涡旋燃气蒸汽轮机的制作方法

专利名称：涡旋燃气蒸汽轮机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种燃气蒸汽轮机，具体涉及一种以燃气空气水蒸气混合物为工 质，定常连续流多变燃烧吸热、混合闪蒸换热、涡旋增压全数控涡旋燃气蒸汽轮机，属于热 机技术领域。
背景技术：
燃气轮机以其较高比功、良好的机动性，广泛应用于航空航天、舰船、输油输气管 道增压、活动电站、电网调峰发电等场合。目前应用的燃气轮机均采用定压式燃烧吸热，工 作介质是大量高温低压燃气空气混合物，有效焓降低，排气余热余速损失大，限制了燃气轮 机效率的提高；较高的平均吸热温度，大量耐高温贵金属的使用，决定了机组的使用寿命 短，运营可靠性差，使其在综合经济性要求较高场合得不到广泛应用。蒸汽轮机效率提高有赖于高参数蒸汽的应用，随着蒸汽压力的提高，相应提高了 饱和蒸汽的温度，势必缩小锅炉传热面两侧温差，同时将大幅度增加锅板厚度；锅板厚度的 增加和传热面两侧温差缩小，效果都是降低传热率，从而降低锅炉效率。由于这个传热面及 传热面两侧热传导介质温差存在，这种换热方式及大量低品位废气排放制约着蒸汽轮机效 率的提高。支持热机理论是热力学三定律和卡诺循环理论。卡诺循环可表述为“热机必须 至少工作在两个热源之间，从高温热源吸取热量，并将其中一部分传给低温热源，这样才能 获得机械功”，“即工作于同一高温热源T1和低温热源T2之间的一切可逆卡诺热机的效率
口二1-*’’(摘自1983年上海科学技术出版社吴必栋、斯颂乐编《热学》第223页和第2
页)；目前应用的热机均以环境为低温热源；人们无法改变环境温度，根据卡诺理论，于是 尽可能提高平均吸热温度，但热机效率提高与理论值相去甚远，人们发现相对平均吸热温 度有一个对应压比，平均吸热温度对应压比制约着有效焓降的高低，于是又尽可能提高介 质的压力，但压比提高的同时，平均吸热温度也会相应提高，总是达不到平均吸热温度对应 压比，有效焓降和热效率提高则很有限；近半个世纪以来人们在这个怪圈里徘徊，热机效率 没有大的突破。

实用新型内容本实用新型目的是提供一种涡旋燃气蒸汽轮机，以解决采用定压式燃烧吸热的燃 气轮机有效焓降低，限制燃气轮机效率的提高及蒸汽轮机锅炉等换热设备传热率和速率低 效率低的问题。为解决上述技术问题采取的技术方案是本实用新型的涡旋燃气蒸汽轮机包括启 动机、启动机离合器、压气机、燃烧室、棘轮式超越离合器、套轴式差速联轴器、高压透平、中 压透平和低压透平；所述涡旋燃气蒸汽轮机还包括涡旋增压器、涡旋排气装置、固液体分离 装置、楔形体调控装置；所述涡旋增压器由设置在压气机与燃烧室间的第一组串联的多级涡旋增压器和燃烧室与高压透平间设置的第二组串联的多级涡旋增压器、高压透平与中压 透平间设置的第三组串联的多级涡旋增压器、中压透平与低压透平间设置的第四组串联的 多级涡旋增压器组成；所述涡旋增压器和燃烧室的进、排气通道上分别设置有一个楔形体 调控装置，每组串联的多级涡旋增压器中的第一级涡旋增压器及涡旋排气装置各设置有一 个固液体分离装置；固液体分离装置分别是第一固液体分离装置、第二固液体分离装置和 第三固液体分离装置，且第一固液体分离装置、第二固液体分离装置和第三固液体分离装 置结构相同；启动机的启动机输出轴通过启动机离合器与压气机的压气机轴的一端传动连接， 高压透平的高压透平轴的一端通过棘轮式超越离合器与压气机的压气机轴的另一端传动 连接；中压透平的中压透平轴和低压透平的套轴式低压透平轴分别与套轴式差速联轴器 的两个锥形主动齿轮固接，动力由套轴式差速联轴器的中介轴输出；压气机的环形排气通 道与第一组串联的多级涡旋增压器的环形进气通道相接连通，第一组串联的多级涡旋增压 器的环形排气通道与燃烧室的环形进气通道相接连通，燃烧室的环形排气通道与第二组串 联的多级涡旋增压器的环形进气通道相接连通，第二组串联的多级涡旋增压器的环形排气 通道与高压透平的环形进气通道相接连通，高压透平的环形排气通道与第三组串联的多级 涡旋增压器的环形进气通道相接连通，第三组串联的多级涡旋增压器的环形排气通道与中 压透平的环形进气通道相接连通，中压透平的环形排气通道与第四组串联的多级涡旋增压 器的环形进气通道相接连通，第四组串联的多级涡旋增压器的环形排气通道与低压透平的 环形进气通道相接连通，低压透平的环形排气通道与涡旋排气装置的环形进气通道相接连 通，涡旋排气装置的排气口与大气连通。在燃烧室的混合燃烧段空气与燃料在定常连续涡旋流的多变状态下燃烧吸热；在 燃烧室混合排气段在同样的多变状态下，高温燃气空气混合物与适量的高压雾化洁净水细 小液滴表面直接接触闪蒸蒸发混合换热；在所述涡旋增压器、涡旋燃烧室和涡旋排气装置 中，介质在定常连续涡旋流中被动态压缩，介质的部分内能先转变为介质的动能，动能又转 变为介质的位能；套轴式差速联轴器通过套轴式差速联轴器行星齿轮的差速旋转对各接入 轴转数和焓降进行自适应动态调节；所述套轴式差速联轴器的两个输入轴，在一侧无动力 输入时，可自动防逆转；所述涡旋燃气蒸汽轮机所有设备由一个计算机调控中心和多个执 行和伺服机构统一控制。本实用新型为解决上述技术问题采取的技术手段是本实用新型首先在燃烧室中 实现一种定常连续流的多变燃烧吸热。在多变燃烧吸热过程中，介质(空气或燃气空气水 蒸汽混合物)的温度、压力、比容都改变，实现的压力较为接近平均吸热温度对应压比。要 实现这一过程，燃烧室排气通道上可采用堵的办法，但又不能完全堵死，还得定常连续流 动，就象水电站的拦河坝；拉法尔喷管临界状态就可产生这一效应，当拉法尔喷管喉部气流 达到音速时，拉法尔喷管即处在临界状态，在临界压比范围内增加喷管上游压力室压力和 降低喷管下游背压室压力，拉法尔喷管喉部气流速度将保持不变，从而拉法尔喷管的容积 流量保持不变，增加或降低压力室压力会相应增加或减少拉法尔喷管的质量流量，降低或 增加背压室压力，背压室压力扰动不会上传到压力室，因为压力扰动也是一种压力波，压力 波是以音速传播的，在音速和超音速气流中下游的压力扰动不会上朔传播，从而拉法尔喷 管的容积和质量流量保持不变。在临界截面范围内，增加或减小拉法尔喷管喉部截面，会
10相应增加或减小拉法尔喷管的容积流量；应用拉法尔喷管临界效应(临界状态下喉部流速 不变、容积流量保持和下游压力扰动上传逆止效应)，在燃烧室排气通道上设置喉部截面可 调的拉法尔喷管，即可在拉法尔喷管临界状态下实时有效调控燃烧室压力，燃烧室的容积 和质量流量，同时实现介质的定常连续流动。本实用新型推出喉部截面可调的位变式楔形 体调控装置和形变式楔形体调控装置，配合特定气流通道结构形线，在临界状态下即可实 现拉法尔喷管临界效应。燃烧室压力升高，势必会向上游逆流，低于燃烧室压力的介质不能 进入燃烧室，这是以往这方面研究和探索失败的根本原因；实际上有多种方法可解决这一 问题；方法一是唧送，应用动叶栅流体唧送和逆止效应，轴流和离心式压气机就是应用这一 效应工作的；大压差逆止唧送要求叶栅迎角极小，刚性极大，有较大的稳定工作区，本实用 新型推出的筒形旋转燃烧室和环形旋转燃烧室的火焰筒壁及其端板、撑板采用的叠板隔层 小孔结构，即可满足这一要求，旋转燃烧室在动叶栅流体唧送和逆止效应及拉法尔喷管临 界效应作用下实现多变燃烧吸热，混合闪蒸换热；方法二是诱导，当叶栅或类叶栅体轴线与 流体矢量方向角小于90度时，根据相对性原理，会产生上述效应，诱导介质由低压区进入 高压控制区，所述角度越小，流体速度越高，效应越显著；方法三，又一种诱导方式，应用流 体的标量场、矢量场特性和涡旋流的速度场、压力场、温度场和能量场效应，在燃烧室内营 造一个稳定的涡旋流场，使入射气流与涡旋流矢量相同，给入射气流低于静压头一个动压 头值的背压，诱导相对低压的介质进入燃烧室；本实用新型推出的涡旋燃烧室就是应用上 述效应(方法二、三)和拉法尔喷管临界效应，实现燃烧室多变燃烧吸热和混合闪蒸换热。 仅仅使介质的压力接近平均吸热温度对应的压比是不够的，在本实用新型首推的涡旋增压 器、涡旋燃烧室、旋转燃烧室和涡旋排气装置中，在流体的标量场、矢量场特性和涡旋流的 速度场、压力场、温度场和能量场效应、势流叠加及拉法尔喷管临界效应作用下，用介质的 内能动态压缩，实现介质压力的提升，使介质的压力高出平均吸热温度对应的压比，同时实 现介质的定常连续流动，最终实现深度焓降。理论支持与探讨简述如下宏观运动流体不同于静止流体的地方在于，静止
流体内任一点处流体的压力(滞止压)，在各个方向上都相等(流体的标量场特性)，
宏观运动流体不仅具有标量场特性，同时还具有矢量场特性；宏观运动流体作用于观
测点的压力，等于该方向与矢量方向夹角的余弦与动压头的乘积，加上静压头值；即 2 2 ρ = ρλ+ ^-cos α ；观测点迎着来流方向，a = 0，cos a = 1，ρ = ρλ +^^，感应的是流
体的总压头(等于静压头与动压头之和)；垂直于流体矢量线观测点，a = 90°，cos = 0， P = P1，感应的是流体的静压头值P1 ；背向流体来流方向观测点，a = 180° , cos a = _1，
P = Λ-f，感应的压力等于流体静压头值加上动压头值的相反数(P为流体的比重，w
为流体的速度，P1是流体的静压头)。涡旋流又有其独特的特性，理想、正压外势有力，涡旋流的基本特性是保持性；半
无限伸展涡旋诱导的速度场按式W = ^T分布(Γ为涡旋强度，h为涡旋内任一点m到
Am
涡心的垂直距离)；无限伸展涡旋所诱导的速度场按式W = T^7分布；涡旋压力场按式P =总-￥，P。= W2分布(P00*介质压力，角C为涡心参数)。以上是涡旋内似
固体旋转区到涡旋流边界层间环形空间涡旋流的速度场和涡旋流内压力场分布公式。就是 说，涡旋流系统压力降，与线速度的二次方成正比，涡旋中心似固体旋转区压力比似固体旋 转区到涡旋流边界层间环形空间的压力低两倍的动压头值，无限伸展涡旋所诱导的速度场 两倍于半无限伸展涡旋所诱导的速度场；又根据势流叠加定理，“叠加两个或更多流动组成 一个新的复合流动，要想得到该复合流动的流函数或势函数，只要把各原始流动的流函数 或势函数简单地代数相加起来就可以了”(1986年机械工业出版社，郑洽馀、鲁钟琪主编《流 体力学》，233页)；流体的势流叠加定理也可称之为流体势流叠加效应。实际流体由于存在
粘滞性，“随时间的推移，速度环量将发生变化，也就是说产生或消灭涡旋，当f >0时，Γ
dt
增加，涡通量是增加的；当f <0时，Γ减少，涡通量减少” (1982年8月北京大学出版社出
dt
版，吴望一著《流体力学》上册，第219页)。在涡旋流中，由于涡旋的速度场、压力场和温度 场存在，随着流体质点m延渐开线向涡旋中心接近，根据动量守恒定理，流体速度将增加，
如式w = &所示，流体速度增加其能量来至流体的内能，部分流体内能将转化为动能，表 2πη
k-l,w ^
征内能水平的流体温度将下降，t =--:(-K (k为绝热指数，下角标ο为初始参数)，当
k + \ W0
