一種渦管電機(jī)和它的發(fā)明者孟慶保

牛新志

你知道嗎？現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和工作機(jī)械都是靠傳動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)接的，可是現(xiàn)在有人發(fā)明了一種渦管電機(jī)，采用機(jī)電一體設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需傳動(dòng)裝置，電機(jī)直接與液體或氣體的管道串聯(lián)工作，擁有節(jié)省傳動(dòng)系統(tǒng)的成本投入、節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)安裝空間、節(jié)省機(jī)械傳動(dòng)產(chǎn)生的能量消耗，并減少噪音等優(yōu)點(diǎn)。此外，與渦輪電機(jī)串聯(lián)使渦輪電機(jī)利用渦管電機(jī)排出的水可以實(shí)現(xiàn)二次發(fā)電，渦管電機(jī)還可安裝在艦船底部驅(qū)動(dòng)艦船行駛或轉(zhuǎn)向。

尤為一提的是，這種節(jié)能、無(wú)污染、低成本的神奇機(jī)械產(chǎn)品發(fā)明者，竟是一位沒(méi)有任何文憑和職稱，自學(xué)成才的民間科技工作者，河南省新鄉(xiāng)市衛(wèi)濱區(qū)西工區(qū)管理委員會(huì)花莊村發(fā)明設(shè)計(jì)人孟慶保。

發(fā)明渦管電機(jī)完全出于對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的濃厚興趣

孟慶保是老三屆畢業(yè)生，曾長(zhǎng)期在建筑行業(yè)工作，經(jīng)過(guò)自學(xué)掌握了一些建筑行業(yè)專業(yè)技術(shù)，這些經(jīng)歷使他萌發(fā)了發(fā)明創(chuàng)造的想法。為此，十多年前，孟慶保到當(dāng)?shù)乜莆稍?，后?lái)又到北京找專家請(qǐng)教，先后得到了機(jī)科院王家英、于革剛教授的技術(shù)指導(dǎo)和幫助。這為他后來(lái)從事的設(shè)計(jì)發(fā)明項(xiàng)目奠定了很好的基礎(chǔ)。

孟慶保坦率地說(shuō)，渦管電機(jī)不是高科技產(chǎn)品，而是比較實(shí)用的新型產(chǎn)品。就是把其它方面可以用的技術(shù)經(jīng)過(guò)改造后再搬到到電機(jī)上，它是對(duì)傳統(tǒng)電機(jī)的革新。雖然現(xiàn)在產(chǎn)品還沒(méi)有生產(chǎn)出來(lái)，但是技術(shù)上是比較成熟的。

由于沒(méi)有受過(guò)專業(yè)教育，知識(shí)水平較低，再加上地方閉塞，信息不暢，環(huán)境較差，孟慶保從事這項(xiàng)發(fā)明的難度，以及為此付出的艱辛是可想而知的。堪稱為壓力和風(fēng)險(xiǎn)并行。

孟慶保認(rèn)為自己雖然未接受過(guò)正規(guī)的高等教育，但不能沒(méi)有知識(shí)，更不能做一個(gè)沒(méi)有知識(shí)、對(duì)社會(huì)沒(méi)有用的人。相反，只要做自己熱愛(ài)的事情。有自己的追求，就要堅(jiān)定地走下去。做成一件被社會(huì)認(rèn)可且值得自己驕傲的事情，實(shí)現(xiàn)自己的人生價(jià)值，老了的時(shí)候就不會(huì)留下什么遺憾。正是抱著這樣的信念和目標(biāo)，憑著自己堅(jiān)韌的毅力，孟慶?？朔艘粋€(gè)又一個(gè)困難，向著理想的目標(biāo)挺進(jìn)。靠著自己平時(shí)的積蓄和節(jié)衣縮食，他把省下的錢全部用于科研。2012年10月，孟慶保申報(bào)的渦管電機(jī)專利技術(shù)得到國(guó)家相關(guān)部門批準(zhǔn)，他十多年的辛勤努力終于取得了成績(jī)。

在“一種渦管電機(jī)”項(xiàng)目專家論證會(huì)上，專家們對(duì)該項(xiàng)目一致認(rèn)為，渦管電機(jī)具有新穎性和創(chuàng)新性，可用于管道廢氣廢液發(fā)電，可達(dá)到節(jié)能減排和資源綜合利用的目的。具有廣泛的應(yīng)有前景。對(duì)此，孟慶保表示，我的目標(biāo)并不是追求多少錢，我只是做了這輩子一件值得自己自豪的事情。

