專利名稱：高效復合動力葉輪機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及熱能與動力領域，尤其是一種高效復合動力葉輪機構。
背景技術：
動力葉輪機構是一種利用氣體膨脹流動產(chǎn)生動力的裝置,例如動力透平、動力渦輪等。傳統(tǒng)動力葉輪機構都是直接與動力氣體源(例如由燃燒室產(chǎn)生的工質(zhì))連通，這種技術非常成熟，也被廣泛應用，但是通常由于葉輪承受溫度較低而使效率較低。為此，需要發(fā)明一種新型動力葉輪系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出的技術方案如下 一種高效復合動力葉輪機構，包括動力氣體源和動力葉輪機構，所述高效復合動力葉輪機構還包括射流泵，所述動力氣體源的出口與所述射流泵的射流泵動力氣體噴射口連通，所述射流泵的射流泵氣體出口與所述動力葉輪機構的氣體入口連通，在所述動力葉輪機構的氣體出口處設旁通口，所述回流通道連通所述旁通口和所述射流泵的射流泵低壓氣體入口。所述動力氣體源設為連續(xù)燃燒室，所述連續(xù)燃燒室經(jīng)所述射流泵與兩個以上所述動力葉輪機構的工質(zhì)入口連通。所述連續(xù)燃燒室與兩個以上所述射流泵連通，每個所述射流泵與不同的所述動力葉輪機構的工質(zhì)入口連通。所述高效復合動力葉輪機構還包括葉輪壓氣機，所述葉輪壓氣機的壓縮氣體出口與所述連續(xù)燃燒室連通。所述動力葉輪機構對所述葉輪壓氣機輸出動力。所述葉輪壓氣機設為多級葉輪壓氣機。每個所述動力葉輪機構對一個所述葉輪壓氣機輸出動力，所有所述葉輪壓氣機串聯(lián)連通。所述連續(xù)燃燒室的承壓能力大于2MPa。所述葉輪壓氣機的壓縮氣體出口經(jīng)旁通管與所述射流泵低壓氣體入口連通。在所述葉輪壓氣機上、在所述多級葉輪壓氣機的級間連通通道上和相互串聯(lián)的所述葉輪壓氣機之間的連通通道上部分或全部設降溫器。所述連續(xù)燃燒室與活塞式做功機構連通。本發(fā)明的原理是利用所述動力氣體源內(nèi)的工質(zhì)排出的氣體工質(zhì)作為所述射流泵的動力流體，形成引射作用，增加所述射流泵氣體出口處的工質(zhì)流量，從而改善所述動力葉輪機構的工作環(huán)境，并提高所述動力葉輪機構的效率。本發(fā)明中，所謂的動力氣體源是指一切能夠提供工質(zhì)的裝置、單元、部件或系統(tǒng)，如高壓儲氣罐、高壓流體罐、由燃燒室和噴管構成的系統(tǒng)、航空發(fā)動機等熱動力系統(tǒng)以及氣體液化物源等；所謂的氣體液化物是指被液化的氣體，如液化空氣、液氮、液氦、液體二氧化碳等。本發(fā)明中，所謂的回流通道是指能夠?qū)怏w工質(zhì)回流的氣體連通通道。本發(fā)明中，所謂的連續(xù)燃燒室是指能夠進行連續(xù)燃燒的燃燒室，如燃氣輪機的燃本發(fā)明中，所謂的葉輪壓氣機 是指一切利用葉輪對氣體進行壓縮的裝置，例如渦輪壓氣機等。本發(fā)明中，所述連續(xù)燃燒室的承壓能力大于2MPa、2. 5MPa、3MPa、3. 5MPa、4MPa、4. 5MPa、5MPa、5. 5MPa、6MPa、6. 5MPa、7MPa、7. 5MPa、8MPa、8. 5MPa、9MPa、9. 5MPa、10MPa、10. 5MPa、llMPa、ll. 5MPa、12MPa、12. 5MPa、13MPa、13. 5MPa、14MPa、14. 5MPa、15MPa、15.5MPa、16MPa、16. 5MPa、17MPa、17. 