1、一种涡管电机和它的发明者孟庆保你知道吗？现有的发电机、电动机的动力和工作机械都是靠传动系统联接的，可是现在有人发明了一种涡管电机，采用机电一体设计，结构简单，无需传动装置，电机直接与液体或气体的管道串联工作，拥有节省传动系统的成本投入、节省现场安装空间、节省机械传动产生的能量消耗，并减少噪音等优点。此外，与涡轮电机串联使涡轮电机利用涡管电机排出的水可以实现二次发电，涡管电机还可安装在舰船底部驱动舰船行驶或转向。 尤为一提的是，这种节能、无污染、低成本的神奇机械产品发明者，竟是一位没有任何文凭和职称，自学成才的民间科技工作者，河南省新乡市卫滨区西工区管理委员会花庄村发明设计人孟庆保。 发明涡管电
2、机完全出于对机械产品的浓厚兴趣 孟庆保是老三届毕业生，曾长期在建筑行业工作，经过自学掌握了一些建筑行业专业技术，这些经历使他萌发了发明创造的想法。为此，十多年前，孟庆保到当地科委咨询，后来又到北京找专家请教，先后得到了机科院王家英、于革刚教授的技术指导和帮助。这为他后来从事的设计发明项目奠定了很好的基础。 孟庆保坦率地说，涡管电机不是高科技产品，而是比较实用的新型产品。就是把其它方面可以用的技术经过改造后再搬到到电机上，它是对传统电机的革新。虽然现在产品还没有生产出来，但是技术上是比较成熟的。 由于没有受过专业教育，知识水平较低，再加上地方闭塞，信息不畅，环境较差，孟庆保从事这项发明的难度，以
3、及为此付出的艰辛是可想而知的。堪称为压力和风险并行。 孟庆保认为自己虽然未接受过正规的高等教育，但不能没有知识，更不能做一个没有知识、对社会没有用的人。相反，只要做自己热爱的事情。有自己的追求，就要坚定地走下去。做成一件被社会认可且值得自己骄傲的事情，实现自己的人生价值，老了的时候就不会留下什么遗憾。正是抱着这样的信念和目标，凭着自己坚韧的毅力，孟庆保克服了一个又一个困难，向着理想的目标挺进。靠着自己平时的积蓄和节衣缩食，他把省下的钱全部用于科研。2012 年 10 月，孟庆保申报的涡管电机专利技术得到国家相关部门批准，他十多年的辛勤努力终于取得了成绩。在“一种涡管电机”项目专家论证会上，专家
4、们对该项目一致认为，涡管电机具有新颖性和创新性，可用于管道废气废液发电，可达到节能减排和资源综合利用的目的。具有广泛的应有前景。对此，孟庆保表示，我的目标并不是追求多少钱，我只是做了这辈子一件值得自己自豪的事情。 对于目前取得的成就，孟庆保并没有满足，而是朝着更高的目标迈进：开展涡管电机项目对接，实现产业化；研发涡管引擎，发展涡管系列产品（目前该产品同样拥有技术优势，且总体理念已经形成） 。 一种涡管电机的技术特点和应用领域 涡管电机是以当前广泛应用的水力和蒸汽驱动涡轮传动发电机为背景构思发明的全新电机的一个尝试。据孟庆保介绍，此种电机就是把涡轮的轴取消，将涡片改制成等长于涡管且宽度等于管内径
5、结构于管内的沿轴心旋转的涡板就成为涡管。涡管沿轴线的任何截面都是相等的双个半圆或若干个等截面扇形通道，且这些通道隔着涡板如“拧绳”一样互相缠绕，它可使涡管内构成互不相通的螺旋空间。按电机转子技术要求在涡管外围的中部铸造稀土永磁等磁性材料，涡管两端装配轴承，与端盖组成转动联接体，轴承外侧安装密封环，可以防止电机内进水，端盖通过法兰与定子外围的机壳固定联接就构成了涡管电机。涡管电机是机电一体，流入涡管内的高压水（气）流从电机中心的涡管内通过，像“龙卷风”似的涡流推动转子高速转动，电机定子绕组感生出强烈电动势使机械能转换为电能输出；同样，涡管电机连接液（气）体管道并接通电源可以直接替代液（气）泵对液
