牛新志

你知道嗎？現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)、電動機(jī)的動力和工作機(jī)械都是靠傳動系統(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)簡單，無需傳動裝置，電機(jī)直接與液體或氣體的管道串聯(lián)工作，擁有節(jié)省傳動系統(tǒng)的成本投入、節(jié)省現(xiàn)場安裝空間、節(jié)省機(jī)械傳動產(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)動艦船行駛或轉(zhuǎn)向。

尤為一提的是，這種節(jié)能、無污染、低成本的神奇機(jī)械產(chǎn)品發(fā)明者，竟是一位沒有任何文憑和職稱，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)完全出于對機(jī)械產(chǎn)品的濃厚興趣

孟慶保是老三屆畢業(yè)生，曾長期在建筑行業(yè)工作，經(jīng)過自學(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稍儯髞碛值奖本┱覍＜艺埥?，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，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)過改造后再搬到到電機(jī)上，它是對傳統(tǒng)電機(jī)的革新。雖然現(xiàn)在產(chǎn)品還沒有生產(chǎn)出來，但是技術(shù)上是比較成熟的。

由于沒有受過專業(yè)教育，知識水平較低，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?？胺Q為壓力和風(fēng)險(xiǎn)并行。

孟慶保認(rèn)為自己雖然未接受過正規(guī)的高等教育，但不能沒有知識，更不能做一個沒有知識、對社會沒有用的人。相反，只要做自己熱愛的事情。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，老了的時候就不會留下什么遺憾。正是抱著這樣的信念和目標(biāo)，憑著自己堅(jiān)韌的毅力，孟慶保克服了一個又一個困難，向著理想的目標(biāo)挺進(jìn)?？恐约浩綍r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。

在“一種渦管電機(jī)”項(xiàng)目專家論證會上，專家們對該項(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。

對于目前取得的成就，孟慶保并沒有滿足，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，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)動渦輪傳動發(fā)電機(jī)為背景構(gòu)思發(fā)明的全新電機(jī)的一個嘗試。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半圓或若干個等截面扇形通道，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，像“龍卷風(fēng)”似的渦流推動轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動，電機(jī)定子繞組感生出強(qiáng)烈電動勢使機(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）泵對液（氣）體進(jìn)行增壓和導(dǎo)流而無需傳動。

渦管電機(jī)的基本技術(shù)特點(diǎn)

1.現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)、電動機(jī)的動力和工作機(jī)械都是靠傳動系統(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)簡單，無傳動裝置，渦管直接與液（氣）體管道同軸串聯(lián)工作，可節(jié)省傳動系統(tǒng)的成本投入和節(jié)省現(xiàn)場安裝空間及機(jī)械傳動產(chǎn)生的能量損耗并減少噪音，屬于節(jié)能、無污染、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，以高壓氣體為動力的適合多通道渦管。

3.渦管電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的熱量可由通過渦管內(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)工作時輸出端的水壓高于輸入端，輸出端的水通過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)生的熱量通過水的輸出降下來，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，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)想把水庫大壩的閘門設(shè)為硐室，把渦管發(fā)電機(jī)通過閥門和供排水管道串聯(lián)安裝于硐室中，打開閥門水庫上游高勢能水流通過渦管推動電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，使勢能轉(zhuǎn)換為電能，達(dá)到發(fā)電的目的之一，排出的水通過一定落差，在允許勢能條件下還可驅(qū)動大壩下串聯(lián)的渦管機(jī)組實(shí)施二級或多級發(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)動艦船。目前所有大型艦船、潛艇都是用發(fā)動機(jī)通過比較復(fù)雜的傳動系統(tǒng)傳動艦船體外的螺旋槳推動船尾的水產(chǎn)生動能驅(qū)動艦船運(yùn)行的，在艦船運(yùn)行時螺旋槳外圍既無徑向力的約束，又缺少軸向縱深推力，使艦船的驅(qū)動功率損失較大，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大數(shù)量未見超過四只的，所以現(xiàn)有艦船大多航速不超過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)過加速從船尾排出高壓水柱，產(chǎn)生對艦船的強(qiáng)大推動力，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)動效率要高，產(chǎn)生的動能比螺旋槳大得多；同時渦管電機(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。以我國的遼寧號航母為例，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，每臺功率能達(dá)到1萬至2萬千瓦，在船底并列安裝9臺同類型渦管電機(jī)組合體且各有發(fā)電機(jī)匹配帶動，部分電機(jī)啟動，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。如果我們在每隔一定距離的輸氣管道串聯(lián)安裝一組程控渦管電機(jī)，自動調(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)象就不會出現(xiàn)。如果我們在長距離輸油、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、礦井救援等許多場合。