5MPa、18MPa、18. 5MPa、19MPa、19. 5MPa、20MPa、20.5MPa、21MPa、21.5MPa、22MPa、22. 5MPa、23MPa、23. 5MPa、24MPa、24. 5MPa、25MPa、25.5MPa、26MPa、26.5MPa、27MPa、27.5MPa、28MPa、28.5MPa、29MPa、29.5MPa、30MPa、30.5MPa、31MPa、31. 5MPa、32MPa、32. 5MPa、33MPa、33. 5MPa、34MPa、34. 5MPa、35MPa、35.5MPa、36MPa、36. 5MPa、37MPa、37. 5MPa、38MPa、38. 5MPa、39MPa、39. 5MPa、40MPa、40.5MPa、41MPa、41. 5MPa、42MPa、42. 5MPa、43MPa、43. 5MPa、44MPa、44. 5MPa、45MPa、45. 5MPa、46MPa、46. 5MPa、47MPa、47. 5MPa、48MPa、48. 5MPa、49MPa、49. 5MPa 或大于 50MPa。本發(fā)明中，所謂的動力葉輪機構是指一切利用氣體流動膨脹對外做功的機構，例如動力透平、動力渦輪等。 本發(fā)明中，所述葉輪壓氣機串聯(lián)連通是指所述葉輪壓氣機的壓縮氣體出口與下一個所述葉輪壓氣機的氣體入口連通，并可依此類推。本發(fā)明中，所謂的“所述連續(xù)燃燒室與射流泵連通”是指所述連續(xù)燃燒室的工質(zhì)出口與所述射流泵的射流泵動力氣體噴射口連通；所謂的“每個所述射流泵與所述動力葉輪機構的工質(zhì)入口連通”是指每個所述射流泵的射流泵氣體出口與一個或多個所述動力葉輪機構的工質(zhì)入口連通。本發(fā)明中，所謂的射流泵是指通過動力流體引射非動力流體，兩流體相互作用從一個出口排出的裝置，所謂的射流泵可以是氣體射流泵(即噴射泵)，也可以是液體射流泵；所謂的射流泵可以是傳統(tǒng)射流泵，也可以是非傳統(tǒng)射流泵。本發(fā)明中，所謂的傳統(tǒng)射流泵是指由兩個套裝設置的管構成的，向內(nèi)管提供高壓動力氣體，內(nèi)管高壓動力氣體在外管內(nèi)噴射，在內(nèi)管高壓動力氣體噴射和外管的共同作用下使內(nèi)外管之間的其他氣體(從外管進入的氣體)沿內(nèi)管高壓動力氣體的噴射方向產(chǎn)生運動的裝置；所謂射流泵的外管可以有縮擴區(qū)，外管可以設為文丘里管，內(nèi)管噴嘴可以設為拉瓦爾噴管，所謂的縮擴區(qū)是指外管內(nèi)截面面積發(fā)生變化的區(qū)域；所述射流泵至少有三個接口或稱通道，即射流泵動力氣體噴射口、射流泵低壓氣體入口和射流泵氣體出口。本發(fā)明中，所謂的非傳統(tǒng)射流泵是指由兩個或兩個以上相互套裝設置或相互并列設置的管構成的，其中至少一個管與動力氣體源連通，并且動力氣體源中的動力氣體的流動能夠引起其他管中的氣體產(chǎn)生定向流動的裝置；所謂射流泵的管可以有縮擴區(qū)，可以設為文丘里管，管的噴嘴可以設為拉瓦爾噴管，所謂的縮擴區(qū)是指管內(nèi)截面面積發(fā)生變化的區(qū)域；所述射流泵至少有三個接口或稱通道，即射流泵動力氣體噴射口、射流泵低壓氣體入口和射流泵氣體出口 ；所述射流泵可以包括多個射流泵動力氣體噴射口，在包括多個射流泵動力氣體噴射口的結(jié)構中，所述射流泵動力氣體噴射口可以布置在所述射流泵低壓氣體入口的管道中心區(qū)，也可以布置在所述射流泵低壓氣體入口的管道壁附近，所述射流泵動力氣體噴射口也可以是環(huán)繞所述射流泵低壓氣體入口管道壁的環(huán)形噴射口。