專利名稱：熱力發(fā)動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及熱力發(fā)動機，尤其涉及液環(huán)式旋轉外殼壓縮機(LRRCC)熱力發(fā)動機。
背景技術：
熱力發(fā)動機通常利用活塞驅動裝置和曲軸來把線性運動轉換為旋轉運動。也有很多嘗試將在航空工業(yè)占主要地位的燃氣輪機轉變成小型車用發(fā)動機。在這些嘗試中，小的渦輪機的旋轉速度大約為60,000rpm，這就需要昂貴的傳動裝置或發(fā)電量來降低軸功率。
液環(huán)式機械是簡單、可靠且低噪音的壓縮機和真空泵，其在沒有使用活塞和曲軸的情況下將軸功轉換為徑向壓縮。在液環(huán)式壓縮機中對軸功不同分量的分析表明將近50％的軸功消耗在液環(huán)式外殼邊界處。對于LRRCC，摩擦軸承替代了界面摩擦，其耗散少于液環(huán)耗散的10％。這使得LRRCC在壓縮機和膨脹機體系中成為有競爭力參與者。
專利號為0804687的歐洲專利公開了高效率的LRRCC壓縮機/汽輪機，其教導結合在此作為參考。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種基于LRRCC壓縮機/膨脹機的高效率熱力發(fā)動機。
根據本發(fā)明，提供了一種熱力發(fā)動機，其包括至少一個具有流體進、出口的液環(huán)式旋轉外殼壓縮機(LRRCC)；與所述LRRCC的輸出端連通的燃燒室，以及至少一個具有流體進、出口的膨脹機，所述流體進口與所述燃燒室連通。


參見下面的附圖結合一些優(yōu)選實施例，這樣能更充分地理解本發(fā)明。
現在詳細地具體參見附圖，所要強調的是，特征是通過實例示出并僅僅是為了本發(fā)明的優(yōu)選實施例的說明性描述，以及為提供所認為的對本發(fā)明原理和概念方面最有效、最容易理解的描述而表現出來。在這點上，除了為基本理解本發(fā)明所必需的外，不曾試圖更詳細地說明本發(fā)明的結構。結合附圖的說明書使本領域技術人員明顯認識到本發(fā)明的幾種形式是怎樣在實際中體現的。
在附圖中圖1是根據本發(fā)明的熱力發(fā)動機的略圖；圖2是普通設計的LRRCC熱力發(fā)動機以及根據本發(fā)明的熱力發(fā)動機的熱力學圖；以及圖3是圖1所示的熱力發(fā)動機的優(yōu)選實施方案的剖視圖。
具體實施例方式
如圖1所示，根據本發(fā)明的熱力發(fā)動機2包括LRRCC4、膨脹機6，例如渦輪。LRRCC4和膨脹機6機械地安裝在同一軸8上，如本實施例所示，或安裝不同的軸上。當膨脹機以不同的速度旋轉時，傳動裝置10例如機械傳動裝置(齒輪)或者電力輸送裝置被連接至軸8上。在熱力學上，LRRCC4的輸出端12經由管道14通過熱交換器16通向燃燒室20的輸入端18，用于引起例如基于液體或氣體燃料的燃燒。燃燒室20的輸出端22通向膨脹機6的輸入端24。膨脹機6的輸出端26經由管道28通過熱交換器16通向大氣。也可以提供另外的熱交換器30，用于冷卻LRRCC4；以及燃料容器32，其經過管道34向燃燒室20提供燃料。
通過歐洲專利0804687可知，壓縮機4和/或膨脹機6具有轉子芯和護套，安裝在所述轉子芯的護套的偏心率滿足e≤(1-c)/3，其中c是轉子芯的半徑C和護套半徑R的比值c＝C/R。
熱力發(fā)動機的工作如下所述流體被引入(見箭頭A)到LRRCC4，在其中被壓縮，然后通過燃燒室20在其中加熱，并到達膨脹機6。從膨脹機的輸出端26排出的熱的剩余流體可選擇地通過熱交換器16，有利地是利用起來，以便在LRRCC4輸出端的流體進入燃燒室20以用于進一步加熱之前對其加熱。如圖2所示，當通過傳統(tǒng)的燃氣輪機得到的有用功采用面積W表示時，通過利用本發(fā)明的熱力發(fā)動機得剖的有用功為W+W*。
