铁扇风洞采棉机 技术领域：
“铁扇风洞采棉机”的发明主件是“铁扇风洞机构”。这是一个全新理念的创新设计。
背景技术：
用风动力采棉，是人类的一个梦。上世纪五、六十年代，前苏联农业部和中国的多所农业大学都做过这方面的研制，给我们留下了一些资料。但由于没有研究出适合采棉的风动机构，中外研制都没有成功。而在民间，研究气吸采棉的个体或群体，至今灿若晨星，余光不灭。
我认为用空气动力采棉是确实可行的，关键是要设计出适合采棉的风动机构。
我们知道：目前人类所拥有的风动机构只有两种形式：一种是利用风扇造风的风动机构叫风机(如农用风机；高压风机；涡轮扇风机等)；另一种是利用活塞造风的风动机构叫风箱(它包括原始的气囊；古代的风箱、现代的汽缸、气筒和气磅等)。它们种类繁多，但都无法胜任采棉。究其原因，是因为它们有一个共同的缺点。这个缺点是：它们只利用正压或负压“一元流体动力”进行工作。它们面对的都是自然大气压淹没紊流的结局，所以，它们谁也没有制造出采棉所需的巨大风能。
用风动力采棉，面对的是开放的棉田。用正压采棉无法实施，用负压采棉，永远无法解决的困难是风力离开吸气管口就迅速衰减的问题。这个衰减造成的吸力不足是无法克服的。要想在采棉工作室内制造出强大的风动力，就得改变这种造风装置面对自然大气压的缺陷。为此，我利用现代“风洞理论”来指导研制。所以设计出了“铁扇风洞机构”，改变了一元流体面对自然大气压的现状。这是人类制造风能以做功的一次革命性突破。
发明内容：
“铁扇风洞机构”是以风扇和活塞相组合而形成的一种微型风洞机构。它的正压风口永远面对负压吸口，它第一次摆脱了自然大气压地控制，创造出了正、负压合一的“二元湍流”，若不考虑自然大气压地参与，它的全压头应该是正、负压绝对值的二元之和。这就在采棉工作室处创造出了正、负压综合时爆发出的超高压风速。它彻底改变了原造风装置一元流体被淹没的缺陷，克服了负压气流的衰减和正压紊流的扩散。形成了正、负压合力采棉的新形式。这是人类发明的第三种造风机构，这对一元的风机和风箱来说，简直就是一个神话。
用“铁扇风洞机构”采棉，具有三大优势：
1、它以正、负压混合湍流为主动力，同时，调动四周空气介质气流为约束力，科学地解决了“采棉动力”和“输送约束力”两个关键的问题。杜绝了采摘出现的落地棉。
2、该湍流的运动方式是往复式的。这恰好克服了籽棉的挂枝问题。使风力采棉有了完善形式。
3、棉花在风中运动，既不伤害棉纤维，又可扬弃杂质，比滚筒、纺锭机械采棉要理想得多。
为此，我申报了发明专利。我想：“铁扇风洞采棉机”的推广和应用，一定会成为采棉机行业的换代产品。
附图说明：
附图1：是铁扇风洞采棉机的整体结构示意图。
附图2：是铁扇风洞机构的运行示意图。
附图3：是棉花采摘和输送的风动风门自动运做示意图。
具体实施方式：
一、“铁扇风洞机构”的运动原理。
1、在一个梯形锥体风箱(如图1)里，悬挂一面活塞风扇(1)。活塞四周用软料与箱壁中逢连接密封(2)。使风扇能够在箱内摆动。箱体下方是风扇两侧的风道(3)和(4)，两个风道的中间为采棉工作室(5)。这个工作室两侧有一对相对的风口，为风流湍流拉锯处(6)(图上是外侧位置)，是采棉动力处。
2、将风扇与动力轮(如图2·7)连接，在动力轮转动时带动风扇往返运动。风扇扇起的风就从正压风口吹出，被负压风口吸入。反之亦然。这样，风扇不断往返运动，两个风口之间的工作室内就出现了拉锯式正、负压空气湍流的运动。用风压计测试，该湍流全压头显示的是正、负压二元之和，比单一的正压或负压一元流提高了50％以上。(有实验报告附后)
二、《铁扇风洞采棉机》的风门设置。
在“铁扇风洞机构”下方两侧的风道里，各有一个“换风装置”。每个装置两侧都有对称的风门(如图3·8和9)。风门向两侧开。在负压出现时两侧风门开起，棉花吸入箱内。在正压出现时，两侧风门关闭，棉花由风道两头的排气孔(10和11)吹出箱外送入棉仓。排气孔也由风门管理，正压时打开排花，负压时关闭。在“换风装置”地顶部，有铁丝网封顶，网下有斜吊软门(12)。该门负压时封闭；正压时打开，与排气孔共享正压力外泄。这些风门保证了采棉的吸入和排出的顺畅。
三、“铁扇风洞采棉机”各种数据的计算。
1、风速计算：
设箱内的空气净容积即风扇运动扇动的最大容积为0.75立方米，吸风口为0.06平方米，风口的风流长度是：0.75平方米÷0.6平方米＝12.5米。
那么，动力轮一转拉动铁扇一个往返，即可扇动1.5立方米空气。两转扇动3立方米空气，3转扇动4.5立方米空气。
设动力轮每秒2转，其风口风速计算为：3立方米/秒÷0.06平方米＝50米/秒。
设动力轮每秒3转，其风口风速计算为：4.5立方米/秒÷0.06平方米＝75米/秒。
2、风压计算：
根据风速和风压的转换公式：风速＝4.04√H。
每秒2转时的风压计算为：(50米/秒÷4.04)2＝153毫米水柱。
每秒3转时的风压计算为：(75米/秒÷4.04)2＝345毫米水柱。
3、阻力计算：
设铁扇面积为2.5平方米，计算它在不同压力下所承受的运动阻力为：
在153毫米水柱压力下的运动阻力为：153公斤×2.5平方米＝382.5公斤。
在345毫米水柱压力下的运动阻力为：345公斤×2.5平方米＝826.5公斤。
4、动力拉动距离计算：
设动力凸轮半径为0.15米，其运动周长为：0.15米×2×3.14＝0.942米。
那么，2转就是：0.942米×2＝1.884米。三转就是：0.942米×3＝2.826米。5、功率计算：
2转时的功率计算：382.5公斤×1.884米/秒÷75公斤米＝9.61马力。
3转时的功率计算：826.5公斤×2.826米/秒÷75公斤米＝31.1马力。
6、采棉功效计算：
因为吸风口为0.06平方米，其宽度为0.2米。行车速度每秒按凸轮转数3计算：
0.2米×3转/秒＝0.6米。一天采棉功效为：0.6米/秒×3600秒×8小时＝17280米。
换算为亩：17280米×0.6米/行÷666平方米/亩＝15.5亩。
(以上计算是借用“一元流体力学”理论进行的，是最保守的机械计算)