對(duì)于目前取得的成就，孟慶保并沒(méi)有滿足，而是朝著更高的目標(biāo)邁進(jìn)：開展渦管電機(jī)項(xiàng)目對(duì)接，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；研發(fā)渦管引擎，發(fā)展渦管系列產(chǎn)品（目前該產(chǎn)品同樣擁有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，且總體理念已經(jīng)形成）。

一種渦管電機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域

渦管電機(jī)是以當(dāng)前廣泛應(yīng)用的水力和蒸汽驅(qū)動(dòng)渦輪傳動(dòng)發(fā)電機(jī)為背景構(gòu)思發(fā)明的全新電機(jī)的一個(gè)嘗試。據(jù)孟慶保介紹，此種電機(jī)就是把渦輪的軸取消，將渦片改制成等長(zhǎng)于渦管且寬度等于管內(nèi)徑結(jié)構(gòu)于管內(nèi)的沿軸心旋轉(zhuǎn)的渦板就成為渦管。渦管沿軸線的任何截面都是相等的雙個(gè)半圓或若干個(gè)等截面扇形通道，且這些通道隔著渦板如“擰繩”一樣互相纏繞，它可使渦管內(nèi)構(gòu)成互不相通的螺旋空間。按電機(jī)轉(zhuǎn)子技術(shù)要求在渦管外圍的中部鑄造稀土永磁等磁性材料，渦管兩端裝配軸承，與端蓋組成轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接體，軸承外側(cè)安裝密封環(huán)，可以防止電機(jī)內(nèi)進(jìn)水，端蓋通過(guò)法蘭與定子外圍的機(jī)殼固定聯(lián)接就構(gòu)成了渦管電機(jī)。渦管電機(jī)是機(jī)電一體，流入渦管內(nèi)的高壓水（氣）流從電機(jī)中心的渦管內(nèi)通過(guò)，像“龍卷風(fēng)”似的渦流推動(dòng)轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)定子繞組感生出強(qiáng)烈電動(dòng)勢(shì)使機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能輸出；同樣，渦管電機(jī)連接液（氣）體管道并接通電源可以直接替代液（氣）泵對(duì)液（氣）體進(jìn)行增壓和導(dǎo)流而無(wú)需傳動(dòng)。

渦管電機(jī)的基本技術(shù)特點(diǎn)

1.現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和工作機(jī)械都是靠傳動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)接的，而渦管電機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)是機(jī)電一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)傳動(dòng)裝置，渦管直接與液（氣）體管道同軸串聯(lián)工作，可節(jié)省傳動(dòng)系統(tǒng)的成本投入和節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)安裝空間及機(jī)械傳動(dòng)產(chǎn)生的能量損耗并減少噪音，屬于節(jié)能、無(wú)污染、底成本的機(jī)械產(chǎn)品。

2.電機(jī)的渦管可分為等直徑等渦距渦管、等直徑變渦距渦管、變直徑等渦距渦管、變直徑變渦距渦管及兩通道、三通道及多通道不同類型，渦管通道的多少和渦距的不同可以改變渦管的承壓面積、承壓強(qiáng)度即轉(zhuǎn)速和輸出功率的大小，根據(jù)水、氣資源狀況可選擇不同類型的電機(jī)功率即渦管的直徑大小和渦板在管內(nèi)的渦距、形狀和渦管長(zhǎng)度及變徑變距和軸承等配件參數(shù)以求取理想的功效，一般以水為流體的適合半圓大體積通道渦管，以高壓氣體為動(dòng)力的適合多通道渦管。

3.渦管電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的熱量可由通過(guò)渦管內(nèi)部的水流和機(jī)殼循環(huán)水通道實(shí)現(xiàn)電機(jī)降溫。渦管電機(jī)的機(jī)殼為雙層，其夾層為水流通道，與端蓋通道貫通，當(dāng)電機(jī)工作時(shí)輸出端的水壓高于輸入端，輸出端的水通過(guò)輸出端間隙壓入端蓋通道再經(jīng)機(jī)殼夾層通道反向流入輸入端端蓋反饋于輸入端管道內(nèi)，如此循環(huán)把電機(jī)工作產(chǎn)生的熱量通過(guò)水的輸出降下來(lái)，另外在大型、特大型電機(jī)在機(jī)殼通水達(dá)不到降溫效果時(shí)，電機(jī)的定子用空芯銅管繞組，在電機(jī)接線端子處通入空芯銅管內(nèi)冷氣實(shí)現(xiàn)空調(diào)降溫。