本發(fā)明中，所謂的活塞式做功機構是指一切利用活塞對外做功的機構，如自由活塞做功機構，傳統(tǒng)活塞式做功機構。本發(fā)明中，所謂的降溫器是指一切可以進行降溫的裝置，如散熱器、以冷卻為目的的熱交換器、混合式降溫器等；所謂混合式降溫器是指通過與冷流體混合進行降溫的裝置。本發(fā)明中，所述射流泵包括多級射流泵，多股射流泵和脈沖射流泵等。 本發(fā)明中，根據(jù)熱能與動力領域的公知技術，在必要的地方設置必要的部件、單元或系統(tǒng)，如在所述連續(xù)燃燒室上設噴油裝置和點火裝置。本發(fā)明的有益效果如下
本發(fā)明所公開的高效復合動力葉輪機構，從動力葉輪機構流出的做完功的氣體都存有余壓，仍有做功能力。在傳統(tǒng)的動力葉輪機構中這些氣體是被全部排掉的，由此造成系統(tǒng)的效率較低。本發(fā)明通過所述回流通道和所述射流泵將其中的一部分氣體的能量回收用于再做功，顯然可以提聞整個系統(tǒng)的效率。


圖I是本發(fā)明實施例I的結(jié)構示意 圖2是本發(fā)明實施例2的結(jié)構示意 圖3是本發(fā)明實施例3的結(jié)構示意 圖4是本發(fā)明實施例4的結(jié)構示意 圖5是本發(fā)明實施例5的結(jié)構示意 圖6是本發(fā)明實施例6的結(jié)構示意 圖7是本發(fā)明實施例7的結(jié)構示意 圖8是本發(fā)明實施例8的結(jié)構示意圖，
圖中1動力氣體源、2動力葉輪機構、3射流泵、301射流泵動力氣體噴射口、302射流泵氣體出口、303射流泵低壓氣體入口、4回流通道、5氣體出口管、201氣體入口、202氣體出口、50旁通口、10連續(xù)燃燒室、2001葉輪壓氣機、7降溫器、8活塞式做功機構、51旁通管、401回流口。
具體實施例方式實施例I
如圖I所示的高效復合動力葉輪機構，包括動力氣體源I、動力葉輪機構2、射流泵3和回流通道4，所述動力氣體源I的出口與所述射流泵3的射流泵動力氣體噴射口 301連通，所述射流泵3的射流泵氣體出口 302與所述動力葉輪機構2的動力葉輪機構氣體入口 201連通，在所述動力葉輪機構2的所述氣體出口 202處設氣體出口管5，所述氣體出口管5上設旁通口 50，所述回流通道4連通所述旁通口 50和所述射流泵3的射流泵低壓氣體入口303，目的是利用所述動力氣體源I內(nèi)的工質(zhì)排出的氣體工質(zhì)作為所述射流泵3的動力流體，形成引射作用，增加所述射流泵3流體出口處的工質(zhì)流量，從而改善所述動力葉輪機構2的工作環(huán)境，并提高所述動力葉輪機構2的效率。實施例2
如圖2所示的高效復合動力葉輪機構，與實施例I的區(qū)別在于所述回流通道4的回流口 401伸入所述氣體出口管5內(nèi)。實施例3
如圖3所示的高效復合動力葉輪機構，所述動力氣體源I設為連續(xù)燃燒室10，所述連續(xù)燃燒室10經(jīng)所述射流泵3與兩個所述動力葉輪機構2的工質(zhì)入口連通，且兩個所述動力葉輪機構2相互并聯(lián)。所述高效復合動力葉輪機構還包括葉輪壓氣機2001，所述葉輪壓氣機2001的壓縮氣體出口與所述連續(xù)燃燒室10連通。所述動力葉輪機構2對外輸出動力，所述動力葉輪機構2對所述葉輪壓氣機2001輸出動力。所述連續(xù)燃燒室10的承壓能力為2MPa。 可選擇地，所述動力葉輪機構2可以設為多個，所述動力葉輪機構2與發(fā)電機連接。