轉(zhuǎn)子汽輪的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)，其目的是為了提供一種結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，蒸汽動能利用率高的新型轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)。本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)包括缸體、主轉(zhuǎn)子和子轉(zhuǎn)子，子轉(zhuǎn)子為橫截面大體是月牙形的柱體，子轉(zhuǎn)子兩個(gè)尖角J、J’之間設(shè)有曲線l1和l1’，主轉(zhuǎn)子大體為圓柱體，主轉(zhuǎn)子的外壁上均勻分布有弧形凹槽，缸體的內(nèi)壁大體為圓柱體，缸體內(nèi)壁上設(shè)有至少一組內(nèi)凸起，每組內(nèi)凸起包含凸點(diǎn)T和T’，凸點(diǎn)T和T’的兩側(cè)分別通過曲線l2和l2’與缸體內(nèi)壁相連，當(dāng)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動至內(nèi)凸起位置處時(shí)，凸點(diǎn)T或T’依次與子轉(zhuǎn)子內(nèi)的曲線l1和l1’相接觸，尖角J和J’分別與內(nèi)凸起上的曲線l2和l2’始終相接觸。
【專利說明】轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002] 汽輪機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)式動力機(jī)械，來自鍋爐的蒸汽進(jìn)入 汽輪機(jī)后，依次經(jīng)過一系列環(huán)形配置的噴嘴和動葉，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 的機(jī)械能。汽輪機(jī)由轉(zhuǎn)動部分和靜止部分所組成，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部件的組合體稱為轉(zhuǎn)子，它包 括主軸、葉輪（或轉(zhuǎn)鼓）、動葉柵、聯(lián)軸器及裝在軸上的其他零件。蒸汽作用在動葉柵上的力 矩，通過葉輪、主軸和聯(lián)軸器傳遞給發(fā)電機(jī)或其他設(shè)備，并使它們旋轉(zhuǎn)而作功。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子 在高壓蒸汽的推動下高速旋轉(zhuǎn)，不僅要承受汽流的作用力和由葉片、葉輪本身離心力所引 起的應(yīng)力，而且還承受著由溫度差所引起的熱應(yīng)力。此外，當(dāng)轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)量過大時(shí)，將引 起汽輪機(jī)的振動。因此，轉(zhuǎn)子的工作狀況對汽輪機(jī)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著很大的影響。葉片 是汽輪機(jī)中數(shù)量最大和種類最多的零件，它的結(jié)構(gòu)、材料和裝配質(zhì)量對汽輪機(jī)的安全和經(jīng) 濟(jì)運(yùn)行有極大的影響。在汽輪機(jī)的事故中，葉片事故約占60%?70%左右，所以必須予以足 夠的重視。葉片應(yīng)具有良好的流動特性、足夠的強(qiáng)度、滿意的轉(zhuǎn)動特性、合理的結(jié)構(gòu)和良好 的工藝性能。這些要求使得葉片的加工工藝更復(fù)雜，成品率較低，且故障率較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，蒸汽動能利用率高的 新型轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)。
[0004] 本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)，包括缸體、主轉(zhuǎn)子和至少兩個(gè)子轉(zhuǎn)子，所述主轉(zhuǎn)子和子轉(zhuǎn)子縱 向設(shè)置在缸體內(nèi)部，且主轉(zhuǎn)子與缸體共軸設(shè)置，缸體的軸向兩端設(shè)有大端蓋，
[0005] 所述子轉(zhuǎn)子為橫截面大體是月牙形的柱體，子轉(zhuǎn)子截面外圓半徑為r，子轉(zhuǎn)子外圓 圓心0'與子轉(zhuǎn)子兩個(gè)尖角J、J'之間構(gòu)成子轉(zhuǎn)子開口角β，所述子轉(zhuǎn)子兩個(gè)尖角J、J'之 間設(shè)有相對子轉(zhuǎn)子β角平分線對稱的曲線li和1/，所述曲線li和1/構(gòu)成子轉(zhuǎn)子的內(nèi)弧 面JJ'，所述內(nèi)弧面JJ'的曲線h段上設(shè)有過氣槽，過氣槽為凹槽，
