葉12間流動(dòng)漏泄。如果轉(zhuǎn)子10的后部至少局部被堵塞，那么唯一的漏泄就在外部，但由于圓形外殼14阻止向后徑向膨脹，所以存在局部過壓，迫使流體進(jìn)入轉(zhuǎn)子10內(nèi)的趨勢。上述構(gòu)件在圖1、2和3中示出。
由于葉片11和輪葉12的翼緣具有尖的形狀，從流體流動(dòng)的意義上說，更有助于流體進(jìn)入間隙。葉片11的前緣50在輪葉12之間延伸，后部或者向后傾斜到流體中或者加寬與一個(gè)互補(bǔ)的構(gòu)件相連接，例如與一個(gè)頰板相連接。輪葉12的外前緣51的尖銳程度是綜合考慮接受和排斥流體的程度來決定的，其內(nèi)緣52是使外部流體引入內(nèi)部和內(nèi)部流體導(dǎo)向的構(gòu)件。輪葉12的葉體在外緣51和內(nèi)緣52之間的形狀最好在后部為凸形，在前部為凹形，以推動(dòng)流體，輔助所述外緣51和內(nèi)緣52起作用。圖4和圖6說明了上述的情況。
輪葉12的前緣的回轉(zhuǎn)面的外廓形狀有一段平直段20，它位于轉(zhuǎn)子10的后部，明顯與軸線平行，通過位于其對面的密封環(huán)保證密封。所述回轉(zhuǎn)面的外廓形狀然后朝前部21收縮，最好是半球形，但根據(jù)欲要解決的技術(shù)問題的不同參數(shù)，也可選擇圓錐形、卵形，甚至局部與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線垂直的各種形狀。圖5是其外廓形狀的一種實(shí)例。
在一種具體的構(gòu)件中，轉(zhuǎn)子10的葉片11只裝在輪葉間的空間60中，它們在一部分圓周范圍內(nèi)在輪葉間徑向延伸，將輪葉12機(jī)械地固定在一起，促使流體流入轉(zhuǎn)子10內(nèi)部，或?qū)⒘黧w帶推回到圓形外殼的壓縮構(gòu)件中。圖7是這種類型的結(jié)構(gòu)。
當(dāng)葉片11超出輪葉12的后部和最大直徑部分時(shí)，流體受到附加的離心力的作用，則轉(zhuǎn)子10成為離心渦輪90，葉片11的端部將流體甩到外部。在一種最佳方案中，葉片的端部向后部91取向，這種渦輪可以是封閉式也可以是開式，它裝在一個(gè)機(jī)體內(nèi)，流體排至其后部。為了使流體受離心渦輪旋轉(zhuǎn)的附加作用，各葉片11的端部最好相對回轉(zhuǎn)軸線具有相同的斜度92。圖10是上述情況的一個(gè)實(shí)例。
因?yàn)殡x心葉輪入口的流體速度，中心部分比外殼14的圓周部分更大，輪葉12的傾斜度是該速度的函數(shù)，所以輪葉12的俯仰角隨著遠(yuǎn)離軸線而減小。
根據(jù)圖14對應(yīng)于敞開的畫陰影線部分，輪葉12的徑向部分在葉片11延伸部分的前部71減小或消失，然后再重新增長或重新延伸，連接到下一個(gè)葉片11上，以便使葉片11背面獲得較好的填充。
葉片11的內(nèi)部或后部可以與軸固定，其直徑加大并形成類似蓋板的頰板，這樣就形成開式或半開式離心渦輪。為避免諧振流體流動(dòng)產(chǎn)生的諧波噪音，葉片11和導(dǎo)葉101的數(shù)目可以不同。為了使流體定向流動(dòng)和其反作用力最佳，在該回轉(zhuǎn)機(jī)械的后部配置有擴(kuò)壓器130。這種回轉(zhuǎn)機(jī)械如沒有反作用的圓形外殼是不可能有效率的。
固定的外殼有一個(gè)前軸向入口100，最好裝有導(dǎo)葉101，它形成內(nèi)通道，并沿轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向逐漸傾斜。一種有意義的方案是，使轉(zhuǎn)子10的導(dǎo)葉101后部170離開甚至去掉中分部分，以形成一個(gè)開口171。流體通過管道輸送到中心，一般來說是不大受擾動(dòng)的。導(dǎo)葉101在最靠近軸線處，由于所要求的材料的制造精度而產(chǎn)生的缺點(diǎn)超過本希望在該中心部分較好導(dǎo)入流體的優(yōu)點(diǎn)。這種利用導(dǎo)葉101和轉(zhuǎn)子10之間較大的空間使流體具有的自由度，能夠在導(dǎo)葉101間形成的通道中變換流體的流向，盡管效率較低，但較靈活。固定的圓形外殼14通常通過例如法蘭102用與流體供給構(gòu)件固定的襯墊和/或本體封閉起來。圖11為這種方案的實(shí)例。