參見圖3，其為示意性地示出了多級熱力發(fā)動機2的實際布置的截面圖?？梢钥匆姷氖堑谝患塋RRCC4和聯接到第一級的第二級LRRCC4’，以及冷卻LRRCC4的熱交換器30。第二級LRRCC4’輸出端與熱交換器16的第一部分16’流體連通，熱交換器的輸出端通向膨脹機6。與LRRCC4結構相似，也可以在第一膨脹機后設置第二膨脹機(未示出)。熱交換器16的第二部分16”與膨脹機6的輸出端連接。燃燒室20概略地示出。還作了描述的是軸承36，如已知的，壓縮機4、4’，膨脹機6以及其它相關部件例如熱交換器圍繞軸承36旋轉，齒輪38、40用來旋轉壓縮機4、4’和膨脹機6的外殼。注意到由于壓縮機和膨脹機的偏心，齒輪38、40盡管在熱力發(fā)動機2的下側嚙合但在熱力發(fā)動機的上側被分隔開。
對本領域技術人員來說是明顯的，本發(fā)明不局限于前面所述的具體實施例的細節(jié)，并且在不脫離本發(fā)明的實質和必要特征的情況下，本發(fā)明也包括在其它具體結構。因此，以上介紹的具體實施例在各個方面被認為是舉例性的但非限制性的，本發(fā)明的范圍由附加的權利要求決定而不是由前面的敘述來決定，并且在權利要求的等同定義和范圍內的全部變化被認為包括在本發(fā)明的范圍內。
權利要求
1.一種熱力發(fā)動機，其包括至少一個具有流體進口和出口的液環(huán)式旋轉外殼壓縮機(LRRCC)；與所述LRRCC的輸出端流體連通的燃燒室，以及至少一個具有流體進口和出口的膨脹機，所述流體進口與所述燃燒室連通。
2.如權利要求1所述的熱力發(fā)動機，其中所述膨脹機是汽輪機。
3.如權利要求1所述的熱力發(fā)動機，其中所述膨脹機是液環(huán)式汽輪機。
4.如權利要求3所述的熱力發(fā)動機，其中所述汽輪機是液環(huán)式旋轉外殼汽輪機。
5.如權利要求1所述的熱力發(fā)動機，還包括在熱力學上布置在所述LRRCC的輸出端和所述膨脹機的輸出端之間的熱交換器，所述LRRCC的輸出端用來在將流體推進進入燃燒室之前將流體引導至所述燃燒室以被加熱，所述膨脹機的輸出端用來接收從膨脹機排出的流體的余熱。
6.如權利要求1所述的熱力發(fā)動機，其中所述LRRCC或膨脹機中的至少一個是等溫的。
7.如權利要求1所述的熱力發(fā)動機，還包括用來冷卻所述LRRCC的熱交換器。
8.如權利要求6所述的熱力發(fā)動機，其中所述熱交換器是旋轉熱交換器。
9.如權利要求1所述的熱力發(fā)動機，還包括至少一個液體/氣體旋轉熱交換器和/或至少一個液體/空氣旋轉熱交換器。
10.如權利要求1所述的熱力發(fā)動機，其中所述LRRCC和膨脹機均具有轉子芯和護套，且安裝在所述轉子芯上的護套的偏心率滿足e≤(1-c)/3其中c是轉子芯的半徑C和護套半徑R的比值c＝C/R。
11.如權利要求1所述的熱力發(fā)動機，包括至少一個另外的LRRCC，其可操作地連接到所述壓縮機以形成多級LRRCC熱力發(fā)動機。
12.如權利要求10所述的熱力發(fā)動機，其中所述LRRCC和所述膨脹機安裝在連接到機械或電力傳送裝置上的一個軸或多個軸上。
全文摘要
一種熱力發(fā)動機，其包括至少一個具有流體進、出口的液環(huán)式旋轉外殼壓縮機(LRRCC)，與LRRCC的輸出端流體連通的燃燒室，以及至少一個具有流體進、出口的膨脹機。流體進口與燃燒室連通。
文檔編號F01C7/00GK101018928SQ200580025431
公開日2007年8月15日 申請日期2005年7月28日 優(yōu)先權日2004年7月29日
發(fā)明者加德·阿薩夫 申請人:Agam能源系統(tǒng)有限公司