[0006] 所述主轉(zhuǎn)子大體為圓柱體，其截面半徑為R，所述主轉(zhuǎn)子圓心0與子轉(zhuǎn)子外圓圓心 〇'之間的圓心距為L，R+r>L>R，所述主轉(zhuǎn)子的外壁上均勻分布有與子轉(zhuǎn)子數(shù)量相等的弧形 凹槽，所述弧形凹槽適于子轉(zhuǎn)子在其中自轉(zhuǎn)，且弧形凹槽始終容納子轉(zhuǎn)子的至少一部分，
[0007] 所述缸體的內(nèi)壁大體為圓柱體，缸體截面半徑為L+r，缸體內(nèi)壁上設(shè)有至少一組內(nèi) 凸起，所述每組內(nèi)凸起包含兩個(gè)沿缸體內(nèi)壁均勻分布的凸點(diǎn)T和Τ'，所述凸點(diǎn)T和Τ'的兩 側(cè)分別通過兩條相對缸體的通過Τ和Τ'的半徑對稱的曲線1 2和12'與缸體內(nèi)壁相連接，所 述兩條12曲線上都設(shè)有卸壓槽，其中所述凸點(diǎn)Τ兩側(cè)的1 2和12'曲線上分別設(shè)有第一排氣 口和第二進(jìn)氣口，所述凸點(diǎn)τ'兩側(cè)的12和1 2'曲線上分別設(shè)有第二排氣口和第一進(jìn)氣口，
[0008] 還包括驅(qū)動子轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)的子轉(zhuǎn)子驅(qū)動裝置，當(dāng)主轉(zhuǎn)子繞圓心0轉(zhuǎn)動時(shí)，子轉(zhuǎn)子驅(qū) 動裝置驅(qū)動子轉(zhuǎn)子繞圓心0'反向轉(zhuǎn)動，凸點(diǎn)Τ和τ'與主轉(zhuǎn)子的外壁相接觸，且子轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn) 動角速度是主轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動角速度的N倍，所述N為內(nèi)凸起組數(shù)的偶數(shù)倍，
[0009] 當(dāng)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動至內(nèi)凸起位置處時(shí)，所述子轉(zhuǎn)子的開口與內(nèi)凸起相對，所述凸點(diǎn)T 或Τ'依次與子轉(zhuǎn)子內(nèi)的曲線h和1/相接觸，所述尖角J和J'分別與內(nèi)凸起上的曲線1 2 和12'始終相接觸。
[0010] 本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)，其中所述曲線12和12'為子轉(zhuǎn)子隨主轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時(shí)尖角J和J' 的運(yùn)動軌跡，曲線1 2和12'在Τ0Τ'為X軸的直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)方程為：
[0011] X=L*C0S a +r*C0S(β /2+(ι-N)* α)，
[0012] Y=L*SINa+r*SINW/2+(l-N)*a)，其中 α 為主轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度，β/4 彡 α 彡一 β/4；
[0013] 所述曲線li和1/為子轉(zhuǎn)子隨主轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時(shí)凸點(diǎn)Τ或τ'相對子轉(zhuǎn)子的運(yùn)動軌跡， 曲線li和1/在以子轉(zhuǎn)子對稱軸為X軸的直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)方程為：
[0014] X，=-L*Sina *Sin((l-N)*a ) + (-W+L*Sina *tg(a /2))*Cos((l-N)*a )，
[0015] Y，=_L*Sina *Cos((l_N)*a )-(-W+L*Sina *tg(a /2))*Sin((l_N)*a )，
[0016] 其中a為主轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度，W=L_R。
[0017] 本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)，其中所述子轉(zhuǎn)子驅(qū)動裝置包括小端蓋、齒輪和齒圈，所述大端 蓋的內(nèi)端分別與主轉(zhuǎn)子的軸向兩端固定連接，所述大端蓋上設(shè)有適于小端蓋在其中自轉(zhuǎn)的 通孔，所述小端蓋的內(nèi)端與子轉(zhuǎn)子的軸向兩端固定連接，所述小端蓋的外端連接有與子轉(zhuǎn) 子共軸的齒輪軸，所述齒輪軸外端穿過通孔連接有齒輪，所述缸體兩端向外延伸有凸臺，所 述齒圈固定安裝在缸體的凸臺里側(cè)，且齒圈與主轉(zhuǎn)子共軸，所述齒輪與齒圈相嚙合，其中齒 圈的基圓半徑為齒輪基圓半徑的N倍。