在圖12所示的方案中，圓形外殼是回轉(zhuǎn)的，它的螺旋形入口121是由扭曲的導(dǎo)葉122構(gòu)成的，它可以通過例如貫穿轉(zhuǎn)子10的一個(gè)軸120驅(qū)動(dòng)。如果是通過外部而不是通過中心軸驅(qū)動(dòng)的話，則回轉(zhuǎn)的圓形外殼14的導(dǎo)葉122將在中部開孔，以易于使流體優(yōu)先流入這個(gè)區(qū)域。在轉(zhuǎn)子10輪葉12的后部170使回轉(zhuǎn)的圓形外殼14的導(dǎo)葉122離開，也是一種可行的提高系統(tǒng)“水力”靈活性的方案。
這種圓形外殼14的第三種形式在圖13中示出，其構(gòu)成從前部開始有如前所述，固定的圓形外殼14有一個(gè)軸向入口100;
旋轉(zhuǎn)葉輪140由最好能貫穿轉(zhuǎn)子10的軸141驅(qū)動(dòng)，并從外部罩住所述轉(zhuǎn)子;
葉輪140的構(gòu)成如下盤繞成螺旋形的輪葉143具有前述輪葉12共同的特征，在輪葉間配置有葉片11。
流體通過軸向入口100進(jìn)入，并由固定的圓形外殼14的導(dǎo)葉101偏流，使流體按葉輪143轉(zhuǎn)向相同的方向朝圓周區(qū)域流動(dòng)，這樣，流體被壓縮，并在輪葉之間空間的葉片142的幫助下進(jìn)入葉輪的輪葉143之間。在葉輪140的作用下，流體以所希望的過壓狀態(tài)送到轉(zhuǎn)子10。圖7、9、11和13示出了實(shí)施該方案的實(shí)例。
特別補(bǔ)充兩點(diǎn)靠近轉(zhuǎn)子10的輪葉12的頂部，有一個(gè)平直段20，圓形外殼14還可能有一些變型方案。我們能夠看出，疊置的環(huán)形表面151，孔，環(huán)等，都能借助調(diào)整間隙181保證密封。
離心渦輪90前蓋板上公知的密封環(huán)180，葉輪140的后部和圍住圓形外殼14的固定腔室160的孔也與之有關(guān)。
盡管如此，這種在圓形表面之間以細(xì)小間隙進(jìn)行的密封決不是完全的密封，盡管設(shè)置了迷宮密封，仍會(huì)有漏泄。固定的腔室160在噴射器161的幫助下再次能使這些漏泄的流體重新返回圓形外殼14的前部，并加以利用。噴射器161在圓形外殼14前部是彎曲的;吸出的流體利用了噴射器161產(chǎn)生的誘導(dǎo)作用，有助于誘導(dǎo)所述流體。
蓋住整個(gè)回轉(zhuǎn)機(jī)械的固定外殼162具有輔助作用，因?yàn)樗茏鳛榈诙€(gè)噴射器163。后者在離心渦輪90出口處借助抽取裝置164獲得其驅(qū)動(dòng)流體。抽取裝置164可以說是一個(gè)反向噴射器。圖11、12和13示出了這種布置的實(shí)例。
這種回轉(zhuǎn)機(jī)械通過利用前后表面之間的壓差所產(chǎn)生的力，可用作一種推進(jìn)器。例如借助離心渦輪通道中的噴射器190和電極191噴入和點(diǎn)燃燃料可使輸出速度大為增加。這些噴射器190和電極191能起其他作用，例如混合液體，改變局部帶電條件等。這些元件已在圖12中示出。
最后，配置在離心渦輪90前蓋板前部的公知密封環(huán)180，或裝有葉輪140的固定軸向入口100后部的孔腔，最好設(shè)置通過校準(zhǔn)孔201提供壓力流體的由槽200構(gòu)成的液壓軸承，其目的在于使該密封環(huán)呈現(xiàn)相對的機(jī)械穩(wěn)定，因?yàn)閳A形外殼14在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，無論有螺旋入口121，還是作為一種葉輪140，都會(huì)在遠(yuǎn)離圓形外殼14后部位置找到其與軸的固定點(diǎn)。
因此，這種機(jī)械從整體上得到較好的穩(wěn)定。相對的調(diào)整還能避免有害的摩擦。這些不同的構(gòu)件已在圖12和13中示出了。
不管用何種方式，本發(fā)明并不限于已敘述和涉及到的幾種可能實(shí)施的方案，相反，還包括了其構(gòu)思范圍內(nèi)能實(shí)現(xiàn)的有關(guān)變型。特別是增加一些冷卻裝置能降低循環(huán)流體的溫度。而所有用于實(shí)現(xiàn)離心泵和壓縮機(jī)的公知方案對本發(fā)明都是有幫助的和可以應(yīng)用的。附加的有助于獲得較好的內(nèi)部流動(dòng)的空氣動(dòng)力性能的間隙可以大大改善這種回轉(zhuǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)的剛性。因此，必須承認(rèn)，在保留回轉(zhuǎn)機(jī)械上述基本部分總的特征的同時(shí)，從流體流動(dòng)常規(guī)的和固有的規(guī)律引出的形狀變型，也將是本發(fā)明的一部分。
