專利名稱：燃?xì)廨啓C(jī)的汽墊葉片透平機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
目前，燃?xì)廨啓C(jī)已廣泛用于飛行器、船舶、發(fā)電站、機(jī)車、汽車等部門，為了提高其經(jīng)濟(jì)性，人們不斷地提出新的改進(jìn)方案，一般有這幾種類型。
第一類是通過(guò)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)排氣的廢熱回收利用。一般有回?zé)崞鞯睦茫羝刈⑹饺細(xì)廨啓C(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)與蒸汽輪機(jī)聯(lián)合運(yùn)行。這一類的主要缺點(diǎn)是需要龐大復(fù)雜的蒸汽發(fā)生、儲(chǔ)存、運(yùn)行系統(tǒng)。
第二類是開拓使用固體燃料的燃?xì)廨啓C(jī)，如中國(guó)89104861.8號(hào)專利提出的一種煤粉燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組，但它存在一些顯然的缺點(diǎn)，高溫灰塵微粒對(duì)葉片的沖擊磨蝕嚴(yán)重，在高溫環(huán)境中產(chǎn)生的各種有害氣體如含硫、堿金屬氣體對(duì)透平機(jī)的腐蝕。
第三類是新材料的開發(fā)，各種復(fù)合材料雖然性能好，卻極為昂貴;陶瓷渦輪雖然能耐高溫及磨蝕，卻脆性太大，不能承受燃?xì)廨啓C(jī)的振動(dòng)及冷熱交替沖擊，尤其不適應(yīng)大型渦輪使用。對(duì)于以固體為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)，細(xì)微的灰塵粒子造成的劃痕，也是致命的破壞。
提高渦輪熱效率的重要方法一般是提高燃?xì)獬鯗?，降低排氣溫度，提高透平機(jī)兩端的溫度差，傳統(tǒng)的空心葉片渦輪可以在超過(guò)合金熔點(diǎn)的環(huán)境下工作，但工作溫度還是很有限，而且相應(yīng)地排氣溫度也很高，熱損失很大。
其他提高效益的方法有，對(duì)壓氣機(jī)排氣或燃?xì)庾⑷胨栽黾淤|(zhì)量流量，如中國(guó)89107525.9號(hào)專利提出的“固體燃料燃?xì)廨啓C(jī)高效率產(chǎn)生功率的方法”所描述的，它通過(guò)蒸發(fā)冷卻對(duì)壓氣機(jī)排氣注入水，以增加質(zhì)量流量。但它不能克服固體微粒對(duì)透平機(jī)的沖擊磨蝕和進(jìn)一步提高燃?xì)鉁囟取?br> 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種在結(jié)構(gòu)上使用汽墊葉片，以汽墊的方式冷卻并保護(hù)葉片，使其不受高溫燃?xì)獾闹苯記_擊，同時(shí)由汽墊葉片向燃?xì)庵凶⑷胨蛩魵庖栽黾尤細(xì)獾馁|(zhì)量流量，以致能夠最大程度地提高燃?xì)獬鯗?，降低排氣溫度?lái)提高熱效率的燃?xì)廨啓C(jī)的汽墊葉片透平系統(tǒng)。
本發(fā)明的原理是水在空心葉片內(nèi)吸熱汽化或部分汽化，從葉片表面的排汽孔噴出，一方面在葉片表面形成一層低溫氣膜，對(duì)葉片進(jìn)行強(qiáng)化冷卻并保護(hù)其不受高溫燃?xì)庵苯記_擊磨蝕;另一方面水在燃?xì)庵兄苯游鼰崞瑢⒏邷厝細(xì)獾牟糠譂摕嶂苯愚D(zhuǎn)化為勢(shì)能，增加了燃?xì)獾馁|(zhì)量流量，同時(shí)降低了透平機(jī)的排氣溫度。這種葉片可以稱之為“汽墊葉片”。使用汽墊葉片的透平機(jī)，可以將燃?xì)獬鯗靥岣叩?600～1700K，而排氣溫度卻很低，從而極大地提高了透平機(jī)兩端的溫度差，顯然地提高了熱效益。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案1、本發(fā)明中設(shè)置一個(gè)水凈化處理器，其作用是將水進(jìn)行凈化處理，除去水中的固體微粒并使水失去結(jié)垢的能力。然后由管道輸入增壓泵。
2、本發(fā)明設(shè)置的增壓泵，其作用是將凈化處理后的水增壓至所需的壓力，然后由管道分別輸送到汽墊葉片轉(zhuǎn)子和汽墊葉片靜子及外殼的夾層中去。