[0018] 本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)，其中還包括輸出軸，所述輸出軸通過拐臂與大端蓋固定連接， 且輸出軸與主轉(zhuǎn)子共軸。
[0019] 本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)，其中還包括冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)包括設(shè)置在缸體壁內(nèi)的 第一冷卻腔，設(shè)置在主轉(zhuǎn)子內(nèi)的第二冷卻腔和設(shè)置在子轉(zhuǎn)子內(nèi)的第三冷卻腔，所述第一冷 卻腔通過設(shè)置在缸體壁上的冷卻液進(jìn)、出口與冷卻液箱相連通，所述第二冷卻腔和第三冷 卻腔通過設(shè)置在大端蓋、小端蓋、拐臂和輸出軸上的貫通冷卻通道與冷卻液箱相連通。
[0020] 本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)，其中還包括外端蓋，所述外端蓋與凸臺的外端固定連接，所述 輸出軸的外端穿過外端蓋上的軸孔。
[0021] 本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)，其中所述外端蓋與凸臺連接部位之間設(shè)有密封墊，所述軸孔 內(nèi)裝有旋轉(zhuǎn)密封圈。
[0022] 本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)，其中所述子轉(zhuǎn)子為兩個(gè)，所述內(nèi)凸起為一組，所述凸點(diǎn)T和Τ' 相對缸體軸心對稱分布，所述Ν為2。
[0023] 本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)，其中所述子轉(zhuǎn)子為三個(gè)，所述內(nèi)凸起為一組，所述凸點(diǎn)Τ和Τ' 相對缸體軸心對稱分布，所述Ν為2。
[0024] 本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)，其中所述子轉(zhuǎn)子為四個(gè)，所述內(nèi)凸起為兩組，所述兩個(gè)凸點(diǎn)Τ 和兩個(gè)凸點(diǎn)Τ'交替均勻分布在缸體內(nèi)壁上，所述Ν為4。
[0025] 本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)中的內(nèi)凸起將缸體分為兩個(gè)工作區(qū)，當(dāng)子轉(zhuǎn)子的開口相對凸點(diǎn) Τ 一側(cè)的曲線12'時(shí)，第二進(jìn)氣口向缸體內(nèi)輸入高溫蒸汽，高溫蒸汽在缸體內(nèi)壓力降低，氣體 體積膨脹推動子轉(zhuǎn)子向靠近凸點(diǎn)τ'運(yùn)動，子轉(zhuǎn)子將受到的推力作用于主轉(zhuǎn)子上推動主轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)動，子轉(zhuǎn)子在子轉(zhuǎn)子驅(qū)動裝置的作用下一邊向凸點(diǎn)τ' 一側(cè)運(yùn)動，一邊自轉(zhuǎn)；當(dāng)子轉(zhuǎn)子自 轉(zhuǎn)至子轉(zhuǎn)子開口空間與凸點(diǎn)τ' 一側(cè)曲線12上的第二排氣口相連通時(shí)，膨脹做功之后的蒸 汽開始從第二排氣口排出缸體；當(dāng)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動至凸點(diǎn)τ' 一側(cè)，此時(shí)子轉(zhuǎn)子的一個(gè)尖角J開 始與凸點(diǎn)τ'相接觸，接著凸點(diǎn)Τ'經(jīng)過子轉(zhuǎn)子內(nèi)弧面JJ'的曲線^段，而尖角J和J'分別 與τ'兩側(cè)的曲線1 2'和12相接觸，而子轉(zhuǎn)子與缸體內(nèi)壁之間的空間縮小，此過程將膨脹做 功之后的蒸汽完全擠壓出缸體；當(dāng)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動至尖角J'與凸點(diǎn)τ'相接觸時(shí)，第一進(jìn)氣口 向子轉(zhuǎn)子的開口和曲線1 2'構(gòu)成的空間內(nèi)注入高溫蒸汽，高溫蒸汽在缸體內(nèi)壓力降低，氣體 體積膨脹推動子轉(zhuǎn)子向靠近凸點(diǎn)Τ運(yùn)動，重復(fù)上述的做功和排氣過程。