本发明涉及涡轮机技术领域，尤其涉及一种基于压力差的径向工作的无叶涡轮机。
背景技术：
涡轮发动机是一种利用旋转的机件自穿过它的流体中汲取动能的发动机，在人民生活、工业生产、国防、航空航天等各个领域都有极其广泛的应用。目前普遍应用的涡轮发动机都是有扇叶涡轮发动机，包括水力涡轮机、风力涡轮机、蒸汽轮机、燃气轮机等。有扇叶涡轮发动机是利用流体冲击叶片转动而产生动力，基于该工作原理的涡轮发动机的能量转换效率并不高，而且叶片受流体的直接冲击，非常容易断裂或损坏，特别是长而窄的叶片。基于上述的有扇叶涡轮发动机存在的问题，伟大发明家尼古拉.特斯拉曾提出基于边界层效应由流体剪切力驱动的无扇叶涡轮发动机原模型，其理论上具有很高的能量转换效率和很长的使用寿命。但后来的一系列实验证明这种无扇叶涡轮发动机存在两个严重的问题:一是转子超高速运转下圆盘片受强大的离心力作用非常容易被拉伸并造成扭曲，并且圆盘片的直径越大，受扭曲程度越高；二是流体流动过程中无法完全避免的摩擦生热非常容易造成圆盘片过热却无法对其进行冷却保护，圆盘片很快发生热变形而造成损坏，并且流体的温度越高，热变形的现象越严重；因此这种无扇叶涡轮发动机的设想历经一个多世纪至今仍无法得到实际应用。针对上述的无扇叶涡轮发动机存在的问题，除了选用先进的加工材料外，更应该从发动机的内部结构进行改进设计以求从根本上解决上述的两个问题，从而使无扇叶涡轮发动机在未来得到真正的商业化应用。
本发明通过采用基于压力差的新型涡轮机设计，迫使高压气体通过许多匝的长螺旋沟道和浅螺旋沟道，气体在设定宽度和设定高度的长螺旋沟道中进行工作，并且，当螺旋线以适当的角速度旋转时，沿着螺旋线的长度会出现逐渐接近线性的压力下降。气体的绝热膨胀随着气体以螺旋形旋转而逐渐发生，从而使该过程基本上为等熵的。
技术实现要素：
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明公开了一种基于压力差的径向工作的无叶涡轮机，多个盘体同轴地堆叠，每个盘体上设置有径向延伸的螺旋沟道，所述的径向延伸的螺旋沟道具有第一宽度和第一高度，每个所述盘的螺旋沟道具有工质入口，所述工质入口构造成在所述盘的中心处接收高压工质气体，其中，所述由盘体切线方向在盘的最外径位置的出口处释放气体，每个所述盘体的螺旋沟道构造成通过螺旋的多次转动逐渐释放气体的压力，相邻盘体间通过螺旋的多次旋转逐渐降低所述工质气体的温度和压力，从而通过压力控制所述盘体转动方向为所述高压工质气体旋转的相反方向上绕轴体旋转。
更进一步地，每个所述盘体为实心盘体，所述轴体为空心轴体，并且每个螺旋沟道具有刻在相应盘体上的多个匝，盘体上的每个所述螺旋沟道的所述工质入口和工质出口具有与其他盘体上的螺旋沟道不同的相位角度。
更进一步地，所述工质气体的总入口为垂直于盘体沿轴体方向设置，所述工质气体的总入口具有开口结构，并且以该开口作为轴承，并使多个盘体能够绕所述工质气体的总入口平滑旋转。
更进一步地，所述第一宽度为0.68厘米，所述第一高度为0.12厘米。
更进一步地，所述第一宽度小于0.8厘米，所述第一高度小于0.4厘米。
更进一步地，所述径向工作的无叶涡轮机还具有辅助工质入口，所述辅助工质入口延伸穿过所述圆柱形壳体的中心底部圆形表面，并且所述辅助工质入口用于为多个盘体的螺旋沟道的工质入口提供辅助加压工质，以此构成与所述工质气体的总入口的压力差以平衡系统的压力。
针对现有技术，本发明的有益效果非常显著，本发明通过采用基于压力差的新型涡轮机设计，迫使高压气体通过许多匝的长螺旋沟道和浅螺旋沟道，气体在设定宽度和设定高度的长螺旋沟道中进行工作，并且，当螺旋线以适当的角速度旋转时，沿着螺旋线的长度会出现逐渐接近线性的压力下降。气体的绝热膨胀随着气体以螺旋形旋转而逐渐发生，从而使该过程基本上为等熵的。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在图中，在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1是本发明的径向无叶涡轮机的工作流程图；
图2为本发明的径向无叶涡轮机的结构图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示，本实施例提供了一种基于压力差的径向工作的无叶涡轮机，多个盘体同轴地堆叠，每个盘体上设置有径向延伸的螺旋沟道，所述的径向延伸的螺旋沟道具有第一宽度和第一高度，每个所述盘的螺旋沟道具有工质入口，所述工质入口构造成在所述盘的中心处接收高压工质气体，其中，所述由盘体切线方向在盘的最外径位置的出口处释放气体，每个所述盘体的螺旋沟道构造成通过螺旋的多次转动逐渐释放气体的压力，相邻盘体间通过螺旋的多次旋转逐渐降低所述工质气体的温度和压力，从而通过压力控制所述盘体转动方向为所述高压工质气体旋转的相反方向上绕轴体旋转。