3、本發(fā)明中設(shè)置的連通器，其作用是將汽墊介質(zhì)，傳輸?shù)礁咚傩D(zhuǎn)的汽墊葉片轉(zhuǎn)子上去。它的一端與增壓泵接通，另一端通過(guò)通道與轉(zhuǎn)盤和汽墊葉片接通。
4、本發(fā)明設(shè)置的汽墊葉片轉(zhuǎn)子，是進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換和對(duì)外輸出功率的核心部件，它由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)盤及汽墊動(dòng)葉片(簡(jiǎn)稱動(dòng)葉片)構(gòu)成，當(dāng)然也可以將轉(zhuǎn)盤及動(dòng)葉片制成一個(gè)整體。動(dòng)葉片與轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)軸有流體通道與連通器接通，動(dòng)葉片的內(nèi)部有合理分布的流體通道，其表面均勻地分布排汽孔，排汽孔的軸線與動(dòng)葉片的表面平行或成一定的角度，其排汽方向與汽墊葉片轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反。邊緣的排氣方向與邊緣平行。由于在動(dòng)葉片的表面排出蒸汽，所以在動(dòng)葉片的表面形成一層高速對(duì)流的低溫氣膜，它產(chǎn)生這幾方面的增益作用①?gòu)?qiáng)化冷卻葉片;②可以進(jìn)一步提高燃?xì)獬鯗?，并保護(hù)動(dòng)葉片不受高溫燃?xì)獾闹苯記_擊磨蝕;③迅速將高溫燃?xì)獾牟糠譂摕徂D(zhuǎn)化為勢(shì)能，同時(shí)增加燃?xì)獾馁|(zhì)量流量;④降低排氣溫度，提高透平機(jī)兩端溫差。
5、本發(fā)明中設(shè)置的汽墊葉片靜子可以制作成整體導(dǎo)向器，也可以制作單片安裝在外殼上。汽墊葉片靜子上的汽墊葉片簡(jiǎn)稱靜葉片，靜葉片通過(guò)管道與增壓泵接通。與動(dòng)葉片相似，其內(nèi)部有合理分布的流體通道，表面布滿排汽孔，排孔的軸線與表面平行或成一定的角度，其排汽方向與汽墊葉片轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相同，其邊緣的排氣方向與邊緣平行，它產(chǎn)生的增益作用與動(dòng)葉片的作用相似。
6、本發(fā)明中設(shè)置的外殼是夾層結(jié)構(gòu)，夾層內(nèi)充有冷卻水。在外殼的內(nèi)層可以設(shè)置排汽孔，冷卻水吸熱汽化后，再由管道引向排汽孔，從排汽孔沿內(nèi)層表面噴出。形成氣膜隔離高溫燃?xì)?，?qiáng)化外殼冷卻，同時(shí)回收由于高溫輻射而損失的熱能。
如果以低溫水蒸氣作用汽墊介質(zhì)，則可以不用水凈化處理器。
本發(fā)明與壓氣機(jī)、燃燒室配套就成為完整的燃?xì)廨啓C(jī)。它可以使用液體、氣體和固體燃料。由于本發(fā)明的汽墊葉片可以用普通耐熱合金制造，從而節(jié)約鎳鈷等戰(zhàn)略金屬，所以制造成本低。
采用汽墊葉片透平機(jī)系統(tǒng)的燃?xì)廨啓C(jī)，尤其適合用作發(fā)電站、船舶、機(jī)車的動(dòng)力。
本發(fā)明給出以下附圖附

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為本發(fā)明汽墊葉片立體示意圖。
附圖3為本發(fā)明連通器結(jié)構(gòu)示意圖。
下面結(jié)合附圖給出實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的工作原理及裝置的結(jié)構(gòu)，作進(jìn)一步描述。
附圖1所示，本發(fā)明設(shè)置的主要工作部件是水凈化處理器(1)，增壓泵(2)、連通器(3)、汽墊葉片轉(zhuǎn)子(4)，汽墊葉片靜子(5)，外殼(6)。
水凈化處理器(1)將水經(jīng)過(guò)凈化處理，除去水中的固體微粒并使其失去結(jié)垢的能力，然后由增壓泵(2)增壓后分兩路輸出;其中A路輸送到透平機(jī)的外殼(6)的夾層(7)及汽墊葉片靜子(5)的靜葉片(8)，B路通過(guò)連通器(3)輸送到汽墊葉片轉(zhuǎn)子(4)的動(dòng)葉片(9)上。如附圖2所示，動(dòng)葉片(9)與靜葉片(8)的內(nèi)部有合理分布的流體通道，其表面有均勻分布的排汽孔，排汽孔軸線與葉片的表面平行。其中動(dòng)葉片(9)的排汽方向與汽墊葉片轉(zhuǎn)子(4)的旋轉(zhuǎn)方向相反，靜葉片(8)的排汽方向與汽墊葉片轉(zhuǎn)子(4)的旋轉(zhuǎn)方向相同。動(dòng)葉片(9)與靜葉片(8)邊緣的排方向與邊緣平行。