在高溫蒸汽膨脹階 段，子轉(zhuǎn)子對主轉(zhuǎn)子作功時(shí)，主轉(zhuǎn)子的受力面離主轉(zhuǎn)子圓心0較遠(yuǎn)，且受力方向基本沿主轉(zhuǎn) 子切線方向，因此子轉(zhuǎn)子對主轉(zhuǎn)子作功的力矩較大，作功效率高；而且高溫蒸汽膨脹速度較 快，膨脹率較高，蒸汽動能利用率高，對子轉(zhuǎn)子的做功時(shí)間較長，汽輪機(jī)的效率更高；在整個(gè) 工作過程中，兩個(gè)子轉(zhuǎn)子同時(shí)對主轉(zhuǎn)子進(jìn)行做功，可以保證子轉(zhuǎn)子的受力平衡，主轉(zhuǎn)子始終 繞定軸轉(zhuǎn)動，沒有任何的偏心運(yùn)動，使得動力輸出更加穩(wěn)定，運(yùn)行平穩(wěn)。轉(zhuǎn)速更高。
[0026] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)作進(jìn)一步說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖la為本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)的子轉(zhuǎn)子(安裝有小端蓋）的正視圖；
[0028] 圖lb為圖la的A-A方向剖視圖；
[0029] 圖lc為圖lb的B-B處剖面圖；
[0030] 圖2a為本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)第一種實(shí)施方式的正視剖視圖；
[0031] 圖2b為圖2a的C-C處剖面圖；
[0032] 圖2c為本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)第一種實(shí)施方式的側(cè)視剖視圖；
[0033] 圖2d為圖2c的D-D方向剖視圖；
[0034] 圖3a、圖3b、圖3c和圖3d為本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)第一種實(shí)施方式的工作過程示意 圖；
[0035] 圖4為本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)第一種實(shí)施方式中曲線lp 1/、12和12'的坐標(biāo)圖；
[0036] 圖5為本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)第二種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖6為本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)第三種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038] 如圖la至圖lc所示，本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)的子轉(zhuǎn)子3為橫截面大體是月牙形的柱 體，子轉(zhuǎn)子3截面外圓半徑為r，子轉(zhuǎn)子3外圓圓心0'與子轉(zhuǎn)子3兩個(gè)尖角J、J'之間構(gòu)成 子轉(zhuǎn)子開口角β，子轉(zhuǎn)子3兩個(gè)尖角J、J'之間設(shè)有相對子轉(zhuǎn)子3的β角平分線對稱的曲 線h和1/，曲線h和1/構(gòu)成子轉(zhuǎn)子3的內(nèi)弧面JJ'，內(nèi)弧面JJ'的曲線h段上軸向間隔 加工有過氣槽5,過氣槽5為凹槽。
[0039] 本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)的第一種實(shí)施方式：
[0040] 如圖2a和圖2b所示，包括缸體1、主轉(zhuǎn)子2和兩個(gè)子轉(zhuǎn)子3、3'，主轉(zhuǎn)子2和子轉(zhuǎn) 子3、3'縱向設(shè)置在缸體1內(nèi)部，且主轉(zhuǎn)子2與缸體1共軸設(shè)置，缸體1的軸向兩端安裝有 大端蓋4、4'，大端蓋4、4'的內(nèi)端與主轉(zhuǎn)子2的兩端通過螺釘固定連接在一起。主轉(zhuǎn)子2大 體為圓柱體，其截面半徑為R，主轉(zhuǎn)子2圓心0與子轉(zhuǎn)子3、3'外圓圓心0'之間的圓心距為 L，R+r>L>R，主轉(zhuǎn)子2的外壁上均勻分布有兩段弧形凹槽6,弧形凹槽6的半徑略大于子轉(zhuǎn) 子3、3'半徑，適于子轉(zhuǎn)子3、3'在其中自轉(zhuǎn)，且在整個(gè)工作過程中弧形凹槽6始終容納子轉(zhuǎn) 子3、3'的至少一部分，即子轉(zhuǎn)子3、3'的外圓面或尖角J和J'。缸體1的內(nèi)壁大體為圓柱 體，缸體1截面半徑為L+r，缸體1內(nèi)壁上設(shè)有一組內(nèi)凸起7、7'，內(nèi)凸起7、7'包含兩個(gè)沿缸 體1軸心對稱分布的凸點(diǎn)T和Τ'，凸點(diǎn)T和Τ'的兩側(cè)分別通過兩條相對缸體1的通過T和 Τ'的半徑對稱的曲線1 2和12'與缸體1內(nèi)壁相連接，兩條12曲線上都設(shè)有卸壓槽8,其中 凸點(diǎn)Τ兩側(cè)的1 2和12'曲線上分別設(shè)有第一排氣口 9和第二進(jìn)氣口 10,凸點(diǎn)Τ'兩側(cè)的12 和12'曲線上分別設(shè)有第二排氣口 9'和第一進(jìn)氣口 10'。
