[發明專利]渦旋復合式熱機

有效

• 申請號: 201110149797.8
• 申請日: 2011-05-26
• 公開（公告）號: CN102797565A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 杜臣
• 申請（專利權）人: 杜臣
• 主分類號: F02C6/00
• 分類號: F02C6/00;F02C6/12;F02B65/00;F02C9/20;F02C7/26;F23R3/58;F02C3/30
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技術領域

本發明涉及熱機技術領域，特別涉及一種以往復式內燃機為燃氣發生器，連續流多變燃燒吸熱閃蒸混合換熱，渦旋增壓，往復、渦輪復合式新型熱機。

背景技術

往復式內燃機以其較高的熱效率和較好的綜合經濟性，得到廣泛的應用；近二三十年來，為進一步提高其效率和經濟性，進行了多方研究和探討，但沒有大的突破。

燃氣輪機采用定壓式燃燒吸熱，工作介質是大量高溫低壓燃氣空氣混合物，有效焓降低，排氣余熱余速損失大，限制了燃氣輪機效率提高；較高的平均吸熱溫度，大量耐高溫貴金屬使用，使其在綜合經濟性要求較高場合得不到廣泛應用。

蒸汽輪機效率提高，有賴于高參數蒸汽的應用，隨著蒸汽壓力的提高，相應提高了飽和蒸汽的溫度，勢必縮小鍋爐傳熱面兩側溫差，同時將大幅度增加鍋板厚度；鍋板厚度的增加和傳熱面兩側溫差縮小，效果都是降低傳熱率，從而降低鍋爐效率；這個傳熱面及傳熱面兩側熱傳導介質溫差存在，這種換熱方式制約著蒸汽輪機效率的提高。

上述三種類型熱機共有的特點是對環境污染嚴重，效率低。也曾有人提出以往復式內燃機為燃氣發生器的往復、燃氣渦輪復合式熱機，但因往復式內燃機排氣背壓大幅度增加有效焓降提高有限及不同氣動和扭矩特性不同轉數軸的聯接動力統一輸出未解決，以及性價比大幅下降而未進入實用領域。

發明內容

本發明的目的是：取各類型熱機之所長，避其所短優勢互補，探索一條提高熱機效率新途徑，推出一種以往復式內燃機為燃氣發生器，連續流多變燃燒吸熱閃蒸混合換熱，渦旋增壓，往復、渦輪復合式熱機。

解決上述技術問題本發明采取技術方案是：一種渦旋復合式熱機，所述渦旋復合式熱機是再熱渦旋復合式熱機，包括往復式內燃機、高壓透平、低壓透平、丁字軸式差速聯軸器、套軸式差速聯軸器和計算機調控中心；所述渦旋復合式熱機還包括渦旋增壓器、渦旋燃燒室、渦旋混合增壓器、渦旋排氣裝置、空氣流量調節裝置和楔形體調控裝置；所述渦旋增壓器由設置在往復式內燃機與渦旋燃燒室間的第一組串聯的多級渦旋增壓器和渦旋混合增壓器與高壓透平間設置的第二組串聯的多級渦旋增壓器及高壓透平與低壓透平間設置的第三組串聯的多級渦旋增壓器組成，所述渦旋增壓器是單入口立交式渦旋增壓器或者是多入口立交式渦旋增壓器，或者是超越式渦旋增壓器；所述渦旋燃燒室是單入口立交式渦旋燃燒室或是多入口立交式渦旋燃燒室，或者是超越式渦旋燃燒室；所述渦旋排氣裝置是單環渦旋排氣裝置，或者是雙環渦旋排氣裝置；所述渦旋增壓器、渦旋燃燒室、渦旋混合增壓器的進、排氣通道上分別設置有一個楔形體調控裝置，所述楔形體調控裝置是分布位變式楔形體調控裝置，或者是一體位變式楔形體調控裝置，或者是分布形變式楔形體調控裝置或是外推形變式楔形體調控裝置，或者是內頂形變式楔形體調控裝置；第一組串聯的多級渦旋增壓器中至少一級渦旋增壓器渦殼上設置有空氣流量調節裝置；三組串聯的多級渦旋增壓器的第一級渦旋增壓器及渦旋排氣裝置各設置有一個固液體分離裝置；

高壓透平的套軸式高壓透平軸和低壓透平的低壓透平軸分別與套軸式差速聯軸器的兩個套軸式差速聯軸器錐形主動齒輪固接，套軸式差速聯軸器的輸出軸中介軸的一端與變速箱輸入軸的一端傳動連接，變速箱輸出軸的一端和往復式內燃機輸出軸的一端分別與丁字軸式差速聯軸器的兩個丁字軸式差速聯軸器錐形主動齒輪固接，動力由丁字軸式差速聯軸器輸出軸丁字軸輸出；往復式內燃機的排氣通道與第一組串聯的多級渦旋增壓器的第一級渦旋增壓器環形進氣通道相接連通，第一組串聯的多級渦旋增壓器上的空氣流量調節裝置與大氣相通，第一組串聯的多級渦旋增壓器的末級渦旋增壓器環形排氣通道與渦旋燃燒室的環形進氣通道相接連通，渦旋燃燒室的環形排氣通道與渦旋混合增壓器的環形進氣通道相接連通，渦旋混合增壓器的環形排氣通道與第二組串聯的多級渦旋增壓器的第一級渦旋增壓器環形進氣通道相接連通，第二組串聯的多級渦旋增壓器的末級渦旋增壓器環形排氣通道與高壓透平的環形進氣通道相接連通，高壓透平的環形排氣通道與第三組串聯的多級渦旋增壓器的第一級渦旋增壓器環形進氣通道相接連通，第三組串聯的多級渦旋增壓器的末級渦旋增壓器環形排氣通道與低壓透平的環形進氣通道相接連通，低壓透平的環形排氣通道與渦旋排氣裝置的環形進氣通道相接連通，渦旋排氣裝置的陣列式排氣口與大氣相通，三組串聯的多級渦旋增壓器中上一級渦旋增壓器的環形排氣通道與其下一級渦旋增壓器環形進氣通道相接連通；