6、（气）体进行增压和导流而无需传动。 涡管电机的基本技术特点 1.现有的发电机、电动机的动力和工作机械都是靠传动系统联接的，而涡管电机的技术特点是机电一体，结构简单，无传动装置，涡管直接与液（气）体管道同轴串联工作，可节省传动系统的成本投入和节省现场安装空间及机械传动产生的能量损耗并减少噪音，属于节能、无污染、底成本的机械产品。 2.电机的涡管可分为等直径等涡距涡管、等直径变涡距涡管、变直径等涡距涡管、变直径变涡距涡管及两通道、三通道及多通道不同类型，涡管通道的多少和涡距的不同可以改变涡管的承压面积、承压强度即转速和输出功率的大小，根据水、气资源状况可选择不同类型的电机功率即涡管的直径大小和涡板
7、在管内的涡距、形状和涡管长度及变径变距和轴承等配件参数以求取理想的功效，一般以水为流体的适合半圆大体积通道涡管，以高压气体为动力的适合多通道涡管。 3.涡管电机在运转时产生的热量可由通过涡管内部的水流和机壳循环水通道实现电机降温。涡管电机的机壳为双层，其夹层为水流通道，与端盖通道贯通，当电机工作时输出端的水压高于输入端，输出端的水通过输出端间隙压入端盖通道再经机壳夹层通道反向流入输入端端盖反馈于输入端管道内，如此循环把电机工作产生的热量通过水的输出降下来，另外在大型、特大型电机在机壳通水达不到降温效果时，电机的定子用空芯铜管绕组，在电机接线端子处通入空芯铜管内冷气实现空调降温。 涡管电机的应用
8、领域 1.涡管电机应用于水力发电。设想把水库大坝的闸门设为硐室，把涡管发电机通过阀门和供排水管道串联安装于硐室中，打开阀门水库上游高势能水流通过涡管推动电机高速运转，使势能转换为电能，达到发电的目的之一，排出的水通过一定落差，在允许势能条件下还可驱动大坝下串联的涡管机组实施二级或多级发电；在较少的基础设施投资情况下，其发电能力将成倍提高。 2.涡管电机应用于驱动舰船。目前所有大型舰船、潜艇都是用发动机通过比较复杂的传动系统传动舰船体外的螺旋桨推动船尾的水产生动能驱动舰船运行的，在舰船运行时螺旋桨外围既无径向力的约束，又缺少轴向纵深推力，使舰船的驱动功率损失较大，并且螺旋桨的在船尾占据水下有效面
9、积大，目前所有舰船安装的螺旋桨因排水面积过大数量未见超过四只的，所以现有舰船大多航速不超过 30 节，航速受到严重制约。涡管电机具有良好的径向约束力和轴向纵深推力，我们把涡管电机安装于舰船底部，从船底吸入水流再经过加速从船尾排出高压水柱，产生对舰船的强大推动力，这样的水流不带空气，同样功率的涡管电机和螺旋桨驱动效率要高，产生的动能比螺旋桨大得多；同时涡管电机占据舰船尾部水下有效排水面积比螺旋桨小得多，可以并列安装数台同类型涡管电机，那么产生的功率总和要比螺旋桨大得多，巡航能力和速度可提高数倍。以我国的辽宁号航母为例，满载吃水 11 米，舰尾水下有效宽度 40米，如果我们的涡管电机直径为 4 米
10、，每台功率能达到 1 万至 2 万千瓦，在船底并列安装 9 台同类型涡管电机组合体且各有发电机匹配带动，部分电机启动，可以使舰船慢速或加速行驶，单侧运转可转向，全部电机满负荷运行，舰船的航行能力就可得到大幅增加，航速大幅提高。如此可以减少机械空载能耗，同样可较好利用底舱空间、排除机械传动系统产生的噪音、为舰船底舱节省空间和成本投入，特别是航速大幅提高后，外国称霸海洋的历史局面就要结束。 3.涡管电机应用于管道流体的增压和导流及其他。去年入冬以来山西太原等地出现了许多出租车等燃气机械、用具因加不到天然气不能正常运行的“气荒”混乱局面，究其根本原因是输气管道内气压偏低所致。如果我们在每隔一定距离的输气管道串联安装一组程控涡管电机，自动调控气压，使整条管线始终保持允许的恒定压力，气荒的现象就不会出现。如果我们在长距离输油、输水、输气管道都串联安装一组程控涡管电机，那么不仅可以保证正常供应，而且还可通过增压，提高工作效率，节约投资成本；同样涡管电机还可用于消防、矿井救援等许多场合。