[0041] 結(jié)合2c和圖2d所示，大端蓋4上設(shè)置有兩個(gè)圓形通孔，通孔內(nèi)設(shè)置有圓形小端蓋 12、12'，小端蓋12、12'的內(nèi)端通過螺釘與子轉(zhuǎn)子3、3'的兩端固定連接，小端蓋12、12'的 外端固定連接有與子轉(zhuǎn)子3、3'共軸的齒輪軸16,齒輪軸16外端穿過通孔連接有齒輪13、 13'，缸體1兩端向外延伸有凸臺17,凸臺17里側(cè)不同高度處設(shè)有兩個(gè)齒圈14、14'，且齒圈 14、14'與主轉(zhuǎn)子2共軸，齒輪13、13'分別與齒圈14、14'相嚙合，其中齒圈14、14'的基圓 半徑分別為齒輪13、13'基圓半徑的2倍。大端蓋4、4'、小端蓋12、12'、齒輪13、13'和齒 圈14、14'構(gòu)成了本發(fā)明中的子轉(zhuǎn)子驅(qū)動裝置，當(dāng)主轉(zhuǎn)子2和大端蓋4、4'繞軸心0轉(zhuǎn)動時(shí)， 由于齒輪13、13'與齒圈14、14'的嚙合作用，且齒圈14、14'基圓半徑是齒輪13、13'基圓 半徑的2倍，所以當(dāng)大端蓋4、4'和主轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)，小端蓋12、12'和子轉(zhuǎn)子3、3'反 向旋轉(zhuǎn)兩圈。凸臺17的外端還通過螺栓安裝有外端蓋26,凸臺17與外端蓋26的連接處 裝有密封墊28,外端蓋26的中心位置加工有軸孔27,大端蓋4、4'的外端面上通過一對拐 臂19連接有輸出軸18,輸出軸18的外端從軸孔27穿過外端蓋26,軸孔27處安裝有旋轉(zhuǎn) 密封圈29。
[0042] 本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)中還設(shè)置有冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)包括設(shè)置在缸體1壁內(nèi)的第一 冷卻腔20,設(shè)置在主轉(zhuǎn)子2內(nèi)的第二冷卻腔21和設(shè)置在子轉(zhuǎn)子3、3'內(nèi)的第三冷卻腔22、 22'，第一冷卻腔20通過設(shè)置在缸體1壁上的冷卻液進(jìn)、出口 23、24與冷卻液箱相連通，第 二冷卻腔21和第三冷卻腔22、22'通過設(shè)置在大端蓋4、4'、小端蓋12、12'、拐臂19和輸出 軸18上的貫通冷卻通道25、25'與冷卻液箱相連通，將冷卻液從一端的輸出軸18注入貫通 冷卻通道25、25'中，冷卻液經(jīng)過貫通冷卻通道25流入主轉(zhuǎn)子2內(nèi)的第二冷卻腔21和子轉(zhuǎn) 子3、3'內(nèi)的第三冷卻腔22、22'內(nèi)，然后經(jīng)過另一端的貫通冷卻通道25'從另一端的輸出 軸18流出回到冷卻液箱中，完成對主轉(zhuǎn)子2和子轉(zhuǎn)子3、3'的冷卻，密封墊28和旋轉(zhuǎn)密封 圈29是為了避免冷卻液從缸體1和外端蓋26處溢出。
[0043] 本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)第一種實(shí)施方式的工作過程如圖3a至圖3d所示：
[0044] 如圖3a所示，當(dāng)子轉(zhuǎn)子3的開口相對凸點(diǎn)T 一側(cè)的曲線12'時(shí)，第二進(jìn)氣口 10向 缸體1內(nèi)輸入高溫蒸汽，高溫蒸汽在缸體內(nèi)壓力降低，體積膨脹，高溫蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為動 能推動子轉(zhuǎn)子3向靠近凸點(diǎn)Τ'一側(cè)運(yùn)動，子轉(zhuǎn)子3將受到的推力作用于主轉(zhuǎn)子2上推動主 轉(zhuǎn)子2繞軸心0順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動過程中，凸點(diǎn)Τ和Τ'與主轉(zhuǎn)子2的外壁相接觸。
[0045] 如圖3b所示，主轉(zhuǎn)子2和子轉(zhuǎn)子3繞軸心0順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，同時(shí)子轉(zhuǎn)子3繞軸心0' 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在此過程中子轉(zhuǎn)子3將其右側(cè)空間內(nèi)的空氣從第二排氣口 9'排出缸體。
