一種渦管電機和它的發明者孟慶保

牛新志

你知道嗎？現有的發電機、電動機的動力和工作機械都是靠傳動系統聯接的，可是現在有人發明了一種渦管電機，采用機電一體設計，結構簡單，無需傳動裝置，電機直接與液體或氣體的管道串聯工作，擁有節省傳動系統的成本投入、節省現場安裝空間、節省機械傳動產生的能量消耗，并減少噪音等優點。此外，與渦輪電機串聯使渦輪電機利用渦管電機排出的水可以實現二次發電，渦管電機還可安裝在艦船底部驅動艦船行駛或轉向。

尤為一提的是，這種節能、無污染、低成本的神奇機械產品發明者，竟是一位沒有任何文憑和職稱，自學成才的民間科技工作者，河南省新鄉市衛濱區西工區管理委員會花莊村發明設計人孟慶保。

發明渦管電機完全出于對機械產品的濃厚興趣

孟慶保是老三屆畢業生，曾長期在建筑行業工作，經過自學掌握了一些建筑行業專業技術，這些經歷使他萌發了發明創造的想法。為此，十多年前，孟慶保到當地科委咨詢，后來又到北京找專家請教，先后得到了機科院王家英、于革剛教授的技術指導和幫助。這為他后來從事的設計發明項目奠定了很好的基礎。

孟慶保坦率地說，渦管電機不是高科技產品，而是比較實用的新型產品。就是把其它方面可以用的技術經過改造后再搬到到電機上，它是對傳統電機的革新。雖然現在產品還沒有生產出來，但是技術上是比較成熟的。

由于沒有受過專業教育，知識水平較低，再加上地方閉塞，信息不暢，環境較差，孟慶保從事這項發明的難度，以及為此付出的艱辛是可想而知的?？胺Q為壓力和風險并行。

孟慶保認為自己雖然未接受過正規的高等教育，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，就要堅定地走下去。做成一件被社會認可且值得自己驕傲的事情，實現自己的人生價值，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，憑著自己堅韌的毅力，孟慶?？朔艘粋€又一個困難，向著理想的目標挺進?？恐约浩綍r的積蓄和節衣縮食，他把省下的錢全部用于科研。2012年10月，孟慶保申報的渦管電機專利技術得到國家相關部門批準，他十多年的辛勤努力終于取得了成績。

在“一種渦管電機”項目專家論證會上，專家們對該項目一致認為，渦管電機具有新穎性和創新性，可用于管道廢氣廢液發電，可達到節能減排和資源綜合利用的目的。具有廣泛的應有前景。對此，孟慶保表示，我的目標并不是追求多少錢，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邁進：開展渦管電機項目對接，實現產業化；研發渦管引擎，發展渦管系列產品（目前該產品同樣擁有技術優勢，且總體理念已經形成）。

一種渦管電機的技術特點和應用領域

渦管電機是以當前廣泛應用的水力和蒸汽驅動渦輪傳動發電機為背景構思發明的全新電機的一個嘗試。據孟慶保介紹，此種電機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徑結構于管內的沿軸心旋轉的渦板就成為渦管。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，它可使渦管內構成互不相通的螺旋空間。按電機轉子技術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，與端蓋組成轉動聯接體，軸承外側安裝密封環，可以防止電機內進水，端蓋通過法蘭與定子外圍的機殼固定聯接就構成了渦管電機。渦管電機是機電一體，流入渦管內的高壓水（氣）流從電機中心的渦管內通過，像“龍卷風”似的渦流推動轉子高速轉動，電機定子繞組感生出強烈電動勢使機械能轉換為電能輸出；同樣，渦管電機連接液（氣）體管道并接通電源可以直接替代液（氣）泵對液（氣）體進行增壓和導流而無需傳動。