流体质点进入似固体旋转区时，流体的速度下降，在涡心处W = 0，流体的部分动能将转化 为流体的位能(势能)，流体的滞止压将升高，作用于入射气流的背压则下降。本实用新型 推出的涡旋增压器、涡旋燃烧室和涡旋排气装置均是自行封闭涡环，涡环涡管首尾相接，属 无限伸展涡旋，是较为理想涡旋，在涡旋效应即涡旋流的速度场、压力场、温度场和能量场 效应及势流叠加效应以及拉法尔喷管临界效应作用下，表征标量场特性的介质的滞止压将 升高，表征矢量场特征作用于入射气流的背压则下降。遵循动量守恒定理，气流延等速涡壳 渐开线环形进气通道进入涡旋增压器、涡旋燃烧室和涡旋排气装置，气体流速将增加，温度 下降，气体的部分内能先转变为气体的动能，在涡旋流似固体旋转区气流速度下降，在涡心 速度降为零，气体的动能又转变为气体的位能，实现动态压缩，即用介质的内能提高介质的 压力，多个上述装置效应的叠加，使介质的压力高出介质平均吸热温度对应比压，进而在接 下来的膨胀设备中，实现深度焓降。所述深度焓降系指介质在放热过程中焓的下降大于所 述介质吸热时焓的增加。肯定有人对此是否遵循热力学第二定律提出质疑；任何理论都有 其适用范围，热力学第二定律也不例外；热力学第二定律揭示的只是物质运动的一个层面 规律，熵增加，熵减少都是有条件的，一般来说，在斥力场占主导地位的物质层面上熵是增 加的，在引力场占主导地位物质层面上熵则减少；我们存在和我们通常所看到的是斥力场 占主导地位的一个物质层面世界，在这个层面上物质运动包括时间之矢均指向熵增加；要 使这个层面的物质熵减少或作等熵运动，必须不断向系统注入能量；这个物质层面，是以分 子大分子和分子团间作用为特征，是斥力场占主导地位的一个世界；但这并不排除在这个 物质层面上，存在引力场占主导地位的局部区域，涡旋流是一种低压控制区，而负压力场与 引力场具有等效性。 本实用新型的有益效果是一、在涡旋燃烧室和旋转燃烧室中，在涡旋流的速度场、压力场、温度场、能量场效应，势流叠加效应及流体的标量场、矢量场特性和动叶栅的唧 送逆止效应作用下，在涡旋燃烧室和旋转燃烧室进、排气通道上安装的位变式楔形体调控 装置或形变式楔形体调控装置结构形线所构成的喉部截面可调的拉法尔喷管临界效应作 用下，在介质的定常连续流动中，在空气燃料混合燃烧过程中产生多变效应，介质的温度升 高的同时，压力同步得到提升，实现热力学称之为多变或多方的状态变化，其优势在于使介 质的压力较为接近平均吸热温度对应的压比，能够实现较高的有效焓降和热效率。二、在涡 旋燃烧室和旋转燃烧室的混合排气段，在同样的定常连续流的多变状态下，让经预热的适 量高压雾化洁净水细小液滴表面与高温燃气空气混合物直接接触，雾化洁净水压力骤然下 降，使洁净水雾化更加细微，同时温度突然升高，迅速闪蒸蒸发混合换热，这是一种无界定 传热面无温差的热交换，传热面就是雾化水细小液滴表面，燃气空气水蒸汽趋向同一温度， 其效率和热传导速率是其它任何换热设备和换热方式无法比似的，产生的燃气空气水蒸汽 混合物，温度大幅度下降，与介质接触的部件可采用常规耐热材料生产，压力得到提升，使 介质的压力进一步接近平均吸热温度对应的压比；减少了渗冷压缩空气的使用量，可采用 较低的过量空气系数，相应应减少压气机负荷，并相应减少乏气中NOx的含量，同时洁净雾 化水还可中和燃气中部分有害气体，减少对环境的污染。三、介质沿等速涡壳渐开线形进气 通道进入涡旋增压器、涡旋燃烧室和涡旋排气装置，由于动量守恒，介质的部分内能先转变 为介质的动能，在该装置中形成稳定的涡旋流场，在涡旋流的速度场、压力场、温度场、能量 场效应和势流叠加效应作用下，同时在该装置进、排气通道上安装的位变式楔形体调控装 置或形变式楔形体调控装置结构形线所构成的喉部截面可调的拉法尔喷管临界效应作用 下，介质流线卷积势流叠加，介质被动态压缩，该动能进一步转变为介质的位能，介质压力 得到提升。串联的上述装置效应的叠加，使介质的压力高出平均吸热温度对应的压比，同时 实现介质的定常连续流动，为涡旋燃气蒸汽轮机实现深度焓降奠定基础，为提高热机效率 和新能源开发开辟了新途径。四、套轴式差速联轴器通过其行星齿轮的自适应差速旋转，实 现各接入轴转数和焓降的自适应动态调节，解决了长期困扰动力界多动力源动态统一一轴 输出和多组透平及其它动力装置焓降动态分配问题；套轴式差速联轴器的两输入轴(即中 压透平轴和套轴式低压透平轴)，在一侧无动力输入时，可自动防逆转。五、位变式楔形体调 控装置和形变式楔形体调控装置具有调控易于实现、流阻小、漏泄少的特点。六、本实用新 型具有结构设计合理、环境污染小、换热效率和速率高，热效率和整机效率高、综合经济性 优于目前应用的燃气轮机和蒸汽轮机。

图1是采用立交式涡旋燃烧室93的涡旋燃气蒸汽轮机的轴向剖面示意图； 图2是采用超越式涡旋燃烧室97的涡旋燃气蒸汽轮机的轴向剖面示意图； 图3是采用筒形旋转燃烧室M的涡旋燃气蒸汽轮机的轴向剖面示意图； 图4是采用环形旋转燃烧室71的涡旋燃气蒸汽轮机的轴向剖面示意图； 图5是图4的A-A剖面示意图； 图6是图1的B-B剖面示意图； 图7是图2的C-C剖面示意图； 图8是图3的D-D剖面示意图；图9是切向缝隙的结构示意图； 图10是涡旋排气装置53侧视剖面示意图； 图11是位变式楔形体调控装置3的结构示意图12是安装在叶片形管的排管间气流通道上的形变式楔形体调控装置4的结构示意图； 图13是安装在环形或矩形气流通道上的形变式楔形体调控装置4的结构示意图； 图14是差速联轴器自动防逆转装置的结构示意图； 图15是图14的J-J剖面示意图； 图16是旋转燃烧室火焰筒叠板隔层小孔的结构示意图； 图17是图16的G-G剖面示意图。需要注明的一点是限于页面尺寸，图1、图3、图4中第一组串联的多级涡旋增压 器只示出了一级立交式涡旋增压器2，第二组串联的多级涡旋增压器只示出了二级立交式 涡旋增压器2 ；图2中第一组和第二组串联的多级涡旋增压器各只示出了三级超越式涡旋 增压器20，图1、图2、图3及图4中的第三组串联的多级涡旋增压器和第四组串联的多级涡 旋增压器均只示出了一级立交式涡旋增压器2，实施应用中为了达到较高的介质压力，不限 于附图中所示涡旋增压器级数。
具体实施方式
具体实施方式
一结合图1 图17说明本实施方式，所述涡旋燃气蒸汽轮机包括 启动机阳、启动机离合器56、压气机1、燃烧室、棘轮式超越离合器57、套轴式差速联轴器 10、高压透平7、中压透平8和低压透平14 ；其特征在于所述涡旋燃气蒸汽轮机还包括涡 旋增压器、涡旋排气装置53、固液体分离装置、楔形体调控装置；所述涡旋增压器由设置在 压气机1与燃烧室间的第一组串联的多级涡旋增压器和燃烧室与高压透平7间设置的第二 组串联的多级涡旋增压器、高压透平7与中压透平8间设置的第三组串联的多级涡旋增压 器、中压透平8与低压透平14间设置的第四组串联的多级涡旋增压器组成；所述涡旋增 压器和燃烧室的进、排气通道上分别设置有一个楔形体调控装置，每组串联的多级涡旋增 压器中的第一级涡旋增压器及涡旋排气装置53各设置有一个固液体分离装置；固液体分 离装置分别是第一固液体分离装置121、第二固液体分离装置131和第三固液体分离装置 141，且第一固液体分离装置121、第二固液体分离装置131和第三固液体分离装置141结构 相同；启动机55的启动机输出轴65通过启动机离合器56与压气机1的压气机轴58 的一端传动连接，高压透平7的高压透平轴6的一端通过棘轮式超越离合器57与压气机1 的压气机轴58的另一端传动连接；中压透平8的中压透平轴9和低压透平14的套轴式低 压透平轴13分别与套轴式差速联轴器10的两个锥形主动齿轮M固接，动力由套轴式差 速联轴器10的中介轴16输出；压气机1的环形排气通道与第一组串联的多级涡旋增压器 的环形进气通道相接连通，第一组串联的多级涡旋增压器的环形排气通道与燃烧室的环形 进气通道相接连通，燃烧室的环形排气通道与第二组串联的多级涡旋增压器的环形进气通 道相接连通，第二组串联的多级涡旋增压器的环形排气通道与高压透平7的环形进气通道 相接连通，高压透平7的环形排气通道与第三组串联的多级涡旋增压器的环形进气通道相 接连通，第三组串联的多级涡旋增压器的环形排气通道与中压透平8的环形进气通道相接连通，中压透平8的环形排气通道与第四组串联的多级涡旋增压器的环形进气通道相接连 通，第四组串联的多级涡旋增压器的环形排气通道与低压透平14的环形进气通道相接连 通，低压透平14的环形排气通道与涡旋排气装置53的环形进气通道相接连通，涡旋排气装 置53的排气口与大气连通。在燃烧室的混合燃烧段空气与燃料在定常连续涡旋流的多变状态下燃烧吸热；在 燃烧室混合排气段在同样的多变状态下，高温燃气空气混合物与适量的高压雾化洁净水细 小液滴表面直接接触闪蒸蒸发混合换热；在所述涡旋增压器、涡旋燃烧室和涡旋排气装置 中，介质在定常连续涡旋流中被动态压缩，介质的部分内能先转变为介质的动能，动能又转 变为介质的位能；套轴式差速联轴器10通过套轴式差速联轴器行星齿轮12的差速旋转对 各接入轴转数和焓降进行自适应动态调节；所述套轴式差速联轴器的两个输入轴，在一侧 无动力输入时，可自动防逆转；所述涡旋燃气蒸汽轮机所有设备由一个计算机调控中心和 多个执行和伺服机构统一控制。所述涡旋增压器是立交式涡旋增压器2或者是超越式涡旋增压器20 ；所述楔形体 调控装置是位变式楔形体调控装置3或者是形变式楔形体调控装置4 ；所述燃烧室是立交 式涡旋燃烧室93或者是超越式涡旋燃烧室97，或是环形旋转燃烧室71或者是筒形旋转燃 烧室M ；根据本实用新型的总体构思可开发多系列涡旋燃气蒸汽轮机。
具体实施方式
二 结合图1 图4和图11说明本实施方式，本实施方式的楔形体 调控装置是位变式楔形体调控装置3，位变式楔形体调控装置3由位变式楔形体调控装置 流道31、两个连杆33、多个可位移楔形体30、至少两组位变式楔形体调控装置滑道32，至少 两根齿轮轴19、至少四个齿轮39和至少四根齿条34、组成；齿轮39和齿条34两者的数量 相同，相邻两根齿条34平行设置，分别固装在相对应的两个连杆33上，每根齿轮轴19上相 对应固装两个齿轮39，每根齿条34与相邻的一个齿轮39啮合，齿轮轴19和齿轮39为可转 动部件，两个连杆33间固装有多个可位移楔形体30，多个可位移楔形体30等间距设置，相 邻两个可位移楔形体30为平行设置，对应位变式楔形体调控装置滑道32的可位移楔形体 30上设有滑槽，通过滑槽连杆33和多个可位移楔形体30与至少两组位变式楔形体调控装 置滑道32滑动配合，可位移楔形体30与位变式楔形体调控装置流道31有个连续的相切点 并相对应；每组位变式楔形体调控装置滑道32为两条，分别安装在位变式楔形体调控装 置流道31相对应平行的两壁上，相邻两组位变式楔形体调控装置滑道32平行设置。其它 与具体实施方式
一相同。本实施方式的齿轮39和齿条34两者的数量相同，优选为位变式楔形体调控装置 滑道32数量的两倍，位变式楔形体调控装置流道31为矩形时齿轮39和齿条34的数量至 少为四个，位变式楔形体调控装置流道31为环形时其数量至少为六个；位变式楔形体调控 装置的齿轮轴19由伺服机构驱动，通过齿轮39与齿条34的啮合分别并同步带动两个连杆 33，所述连杆33带动可位移楔形体30沿位变式楔形体调控装置滑道32定向位移，可位移 楔形体30形线与位变式楔形体调控装置流道31连续相切点结构形线构成喉部截面可调的 拉法尔喷管，连续相切点相切时所述拉法尔喷管喉部截面最小，从而可实时方便在临界状 态下调控介质流量和上游压力室压力，其作用原理是拉法尔喷管临界状态下容积流量保持 和压力波逆止效应；可位移楔形体30是叶片形也可以是其它任何形体。
具体实施方式
三结合图1 图4、图12和图13说明本实施方式，本实施方式的形变式楔形体调控装置4由形变式楔形体调控装置流道110、多个滚轮36、多个可变形楔形 体37、多组形变式楔形体调控装置滑道77、多个调节轴38和多个调节轮35组成；形变式 楔形体调控装置流道110相对应平行的两壁上安装有多组形变式楔形体调控装置滑道77， 相邻两组形变式楔形体调控装置滑道77平行设置；每个可变形楔形体37由两个弹性钢板 组成，两个弹性钢板的两端相固接，每个可变形楔形体37的一端固装在形变式楔形体调控 装置流道110对应的两壁上，每个可变形楔形体37的另一端安装在相对应的形变式楔形体 调控装置滑道77上并可沿其定向滑动；调节轮35为椭圆轮形构件，每个调节轮35的两端 安装有滚轮36，调节轮35固装在调节轴38上并位于每个可变形楔形体37的两个弹性钢 板之间，调节轴38为可转动部件；形变式楔形体调控装置流道110是环形气流通道、矩形气 流通道或者是设有叶片形管的排管气流通道，多个可变形楔形体37等间距设置在环形气 流通道或矩形气流通道上，或者分别设置在叶片形管排管气流通道上的叶片形管的排管之 间。其它与具体实施方式