更进一步地，每个所述盘体为实心盘体，所述轴体为空心轴体，并且每个螺旋沟道具有刻在相应盘体上的多个匝，盘体上的每个所述螺旋沟道的所述工质入口和工质出口具有与其他盘体上的螺旋沟道不同的相位角度。
更进一步地，所述工质气体的总入口为垂直于盘体沿轴体方向设置，所述工质气体的总入口具有开口结构，并且以该开口作为轴承，并使多个盘体能够绕所述工质气体的总入口平滑旋转。
更进一步地，所述第一宽度为0.68厘米，所述第一高度为0.12厘米。
更进一步地，所述径向工作的无叶涡轮机还具有辅助工质入口，所述辅助工质入口延伸穿过所述圆柱形壳体的中心底部圆形表面，并且所述辅助工质入口用于为多个盘体的螺旋沟道的工质入口提供辅助加压工质，以此构成与所述工质气体的总入口的压力差以平衡系统的压力。
实施例二
本实施例提供了一种基于压力差的径向工作的无叶涡轮机，多个盘体同轴地堆叠，每个盘体上设置有径向延伸的螺旋沟道，所述的径向延伸的螺旋沟道具有第一宽度和第一高度，每个所述盘的螺旋沟道具有工质入口，所述工质入口构造成在所述盘的中心处接收高压工质气体，其中，所述由盘体切线方向在盘的最外径位置的出口处释放气体，每个所述盘体的螺旋沟道构造成通过螺旋的多次转动逐渐释放气体的压力，相邻盘体间通过螺旋的多次旋转逐渐降低所述工质气体的温度和压力，从而通过压力控制所述盘体转动方向为所述高压工质气体旋转的相反方向上绕轴体旋转。所述径向工作的无叶涡轮机还具有辅助工质入口，所述辅助工质入口延伸穿过所述圆柱形壳体的中心底部圆形表面，并且所述辅助工质入口用于为多个盘体的螺旋沟道的工质入口提供辅助加压工质，以此构成与所述工质气体的总入口的压力差以平衡系统的压力。
并且，更进一步地，所述第一宽度在该实施例中被设计为小于0.8厘米，所述第一高度在该实施例中被设计为小于0.4厘米。
在本实施例中，如图2所示，高压和高温工质气体继续沿旋转轴(未示出)向下流动，11为盘体的气体入口，尽管有些气体可能在进气口和旋转轴的连接处泄漏，但这样有利地起到了气体轴承的作用。气体自旋轴在另一端处封闭，而气体在入口12处进入盘体的工作壳体(未示出)内。每个盘都具有切割的螺旋沟道12，螺旋的圆形对称性平衡了圆盘的重量。此外，气体在出口喷出上的两个磁盘相对的侧面。这种平衡的气体喷射使涡轮机平稳旋转。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。因此，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
1.一种基于压力差的径向工作的无叶涡轮机，其特征在于，多个盘体同轴地堆叠，每个盘体上设置有径向延伸的螺旋沟道，所述的径向延伸的螺旋沟道具有第一宽度和第一高度，每个所述盘的螺旋沟道具有工质入口，所述工质入口构造成在所述盘的中心处接收高压工质气体，其中，所述由盘体切线方向在盘的最外径位置的出口处释放气体，每个所述盘体的螺旋沟道构造成通过螺旋的多次转动逐渐释放气体的压力，相邻盘体间通过螺旋的多次旋转逐渐降低所述工质气体的温度和压力，从而通过压力控制所述盘体转动方向为所述高压工质气体旋转的相反方向上绕轴体旋转。
2.如权利要求1所述的一种基于压力差的径向工作的无叶涡轮机，其特征在于，每个所述盘体为实心盘体，所述轴体为空心轴体，并且每个螺旋沟道具有刻在相应盘体上的多个匝，盘体上的每个所述螺旋沟道的所述工质入口和工质出口具有与其他盘体上的螺旋沟道不同的相位角度。
3.如权利要求1所述的一种基于压力差的径向工作的无叶涡轮机，其特征在于，所述工质气体的总入口为垂直于盘体沿轴体方向设置，所述工质气体的总入口具有开口结构，并且以该开口作为轴承，并使多个盘体能够绕所述工质气体的总入口平滑旋转。
4.如权利要求1所述的一种基于压力差的径向工作的无叶涡轮机，其特征在于，所述第一宽度为0.68厘米，所述第一高度为0.12厘米。
5.如权利要求1所述的一种基于压力差的径向工作的无叶涡轮机，其特征在于，所述第一宽度小于0.8厘米，所述第一高度小于0.4厘米。
6.如权利要求2所述的一种基于压力差的径向工作的无叶涡轮机，其特征在于，所述径向工作的无叶涡轮机还具有辅助工质入口，所述辅助工质入口延伸穿过所述圆柱形壳体的中心底部圆形表面，并且所述辅助工质入口用于为多个盘体的螺旋沟道的工质入口提供辅助加压工质，以此构成与所述工质气体的总入口的压力差以平衡系统的压力。
技术总结