具體實施時，可選擇地，所述連續(xù)燃燒室的承壓能力大于2MPa、2. 5MPa、3MPa、3. 5MPa、4MPa、4. 5MPa、5MPa、5. 5MPa、6MPa、6. 5MPa、7MPa、7. 5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9. 5MPa、10MPa、10. 5MPa、llMPa、11. 5MPa、12MPa、12. 5MPa、13MPa、13. 5MPa、14MPa、14. 5MPa、15MPa、15. 5MPa、16MPa、16.5MPa、17MPa、17.5MPa、18MPa、18. 5MPa、19MPa、19. 5MPa、20MPa、20. 5MPa、21MPa、21. 5MPa、22MPa、22. 5MPa、23MPa、23. 5MPa、24MPa、24. 5MPa、25MPa、25. 5MPa、26MPa、26. 5MPa、27MPa、27. 5MPa、28MPa、28. 5MPa、29MPa、29. 5MPa、30MPa、30.5MPa、31MPa、31. 5MPa、32MPa、32. 5MPa、33MPa、33. 5MPa、34MPa、34. 5MPa、35MPa、
35.5MPa、36MPa、36. 5MPa、37MPa、37. 5MPa、38MPa、38. 5MPa、39MPa、39. 5MPa、40MPa、
40.5MPa、41MPa、41. 5MPa、42MPa、42. 5MPa、43MPa、43. 5MPa、44MPa、44. 5MPa、45MPa、45. 5MPa、46MPa、46. 5MPa、47MPa、47. 5MPa、48MPa、48. 5MPa、49MPa、49. 5MPa 或大于 50MPa。實施例4
如圖4所示的高效復合動力葉輪機構，與實施例3的區(qū)別在于所述連續(xù)燃燒室10與兩個所述射流泵3連通，每個所述射流泵3分別與不同的所述動力葉輪機構2的工質(zhì)入口連通，所述葉輪壓氣機2001設為兩級葉輪壓氣機。所述動力葉輪機構2對所述葉輪壓氣機2001輸出動力。每個所述動力葉輪機構2對一個所述葉輪壓氣機2001輸出動力，所述連續(xù)燃燒室10的承壓能力為3MPa?？蛇x擇地，所述葉輪壓氣機2001可以設為多級。實施例5
如圖5所示的高效復合動力葉輪機構,其與實施例4的區(qū)別在于每個所述動力葉輪機構2的工質(zhì)出口與不同的所述射流泵低壓氣體入口 303連通，所述連續(xù)燃燒室10的承壓能力為 3. 5MPa。實施例6
如圖6所示的高效復合動力葉輪機構，其與實施例5的區(qū)別在于在所述葉輪壓氣機2001上設降溫器7，所述連續(xù)燃燒室10的承壓能力為4MPa。具體實施時，還可以在所述多級葉輪壓氣機的級間連通通道上和相互串聯(lián)的所述葉輪壓氣機2001之間的連通通道上部分或全部設降溫器7。實施例7
如圖7所示的高效復合動力葉輪機構，其與實施例6的區(qū)別在于所述連續(xù)燃燒室10與活塞式做功機構8連通，在兩個所述葉輪壓氣機2001之間的連通通道上設有所述降溫器7，所述連續(xù)燃燒室10的承壓能力為5MPa。實施例8