外殼(6)是夾層結(jié)構(gòu)，夾層(7)內(nèi)充有冷卻水，在內(nèi)層設(shè)有排汽孔(10)，夾層(7)內(nèi)產(chǎn)生的水蒸氣由管道引向排汽孔(10)，沿內(nèi)層表面噴出。形成氣膜隔離高溫燃?xì)?，?qiáng)化外殼冷卻。
如附圖3所示，連通器(3)可以套在汽墊葉片轉(zhuǎn)子(4)的轉(zhuǎn)軸(12)上，由密封環(huán)(13)密封。
本發(fā)明可以與壓氣機(jī)，燃燒室及發(fā)電機(jī)及其他作業(yè)機(jī)械一起設(shè)計(jì)制造并運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.燃?xì)廨啓C(jī)的汽墊葉片透平機(jī)系統(tǒng)，其特征是主要由水凈化處理器(1)，增壓泵(2)，連通器(3)，汽墊葉片轉(zhuǎn)子(4)，汽墊葉片靜子(5)及外殼(6)構(gòu)成。其工作方式是水凈化處理器(1)將水凈化處理，除去固體微粒并使水失去結(jié)垢能力；然后由增壓泵(2)對(duì)凈化處理后的水增壓，分兩路輸出，其中一路輸送至外殼(6)及汽墊葉片靜子(5)的靜葉片(8)，另一路經(jīng)過(guò)連通器(3)輸送到汽墊葉片轉(zhuǎn)子(4)的動(dòng)葉片(9)。水在動(dòng)葉片(9)，靜葉片(8)及外殼(6)內(nèi)吸熱汽化，從其表面的排汽孔噴出，對(duì)動(dòng)葉片(9)，靜葉片(8)外殼(6)強(qiáng)化冷卻并產(chǎn)生汽墊作用，從而可以進(jìn)一步提高燃?xì)獬鯗兀黾尤細(xì)獾馁|(zhì)量流量，降低排汽溫度，提透平機(jī)的熱效率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)的汽墊葉片透平機(jī)系統(tǒng)，其特征是動(dòng)葉片(9)與靜葉片(8)的內(nèi)部分布有流體通道，其表面有排汽孔，其中動(dòng)葉片(9)的排汽方向與汽墊葉片轉(zhuǎn)子(4)的旋轉(zhuǎn)方向相反，靜葉片(8)的排汽方向與汽墊葉片轉(zhuǎn)子(4)的旋轉(zhuǎn)方向相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)的汽墊葉片透平機(jī)系統(tǒng)，其特征是外殼(6)是夾層結(jié)構(gòu)，夾層(7)內(nèi)充有冷卻水，外殼(6)的內(nèi)層上有排汽孔(10)，夾層(7)內(nèi)的冷卻水汽化后產(chǎn)生的水蒸氣由管道引向排汽孔(10)，沿內(nèi)層表面噴出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)的汽墊葉片透平機(jī)系統(tǒng)，其特征是汽墊介質(zhì)可以用水及水蒸氣。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種燃?xì)廨啓C(jī)的汽墊葉片透平機(jī)系統(tǒng)，屬于燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)領(lǐng)域。在燃?xì)廨啓C(jī)工作時(shí)，高壓水或低溫水蒸汽在汽墊葉片內(nèi)吸熱汽化向外噴出，對(duì)葉片強(qiáng)化冷卻，因此可以把燃?xì)獬鯗靥岣叩?600～1700K。同時(shí)由于高溫燃?xì)獗黄麎|而減少了對(duì)葉片的直接沖擊磨蝕，又增加了燃?xì)獾馁|(zhì)量流量。本發(fā)明可以顯著地提高燃?xì)廨啓C(jī)的熱效益及使用壽命。
文檔編號(hào)F02C7/12GK1108733SQ94103069
公開日1995年9月20日 申請(qǐng)日期1994年3月14日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月14日
發(fā)明者潘代發(fā) 申請(qǐng)人:潘代發(fā)