一相同。本实施方式中的可变形楔形体37、形变式楔形体调控装置滑道77、调节轴38和调 节轮35四者数量均相同，每组形变式楔形体调控装置滑道77为两条，分别安装在形变式楔 形体调控装置流道110相对应平行的两壁上；由伺服机构驱动调节轴38，调节轴38带动调 节轮35转动，调节轮35通过滚轮36在内侧支撑可变形楔形体37的两个弹性钢板，使其产 生变形，当调节轮35的长轴与介质流线平行时(图12)，可变形楔形体结构形线所构成的流 道当量截面最大，调节轮35的长轴与流线垂直时(图13)，流道截面最小，调节轮35对应的 截面上可变形楔形体结构形线构成流道中拉法尔喷管喉部当量截面；形变式楔形体调控装 置流道110是环形或矩形气流通道，也可以是设有第一叶片形管92或者第二叶片形管115 的排管气流通道，在环形或矩形气流通道上，适合采用图13所示结构，可变形楔形体37等 间距安装在环形或矩形气流通道内，在形变式楔形体调控装置流道110中设有第一叶片形 管92或者第二叶片形管115的排管时，可采用图12所示结构，可变形楔形体37分别安装 在第一叶片形管92或者第二叶片形管115之间；可变形楔形体37是叶片形也可以是其它 任何形体。
具体实施方式
四结合图1 图4、图14和图15说明本实施方式，本实施方式的 套轴式差速联轴器10由十字轴11、中介轴16、十字轴安装架23、差速联轴器壳体5、四个行 星齿轮12、两个锥形主动齿轮24、四个轴承60和两个差速联轴器自动防逆转装置组成；四 个行星齿轮12可转动分别安装在十字轴11上，中介轴16的一端穿过套轴式低压透平轴13 与十字轴11的中部固接，十字轴11固装在十字轴安装架23上，十字轴安装架23通过两 个轴承60可转动分别安装在中压透平轴9和套轴式低压透平轴13上，中压透平轴9和套 轴式低压透平轴13分别固装在相对应的锥形主动齿轮M上，两个锥形主动齿轮M分别与 四个行星齿轮12相啮合；差速联轴器自动防逆转装置由轮盘105、支架104、两个轴键106、 多个楔形滚道107、多个弹簧102和多个滚珠103组成；中压透平轴9和套轴式低压透平轴 13的一端分别装在支架104的中心孔和轮盘105的中心轴孔内，并分别通过一个轴键106 与轮盘105固接，中压透平轴9和套轴式低压透平轴13各通过一个轴承60与支架104转 动连接，支架104与差速联轴器壳体5相固接，轮盘105与支架104相邻一侧端面上沿其圆 周方向加工有多个楔形滚道107，每个楔形滚道107内装有一个滚珠103和一个弹簧102， 所述弹簧102设置在滚珠103的外侧。[0024]当行星齿轮12和锥形主动齿轮M直径较小时，十字轴11可不安装在十字轴安装 架23上，而省却十字轴安装架23和两个轴承；也可采用两个或三个行星齿轮使套轴式差速 联轴器10结构简化。中压透平轴9和套轴式低压透平轴13其中任一个无动力输出时，该侧 自动防逆转装置弹簧102推动滚珠103进入楔形滚道107，滚珠103在楔形滚道107内卡住 支架104和轮盘105，使其不能逆向转动，自动防逆转；在各装置正常运转时由于离心力作 用，滚珠103压缩弹簧102脱离楔形滚道107，不产生磨耗；所述滚珠103可以由滚柱替代。 传动顺序为中压透平轴9和套轴式低压透平轴13以不同转数带动两个锥形主动齿轮M 旋转，两个锥形主动齿轮M啮合传动行星齿轮12作差速旋转，行星齿轮12推动十字轴11 旋转，十字轴11带动中介轴16和十字轴安装架23—起旋转，扭距由中介轴16输出。套轴 式差速联轴器10可实现两轴及以上个轴差速动态联接(三轴及以上个轴联接时，下一级套 轴式差速联轴器以上一级套轴式差速联轴器输出轴中介轴为一侧输入轴)，允许各接入轴 以不同转数运转，在一个动力系统中，通过行星齿轮12的差动旋转实现各接入轴转数的自 适应动态差动调节，可动态分配各接入轴动力装置的焓降，有效减少动力装置的余速损失。
具体实施方式
五结合图1 图4、图9、图10说明本实施方式，本实施方式的涡 旋排气装置53由涡旋排气装置进气通道126、涡旋排气装置进气段73、涡旋排气装置过渡 段80、涡旋排气装置排气段163、涡旋排气装置内进气口 51、涡旋排气装置外进气口 50、涡 旋排气装置排气口 48、第三固液体分离装置141、导气涡壳78和撑杆108构成；第三固液体 分离装置141还包括第三切向缝隙174、第三气体回流管175和第三固液体排出管176 ；涡 旋排气装置进气段73为双入口环形等速涡壳，导气涡壳78将涡旋排气装置进气段73的进 气口一分为二，并分别是涡旋排气装置内进气口 51和涡旋排气装置外进气口 50，涡旋排气 装置外进气口 50位于涡旋排气装置内进气口 51的外面，涡旋排气装置内进气口 51和涡旋 排气装置外进气口 50同为环形并与环形的涡旋排气装置进气通道1 相接连通，涡旋排气 装置进气通道1 的内边为渐开线形并与涡旋排气装置进气段73涡壳切向外接，涡旋排气 装置进气通道126的外边是涡旋排气装置进气段73涡壳渐开线的延长过渡线；导气涡壳 78设置在涡旋排气装置内进气口 51与涡旋排气装置外进气口 50的中间，导气涡壳78由 撑杆108支撑并与涡旋排气装置进气段73涡壳固接，撑杆108的截面为叶片形；涡旋排气 装置过渡段80是两个筒形构件，两个筒形构件的一端分别与涡旋排气装置进气段73涡壳 相切连通，涡旋排气装置过渡段80与涡旋排气装置进气段73相切处对应的导气涡壳78和 涡旋排气装置进气段73涡壳省却；涡旋排气装置排气段163的涡壳为半个圆环形状，涡旋 排气装置过渡段80的两个筒形构件的另一端分别与涡旋排气装置排气段163的半个圆环 形涡壳的两个端面相接连通，涡旋排气装置排气段163由涡旋排气装置内环49和涡旋排 气装置可调外环47组成，涡旋排气装置可调外环47设置在涡旋排气装置内环49的外面， 涡旋排气装置内环49和涡旋排气装置可调外环47相对应位置上阵列式设置有多个涡旋排 气装置排气口 48，涡旋排气装置可调外环47相对涡旋排气装置内环49沿轴向滑动配合； 涡旋排气装置进气段73涡壳环形壳体上相切设有多个逆气流方向的第三切向缝隙174，第 三切向缝隙174与第三固液体分离装置141切向连通，第三固液体分离装置141是一个圆 环形壳体构件，设置在涡旋排气装置进气段73涡壳环形壳体的一侧并相外切；第三气体回 流管175由等间距排列的多个第五叶片形管118的排管组成，安装在第三固液体分离装置 141环形壳体上，其一端伸入到第三固液体分离装置141的中心，另一端在气流旋转方向上与涡旋排气装置进气段73涡壳切向相接联通；第三固液体排出管176切向安装在第三固液 体分离装置141环形壳体上，相切方向与第三切向缝隙174在第三固液体分离装置141环 形壳体上切向相反。其它与具体实施方式
一、二或三相同。本实施方式的涡旋排气装置可调外环47由伺服机构驱动，使其相对涡旋排气装 置内环49位置产生变化，可实时方便调整涡旋排气装置排气口 48当量截面的大小。乏气 在进气段形成一个圆形涡环，切向外接过渡段排气段又形成一个近似椭圆形涡环，两涡环 部分重叠，并相互促进。第三固液体分离装置141中心较为洁净气体由第三气体回流管175 回送至涡旋排气装置53内，分离出固液体由第三固液体排出管176排出；图9中箭头指向 为气流方向。
具体实施方式
六结合图1 图5和图9及图11 图13说明本实施方式，本实施 方式的涡旋增压器是立交式涡旋增压器2，立交式涡旋增压器2由立交式涡旋增压器涡壳 129、立交式涡旋增压器进气口 45、立交式涡旋增压器排气口 46、第一固液体分离装置121、 立交式涡旋增压器进气通道159和立交式涡旋增压器排气通道160组成；第一固液体分离 装置121还包括第一切向缝隙125、第一气体回流管IM和第一固液体排出管123 ；立交式 涡旋增压器涡壳1 是一个环形等速涡壳，立交式涡旋增压器进气口 45和立交式涡旋增压 器进气通道159同为环形并相连通，立交式涡旋增压器进气通道159的内边为渐开线形并 与立交式涡旋增压器涡壳1 切向外接，立交式涡旋增压器进气通道159的外边是立交式 涡旋增压器涡壳1 渐开线的延长过渡线；立交式涡旋增压器排气口 46由多个等间距排列 的第一叶片形管92的排管组成，多个等间距排列的第一叶片形管92的排管安装在立交式 涡旋增压器涡壳129的环形壳体上；立交式涡旋增压器排气通道160越过立交式涡旋增压 器进气通道159，立交式涡旋增压器进气通道159和立交式涡旋增压器排气通道160上设有 一个立体相交段，设置在立体相交段处的多个等间距排列的第一叶片形管92的排管内是 立交式涡旋增压器排气通道160，设置在立体相交段的多个等间距排列的第一叶片形管92 的排管外是立交式涡旋增压器进气通道159 ；立交式涡旋增压器排气口 46环形等间距设置 的第一叶片形管92的排管与环形的立交式涡旋增压器排气通道160相接连通；立交式涡旋 增压器进气通道159和立交式涡旋增压器排气通道160上分别设置有一个位变式楔形体调 控装置3或形变式楔形体调控装置4 ；与立交式涡旋增压器涡壳1 相切设有多个逆气流 方向的第一切向缝隙125，第一切向缝隙125与第一固液体分离装置121切向相接连通，第 一固液体分离装置121是一个圆环形壳体构件，设置在立交式涡旋增压器2的一侧并相外 切；第一气体回流管1 由多个等间距排列的第三叶片形管116的排管组成，安装在第一固 液体分离装置121环形壳体上，其一端伸入到第一固液体分离装置121的中心，另一端在气 流旋转方向上与立交式涡旋增压器涡壳1 切向相接联通，第一固液体排出管123切向安 装在第一固液体分离装置121环形壳体上，相切方向与第一切向缝隙125在第一固液体分 离装置121环形壳体上切向相反。其它与具体实施方式
一、二或三相同。立交式涡旋增压器排气通道160上的第一叶片形管92的排管伸入立交式涡旋增 压器涡壳1 内一定长度，防止介质中固液体进入排气通道；第一固液体分离装置121中心 较为洁净气体由第一气体回流管124回送至涡旋增压器内，分离出固液体由第一固液体排 出管123排出。当介质为纯净气体时，不设第一固液体分离装置121，这时立交式涡旋增压 器排气口 46的第一叶片形管92的排管则与立交式涡旋增压器涡壳1 相切设置。立交式涡旋增压器排气通道160由第一叶片形管92排管过渡到环形管，过渡段渐扩结构形线，便 于采用位变式楔形体调控装置3，立交式涡旋增压器2立体相交段的第一叶片形管92的排 管外是立交式涡旋增压器进气通道159，相邻两个第一叶片形管92结构形线进气道上形成 先渐缩后渐扩的拉法尔喷管形气流通道，同样便于采用位变式楔形体调控装置3或形变式 楔形体调控装置4。
具体实施方式
七结合图2、图7、图9及图11 图13说明本实施方式，本实施方 式的涡旋增压器是超越式涡旋增压器20，超越式涡旋增压器20由超越式涡旋增压器涡壳 130、超越式涡旋增压器进气口 72、超越式涡旋增压器排气口 66、第二固液体分离装置131、 超越式涡旋增压器进气通道161和超越式涡旋增压器排气通道162组成；第二固液体分离 装置131还包括第二切向缝隙171、第二气体回流管172和第二固液体排出管173 ；超越式 涡旋增压器涡壳130是一个环形等速涡壳，超越式涡旋增压器进气通道161和超越式涡旋 增压器进气口 72同为环形并相连通，超越式涡旋增压器进气通道161的内边为渐开线形并 与超越式涡旋增压器涡壳130切向外接，超越式涡旋增压器进气通道161的外边是超越式 涡旋增压器涡壳130渐开线的延长过渡线；超越式涡旋增压器排气口 66由多个等间距排列 的第二叶片形管115的排管组成，多个等间距排列的第二叶片形管115的排管安装在超越 式涡旋增压器涡壳130环形壳体上；超越式涡旋增压器排气口 66环形等间距设置的第二叶 片形管115的排管与环形的超越式涡旋增压器排气通道162相接连通，超越式涡旋增压器 排气通道162和超越式涡旋增压器进气通道161上分别设置有一个位变式楔形体调控装置 3或形变式楔形体调控装置4 ；与超越式涡旋增压器涡壳130相切设置有多个逆气流方向的 第二切向缝隙171，第二切向缝隙171与第二固液体分离装置131切向连通，第二固液体分 离装置131是一个圆环形壳体构件，设置在超越式涡旋增压器20的一侧并相外切；第二气 体回流管172由多个等间距排列的第四叶片形管117的排管组成，安装在第二固液体分离 装置131环形壳体上，其一端伸入到第二固液体分离装置131的中心，另一端在气流旋转方 向上与超越式涡旋增压器涡壳130切向相接联通；第二固液体排出管173切向安装在第二 固液体分离装置131环形壳体上，相切方向与第二切向缝隙171在第二固液体分离装置131 环形壳体上切向相反。其它与具体实施方式