如圖8所示的高效復合動力葉輪機構，其與實施例5的區(qū)別在于取消了一個所述回流通道4，采用所述葉輪壓氣機2001的壓縮氣體出口經(jīng)旁通管51與所述射流泵3的射流泵低壓氣體入口 303連通來替代，所述連續(xù)燃燒室10的承壓能力為6MPa。 顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，根據(jù)本領域的公知技術和本發(fā)明所公開的技術方案，可以推導出或聯(lián)想出許多變型方案，所有這些變型方案，也應認為是本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種高效復合動力葉輪機構，包括動力氣體源(I)和動力葉輪機構(2)，其特征在于所述高效復合動力葉輪機構還包括射流泵(3)和回流通道(4)，所述動力氣體源(I)的出口與所述射流泵(3)的射流泵動力氣體噴射口( 301)連通，所述射流泵(3)的射流泵氣體出口( 302 )與所述動力葉輪機構(2 )的氣體入口( 201)連通，在所述動力葉輪機構(2 )的氣體出口處設旁通口(50)，所述回流通道(4)連通所述旁通口(50)和所述射流泵(3)的射流泵低壓氣體入口(303)。
2.如權利要求I所述高效復合動力葉輪機構，其特征在于所述動力氣體源(I)設為連續(xù)燃燒室(10 )，所述連續(xù)燃燒室(10 )經(jīng)所述射流泵(3 )與兩個以上所述動力葉輪機構(2 )的工質(zhì)入口連通。
3.根據(jù)權利要求2所述的高效復合動力葉輪機構，其特征在于所述連續(xù)燃燒室(10)與兩個以上所述射流泵(3 )連通，每個所述射流泵(3 )與不同的所述動力葉輪機構(2 )的工質(zhì)入口連通。
4.如權利要求2所述高效復合動力葉輪機構，其特征在于所述高效復合動力葉輪機構還包括葉輪壓氣機(2001)，所述葉輪壓氣機(2001)的壓縮氣體出口與所述連續(xù)燃燒室(10)連通。
5.如權利要求4所述高效復合動力葉輪機構，其特征在于所述動力葉輪機構(2)對所述葉輪壓氣機(2001)輸出動力。
6.如權利要求5所述高效復合動力葉輪機構，其特征在于所述葉輪壓氣機(2001)設為多級葉輪壓氣機。
7.如權利要求6所述高效復合動力葉輪機構，其特征在于每個所述動力葉輪機構(2)對一個所述葉輪壓氣機(2001)輸出動力，所有所述葉輪壓氣機(2001)串聯(lián)連通。
8.如權利要求2所述高效復合動力葉輪機構，其特征在于所述連續(xù)燃燒室(10)的承壓能力大于2MPa。
9.如權利要求7所述高效復合動力葉輪機構，其特征在于所述葉輪壓氣機(2001)的壓縮氣體出口經(jīng)旁通管(51)與所述射流泵低壓氣體入口(303)連通。
10.如權利要求6所述高效復合動力葉輪機構，其特征在于在所述葉輪壓氣機(2001)上、在所述多級葉輪壓氣機的級間連通通道上和相互串聯(lián)的所述葉輪壓氣機(2001)之間的連通通道上部分或全部設降溫器(7)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高效復合動力葉輪機構，包括動力氣體源和動力葉輪機構，所述高效復合動力葉輪機構還包括射流泵和回流通道，所述動力氣體源的出口與所述射流泵的射流泵動力氣體噴射口連通，所述射流泵的射流泵氣體出口與所述動力葉輪機構的氣體入口連通，在所述動力葉輪機構的氣體出口處設旁通口，所述回流通道連通所述旁通口和所述射流泵的射流泵低壓氣體入口。本發(fā)明作為葉輪發(fā)動機的動力輸出機構，借助所述回流通道的反饋作用可大幅提高系統(tǒng)的工作效率。
文檔編號F01D25/12GK102705080SQ201210164449
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權日2011年5月27日
發(fā)明者靳北彪 申請人:摩爾動力(北京)技術股份有限公司