[0046] 如圖3c所示，當(dāng)子轉(zhuǎn)子3轉(zhuǎn)動至其開口內(nèi)的空間與第二排氣口 9'相連通時(shí)，膨脹 做功之后的蒸汽開始從第二排氣口 9'排出缸體，此時(shí)還有部分殘留在子轉(zhuǎn)子3左側(cè)的膨脹 氣體繼續(xù)推動子轉(zhuǎn)子3轉(zhuǎn)動，此時(shí)子轉(zhuǎn)子3的一個(gè)尖角J開始與凸點(diǎn)Τ'相接觸，隨著子轉(zhuǎn) 子3繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，凸點(diǎn)Τ'經(jīng)過子轉(zhuǎn)子3內(nèi)弧面JJ'的曲線h段，而尖角J和J'分別與Τ'兩 側(cè)的曲線1 2'和12相接觸，凸點(diǎn)Τ'上方的空間體積越來越小。
[0047] 如圖3d所示，凸點(diǎn)Τ'上方的空間體積被壓縮至最小體積，其中殘留的氣體被從第 二排氣口 9'完全排出。
[0048] 此時(shí)，子轉(zhuǎn)子3即完成了一次做功行程，當(dāng)子轉(zhuǎn)子3轉(zhuǎn)動至凸點(diǎn)Τ'下方時(shí)，子轉(zhuǎn)子 3的開口空間與第一進(jìn)氣口 10'相對，第一進(jìn)氣口 10'向缸體內(nèi)注入高溫蒸汽，子轉(zhuǎn)子3又 重復(fù)上述做功行程，完成第二次做功形成之后，子轉(zhuǎn)子3回到初始狀態(tài)。在本實(shí)施方式中， 主轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)一圈，每個(gè)子轉(zhuǎn)子3、3'完成兩次做功行程，共完成四次做功行程。
[0049] 根據(jù)上述的工作過程，結(jié)合圖4可以得到以下結(jié)論：曲線12和12'為子轉(zhuǎn)子3、3' 隨主轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動時(shí)尖角J和J'的運(yùn)動軌跡，曲線1 2和12'在Τ0Τ'為X軸的直角坐標(biāo)系中 的坐標(biāo)方程為：
[0050] X=L*C0S a +r*C0S(β /2+(1-N)* α)，
[0051] Y=L*SINa+r*SIN(P/2+(l-N)*a)，α 為主轉(zhuǎn)子 2 的旋轉(zhuǎn)角度，β/4 彡 α 彡一 β/4；
[0052] 曲線^和1/為子轉(zhuǎn)子3、3'隨主轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動時(shí)凸點(diǎn)Τ或Τ'相對子轉(zhuǎn)子3、3'的 運(yùn)動軌跡，曲線h和1/在以子轉(zhuǎn)子3、3'對稱軸為X軸的直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)方程為：
[0053] X，=_L*Sina *Sin((l_N)*a ) + (-W+L*Sina *tg(a /2))*Cos((l_N)*a )，
[0054] Y，=_L*Sina *Cos((l_N)*a )-(-W+L*Sina *tg(a /2))*Sin((l_N)*a )，
[0055] a為主轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)角度，W=L_R，在本發(fā)明第一種實(shí)施方式中N=2。
[0056] 本發(fā)明轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)的第二種實(shí)施方式：
[0057] 如圖5所示，第二種實(shí)施方式與第一種實(shí)施方式的區(qū)別在于缸體內(nèi)設(shè)置有三個(gè)子 轉(zhuǎn)子，三個(gè)子轉(zhuǎn)子均勻分布在主轉(zhuǎn)子外壁上，大端蓋上對應(yīng)設(shè)置三個(gè)小端蓋，每個(gè)小端蓋都 連接有一個(gè)齒輪，齒圈基圓半徑仍然是齒輪基圓半徑的2倍，本實(shí)施方式與第一種實(shí)施方 式的工作過程相同，唯一區(qū)別在于主轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈，三個(gè)子轉(zhuǎn)子共完成六次做功行程。