一、二或三相同。本实施方式的超越式涡旋增压器排气通道162上的第二叶片形管115的排管伸入 超越式涡旋增压器涡壳130内一定长度；第二固液体分离装置131中心较为洁净气体由第 二气体回流管172回送至涡旋增压器内，分离出固液体由第二固液体排出管173排出。当 介质为纯净气体时，不设第二固液体分离装置131，这时超越式涡旋增压器排气口 66的第 二叶片形管115排管则与超越式涡旋增压器涡壳130相切设置。超越式涡旋增压器排气通 道162由第二叶片形管115排管过渡到环形管，过渡段渐扩结构形线，便于采用位变式楔形 体调控装置3，当超越式涡旋增压器20前置有涡旋增压器时，其进气通道也可采用位变式 楔形体调控装置3。
具体实施方式
八结合图1和图6及图11 图13说明本实施方式，本实施方式的 燃烧室为立交式涡旋燃烧室93，立交式涡旋燃烧室93由立交式涡旋燃烧室涡壳132、多个 立交式涡旋燃烧室隔板100、立交式涡旋燃烧室进气口 29、立交式涡旋燃烧室排气口 96、 立交式涡旋燃烧室排气集气腔94、立交式涡旋燃烧室排气通道95、立交式涡旋燃烧室进气 通道136、至少一个第一燃料喷嘴133、至少一个第一点火器134、至少一个第一喷水嘴135和多个柳叶形管120组成；立交式涡旋燃烧室涡壳132是一个环形等速涡壳，立交式涡旋燃 烧室进气通道136和立交式涡旋燃烧室进气口四同为环形并相连通，立交式涡旋燃烧室进 气通道136的内边为渐开线形并与立交式涡旋燃烧室涡壳132切向外接，立交式涡旋燃烧 室进气通道136的外边是立交式涡旋燃烧室涡壳132渐开线的延长过渡线；立交式涡旋燃 烧室93内等间距设置有多个立交式涡旋燃烧室隔板100，多个立交式涡旋燃烧室隔板100 将立交式涡旋燃烧室93沿轴向均分成多段，每段立交式涡旋燃烧室93由一个立交式涡旋 燃烧室混合燃烧段90和一个立交式涡旋燃烧室混合排气段91组成，每个立交式涡旋燃烧 室混合燃烧段90内设有至少一个第一燃料喷嘴133和至少一个第一点火器134，每个立交 式涡旋燃烧室混合排气段91内设有至少一个第一喷水嘴135，每个立交式涡旋燃烧室隔板 100的中间均设有一个第一隔板过气孔101，各段立交式涡旋燃烧室93经第一隔板过气孔 101首尾相接形成一个涡环；立交式涡旋燃烧室93的涡环横截面立交式涡旋燃烧室涡壳 132上设有立交式涡旋燃烧室排气口 96，立交式涡旋燃烧室排气口 96位于每个立交式涡旋 燃烧室混合排气段91末端的立交式涡旋燃烧室隔板100的内侧，立交式涡旋燃烧室排气口 96外侧的立交式涡旋燃烧室涡壳132上设有立交式涡旋燃烧室排气集气腔94，立交式涡旋 燃烧室排气口 96与立交式涡旋燃烧室排气集气腔94连通，立交式涡旋燃烧室排气集气腔 94与柳叶形管120相接连通，柳叶形管120与环形的立交式涡旋燃烧室排气通道95相接 连通，柳叶形管120设置在立交式涡旋燃烧室进气口四对应的立交式涡旋燃烧室涡壳132 上，每段立交式涡旋燃烧室93设至少一个柳叶形管120，柳叶形管120的外侧是立交式涡旋 燃烧室进气通道136 ；立交式涡旋燃烧室进气通道136和立交式涡旋燃烧室排气通道95上 分别设置有一个位变式楔形体调控装置3或形变式楔形体调控装置4。其它与具体实施方 式一、二或三相同。
具体实施方式
九结合图2和图7及图11 图13说明本实施方式，本实施方式的 燃烧室为超越式涡旋燃烧室97，超越式涡旋燃烧室97由超越式涡旋燃烧室涡壳137、多个 超越式涡旋燃烧室隔板138、超越式涡旋燃烧室进气口 143、超越式涡旋燃烧室排气集气腔 144、超越式涡旋燃烧室排气口 99、超越式涡旋燃烧室排气通道98、超越式涡旋燃烧室进气 通道166、至少一个第二燃料喷嘴145、至少一个第二点火器146和至少一个第二喷水嘴147 组成；超越式涡旋燃烧室涡壳137是一个环形等速涡壳，超越式涡旋燃烧室进气通道166和 超越式涡旋燃烧室进气口 143同为环形并相连通，超越式涡旋燃烧室进气通道166的内边 为渐开线形并与超越式涡旋燃烧室涡壳137切向外接，超越式涡旋燃烧室进气通道166的 外边是超越式涡旋燃烧室涡壳137渐开线的延长过渡线；超越式涡旋燃烧室97内等间距设 置有多个超越式涡旋燃烧室隔板138，多个超越式涡旋燃烧室隔板138将超越式涡旋燃烧 室97沿轴向均分成多段，每段超越式涡旋燃烧室97由一个超越式涡旋燃烧室混合燃烧段 140和一个超越式涡旋燃烧室混合排气段142组成，每个超越式涡旋燃烧室混合燃烧段140 内设有至少一个第二燃料喷嘴145和至少一个第二点火器146，每个超越式涡旋燃烧室混 合排气段142内设有至少一个第二喷水嘴147，每个超越式涡旋燃烧室隔板138的中间均设 有一个第二隔板过气孔139，各段超越式涡旋燃烧室97经第二隔板过气孔139首尾相接形 成一个涡环；超越式涡旋燃烧室97涡环横截面超越式涡旋燃烧室涡壳137上形状为“C”字 形的位置处设有超越式涡旋燃烧室排气口 99，超越式涡旋燃烧室排气口 99位于每个超越 式涡旋燃烧室混合排气段142末端的超越式涡旋燃烧室隔板138的内侧，超越式涡旋燃烧室排气口 99外侧的超越式涡旋燃烧室涡壳137上设有超越式涡旋燃烧室排气集气腔144， 超越式涡旋燃烧室排气口 99与超越式涡旋燃烧室排气集气腔144连通，超越式涡旋燃烧室 排气集气腔144与环形的超越式涡旋燃烧室排气通道98相接连通，超越式涡旋燃烧室进气 通道166和超越式涡旋燃烧室排气通道98上分别设置有一个位变式楔形体调控装置3或 形变式楔形体调控装置4。其它与具体实施方式
一、二或三相同。涡旋燃烧室是涡旋增压器的一种变形；涡旋燃烧室隔板将涡旋燃烧室均分成多段 (图1、图2、图6和图7所示均为两段式涡旋燃烧室)，每段涡旋燃烧室都是一个相对独立 燃烧室，每段涡旋燃烧室内在前的五分之三区段为涡旋燃烧室混合燃烧段(设有燃料喷嘴 和点火器)，余下的五分之二为涡旋燃烧室混合排气段(设有喷水嘴和排气口)，各段涡旋 燃烧室经隔板过气孔首尾相接形成一个涡环，有利于各段涡旋燃烧室点火混合燃烧和涡旋 流场的形成；超越式涡旋燃烧室不同于立交式涡旋燃烧室的地方在于，排气通道不越过进 气通道，进排气通道不相交。涡旋燃烧室隔板为平板式，也可采用锥形或圆弧形；设置在涡 旋燃烧室涡环横截面上，也可以是其它角度截面。适当加大涡旋燃烧室尺寸，涡旋燃烧室后 串联至少两级装有固液体分离装置的涡旋增压器，涡旋燃烧室可以燃用包括煤粉在内的其 它气、固、液或其中的两相或三相混合流体燃料。当涡旋燃烧室前置有涡旋增压器时，其进 气通道可采用位变式楔形体调控装置3。
具体实施方式
一及五至九所述的涡旋燃烧室、涡旋增压器、涡旋排气装置进气段 都是等速涡壳，所述等速涡壳是一个半径随旋转角度呈线性变化，旋转一周所形成的等速 螺旋线，涡旋燃烧室、涡旋增压器、涡旋排气装置进气段就是以这个等速螺旋线为截面的环 形涡壳，其基本形线是渐开线，其旋转一周半径的变化量为涡旋燃烧室、涡旋增压器和涡旋 排气装置进气口的宽度；等速涡壳的流体特性是，介质的无攻角入射，即入射介质流的矢量 与等速涡壳内涡旋流矢量相同，流线重合。
具体实施方式
十结合图4、图5、图11至图13、图16和图17说明本实施方式， 本实施方式的燃烧室为环形旋转燃烧室71，环形旋转燃烧室71由环形旋转燃烧室火焰筒 164、环形旋转燃烧室内环86、环形旋转燃烧室外环42、环形旋转燃烧室火焰筒前撑板87、 环形旋转燃烧室火焰筒后撑板88、压气机轴压气机端心管52、压气机轴棘轮端心管21、环 形旋转燃烧室进气通道167、环形旋转燃烧室排气通道168、至少一个第三燃料喷嘴148、至 少一个第三点火器149和至少一个第三喷水嘴150组成；环形旋转燃烧室内环86与环形旋 转燃烧室外环42间设置有环形旋转燃烧室火焰筒164，环形旋转燃烧室火焰筒164由环形 旋转燃烧室火焰筒内环43和环形旋转燃烧室火焰筒外环40组成，环形旋转燃烧室内环86 的前端和环形旋转燃烧室火焰筒164的前端与环形旋转燃烧室火焰筒前撑板87固接，环形 旋转燃烧室内环86的后端和环形旋转燃烧室火焰筒164的后端与环形旋转燃烧室火焰筒 后撑板88固接，环形旋转燃烧室火焰筒前撑板87和环形旋转燃烧室火焰筒后撑板88分别 固装在压气机1的压气机轴58上；环形旋转燃烧室火焰筒内环43、环形旋转燃烧室火焰筒 外环40、环形旋转燃烧室火焰筒前撑板87和环形旋转燃烧室火焰筒后撑板88均为叠板隔 层小孔结构；环形旋转燃烧室火焰筒164沿轴向均分成五个区段，靠近压气机1后端的环 形旋转燃烧室火焰筒164的五分之三区段为环形旋转燃烧室混合燃烧段151，靠近高压透 平7前端的环形旋转燃烧室火焰筒164的五分之二区段为环形旋转燃烧室混合排气段152， 环形旋转燃烧室混合燃烧段151内设置有至少一个第三燃料喷嘴148和至少一个第三点火
21器149，环形旋转燃烧室混合排气段152内设置有至少一个第三喷水嘴150，压气机轴压气 机端心管52是环形旋转燃烧室燃料的输送管道，压气机轴棘轮端心管21是环形旋转燃烧 室高压洁净水的输送管道，压气机轴压气机端心管52与至少一个第三燃料喷嘴148相接连 通，压气机轴棘轮端心管21与至少一个第三喷水嘴150相接连通；环形旋转燃烧室进气通 道167为环形设置在环形旋转燃烧室外环42的外侧且与压气机1相邻，环形旋转燃烧室排 气通道168为环形设置在环形旋转燃烧室火焰筒外环40的外侧且与高压透平7相邻，环形 旋转燃烧室进气通道167和环形旋转燃烧室排气通道168上分别设置有一个位变式楔形体 调控装置3或形变式楔形体调控装置4。其它与具体实施方式
一、二或三相同。本实施方式的环形旋转燃烧室火焰筒164、环形旋转燃烧室火焰筒前撑板87和环 形旋转燃烧室火焰筒后撑板88均为叠板隔层小孔结构，隔层小孔113纵向截面根据额定功 率时火焰筒线速度和火焰筒内各部段设计气流速度和介质流量确定；位于环形旋转燃烧室 混合排气段152靠近高压透平侧环形旋转燃烧室火焰筒外环40上排气口的叠板隔层小孔 孔径稍大些，开孔率较高，以便于与排气通道相衔接，其叠板112隔层方向与火焰筒壁进口 叠板隔层方向相反，叠板隔层方向均为迎着气体来流方向。
具体实施方式
十一结合图3、图8、图11至图13及图16和图17说明本实施方式， 本实施方式的燃烧室为筒形旋转燃烧室M，筒形旋转燃烧室M由前端轴165、后端轴67、筒 形旋转燃烧室外壳体89、筒形旋转燃烧室火焰筒41、筒形旋转燃烧室前端轴心管155、筒形 旋转燃烧室后端轴心管75、筒形旋转燃烧室进气通道169、筒形旋转燃烧室排气通道170、 两个端轴撑板84、两个火焰筒内凹端板85、多个中空静叶81、至少一个第四燃料喷嘴156、 至少一个第四点火器157和至少一个第四喷水嘴158组成；筒形旋转燃烧室外壳体89的腔 内设置有筒形旋转燃烧室火焰筒41，筒形旋转燃烧室火焰筒41的前端和后端各设置有一 个火焰筒内凹端板85，两个火焰筒内凹端板85在筒形旋转燃烧室火焰筒41的两端分别与 前端轴165和后端轴67固接，前端轴165和后端轴67垂直于两个火焰筒内凹端板85端面 各设置有一个端轴撑板84，两个端轴撑板84分别与前端轴165、后端轴67和两个火焰筒内 凹端板85固接，前端轴165与压气机1的压气机轴58为一体轴，后端轴67通过棘轮式超 越离合器57与高压透平7的高压透平轴6的一端传动联接，前端轴165和压气机轴58上 设置有筒形旋转燃烧室前端轴心管155，筒形旋转燃烧室前端轴心管155与至少一个第四 燃料喷嘴156相接连通，后端轴67上设置有筒形旋转燃烧室后端轴心管75，筒形旋转燃烧 室后端轴心管75与至少一个第四喷水嘴158相接连通；筒形旋转燃烧室火焰筒41、两个端 轴撑板84和两个火焰筒内凹端板85均为叠板隔层小孔结构；筒形旋转燃烧室火焰筒41沿 轴向均勻分成五个区段，靠近压气机1后端的筒形旋转燃烧室火焰筒41的五分之三区段为 筒形旋转燃烧室混合燃烧段153，靠近高压透平7前端的筒形旋转燃烧室火焰筒41的五分 之二区段为筒形旋转燃烧室混合排气段154，筒形旋转燃烧室混合燃烧段153内设置有至 少一个第四燃料喷嘴156和至少一个第四点火器157，筒形旋转燃烧室混合排气段154内 设置有至少一个第四喷水嘴158 ；筒形旋转燃烧室进气通道169设置在筒形旋转燃烧室外 壳体89的外侧且与压气机1相邻，筒形旋转燃烧室排气通道170设置在筒形旋转燃烧室火 焰筒41的外侧且与高压透平7相邻；在筒形旋转燃烧室火焰筒41与筒形旋转燃烧室外壳 体89之间的环形空间与筒形旋转燃烧室排气通道170相交段上设有等间距排列的多个中 空静叶81，每个中空静叶81内是筒形旋转燃烧室排气通道170，每个中空静叶81外是压缩空气通道；筒形旋转燃烧室进气通道169和筒形旋转燃烧室排气通道170上分别设置有一 个位变式楔形体调控装置3或形变式楔形体调控装置4。其它与具体实施方式