根據(jù)本發(fā)明的回轉(zhuǎn)機(jī)械、泵、渦輪機(jī)和推進(jìn)器等，可以采用模鑄或失蠟鑄造工藝。將分開的構(gòu)件例如沖壓薄鋼板件裝配而成的方案也是適當(dāng)?shù)?。金屬、?fù)合材料、塑料及其混合材料均可使用。
本發(fā)明的回轉(zhuǎn)機(jī)械的應(yīng)用涉及到所有氣體、液體或粘性流體的輸送，特別是涉及真空泵、空氣壓縮機(jī)、蒸汽的再壓縮。一般說來，所有處于絕對低壓或飽和蒸汽壓的流體都是適用的。因?yàn)槭峭ㄟ^吸入和輸出面之間的壓差和速度差將能量轉(zhuǎn)換為力，所以凡是要應(yīng)用力的地方都能采用這種回轉(zhuǎn)機(jī)械，如伺服控制、壓力的產(chǎn)生、物流的輸送等。附加的噴射器和電極能實(shí)現(xiàn)有關(guān)成份(流體、燃料、燃燒劑、電等)間的相互反應(yīng)，并能將該回轉(zhuǎn)機(jī)械用作推進(jìn)器或發(fā)動(dòng)機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種可作為泵、壓縮機(jī)、推進(jìn)器、發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪機(jī)用的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)械，它至少有一個(gè)成中空螺旋形盤繞的輪葉和至少一個(gè)圍繞該機(jī)械旋轉(zhuǎn)軸線配置的葉片，輪葉和葉片都在從外部圍住轉(zhuǎn)子的圓形外殼內(nèi)，以形成流體的入口和防止流體泄漏，其中，一方面，在所述葉片(11)外緣的前部裝有所述輪葉(12)，兩者都以不同的俯仰角同時(shí)從旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向(15)和縱向(13)延伸，另一方面，設(shè)置在轉(zhuǎn)子(10)上游的圓形外殼(14)具有壓縮流體的構(gòu)件，向后縮小流體可流通的相對空間，這樣，所述流體首先由轉(zhuǎn)子(10)的輪葉(12)驅(qū)動(dòng)，強(qiáng)迫進(jìn)入圓形外殼(14)包容和壓縮的環(huán)流，然后由轉(zhuǎn)子(10)的葉片(11)導(dǎo)向成中心流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)械，其中輪葉(12)前緣的旋轉(zhuǎn)面的外廓形狀，在其對稱軸的兩邊，由在轉(zhuǎn)子(10)后部的一段明顯與軸線平行的平直段，和之后在轉(zhuǎn)子(10)的前部延伸的一段收縮段組成。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)械，其中每個(gè)葉片(11)在其最靠近軸線的起始位置和輪葉(12)相交，然后二者一起移動(dòng)一段距離。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)械，其中輪葉(12)的俯仰角隨著其離開軸線而減小。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)械，其中葉片(11)具有在輪葉(12)之間延伸，并沿轉(zhuǎn)子(10)的旋轉(zhuǎn)方向彎曲的周邊(50)，而其中的輪葉(12)，一方面其外前緣(51)朝轉(zhuǎn)子(10)的后部傾斜成尖端狀，以改善流體圓周向流動(dòng)的穿透性，另一方面其內(nèi)緣(52)也朝轉(zhuǎn)子(10)的后部彎成尖端狀，以易于使圓周向流動(dòng)轉(zhuǎn)變成中心流動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)械，其中轉(zhuǎn)子(10)具有限定于輪葉間空間(60)中的葉片(11)，其前緣徑向延伸，并在輪葉頂部和根部之間的空間中的一部分圓周上，以便將流體的圓周向流動(dòng)導(dǎo)向后部。
