[發明專利]渦輪發動機尤其是渦輪發電機和用于渦輪發動機的交換器

在審

• 申請號: 201780080215.0
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN110268139A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: D·福維特
• 申請（專利權）人: 渦輪技術公司
• 主分類號: F01D15/10
• 分類號: F01D15/10;F02C7/10;F28D7/10;F28D7/16;F28F1/04;F02C7/08;F28F9/26
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王小東;黃綸偉

本發明涉及一種渦輪發動機，該渦輪發動機包括：環形熱交換器(1)，其由通過保持裝置組裝的獨立管組件形成，并且具有圓柱形腔，該圓柱形腔的一端通入渦輪機的出口中，所述管組件被容納在所述圓柱形腔中。所述熱交換器(1)包括第一環形束(5)和與所述第一環形束同軸的至少一個第二環形束(6)。環形閉合結構(8)確定外環形腔，來自所述第一管束的氣體通入所述外環形腔中以便在底部上朝向內環形腔偏轉，所述內環形腔與所述外環形腔同軸，通入所述第二管束的管中。

技術領域

本發明涉及通過將燃氣輪機聯接到交流發電機(產生電力)或動力軸(產生機械能)的系統為航空、陸地、海上交通工具和輕型移動單元由燃料產生車載電(或機械)能量的領域。在產生電力的背景下，更具體地，本發明涉及稱為“增程器”的設備。

“增程器”類型的應用特別適用于對應于強趨勢的機動車輛的電動機動，該強趨勢也擴展到航空或海上交通工具。對于電池的質量、體積和/或成本至關重要的應用而言，現有電池的性能仍然不足。為了駕駛具有合理范圍的電動飛行器，2016年可購得的最高效電池的質能不得不增加10倍，而在過去20年中，電池的內置能量僅增加2.5倍。

為了克服這種情形，已開發出增程器，以提供巡航模式下恰好所需的功率-甚至在電池所供應的電力足夠時禁用增程器的操作，并在瞬態階段提供額外的功率(電動飛機的加速、高速充電、起飛和爬升)。

已實現了不同的技術：

-燃料電池，其可靠性目前不夠，價格非常高并且壽命短，

-備用的光伏電池(例如，在Solar Impulse 2演示器(商業品牌)上)，這項技術仍然過于繁瑣并且具有非常低的功率重量比，

-內燃機或驅動發電機的Wankel(商品名)，其仍然太笨重并且性能不佳。

最有前途的自治擴展解決方案是基于配備有熱交換器的微型渦輪機與交流發電機(發電機)的聯接。

背景技術

使用連接到旋轉從動軸線的高功率交流發電機來提供電力，這在本領域中是已知的。該軸線可以例如由內燃機直接驅動。軸線也可以通過諸如水蒸氣或氣體的流體的高速循環來驅動。這種循環可以通過例如通過使用熱能或核能加熱流體來實現。

為了使軸線開始旋轉，已知在發動機模式下通過從靜態起動變頻器和勵磁系統饋送交流發電機來使用交流發電機。勵磁系統和轉換器由第一專用變壓器和第二專用變壓器供電。

例如，歐洲專利EP1761736涉及與發電機聯接的微型渦輪發動機，該微型渦輪發動機包括：

-壓縮機，其提供壓縮的空氣流；

-換熱器，其從壓縮機接收壓縮空氣流，并且利用排氣流的熱來加熱壓縮空氣流；

-燃燒裝置，其從換熱器接收加熱后的壓縮空氣流，將壓縮空氣流與燃料混合，并且使燃料與壓縮空氣的混合物燃燒，以產生排氣流；

-至少一個渦輪機，其從燃燒裝置接收排氣流并且響應排氣流而旋轉，至少一個渦輪機的旋轉驅動壓縮機；

-發電機，其響應于所述至少一個渦輪機的旋轉而發電；

-排氣從至少一個渦輪機流向用于加熱壓縮空氣流的換熱器；

-換熱器包括多個單元，并且壓縮空氣流通過入口歧管流入單元的內部空間中，然后通過基質薄片，接著通過出口歧管，之后再流向燃燒裝置，并且排氣流通過換能器流到單元之間，與通過單元中的基質薄片的壓縮空氣流相反。