渦管電機的基本技術特點

1.現有的發電機、電動機的動力和工作機械都是靠傳動系統聯接的，而渦管電機的技術特點是機電一體，結構簡單，無傳動裝置，渦管直接與液（氣）體管道同軸串聯工作，可節省傳動系統的成本投入和節省現場安裝空間及機械傳動產生的能量損耗并減少噪音，屬于節能、無污染、底成本的機械產品。

2.電機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、承壓強度即轉速和輸出功率的大小，根據水、氣資源狀況可選擇不同類型的電機功率即渦管的直徑大小和渦板在管內的渦距、形狀和渦管長度及變徑變距和軸承等配件參數以求取理想的功效，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.渦管電機在運轉時產生的熱量可由通過渦管內部的水流和機殼循環水通道實現電機降溫。渦管電機的機殼為雙層，其夾層為水流通道，與端蓋通道貫通，當電機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機殼夾層通道反向流入輸入端端蓋反饋于輸入端管道內，如此循環把電機工作產生的熱量通過水的輸出降下來，另外在大型、特大型電機在機殼通水達不到降溫效果時，電機的定子用空芯銅管繞組，在電機接線端子處通入空芯銅管內冷氣實現空調降溫。

渦管電機的應用領域

1.渦管電機應用于水力發電。設想把水庫大壩的閘門設為硐室，把渦管發電機通過閥門和供排水管道串聯安裝于硐室中，打開閥門水庫上游高勢能水流通過渦管推動電機高速運轉，使勢能轉換為電能，達到發電的目的之一，排出的水通過一定落差，在允許勢能條件下還可驅動大壩下串聯的渦管機組實施二級或多級發電；在較少的基礎設施投資情況下，其發電能力將成倍提高。

2.渦管電機應用于驅動艦船。目前所有大型艦船、潛艇都是用發動機通過比較復雜的傳動系統傳動艦船體外的螺旋槳推動船尾的水產生動能驅動艦船運行的，在艦船運行時螺旋槳外圍既無徑向力的約束，又缺少軸向縱深推力，使艦船的驅動功率損失較大，并且螺旋槳的在船尾占據水下有效面積大，目前所有艦船安裝的螺旋槳因排水面積過大數量未見超過四只的，所以現有艦船大多航速不超過30節，航速受到嚴重制約。渦管電機具有良好的徑向約束力和軸向縱深推力，我們把渦管電機安裝于艦船底部，從船底吸入水流再經過加速從船尾排出高壓水柱，產生對艦船的強大推動力，這樣的水流不帶空氣，同樣功率的渦管電機和螺旋槳驅動效率要高，產生的動能比螺旋槳大得多；同時渦管電機占據艦船尾部水下有效排水面積比螺旋槳小得多，可以并列安裝數臺同類型渦管電機，那么產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直徑為4米，每臺功率能達到1萬至2萬千瓦，在船底并列安裝9臺同類型渦管電機組合體且各有發電機匹配帶動，部分電機啟動，可以使艦船慢速或加速行駛，單側運轉可轉向，全部電機滿負荷運行，艦船的航行能力就可得到大幅增加，航速大幅提高。如此可以減少機械空載能耗，同樣可較好利用底艙空間、排除機械傳動系統產生的噪音、為艦船底艙節省空間和成本投入，特別是航速大幅提高后，外國稱霸海洋的歷史局面就要結束。

3.渦管電機應用于管道流體的增壓和導流及其他。去年入冬以來山西太原等地出現了許多出租車等燃氣機械、用具因加不到天然氣不能正常運行的“氣荒”混亂局面，究其根本原因是輸氣管道內氣壓偏低所致。如果我們在每隔一定距離的輸氣管道串聯安裝一組程控渦管電機，自動調控氣壓，使整條管線始終保持允許的恒定壓力，氣荒的現象就不會出現。如果我們在長距離輸油、輸水、輸氣管道都串聯安裝一組程控渦管電機，那么不僅可以保證正常供應，而且還可通過增壓，提高工作效率，節約投資成本；同樣渦管電機還可用于消防、礦井救援等許多場合。