7.根據(jù)權(quán)利要求5和6所述的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)械，其中輪葉(12)的徑向部分在葉片(11)延長部分的前部位置(71)處減小或消失，然后再重新增大或重新延伸(71)，并連接到下一個(gè)葉片(11)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)械，其中葉片(11)的內(nèi)側(cè)固定在轉(zhuǎn)子(10)的軸(81)上，其直徑沿其軸線加大，以形成封閉式或半開式渦輪。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5以及7和8之一所述的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)械，其中葉片(11)伸出轉(zhuǎn)子(10)的后部和輪葉(12)的最大直徑處，以形成一種離心式渦輪(90)，其中所述葉片(11)的端部側(cè)向朝外，并在渦輪機(jī)出口處有向后的且相對旋轉(zhuǎn)軸線傾斜的端面。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)械，它包括一個(gè)固定的圓形外殼，從外部圍住轉(zhuǎn)子(10)，并形成流體進(jìn)入轉(zhuǎn)子(10)的軸向入口(100)，其中所述外殼的流體壓縮構(gòu)件是通過將導(dǎo)葉裝置(101)固定在圓形外殼內(nèi)部構(gòu)成的，該導(dǎo)葉(101)具有凹狀后部圓形形狀，至少部分圍住輪葉(12)或葉片(11)的凸?fàn)钚D(zhuǎn)面，然后使流體沿圓周定向流動(dòng)，所述的軸向入口(100)用法蘭(102)連接在例如供給流體的構(gòu)件上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)械，其中葉片(11)和導(dǎo)葉(101)的數(shù)量不同，以避免由諧振流體流動(dòng)產(chǎn)生的諧波。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)械，其中圓形外殼(14)是旋轉(zhuǎn)的，并由例如貫穿轉(zhuǎn)子(10)的軸(120)加以驅(qū)動(dòng)，從外部圍住轉(zhuǎn)子(10)，形成螺旋形入口(121)，該入口(121)有流體壓縮構(gòu)件，其內(nèi)至少有一個(gè)扭曲的導(dǎo)葉(122)，它通過輸入的動(dòng)能和所述內(nèi)導(dǎo)葉(122)向后傾斜的形狀，迫使產(chǎn)生壓縮的環(huán)形的圓周向流動(dòng)同轉(zhuǎn)子(10)的圓周向流動(dòng)相銜接。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)械，其中在該機(jī)械的后部配置有擴(kuò)壓器，使流體定向流動(dòng)，并使反作用力達(dá)到最佳狀態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1、10和11所述的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)械，其中圓形外殼(14)除了固定的軸向入口(100)之外，在軸向入口(100)和轉(zhuǎn)子(10)之間配置有由例如貫穿轉(zhuǎn)子(10)的軸(141)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)葉輪(140)，其葉片(142)支承成螺旋形盤繞的輪葉(143)，其內(nèi)部形狀與轉(zhuǎn)子(10)的輪葉(12)前緣的旋轉(zhuǎn)面形狀嚴(yán)格相符，該葉片(142)限定在輪葉(143)之間的空間中，其前緣徑向延伸且在所述輪葉的根部和頂部之間的空間中所述輪葉(143)之間的一部分圓周上，使流體的圓周向流動(dòng)導(dǎo)向后部，這樣，軸向入口(100)的流體壓縮構(gòu)件的導(dǎo)葉(101)能使流體沿圓周向定向流動(dòng)，于是，所述葉輪(140)壓縮流體，迫使其進(jìn)入其輪葉(143)之間，而葉片(142)使流體增壓進(jìn)入轉(zhuǎn)子(10)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1、10、12和14中任一權(quán)利要求所述的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)械，其中位于轉(zhuǎn)子(10)的輪葉(12)最大直徑區(qū)域的固定外殼(14)最好由例如圓筒形、錐形環(huán)，孔腔之類的圓形構(gòu)件構(gòu)成。