渦管電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

1.渦管電機(jī)應(yīng)用于水力發(fā)電。設(shè)想把水庫(kù)大壩的閘門設(shè)為硐室，把渦管發(fā)電機(jī)通過(guò)閥門和供排水管道串聯(lián)安裝于硐室中，打開閥門水庫(kù)上游高勢(shì)能水流通過(guò)渦管推動(dòng)電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，使勢(shì)能轉(zhuǎn)換為電能，達(dá)到發(fā)電的目的之一，排出的水通過(guò)一定落差，在允許勢(shì)能條件下還可驅(qū)動(dòng)大壩下串聯(lián)的渦管機(jī)組實(shí)施二級(jí)或多級(jí)發(fā)電；在較少的基礎(chǔ)設(shè)施投資情況下，其發(fā)電能力將成倍提高。

2.渦管電機(jī)應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)艦船。目前所有大型艦船、潛艇都是用發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)比較復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)艦船體外的螺旋槳推動(dòng)船尾的水產(chǎn)生動(dòng)能驅(qū)動(dòng)艦船運(yùn)行的，在艦船運(yùn)行時(shí)螺旋槳外圍既無(wú)徑向力的約束，又缺少軸向縱深推力，使艦船的驅(qū)動(dòng)功率損失較大，并且螺旋槳的在船尾占據(jù)水下有效面積大，目前所有艦船安裝的螺旋槳因排水面積過(guò)大數(shù)量未見(jiàn)超過(guò)四只的，所以現(xiàn)有艦船大多航速不超過(guò)30節(jié)，航速受到嚴(yán)重制約。渦管電機(jī)具有良好的徑向約束力和軸向縱深推力，我們把渦管電機(jī)安裝于艦船底部，從船底吸入水流再經(jīng)過(guò)加速?gòu)拇才懦龈邏核a(chǎn)生對(duì)艦船的強(qiáng)大推動(dòng)力，這樣的水流不帶空氣，同樣功率的渦管電機(jī)和螺旋槳驅(qū)動(dòng)效率要高，產(chǎn)生的動(dòng)能比螺旋槳大得多；同時(shí)渦管電機(jī)占據(jù)艦船尾部水下有效排水面積比螺旋槳小得多，可以并列安裝數(shù)臺(tái)同類型渦管電機(jī)，那么產(chǎn)生的功率總和要比螺旋槳大得多，巡航能力和速度可提高數(shù)倍。以我國(guó)的遼寧號(hào)航母為例，滿載吃水11米，艦尾水下有效寬度40米，如果我們的渦管電機(jī)直徑為4米，每臺(tái)功率能達(dá)到1萬(wàn)至2萬(wàn)千瓦，在船底并列安裝9臺(tái)同類型渦管電機(jī)組合體且各有發(fā)電機(jī)匹配帶動(dòng)，部分電機(jī)啟動(dòng)，可以使艦船慢速或加速行駛，單側(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)可轉(zhuǎn)向，全部電機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行，艦船的航行能力就可得到大幅增加，航速大幅提高。如此可以減少機(jī)械空載能耗，同樣可較好利用底艙空間、排除機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的噪音、為艦船底艙節(jié)省空間和成本投入，特別是航速大幅提高后，外國(guó)稱霸海洋的歷史局面就要結(jié)束。

3.渦管電機(jī)應(yīng)用于管道流體的增壓和導(dǎo)流及其他。去年入冬以來(lái)山西太原等地出現(xiàn)了許多出租車等燃?xì)鈾C(jī)械、用具因加不到天然氣不能正常運(yùn)行的“氣荒”混亂局面，究其根本原因是輸氣管道內(nèi)氣壓偏低所致。如果我們?cè)诿扛粢欢ň嚯x的輸氣管道串聯(lián)安裝一組程控渦管電機(jī)，自動(dòng)調(diào)控氣壓，使整條管線始終保持允許的恒定壓力，氣荒的現(xiàn)象就不會(huì)出現(xiàn)。如果我們?cè)陂L(zhǎng)距離輸油、輸水、輸氣管道都串聯(lián)安裝一組程控渦管電機(jī)，那么不僅可以保證正常供應(yīng)，而且還可通過(guò)增壓，提高工作效率，節(jié)約投資成本；同樣渦管電機(jī)還可用于消防、礦井救援等許多場(chǎng)合。