一、二或三 相同。本实施方式的筒形旋转燃烧室火焰筒41可以是任何形状筒形旋转体；本实用新 型优选采用类似苹果形，似果蒂和花蕾两端内凹处为火焰筒内凹端板85，前端轴165和后 端轴67垂直于火焰筒内凹端板85端面各设置一个端轴撑板84，构成两端端轴立体三角支 撑结构；筒形旋转燃烧室火焰筒41、两个端轴撑板84和两个火焰筒内凹端板85均为叠板 隔层小孔结构，隔层小孔113的纵向截面根据筒形旋转燃烧室火焰筒41额定功率时线速度 和筒形旋转燃烧室火焰筒41内各部段设计气流速度和介质流量确定；位于筒形旋转燃烧 室混合排气段154的高压透平7侧火焰筒壁上排气口叠板隔层小孔的孔径稍大些，开孔率 较高，以便于与排气通道相衔接，其叠板112隔层方向与筒形旋转燃烧室火焰筒壁气流进 口的叠板隔层方向相反，叠板隔层方向均为迎着气体来流方向。上述具体实施方式
所述的涡旋增压器、涡旋排气装置、涡旋燃烧室和旋转燃烧室 中及其进、排气通道上设置的位变式楔形体调控装置3或形变式楔形体调控装置4结构形 线所构成的拉法尔喷管喉部均设有温度、压力及速度传感器，燃烧室中设有蠕变传感器，相 关工况参数及时准确反馈到计算机调控中心(未示出)，计算机调控中心根据相关装置实 时参数和设计参数及工况控制指令，应用工况控制程序高速运算实时发出指令，执行和伺 服机构(未示出)根据计算机调控中心指令实时调控燃烧室燃料喷入量和喷水量，调控位 变式楔形体调控装置3的可位移楔形体30位置或形变式楔形体调控装置4的可变形楔形 体37形状，调控涡旋排气装置可调外环47相对涡旋排气装置内环49的位置进而调节涡旋 排气装置排气口 48的当量截面，使燃烧室在定常连续流前提下，实现多变燃烧吸热和闪蒸 换热，使涡旋增压器、涡旋排气装置及涡旋燃烧室在涡旋流场效应作用下实现动态压缩，在 设计工况参数下稳定运行。所述涡旋燃烧室和旋转燃烧室采用的是一种定常连续涡旋流多变燃烧吸热技术； 在涡旋燃烧室中，介质延涡旋燃烧室等速涡壳渐开线形进气通道进入涡旋燃烧室，介质的 流速增加，介质的部分内能先转变为介质的动能，在涡旋燃烧室内形成涡旋流场，所述涡旋 流场与入射的介质流流线重合(等速涡壳的流体特性)，入射介质流给涡旋流动量，涡旋流 给入射介质流负压诱导，两者相互促进介质流速进一步提高，在涡旋效应作用下，介质流流 线卷积势流叠加，在涡旋流中心，涡旋流流速下降，所述动能进一步转变为介质的势能；旋 转燃烧室火焰筒随高压透平7和压气机1 一起高速旋转，具有一定动量矩的旋转燃烧室火 焰筒壁叠板隔层小孔结构产生动叶栅的唧送和逆止效应，唧送和诱导压力相对较低空气进 入旋转燃烧室内；所述涡旋燃烧室和旋转燃烧室在流体的标量场矢量场特性和涡旋流的速 度场、压力场、温度场、能量场效应及势流叠加效应作用下，在涡旋燃烧室和旋转燃烧室进、 排气通道上安装的位变式楔形体调控装置3或形变式楔形体调控装置4结构形线所构成的 喉部截面可调的拉法尔喷管临界效应作用下，在燃料空气混合燃烧过程中产生多变效应， 介质温度升高的同时，介质的压力同步得到提升，实现热力学称之为多变的状态变化，使介 质的压力较为接近平均吸热温度对应的压比，同时实现介质的定常连续流动。在所述涡旋燃烧室和旋转燃烧室的混合排气段，在同样的定常连续涡旋流的多变 状态下，让经预热适量的高压雾化洁净水与高温燃气空气混合物直接接触，雾化洁净水压力骤然下降，使洁净水雾化更加细微，同时温度突然升高，迅速闪蒸蒸发混合换热，产生的 燃气空气水蒸汽混合物趋向同一温度；这是一种无界定传热面无温差的热交换，传热面就 是细小雾化洁净水液滴表面；产生的燃气空气水蒸汽混合物温度大幅度下降，介质的压力 得到提升，使介质的压力进一步接近平均吸热温度对应的压比；减少了渗冷压缩空气的使 用量，可采用较低的过量空气系数，同时雾化洁净水还可中和燃气中部分有害气体。常规热交换由于固定传热面存在热交换介质间局限于传导换热，同时传热面两侧 热交换介质必须有一定温差存在；本发明推出的热交换方式无界定传热面，传热面就是细 小雾化洁净水液滴表面，是一种集传导、对流、幅射、多相流、蒸发、混合融合为一体的全方 位热交换，热交换介质温差趋于零；因而其热交换速率和效率是常规(现有的或公知的)热 交换方式和热交换设备无法比拟的。要强调的是“让经预热适量的高压雾化洁净水与高温 燃气空气混合物直接接触”中的“适量” 二字，是保持燃烧室乃至整个机组热动平衡的一个 关键，先进的数字和控制技术使其成为可能。在涡旋增压器、涡旋燃烧室和涡旋排气装置中，介质在延渐开线形进气通道等速 涡壳进入所述装置时，遵循动量守恒定理，介质的流速增加，在涡旋增压器、涡旋燃烧室和 涡旋排气装置中形成稳定的涡旋流场，所述涡旋流场与入射的介质流矢量相同流线重合 (等速涡壳的流体特性)，入射介质流给涡旋流动量，涡旋流给入射介质流低于静压头一个 动压头值负压诱导相互促进，介质流速进一步提高(介质流速提高，能量来源于介质的内 能)，介质的部分内能转变为介质的动能，表征内能水平介质的温度有所下降；在涡旋增压 器、涡旋燃烧室和涡旋排气装置中，介质在涡旋流的速度场、压力场、温度场、能量场效应和 势流叠加效应作用下，同时在流体的标量场和矢量场特性及所述装置进、排气通道上安装 的位变式楔形体调控装置3或形变式楔形体调控装置4结构形线所构成的喉部截面可调的 拉法尔喷管临界效应作用下，涡旋流流线卷积势流叠加，在涡旋增压器、涡旋燃烧室和涡旋 排气装置涡环涡旋流中心似固体旋转区，涡旋流流速下降，介质被动态压缩，所述动能进一 步转变为介质的位能，介质压力得到提升，串联的上述装置效应的叠加，使介质的压力高出 平均吸热温度对应的压比，同时实现介质的定常连续流动。所述介质和流体系指包括空气燃气水蒸汽在内的热力学和流体力学及动力学意 义上的具有特定属性的聚集态物质；自然界中的涡环和涡旋流由于没有固定的边界，系统 和外界不可避免存在动量和能量交换，使涡旋不断产生和消亡，本发明的涡旋增压器、涡旋 燃烧室和涡旋排气装置有一个等速涡壳的固定涡环涡旋流系统边界，虽然由于流体的沾滞 性在固体面附近不可避免存在流速较低的附面层，较自然界中的涡环和涡旋流更接近理想 状态；由于流体的标量场和矢量场特性，涡旋流场是一个高压控制区又是一个低压源；涡 旋流是自然界中的热机，但它并不完全遵循目前人类的热力学和动力学及热机循环理论。下面结合优选实施例，对附图作进一步说明。优选实施例1 为采用立交式涡旋燃烧室93的涡旋燃气蒸汽轮机，结合图1、图5、 图6、图9至图15说明本实施例，本实施例的涡旋燃气蒸汽轮机由启动机55、启动机离合器 56、压气机1、四组串联的多级立交式涡旋增压器、立交式涡旋燃烧室93、棘轮式超越离合 器57、高压透平7、套轴式差速联轴器10、中压透平8、低压透平14、位变式楔形体调控装置 3或形变式楔形体调控装置4、涡旋排气装置53、计算机调控中心(未示出)、执行和伺服机 构(未示出)及其它附属机构(未示出)组成；启动机阳采用电动机，也可以采用内燃机或气动机械，采用气动机械时需设储气设备，启动机阳的启动机输出轴65通过启动机离合 器56与压气机1的压气机轴58的一端传动连接，高压透平7的高压透平轴6的一端通过 棘轮式超越离合器57与压气机轴58的另一端传动连接；中压透平8的中压透平轴9和低 压透平14的套轴式低压透平轴13分别与套轴式差速联轴器10的两个锥形主动齿轮M固 接，动力由套轴式差速联轴器10的中介轴16输出，压气机1的环形排气通道与第一组串联 的多级立交式涡旋增压器的第一级立交式涡旋增压器的环形进气通道相接连通，第一组 串联的多级立交式涡旋增压器的末级立交式涡旋增压器的环形排气通道与立交式涡旋燃 烧室93的环形进气通道相接连通，立交式涡旋燃烧室93的环形排气通道与第二组串联的 多级立交式涡旋增压器中的第一级立交式涡旋增压器的环形进气通道相接连通，第二组串 联的多级立交式涡旋增压器的末级立交式涡旋增压器的环形排气通道与高压透平7的环 形进气通道相接连通，高压透平7的环形排气通道与第三组串联的多级立交式涡旋增压器 中的第一级立交式涡旋增压器环形进气通道相接连通，第三组串联的多级立交式涡旋增压 器的末级立交式涡旋增压器环形排气通道与中压透平8的环形进气通道相接连通，中压透 平8的环形排气通道与第四组串联的多级立交式涡旋增压器中的第一级立交式涡旋增压 器环形进气通道相接连通，第四组串联的多级立交式涡旋增压器的末级立交式涡旋增压器 环形排气通道与低压透平14的环形进气通道相接连通，低压透平14的环形排气通道与涡 旋排气装置53的环形进气通道相接连通，涡旋排气装置53的阵列式排气口与大气连通，其 中四组串联的多级立交式涡旋增压器中上一级立交式涡旋增压器的环形排气通道与其下 一级立交式涡旋增压器的环形进气通道相接连通；在立交式涡旋燃烧室混合燃烧段90，空 气与燃料在多变状态下燃烧吸热；在立交式涡旋燃烧室混合排气段91，高温燃气空气混合 物与适量的高压雾化洁净水细小液滴表面直接接触闪蒸蒸发混合换热；在立交式涡旋增压 器2、立交式涡旋燃烧室93和涡旋排气装置53中，用介质的内能实现介质的动态压缩；立 交式涡旋增压器2和立交式涡旋燃烧室93的进、排气通道上分别设置有一个位变式楔形体 调控装置3或形变式楔形体调控装置4 (也可采用迎角可调的可调静叶，其缺点是低流量时 流阻较大)，串联中的立交式涡旋增压器2和立交式涡旋燃烧室93的排气通道上设置的位 变式楔形体调控装置3或形变式楔形体调控装置4，兼作下一级立交式涡旋增压器或立交 式涡旋燃烧室93进气通道上的位变式楔形体调控装置3或形变式楔形体调控装置4 ；四组 串联的多级涡旋增压器中的第一级涡旋增压器和涡旋排气装置53分别设置有一个固液体 分1 装直。 启动时，启动机55通过启动机离合器56带动压气机1运转，由于高压透平轴6与 压气机轴58之间设有棘轮式超越离合器57，高压透平7不随着旋转。所述棘轮式超越离 合器57为内啮合、多棘爪(棘爪的个数η >幻全啮合式棘轮装置，即棘齿是棘爪的整数 倍，棘爪等间距设置。当高压透平7前一级立交式涡旋增压器2中的介质有一定压力时，高 压透平7自动启动，当高压透平轴6转数高于压气机轴58转数时，高压透平轴6经棘轮式 超越离合器57带动压气机轴58加速运转，这种设计可降低启动机设计功率和加速启动过 程，同时多棘爪全啮合棘轮式超越离合器可满足高速大扭矩传动；当高压透平7产生的功 率达到压气机1的额定功率时，计算机调控中心(未示出)实时发出指令，由伺服和执行机 构(未示出)调控启动机离合器56使其分离，涡旋燃气蒸汽轮机结束启动状态，进入正常 运转模式。