16.根據(jù)權(quán)利要求1和10至15中任一權(quán)利要求所述的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)械，其中固定的腔室(160)圍住圓形外殼(14)，并延伸出它的前部，再朝它的內(nèi)部彎曲，以形成噴射器(161)，該噴射器可用(也可不用)一個(gè)封住整機(jī)的固定殼體(162)構(gòu)成，其兩端邊緣伸出該機(jī)械的前部和后部，并向里彎曲蓋住整機(jī)，朝前部形成第二個(gè)噴射器(163)，以便在流體入流處增加誘導(dǎo)作用。
17.根據(jù)權(quán)利要求10至15中任一權(quán)利要求所述的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)械，其中在前部中央位置處，圓形外殼(14)的導(dǎo)葉(或葉片)(101)、(142)與轉(zhuǎn)子(10)的輪葉(12)的旋轉(zhuǎn)面離開，甚至不設(shè)導(dǎo)葉(或葉片)，以形成一個(gè)中央開口(171)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1、2、9、14和15所述的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)械，其中轉(zhuǎn)子(10)的輪葉(12)前緣的旋轉(zhuǎn)面的外廓線的平直段(20)、圓形外殼(14)的圓形構(gòu)件(151)、配置在轉(zhuǎn)子(10)后部至少為半封閉式離心渦輪(90)的前蓋板前部的公知密封環(huán)(180)(也可不設(shè))和固定腔室(160)的后孔腔(也可不設(shè))是彼此疊置在一起的，且有調(diào)整間隙(181)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1和9所述的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)械，它可用作推進(jìn)器，其中離心渦轉(zhuǎn)的通道裝有與流體源相連接的噴射器(190)和/或送電電極(191)。
20.根據(jù)權(quán)利要求9和18以及權(quán)利要求12或14中之一所述的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)械，其中設(shè)有一個(gè)通過縮小截面的孔(201)與壓力流相通的槽結(jié)構(gòu)(200)液壓軸承，它或者在配置于轉(zhuǎn)子(10)后部至少為半封閉的離心渦輪前部的公知密封環(huán)(180)的孔中，或者在位于固定軸向入口(100)后部的孔中，用以分別調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)圓形外殼(121)的后部或葉輪(140)的后部。
全文摘要
一種可作為泵、壓縮機(jī)、推進(jìn)器、發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪機(jī)用的非變?nèi)菔叫D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，它至少包括一個(gè)盤繞成中空螺旋形的輪葉和至少一個(gè)繞其旋轉(zhuǎn)軸線配置的葉片，半在從外部圍住轉(zhuǎn)子的圓形外殼內(nèi)，葉片外緣前部安裝所述輪葉，葉片和輪葉以不同的俯仰角但同時(shí)沿徑向和縱向從旋轉(zhuǎn)軸線延伸，圓形外殼設(shè)置在轉(zhuǎn)子的上游，有壓縮流體的構(gòu)件，使流體先由轉(zhuǎn)子的輪葉驅(qū)動(dòng)，強(qiáng)迫進(jìn)入圓形外殼所包容和壓縮的環(huán)流，然后由轉(zhuǎn)子的葉片導(dǎo)向成中心流動(dòng)。
文檔編號(hào)F01D1/00GK1038686SQ8910357
公開日1990年1月10日 申請日期1989年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月24日
發(fā)明者皮埃爾·卡盧塞特 申請人:皮埃爾·卡盧塞特