[0058] 如圖6所示，第三種實(shí)施方式的缸體內(nèi)壁上設(shè)置有兩組內(nèi)凸起，兩個(gè)凸點(diǎn)T和兩個(gè) 凸點(diǎn)Τ'交替分布在缸體內(nèi)壁上，缸體內(nèi)設(shè)置有四個(gè)子轉(zhuǎn)子，大端蓋上對應(yīng)設(shè)置有四個(gè)小端 蓋，每個(gè)小端蓋都連接有一個(gè)齒輪，齒圈基圓半徑仍然是齒輪基圓半徑的4倍，在本實(shí)施方 式中，每個(gè)子轉(zhuǎn)子繞主轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈完成四次做功行程，主轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈，四個(gè)子轉(zhuǎn)子共做 十六次做功行程。
[0059] 以上所述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范 圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方 案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)，其特征在于：包括缸體（1)、主轉(zhuǎn)子（2)和至少兩個(gè)子轉(zhuǎn)子（3、3'）， 所述主轉(zhuǎn)子（2)和子轉(zhuǎn)子（3、3'）縱向設(shè)置在缸體（1)內(nèi)部，且主轉(zhuǎn)子（2)與缸體（1)共軸 設(shè)置，缸體（1)的軸向兩端設(shè)有大端蓋（4、4'）， 所述子轉(zhuǎn)子（3、3'）為橫截面大體是月牙形的柱體，子轉(zhuǎn)子（3、3'）截面外圓半徑為r， 子轉(zhuǎn)子（3、3'）外圓圓心0'與子轉(zhuǎn)子（3、3'）兩個(gè)尖角J、J'之間構(gòu)成子轉(zhuǎn)子開口角β，所 述子轉(zhuǎn)子（3、3'）兩個(gè)尖角J、J'之間設(shè)有相對子轉(zhuǎn)子（3、3'）的β角平分線對稱的曲線h 和1/，所述曲線h和1/構(gòu)成子轉(zhuǎn)子（3、3'）的內(nèi)弧面JJ'，所述內(nèi)弧面JJ'的曲線h段上 設(shè)有過氣槽（5)，過氣槽（5)為凹槽， 所述主轉(zhuǎn)子（2)大體為圓柱體，其截面半徑為R，所述主轉(zhuǎn)子（2)圓心0與子轉(zhuǎn)子（3、 3'）外圓圓心0'之間的圓心距為L，R+r>L>R，所述主轉(zhuǎn)子（2)的外壁上均勻分布有與子轉(zhuǎn) 子（3、3'）數(shù)量相等的弧形凹槽（6)，所述弧形凹槽（6)適于子轉(zhuǎn)子（3、3'）在其中自轉(zhuǎn)，且弧 形凹槽（6)始終容納子轉(zhuǎn)子（3、3'）的至少一部分， 所述缸體（1)的內(nèi)壁大體為圓柱體，缸體（1)截面半徑為L+r，缸體（1)內(nèi)壁上設(shè)有至 少一組內(nèi)凸起（7、7'），所述每組內(nèi)凸起（7、7'）包含兩個(gè)沿缸體（1)內(nèi)壁均勻分布的凸點(diǎn)T 和T'，所述凸點(diǎn)T和Τ'的兩側(cè)分別通過兩條相對缸體（1)的通過T和Τ'的半徑對稱的曲 線1 2和12'與缸體（1)內(nèi)壁相連接，所述兩條12曲線上都設(shè)有卸壓槽（8)，其中所述凸點(diǎn)Τ 兩側(cè)的1 2和12'曲線上分別設(shè)有第一排氣口（9)和第二進(jìn)氣口（10)，所述凸點(diǎn)Τ'兩側(cè)的12 和12'曲線上分別設(shè)有第二排氣口（9'）和第一進(jìn)氣口（ 10'）， 還包括驅(qū)動子轉(zhuǎn)子（3、3'）自轉(zhuǎn)的子轉(zhuǎn)子驅(qū)動裝置，當(dāng)主轉(zhuǎn)子（2)繞圓心0轉(zhuǎn)動時(shí)，子 轉(zhuǎn)子驅(qū)動裝置驅(qū)動子轉(zhuǎn)子（3、3'）繞圓心0'反向轉(zhuǎn)動，凸點(diǎn)Τ和Τ'與主轉(zhuǎn)子（2)的外壁相 接觸，且子轉(zhuǎn)子（3、3'）的轉(zhuǎn)動角速度是主轉(zhuǎn)子（2)轉(zhuǎn)動角速度的Ν倍，所述Ν為內(nèi)凸起（7、 7'）組數(shù)的偶數(shù)倍， 當(dāng)子轉(zhuǎn)子（3、3'）轉(zhuǎn)動至內(nèi)凸起（7、7'）位置處時(shí)，所述子轉(zhuǎn)子（3、3'）的開口與內(nèi)凸起 (7、7'）相對，所述凸點(diǎn)Τ或Τ'依次與子轉(zhuǎn)子（3、3'）內(nèi)的曲線h和1/相接觸，所述尖角J 和J'分別與內(nèi)凸起（7、7'）上的曲線1 2和12'始終相接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)，其特征在于：所述曲線12和12'為子轉(zhuǎn)子（3、 3'）隨主轉(zhuǎn)子（2)轉(zhuǎn)動時(shí)尖角J和J'的運(yùn)動軌跡，曲線1 2和12'在Τ0Τ'為X軸的直角坐標(biāo) 系中的坐標(biāo)方程為： X=L*C0S a +r*C0S(β /2+(1-N)* α)， Y=L*SINa+r*SINW/2+(l-N)*a)，其中α為主轉(zhuǎn)子（2)的旋轉(zhuǎn)角度，β/4彡α彡一 