压气机1出来的压缩空气经第一组串联的多级立交式涡旋增压器的第一级立交式涡旋增压器进气通道上的位变式楔形体调控装置3或形变式楔形体调控装置4结构形线 构成的拉法尔喷管加速到临界状态，并保持最大容积流量，经由等速涡壳渐开线形的立交 式涡旋增压器进气通道159由立交式涡旋增压器进气口 45进入第一组串联的多级立交式 涡旋增压器的第一级立交式涡旋增压器内，在其内形成稳定的涡旋流场，入射气流与第一 组串联的多级立交式涡旋增压器的第一级立交式涡旋增压器内的涡旋流流线矢量相同，流 线重合(等速涡壳的流体特性)，入射气流给涡旋流动量，使涡旋流加速，涡旋流给入射气 流低于静压头一个动压头值背压，负压诱导相互促进，使入射气流在位变式楔形体调控装 置3或形变式楔形体调控装置4结构形线构成的拉法尔喷管扩张段进一步加速为超音速 气流；入射气流沿渐开线等速涡壳环形的立交式涡旋增压器进气通道159进入第一组串联 的多级立交式涡旋增压器的第一级立交式涡旋增压器内，由于动量守恒，流速进一步提高， 介质流速提高，能量来源于介质的内能，介质的部分内能转变为介质的动能，表征内能水平 介质的温度有所下降；在第一组串联的多级立交式涡旋增压器的第一级立交式涡旋增压器 内势流叠加，流线卷积，在所述涡旋增压器环形中心似固体旋转区，涡旋流流速下降，在涡 心处流速降为零，在涡旋流的速度场、压力场、温度场、能量场效应和势流叠加效应作用下， 高速涡旋流被动态压缩，流体的部分动能转变为流体的位能(势能)，介质的滞止压升高； 由于宏观运动流体不仅具有标量场特性，同时具有矢量场特性，作用于入射气流的背压则 为低于静压头一个动压头值；由于涡旋流场存在，由于入射气流与涡旋增压器内的涡旋流 流线矢量相同，流线重合，由于所述涡旋增压器进、排气通道上安装的位变式楔形体调控装 置3或形变式楔形体调控装置4结构形线所构成喉部截面可调的拉法尔喷管的临界效应， 使所述涡旋增压器内流体压力升高；立交式涡旋增压器2进气通道上安装的位变式楔形体 调控装置3或形变式楔形体调控装置4的临界状态阻断了所述涡旋增压器内压力扰动向上 游的传播，所述涡旋增压器排气通道上安装的位变式楔形体调控装置3或形变式楔形体调 控装置4结构形线所构成喉部截面可调的拉法尔喷管临界状态就像一堵高度可调拦河坝， 使涡旋增压器内介质压力升高，同时实现介质的定常连续流动；在第一组串联的多级立交 式涡旋增压器的第一级立交式涡旋增压器中，介质中固液体悬浮物由第一固液体分离装置 121分离并收集起来；具有一定压力和温度的介质，经第一组串联的多级立交式涡旋增压 器的第一级立交式涡旋增压器排气通道上安装的位变式楔形体调控装置3或形变式楔形 体调控装置4进入第一组串联的多级立交式涡旋增压器的第二级立交式涡旋增压器内依 样势流叠加动态压缩，随后依次进入第一组串联的多级立交式涡旋增压器的第三级立交式 涡旋增压器和以后各级立交式涡旋增压器动态压缩，第一组串联的多级立交式涡旋增压器 的末级立交式涡旋增压器出来的具有一定温度和压力介质，经其排气通道进入立交式涡旋 燃烧室进气通道136，在所述气流通道上安装的位变式楔形体调控装置3或形变式楔形体 调控装置4中被加速，在其结构形线所构成的拉法尔喷管喉部达到临界状态，在随后的扩 张段扩容加速成为超音速气流；高速气流沿等速涡壳渐开线环形的立交式涡旋燃烧室进气 通道136进入立交式涡旋燃烧室93，由于动量守恒，气流进一步被加速，介质的部分内能先 转变为介质的动能，在所述涡旋燃烧室内形成稳定的涡旋流场，该涡旋流场与入射的介质 流流线重合，在立交式涡旋燃烧室混合燃烧段90与由第一燃料喷嘴133喷入的燃料混合燃 烧(启动时由第一点火器134点燃，启动后由稳燃区燃点以上的温度点燃，所述稳燃区为涡 旋燃烧室中心介质流速较低的似固体旋转区)，在涡旋效应作用下，在该装置进、排气通道上安装的位变式楔形体调控装置3或形变式楔形体调控装置4结构形线所构成的喉部截面 可调的拉法尔喷管临界效应作用下，介质流流线卷积势流叠加，在涡旋燃烧室涡环涡旋流 中心，涡旋流流速下降，在燃料空气混合燃烧过程中产生多变效应，介质的温度升高，压力 同步跃升，介质的动能和部分内能转变为介质的势能。随着燃烧进行，燃气空气混合物以一 定速度旋转着向立交式涡旋燃烧室混合排气段91进动推进；在该混合排气段，高温燃气空 气混合物与由第一喷水嘴135雾化喷入的经预热、增压的洁净水(适量的)细小液滴表面 直接接触，雾化水压力骤然下降，使洁净水雾化更加细微，同时温度突然升高，迅速闪蒸蒸 发混合换热；没有界定传热面，传热面就是雾化洁净水细小液滴表面，燃气空气水蒸汽趋向 同一温度，其换热效率和热传导速率是其它任何换热方式和换热设备无法比似的，省却了 常规蒸汽轮机和复合式热机锅炉等庞大低效换热设备。由于涡旋流场存在，该过程局限在 涡旋燃烧室中心附近区域，防止蒸发残存物在涡旋燃烧室涡壳上积存；由于水蒸汽的热容 量较大，融合蒸发产生的燃气、空气和水蒸汽混合物，较燃气空气混合物温度大幅度下降， 由于涡旋流场存在和所述涡旋燃烧室进、排气通道安装的位变式楔形体调控装置3或形变 式楔形体调控装置4结构形线所构成的喉部截面可调拉法尔喷管的临界状态和涡旋流场 存在，压力则有所升高；介质温度下降，减少了渗冷压缩空气的使用量，可采用较低的过量 空气系数，减轻压气机1的负荷，相应减少乏气中NOx的含量，与介质接触的部件可采用常 规耐热材料生产制造，有效降低本设备制造成本，提高该设备运营的可靠性；同时雾化洁净 水会中和掉燃气中部分有害气体，有效减轻对环境的污染；所述第一喷水嘴135雾化喷射 开启止阀采用高背压弹簧，使洁净水高压差喷入立交式涡旋燃烧室混合排气段91内。由于 等速涡壳和流体矢量场的流体特性，由于涡旋流场的存在，涡旋燃烧室内较高压力的燃气 空气水蒸汽混合物不会上朔逆流；同时由于涡旋燃烧室的进、排气通道上安装的位变式楔 形体调控装置3或形变式楔形体调控装置4结构形线所构成的喉部截面可调拉法尔喷管临 界状态下容积流量保持和压力波上朔逆止效应，使立交式涡旋燃烧室93实现多变(多方) 燃烧吸热和闪蒸混合换热，使介质的压力接近平均吸热温度对应压比，同时实现介质的定 常连续流动。 立交式涡旋燃烧室93出来具有一定压力的中温燃气空气水蒸汽混合物，首先进 入第二组串联的多级立交式涡旋增压器的第一级立交式涡旋增压器动态压缩，随后依次进 入第二组串联的多级立交式涡旋增压器第二级及以后各级立交式涡旋增压器动态压缩，介 质中燃料燃烧产生的烟尘由第二组串联的多级立交式涡旋增压器中的一级立交式涡旋增 压器上安装的第一固液体分离装置121分离并收集起来，第二组串联的多级立交式涡旋增 压器的末级立交式涡旋增压器出来中温、高压燃气空气水蒸汽混合物，由于再前多级立交 式涡旋增压器和立交式涡旋燃烧室93效应的叠加，其压力已远远超过平均吸热温度对应 压比，经设置在其排气通道上的位变式楔形体调控装置3或形变式楔形体调控装置4进入 高压透平7膨胀作功，高压透平7的高压透平轴6经棘轮式超越离合器57带动压气机1的 压气机轴58运转，高压透平7排出的介质依次进入第三组串联的多级立交式涡旋增压器动 态压缩，使介质压力得到恢复或部分恢复，同时将凝结水由第三组串联的多级立交式涡旋 增压器中的第一级立交式涡旋增压器上安装的固液体分离装置分离并收集起来，经处理后 供涡旋燃气蒸汽轮机循环使用；然后所述介质进入中压透平8膨胀作功，中压透平8出来介 质依次进入第四组串联的多级立交式涡旋增压器，使介质压力得到部分恢复，同时由第四
27组串联的多级立交式涡旋增压器中的第一级立交式涡旋增压器上安装的固液体分离装置 将凝结水分离并收集起来，经处理供涡旋燃气蒸汽轮机循环使用；然后介质进入低压透平 14膨胀作功，低压透平14出来的低压低温乏气进入涡旋排气装置53，乏气经涡旋排气装置 进气通道1 沿等速涡壳渐开线形涡旋排气装置进气段73涡壳和导气涡壳78由涡旋排气 装置内进气口 51和涡旋排气装置外进气口 50进入涡旋排气装置进气段73，由于动量守恒 乏气的流速增加，乏气的部分内能转变为动能，在涡旋排气装置进气段73形成一个环形的 涡旋流场，该环形的涡旋流场切向外接涡旋排气装置过渡段80和涡旋排气装置排气段163 又形成一个近似椭圆形涡环，两涡环部分重叠，相互促进；同时乏气给涡旋流动量，涡旋流 给入射乏气一个低于静压头一个动压头值背压，相互促进，流线卷积势流叠加，在涡旋流的 似固体旋转区流速下降，涡旋流被动态压缩，高效扩压，当乏气压力略高于大气压力时，经 涡旋排气装置可调排气口排入大气；涡旋排气装置进气段设有第三固液体分离装置141， 将乏气中凝结水及其它固液体物质分离并收集起来，凝结水经处理后供涡旋燃气蒸汽轮 机循环使用；中压透平8的中压透平轴9和低压透平14的套轴式低压透平轴13由套轴式 差速联轴器10差速连接，套轴式差速联轴器10通过其行星齿轮12的自适应差速旋转，实 现中压透平8和低压透平14转数自适应动态差动调节、焓降动态分配，有效减少了机组的 余速损失；整机动力由套轴式差速联轴器10的中介轴16输出。所述涡旋燃气蒸汽轮机所 有设备均由一个计算机调控中心统一控制；启动机的转数及其它参数，压气机，高、中、低压 透平转数，压气机、各级涡旋增压器、燃烧室、高、中、低压透平和涡旋排气装置53中介质压 力、流速和温度，位变式楔形体调控装置3或形变式楔形体调控装置4结构形线所构成的拉 法尔喷管喉部中介质温度、压力、流速，启动机离合器56状态，燃烧室构件的蠕变、燃料喷 入量、喷水量，以及其它附属设备工况，均由各类传感器和其它参数采集装置将相关设备工 况参数及时反馈到计算机调控中心；计算机调控中心根据各设备实时及设计参数和工作人 员实时指令，应用工况控制程序高速综合运算，实时发出调控指令，相关执行和伺服机构根 据计算机调控中心指令，实时调整相关设备控件，使涡旋燃气蒸汽轮机在设计工况下稳定 运转。优选实施例2 为采用超越式涡旋燃烧室97的涡旋燃气蒸汽轮机，结合图2、图7、 图9-图15说明本实施例，本实施例的涡旋燃气蒸汽轮机由启动机55、启动机离合器56、压 气机1、第一组和第二组串联的多级超越式涡旋增压器、第三组和第四组串联的多级立交式 涡旋增压器、超越式涡旋燃烧室97、棘轮式超越离合器57、高压透平7、套轴式差速联轴器 10、中压透平8、低压透平14、位变式楔形体调控装置3或形变式楔形体调控装置4、涡旋排 气装置53、计算机调控中心(未示出)、执行和伺服机构(未示出)及其它附属装置(未示 出)组成。优选实施例2不同于优选实施例1之处在于本优选实施例高压透平前置涡旋 增压器和涡旋燃烧室为超越式涡旋增压器20和超越式涡旋燃烧室97，与优选实施例1采用 的立交式涡旋增压器2和立交式涡旋燃烧室93区别仅在于，排气通道不越过进气通道，进 排气通道不相交，单独使用时进气通道较适合采用形变式楔形体调控装置4，较适合与径流 式机械配合使用，其优势在于进排气无热量交换，多级串联使用时，轴向长度较短；其作用 原理与实施例1采用的立交式涡旋增压器2和立交式涡旋燃烧室93是一样的；其它与实施 例1均相同。优选实施例3 为采用环形旋转燃烧室71的涡旋燃气蒸汽轮机，结合图4、图5、图9-图17说明本优选实施例，本优选实施例的涡旋燃气蒸汽轮机由启动机55、启动机离合 器56、压气机1、四组串联的多级立交式涡旋增压器、环形旋转燃烧室71、棘轮式超越离合 器57、高压透平7、套轴式差速联轴器10、中压透平8、低压透平14、位变式楔形体调控装置 3或形变式楔形体调控装置4、涡旋排气装置53、计算机调控中心(未示出)、执行和伺服机 构及其它附属装置(未示出)组成；比较图1和图4不难发现，本优选实施例与优选实施例 1的区别在于本实优选施例采用环形旋转燃烧室71，优选实例1采用的是立交式涡旋燃烧 室93，燃烧室前置和后置设备、流程及相互关联与优选实施例1均相同。第一组串联的多级立交式涡旋增压器的末级立交式涡旋增压器出来的具有一定 压力和温度的压缩空气，经立交式涡旋增压器排气通道160进入环形旋转燃烧室进气通道 167，在环形旋转燃烧室进气通道167和立交式涡旋增压器排气通道160中设置的位变式楔 形体调控装置3或形变式楔形体调控装置4结构形线所构成的拉法尔喷管达到临界状态， 然后进入环形旋转燃烧室外环42与环形旋转燃烧室火焰筒外环40之间环形空间，经环形 旋转燃烧室火焰筒外环40上的叠板隔层小孔进入环形旋转燃烧室火焰筒164内；另一股压 缩空气经环形旋转燃烧室火焰筒前撑板87上的叠板隔层小孔进入环形旋转燃烧室火焰筒 内环43与环形旋转燃烧室内环86间的环形空间，由环形旋转燃烧室火焰筒内环43上的 叠板隔层小孔进入环形旋转燃烧室火焰筒164，与环形旋转燃烧室火焰筒外环40进入火焰 筒的压缩空气汇合，产生与火焰筒旋转方向114相反方向的速度，同时由于介质的粘滞性 作用，在火焰筒旋转方向上产生一定速度，总的效果是，介质的旋转速度远低于火焰筒旋转 速度；相对较低压力的压缩空气由随压气机1和高压透平7 —起高速旋转的环形旋转燃烧 室火焰筒壁上的叠板隔层小孔被唧送进入压力相对较高的环形旋转燃烧室火焰筒164。具 有一定压力和温度的压缩空气在环形旋转燃烧室混合燃烧段151与第三燃料喷嘴148喷入 的燃料在多变状态下混合燃烧(启动时由第三点火器149点燃，启动后由稳燃区燃点以上 温度点燃，所述稳燃区为环形旋转燃烧室火焰筒介质流速较低的环形中心区域)，介质的温 度升高，介质的压力同步得到提升，随着燃烧进行，燃气空气混合物旋转着向环形旋转燃烧 室混合排气段152进动推进；在环形旋转燃烧室混合排气段152，高温燃气空气混合物与第 三喷水嘴150喷入的适量的经预热高压雾化洁净水细小液滴表面直接接触，在多变状态下 雾化水迅速闪蒸蒸发，混合换热；所述第三喷水嘴150雾化喷射开启止阀采用高背压弹簧。 燃料由压气机轴压气机端心管52进入环形旋转燃烧室火焰筒混合燃烧段151，洁净水由压 气机轴棘轮端心管21进入环形旋转燃烧室混合排气段152 ；产生的燃气空气水蒸汽混合物 温度大幅度下降，压力得到提升，由于动叶栅逆止和唧送效应及涡旋流场存在，环形旋转燃 烧室火焰筒164内较高压力的燃气空气水蒸汽混合物不会向上游逆流，同时由于环形旋转 燃烧室进、排气通道上安装的位变式楔形体调控装置3或形变式楔形体调控装置4结构形 线所构成的喉部截面可调拉法尔喷管的临界效应，使环形旋转燃烧室实现多变燃烧吸热， 闪蒸混合换热，使介质的压力接近平均吸热温度对应压比。具有一定压力的中温燃气空气 水蒸汽混合物，经环形旋转燃烧室火焰筒外环上排气口的叠板隔层小孔进入环形旋转燃烧 室排气通道168，环形旋转燃烧室71在出口气流相反方向上获得一定动量。随后具有一定 压力的中温燃气空气水蒸汽混合物依次进入第二组串联的多级立交式涡旋增压器动态压 缩，接下来与优选实施例1均相同。优选实施例4 是采用筒形旋转燃烧室M的涡旋燃气蒸汽轮机，结合图3及图8-图17说明本优选实施例，本优选实施例的涡旋燃气蒸汽轮机由启动机55、启动机离合器
56、压气机1、四组串联的多级立交式涡旋增压器、筒形旋转燃烧室M、棘轮式超越离合器
57、高压透平7、中压透平8、低压透平14、位变式楔形体调控装置3或形变式楔形体调控装 置4、套轴式差速联轴器10、涡旋排气装置53、计算机调控中心(未示出)、执行和伺服机构 (未示出)及其它附属装置(未示出)组成。优选实施例4不同于优选实施例1之处在于 采用了筒形旋转燃烧室M ；压气机1的压气机轴58与筒形旋转燃烧室前端轴165为一体 轴，筒形旋转燃烧室后端轴67通过棘轮式超越离合器57与高压透平7的高压透平轴6传 动连接；燃烧室前置和后置装置、流程及相互关联与优选实施例1均相同。 第一组串联的多级立交式涡旋增压器的末级立交式涡旋增压器出来具有一定压 力和温度的空气，经立交式涡旋增压器排气通道160进入筒形旋转燃烧室进气通道169，在 筒形旋转燃烧室进气通道169和立交式涡旋增压器排气通道160中设置的位变式楔形体调 控装置3或形变式楔形体调控装置4结构形线构成的喉部截面可调拉法尔喷管中介质被加 速到临界状态，然后进入筒形旋转燃烧室外壳体89与筒形旋转燃烧室火焰筒41之间环形 空间，由筒形旋转燃烧室火焰筒41壁上的叠板隔层小孔进入筒形旋转燃烧室火焰筒41内， 产生与火焰筒旋转方向114相反方向的速度，同时由于介质的粘滞性作用，在筒形旋转燃 烧室火焰筒旋转方向上产生一定速度，总的效果是，介质的旋转速度远低于火焰筒旋转速 度，相对较低压力的压缩空气或常压空气经筒形旋转燃烧室火焰筒41壁上的叠板隔层小 孔被唧送进入压力相对较高的筒形旋转燃烧室火焰筒41，在动叶栅唧送逆止效应作用下， 筒形旋转燃烧室火焰筒41内介质不会逆流，实现由低压区(旋转的筒形旋转燃烧室火焰筒 外侧)向高压区(筒形旋转燃烧室火焰筒内)定常连续流动。具有一定压力和温度的压缩 空气在筒形旋转燃烧室混合燃烧段153与第四燃料喷嘴156喷入的燃料在多变状态下混合 燃烧(启动时由第四点火器157点燃，启动后由稳燃区燃点以上温度点燃，所述稳燃区为筒 形旋转燃烧室火焰筒41介质流速较低的中心区域)，介质的温度升高，压力同步提升，随着 燃烧进行，燃气空气混合物旋转着向筒形旋转燃烧室混合排气段1 进动推进；在筒形旋 转燃烧室混合排气段154，高温燃气空气混合物与第四喷水嘴158喷入的适量的经预热高 压雾化洁净水细小液滴表面直接接触，雾化洁净水迅速闪蒸蒸发混合换热；所述第四喷水 嘴158雾化喷射开启止阀采用高背压弹簧。洁净水由筒形旋转燃烧室后端轴心管75进入 筒形旋转燃烧室混合排气段154，燃料经筒形旋转燃烧室前端轴心管155进入筒形旋转燃 烧室混合燃烧段153。由于水蒸汽热容量较高，产生的燃气空气水蒸汽混合物温度大幅度下 降，由于涡旋流场存在，同时在筒形旋转燃烧室进、排气通道上安装的位变式楔形体调控装 置3或形变式楔形体调控装置4结构形线所构成的拉法尔喷管临界状态和动叶栅的唧送逆 止效应作用下，介质的压力有所升高，使筒形旋转燃烧室实现多变(多方)燃烧吸热，混合 闪蒸换热，使介质的压力接近平均吸热温度对应压比，同时实现介质的定常连续流动。中温 具有一定压力的燃气空气水蒸汽混合物，经筒形旋转燃烧室火焰筒41上排气口的叠板隔 层小孔高速排出，使筒形旋转燃烧室火焰筒41获得与排出介质流相反方向的动量矩，然后 燃气空气水蒸汽混合物经中空静叶81进入筒形旋转燃烧室排气通道170 ；压缩空气由中空 静叶81外侧通道进入端轴撑板84外侧，经端轴撑板84和火焰筒内凹端板85上的叠板隔 层小孔进入筒形旋转燃烧室混合排气段IM渗冷，同时冷却端轴撑板84和火焰筒内凹端板 85。[0054] 筒形旋转燃烧室火焰筒41出来具有一定压力中温燃气空气水蒸汽混合物，经其排 气通道上设置的位变式楔形体调控装置3或形变式楔形体调控装置4，依次进入第二组串联 的多级立交式涡旋增压器动态压缩，接下来与优选实施例1均相同。
权利要求1.一种涡旋燃气蒸汽轮机，所述涡旋燃气蒸汽轮机包括启动机65)、启动机离合器 (56)、压气机(1)、燃烧室、棘轮式超越离合器(57)、套轴式差速联轴器(10)、高压透平(7)、 中压透平(8)和低压透平(14)；其特征在于所述涡旋燃气蒸汽轮机还包括涡旋增压器、涡 旋排气装置(53)、固液体分离装置、楔形体调控装置；所述涡旋增压器由设置在压气机(1) 与燃烧室间的第一组串联的多级涡旋增压器和燃烧室与高压透平(7)间设置的第二组串 联的多级涡旋增压器、高压透平(7)与中压透平(8)间设置的第三组串联的多级涡旋增压 器、中压透平(8)与低压透平(14)间设置的第四组串联的多级涡旋增压器组成；所述涡旋 增压器和燃烧室的进、排气通道上分别设置有一个楔形体调控装置，每组串联的多级涡旋 增压器中的第一级涡旋增压器及涡旋排气装置(5 各设置有一个固液体分离装置；固液 体分离装置分别是第一固液体分离装置(121)、第二固液体分离装置(131)和第三固液体 分离装置(141)，且第一固液体分离装置(121)、第二固液体分离装置(131)和第三固液体 分离装置(141)结构相同；启动机(55)的启动机输出轴(65)通过启动机离合器(56)与压气机(1)的压气机轴 (58)的一端传动连接，高压透平(7)的高压透平轴(6)的一端通过棘轮式超越离合器(57) 与压气机(1)的压气机轴(58)的另一端传动连接；中压透平(8)的中压透平轴(9)和低压 透平(14)的套轴式低压透平轴(1 分别与套轴式差速联轴器(10)的两个锥形主动齿轮 (24)固接，动力由套轴式差速联轴器(10)的中介轴(16)输出；压气机(1)的环形排气通 道与第一组串联的多级涡旋增压器的环形进气通道相接连通，第一组串联的多级涡旋增压 器的环形排气通道与燃烧室的环形进气通道相接连通，燃烧室的环形排气通道与第二组串 联的多级涡旋增压器的环形进气通道相接连通，第二组串联的多级涡旋增压器的环形排气 通道与高压透平(7)的环形进气通道相接连通，高压透平(7)的环形排气通道与第三组串 联的多级涡旋增压器的环形进气通道相接连通，第三组串联的多级涡旋增压器的环形排气 通道与中压透平(8)的环形进气通道相接连通，中压透平(8)的环形排气通道与第四组串 联的多级涡旋增压器的环形进气通道相接连通，第四组串联的多级涡旋增压器的环形排气 通道与低压透平(14)的环形进气通道相接连通，低压透平(14)的环形排气通道与涡旋排 气装置(5 的环形进气通道相接连通，涡旋排气装置(5 的排气口与大气连通。
2.根据权利要求1所述的涡旋燃气蒸汽轮机，其特征在于所述楔形体调控装置是位 变式楔形体调控装置(3)，位变式楔形体调控装置(3)由位变式楔形体调控装置流道(31)、 两个连杆(33)、多个可位移楔形体(30)、至少两组位变式楔形体调控装置滑道(32)，至少 两根齿轮轴(19)、至少四个齿轮(39)和至少四根齿条(34)、组成；齿轮(39)和齿条(34) 两者的数量相同，相邻两根齿条(34)平行设置，分别固装在相对应的两个连杆(33)上，每 根齿轮轴(19)上相对应固装两个齿轮(39)，每根齿条(34)与相邻的一个齿轮(39)啮合， 齿轮轴(19)和齿轮(39)为可转动部件，两个连杆(3 间固装有多个可位移楔形体(30)， 多个可位移楔形体(30)等间距设置，相邻两个可位移楔形体(30)为平行设置，对应位变式 楔形体调控装置滑道(3 的可位移楔形体(30)上设有滑槽，通过滑槽连杆(3 和多个 可位移楔形体(30)与至少两组位变式楔形体调控装置滑道(3 滑动配合，可位移楔形体 (30)与位变式楔形体调控装置流道(31)有个连续的相切点并相对应；每组位变式楔形体 调控装置滑道(3 为两条，分别安装在位变式楔形体调控装置流道(31)相对应平行的两 壁上，相邻两组位变式楔形体调控装置滑道(3 平行设置。
3.根据权利要求1所述的涡旋燃气蒸汽轮机，其特征在于所述楔形体调控装置是 形变式楔形体调控装置G)，形变式楔形体调控装置由形变式楔形体调控装置流道 (110)、多个滚轮(36)、多个可变形楔形体(37)、多组形变式楔形体调控装置滑道(77)、多 个调节轴(38)和多个调节轮(3 组成；形变式楔形体调控装置流道(110)相对应平行的 两壁上安装有多组形变式楔形体调控装置滑道(77)，相邻两组形变式楔形体调控装置滑 道(77)平行设置；每个可变形楔形体(37)由两个弹性钢板组成，两个弹性钢板的两端相 固接，每个可变形楔形体(37)的一端固装在形变式楔形体调控装置流道(110)对应的两 壁上，每个可变形楔形体(37)的另一端安装在相对应的形变式楔形体调控装置滑道(77) 上并可沿其定向滑动；调节轮(3 为椭圆轮形构件，每个调节轮(3 的两端安装有滚轮 (36)，调节轮(3 固装在调节轴(38)上并位于每个可变形楔形体(37)的两个弹性钢板之 间，调节轴(38)为可转动部件；形变式楔形体调控装置流道(110)是环形气流通道、矩形气 流通道或者是设有叶片形管的排管气流通道，多个可变形楔形体(37)等间距设置在环形 气流通道或矩形气流通道上，或者分别设置在叶片形管排管气流通道上的叶片形管的排管 之间。
4.根据权利要求1所述的涡旋燃气蒸汽轮机，其特征在于套轴式差速联轴器(10)由 十字轴(11)、中介轴(16)、十字轴安装架(23)、差速联轴器壳体(5)、四个行星齿轮(12)、 两个锥形主动齿轮(M)、四个轴承(60)和两个差速联轴器自动防逆转装置组成；四个行星 齿轮(1 可转动分别安装在十字轴(11)上，中介轴(16)的一端穿过套轴式低压透平轴 (13)与十字轴(11)的中部固接，十字轴(11)固装在十字轴安装架上，十字轴安装架 (23)通过两个轴承阳0)可转动分别安装在中压透平轴(9)和套轴式低压透平轴(13)上， 中压透平轴(9)和套轴式低压透平轴(1 分别固装在相对应的锥形主动齿轮04)上，两 个锥形主动齿轮04)分别与四个行星齿轮(1 相啮合；差速联轴器自动防逆转装置由轮 盘(105)、支架(104)、两个轴键(106)、多个楔形滚道(107)、多个弹簧(10 和多个滚珠 (103)组成；中压透平轴(9)和套轴式低压透平轴(1 的一端分别装在支架(104)的中心 孔和轮盘(10 的中心轴孔内，并分别通过一个轴键(106)与轮盘(10 固接，中压透平轴 (9)和套轴式低压透平轴(1 各通过一个轴承(60)与支架(104)转动连接，支架(104)与 差速联轴器壳体( 相固接，轮盘(10 与支架(104)相邻一侧端面上沿其圆周方向加工 有多个楔形滚道(107)，每个楔形滚道(107)内装有一个滚珠(10 和一个弹簧(102)，所 述弹簧(102)设置在滚珠(103)的外侧。