β/4； 所述曲線h和1/為子轉(zhuǎn)子（3、3'）隨主轉(zhuǎn)子（2)轉(zhuǎn)動時(shí)凸點(diǎn)Τ或Τ'相對子轉(zhuǎn)子（3、 3'）的運(yùn)動軌跡，曲線h和1/在以子轉(zhuǎn)子（3、3'）對稱軸為X軸的直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)方 程為： X，=-L*Sina *Sin((l_N)*a ) + (-W+L*Sina *tg(a /2))*Cos((l_N)*a )， Y，=-L*Sina *Cos((l_N)*a )-(-W+L*Sina *tg(a /2))*Sin((l_N)*a )， 其中a為主轉(zhuǎn)子（2)的旋轉(zhuǎn)角度，W=L_R。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)，其特征在于：所述子轉(zhuǎn)子驅(qū)動裝置包括小 端蓋（12、12'）、齒輪（13、13'）和齒圈（14、14'），所述大端蓋（4、4'）的內(nèi)端分別與主轉(zhuǎn)子 (2)的軸向兩端固定連接，所述大端蓋（4、4'）上設(shè)有適于小端蓋（12、12'）在其中自轉(zhuǎn)的 通孔，所述小端蓋（12、12'）的內(nèi)端與子轉(zhuǎn)子（3、3'）的軸向兩端固定連接，所述小端蓋（12、 12'）的外端連接有與子轉(zhuǎn)子（3、3'）共軸的齒輪軸（16)，所述齒輪軸（16)外端穿過通孔連 接有齒輪（13、13'），所述缸體（1)兩端向外延伸有凸臺（17)，所述齒圈（14、14'）固定安裝 在缸體的凸臺（17)里側(cè)，且齒圈（14、14'）與主轉(zhuǎn)子（2)共軸，所述齒輪（13、13'）與齒圈 (14、14'）相嚙合，其中齒圈（14、14'）的基圓半徑為齒輪（13、13'）基圓半徑的N倍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)，其特征在于：還包括輸出軸（18)，所述輸出軸 (18)通過拐臂（19)與大端蓋（4、4'）固定連接，且輸出軸（18)與主轉(zhuǎn)子（2)共軸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)，其特征在于：還包括冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)包 括設(shè)置在缸體（1)壁內(nèi)的第一冷卻腔（20 )，設(shè)置在主轉(zhuǎn)子（2 )內(nèi)的第二冷卻腔（21)和設(shè)置 在子轉(zhuǎn)子（3、3'）內(nèi)的第三冷卻腔（22、22'），所述第一冷卻腔（20)通過設(shè)置在缸體（1)壁 上的冷卻液進(jìn)、出口（23、24)與冷卻液箱相連通，所述第二冷卻腔（21)和第三冷卻腔（22、 22'）通過設(shè)置在大端蓋（4、4'）、小端蓋（12、12'）、拐臂（19)和輸出軸（18)上的貫通冷卻通 道（25、25'）與冷卻液箱相連通。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)，其特征在于：還包括外端蓋（26)，所述外端蓋 (26)與凸臺（17)的外端固定連接，所述輸出軸（18)的外端穿過外端蓋（26)上的軸孔（27)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)，其特征在于：所述外端蓋（26)與凸臺（17)連接 部位之間設(shè)有密封墊（28 )，所述軸孔（27 )內(nèi)裝有旋轉(zhuǎn)密封圈（29 )。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)，其特征在于：所述子轉(zhuǎn)子（3、3'）為兩個(gè)，所述內(nèi) 凸起（7、7'）為一組，所述凸點(diǎn)T和Τ'相對缸體（1)軸心對稱分布，所述N為2。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)，其特征在于：所述子轉(zhuǎn)子為三個(gè)，所述內(nèi)凸起為 一組，所述凸點(diǎn)Τ和Τ'相對缸體軸心對稱分布，所述Ν為2。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)，其特征在于：所述子轉(zhuǎn)子為四個(gè)，所述內(nèi)凸起 為兩組，所述兩個(gè)凸點(diǎn)Τ和兩個(gè)凸點(diǎn)Τ'交替均勻分布在缸體內(nèi)壁上，所述Ν為4。
【文檔編號】F01D5/06GK104100302SQ201310125997
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月11日
【發(fā)明者】劉千省 申請人:劉千省