5.根据权利要求1所述的涡旋燃气蒸汽轮机，其特征在于涡旋排气装置(5 由涡旋 排气装置进气通道(126)、涡旋排气装置进气段(73)、涡旋排气装置过渡段(80)、涡旋排气 装置排气段(163)、涡旋排气装置内进气口(51)、涡旋排气装置外进气口(50)、涡旋排气装 置排气口(48)、第三固液体分离装置(141)、导气涡壳(78)和撑杆(108)构成；第三固液体 分离装置(141)还包括第三切向缝隙(174)、第三气体回流管(17 和第三固液体排出管 (176)；涡旋排气装置进气段(7 为双入口环形等速涡壳，导气涡壳(78)将涡旋排气装置 进气段(7 的进气口一分为二，并分别是涡旋排气装置内进气口(51)和涡旋排气装置外 进气口(50)，涡旋排气装置外进气口(50)位于涡旋排气装置内进气口(51)的外面，涡旋 排气装置内进气口(51)和涡旋排气装置外进气口(50)同为环形并与环形的涡旋排气装置 进气通道(126)相接连通，涡旋排气装置进气通道(1 )的内边为渐开线形并与涡旋排气装置进气段(7 涡壳切向外接，涡旋排气装置进气通道(126)的外边是涡旋排气装置进气 段(73)涡壳渐开线的延长过渡线；导气涡壳(78)设置在涡旋排气装置内进气口(51)与涡 旋排气装置外进气口(50)的中间，导气涡壳(78)由撑杆(108)支撑并与涡旋排气装置进 气段(7 涡壳固接，撑杆(108)的截面为叶片形；涡旋排气装置过渡段(80)是两个筒形构 件，两个筒形构件的一端分别与涡旋排气装置进气段(7 涡壳相切连通，涡旋排气装置过 渡段(80)与涡旋排气装置进气段(7 相切处对应的导气涡壳(78)和涡旋排气装置进气 段(7 涡壳省却；涡旋排气装置排气段(16 的涡壳为半个圆环形状，涡旋排气装置过渡 段(80)的两个筒形构件的另一端分别与涡旋排气装置排气段(16 的半个圆环形涡壳的 两个端面相接连通，涡旋排气装置排气段(163)由涡旋排气装置内环G9)和涡旋排气装置 可调外环G7)组成，涡旋排气装置可调外环G7)设置在涡旋排气装置内环G9)的外面， 涡旋排气装置内环G9)和涡旋排气装置可调外环G7)相对应位置上阵列式设置有多个涡 旋排气装置排气口(48)，涡旋排气装置可调外环07)相对涡旋排气装置内环G9)沿轴向 滑动配合；涡旋排气装置进气段(7 涡壳环形壳体上相切设有多个逆气流方向的第三切 向缝隙(174)，第三切向缝隙(174)与第三固液体分离装置(141)切向连通，第三固液体分 离装置(141)是一个圆环形壳体构件，设置在涡旋排气装置进气段(7 涡壳环形壳体的一 侧并相外切；第三气体回流管(17 由等间距排列的多个第五叶片形管(118)的排管组成， 安装在第三固液体分离装置(141)环形壳体上，其一端伸入到第三固液体分离装置(141) 的中心，另一端在气流旋转方向上与涡旋排气装置进气段(7 涡壳切向相接联通；第三固 液体排出管(176)切向安装在第三固液体分离装置(141)环形壳体上，相切方向与第三切 向缝隙(174)在第三固液体分离装置(141)环形壳体上切向相反。
6.根据权利要求1、2或3所述的涡旋燃气蒸汽轮机，其特征在于所述涡旋增压器是 立交式涡旋增压器O)，立交式涡旋增压器O)由立交式涡旋增压器涡壳(1 )、立交式涡 旋增压器进气口(45)、立交式涡旋增压器排气口(46)、第一固液体分离装置(121)、立交 式涡旋增压器进气通道(159)和立交式涡旋增压器排气通道(160)组成；第一固液体分离 装置(121)包括第一切向缝隙(125)、第一气体回流管(124)和第一固液体排出管(123)； 立交式涡旋增压器涡壳(129)是一个环形等速涡壳，立交式涡旋增压器进气口 0 和立 交式涡旋增压器进气通道(159)同为环形并相连通，立交式涡旋增压器进气通道(159)的 内边为渐开线形并与立交式涡旋增压器涡壳(129)切向外接，立交式涡旋增压器进气通道 (159)的外边是立交式涡旋增压器涡壳(129)渐开线的延长过渡线；立交式涡旋增压器排 气口 G6)由多个等间距排列的第一叶片形管(92)的排管组成，多个等间距排列的第一叶 片形管(9 的排管安装在立交式涡旋增压器涡壳(129)的环形壳体上；立交式涡旋增压器 排气通道(160)越过立交式涡旋增压器进气通道(159)，立交式涡旋增压器进气通道(159) 和立交式涡旋增压器排气通道(160)上设有一个立体相交段，设置在立体相交段处的多个 等间距排列的第一叶片形管(9 的排管内是立交式涡旋增压器排气通道(160)，设置在立 体相交段的多个等间距排列的第一叶片形管(9 的排管外是立交式涡旋增压器进气通道 (159)；立交式涡旋增压器排气口 G6)环形等间距设置的第一叶片形管92的排管与环形的 立交式涡旋增压器排气通道(160)相接连通；立交式涡旋增压器进气通道(159)和立交式 涡旋增压器排气通道(160)上分别设置有一个位变式楔形体调控装置( 或形变式楔形体 调控装置；与立交式涡旋增压器涡壳(129)相切设有多个逆气流方向的第一切向缝隙(125)，第一切向缝隙(125)与第一固液体分离装置(121)切向相接连通，第一固液体分离 装置(121)是一个圆环形壳体构件，设置在立交式涡旋增压器( 的一侧并相外切；第一气 体回流管(124)由多个等间距排列的第三叶片形管(116)的排管组成，安装在第一固液体 分离装置(121)环形壳体上，其一端伸入到第一固液体分离装置(121)的中心，另一端在 气流旋转方向上与立交式涡旋增压器涡壳(129)切向相接联通，第一固液体排出管(123) 切向安装在第一固液体分离装置(121)环形壳体上，相切方向与第一切向缝隙(125)在第 一固液体分离装置(121)环形壳体上切向相反。
7.根据权利要求1、2或3所述的涡旋燃气蒸汽轮机，其特征在于所述涡旋增压器是 超越式涡旋增压器(20)，超越式涡旋增压器00)由超越式涡旋增压器涡壳(130)、超越 式涡旋增压器进气口(72)、超越式涡旋增压器排气口(66)、第二固液体分离装置(131)、 超越式涡旋增压器进气通道(161)和超越式涡旋增压器排气通道(16 组成；第二固液 体分离装置(131)还包括第二切向缝隙(171)、第二气体回流管(17 和第二固液体排出 管(17 ；超越式涡旋增压器涡壳(130)是一个环形等速涡壳，超越式涡旋增压器进气通 道(161)和超越式涡旋增压器进气口 m同为环形并相连通，超越式涡旋增压器进气通 道(161)的内边为渐开线形并与超越式涡旋增压器涡壳(130)切向外接，超越式涡旋增压 器进气通道(161)的外边是超越式涡旋增压器涡壳(130)渐开线的延长过渡线；超越式涡 旋增压器排气口(66)由多个等间距排列的第二叶片形管(11 的排管组成，多个等间距排 列的第二叶片形管(115)的排管安装在超越式涡旋增压器涡壳(130)环形壳体上；超越式 涡旋增压器排气口(66)环形等间距设置的第二叶片形管(11 的排管与环形的超越式涡 旋增压器排气通道(16 相接连通，超越式涡旋增压器排气通道(16 和超越式涡旋增压 器进气通道(161)上分别设置有一个位变式楔形体调控装置( 或形变式楔形体调控装置 (4)；与超越式涡旋增压器涡壳(130)相切设置有多个逆气流方向的第二切向缝隙(171)， 第二切向缝隙(171)与第二固液体分离装置(131)切向连通，第二固液体分离装置(131) 是一个圆环形壳体构件，设置在超越式涡旋增压器00)的一侧并相外切；第二气体回流管 (172)由多个等间距排列的第四叶片形管(117)的排管组成，安装在第二固液体分离装置(131)环形壳体上，其一端伸入到第二固液体分离装置(131)的中心，另一端在气流旋转方 向上与超越式涡旋增压器涡壳(130)切向联通；第二固液体排出管(173)切向安装在第二 固液体分离装置(131)环形壳体上，相切方向与第二切向缝隙(171)在第二固液体分离装 置(131)环形壳体上切向相反。
8.根据权利要求1、2或3所述的涡旋燃气蒸汽轮机，其特征在于所述燃烧室为立交 式涡旋燃烧室(93)，立交式涡旋燃烧室(9 由立交式涡旋燃烧室涡壳(132)、多个立交式 涡旋燃烧室隔板(100)、立交式涡旋燃烧室进气口( )、立交式涡旋燃烧室排气口(96)、 立交式涡旋燃烧室排气集气腔(94)、立交式涡旋燃烧室排气通道(95)、立交式涡旋燃烧室 进气通道(136)、至少一个第一燃料喷嘴(133)、至少一个第一点火器(134)、至少一个第 一喷水嘴(13 和多个柳叶形管(120)组成；立交式涡旋燃烧室涡壳(13 是一个环形等 速涡壳，立交式涡旋燃烧室进气通道(136)和立交式涡旋燃烧室进气口 09)同为环形并 相连通，立交式涡旋燃烧室进气通道(136)的内边为渐开线形并与立交式涡旋燃烧室涡壳(132)切向外接，立交式涡旋燃烧室进气通道(136)的外边是立交式涡旋燃烧室涡壳(132) 渐开线的延长过渡线；立交式涡旋燃烧室(9 内等间距设置有多个立交式涡旋燃烧室隔板(100)，多个立交式涡旋燃烧室隔板(100)将立交式涡旋燃烧室(9 沿轴向均分成多段， 每段立交式涡旋燃烧室(如)由一个立交式涡旋燃烧室混合燃烧段(90)和一个立交式涡旋 燃烧室混合排气段(91)组成，每个立交式涡旋燃烧室混合燃烧段(90)内设有至少一个第 一燃料喷嘴(13 和至少一个第一点火器(134)，每个立交式涡旋燃烧室混合排气段(91) 内设有至少一个第一喷水嘴(135)，每个立交式涡旋燃烧室隔板(100)的中间均设有一个 第一隔板过气孔(101)，各段立交式涡旋燃烧室(9 经第一隔板过气孔(101)首尾相接形 成一个涡环；立交式涡旋燃烧室(9 的涡环横截面立交式涡旋燃烧室涡壳(13 上设有 立交式涡旋燃烧室排气口(96)，立交式涡旋燃烧室排气口(96)位于每个立交式涡旋燃烧 室混合排气段(91)末端的立交式涡旋燃烧室隔板(100)的内侧，立交式涡旋燃烧室排气口 (96)外侧的立交式涡旋燃烧室涡壳(13 上设有立交式涡旋燃烧室排气集气腔(94)，立交 式涡旋燃烧室排气口(96)与立交式涡旋燃烧室排气集气腔(94)连通，立交式涡旋燃烧室 排气集气腔(94)与柳叶形管(120)相接连通，柳叶形管(120)与环形的立交式涡旋燃烧室 排气通道(％)相接连通，柳叶形管(120)设置在立交式涡旋燃烧室进气口 09)对应的立 交式涡旋燃烧室涡壳(13 上，每段立交式涡旋燃烧室(9 设至少一个柳叶形管(120)， 柳叶形管(120)的外侧是立交式涡旋燃烧室进气通道(136)；立交式涡旋燃烧室进气通道 (136)和立交式涡旋燃烧室排气通道(％)上分别设置有一个位变式楔形体调控装置(3)或 形变式楔形体调控装置(4)。
9.根据权利要求1、2或3所述的涡旋燃气蒸汽轮机，其特征在于所述燃烧室为超越 式涡旋燃烧室(97)，超越式涡旋燃烧室(97)由超越式涡旋燃烧室涡壳(137)、多个超越式 涡旋燃烧室隔板(138)、超越式涡旋燃烧室进气口(143)、超越式涡旋燃烧室排气集气腔 144、超越式涡旋燃烧室排气口(99)、超越式涡旋燃烧室排气通道(98)、超越式涡旋燃烧室 进气通道(166)、至少一个第二燃料喷嘴(145)、至少一个第二点火器(146)和至少一个第 二喷水嘴(147)组成；超越式涡旋燃烧室涡壳(137)是一个环形等速涡壳，超越式涡旋燃烧 室进气通道(166)和超越式涡旋燃烧室进气口(14 同为环形并相连通，超越式涡旋燃烧 室进气通道(166)的内边为渐开线形并与超越式涡旋燃烧室涡壳(137)切向外接，超越式 涡旋燃烧室进气通道(166)的外边是超越式涡旋燃烧室涡壳(137)渐开线的延长过渡线； 超越式涡旋燃烧室(97)内等间距设置有多个超越式涡旋燃烧室隔板(138)，多个超越式涡 旋燃烧室隔板(138)将超越式涡旋燃烧室(97)沿轴向均分成多段，每段超越式涡旋燃烧 室(97)由一个超越式涡旋燃烧室混合燃烧段(140)和一个超越式涡旋燃烧室混合排气段 (142)组成，每个超越式涡旋燃烧室混合燃烧段(140)内设有至少一个第二燃料喷嘴(145) 和至少一个第二点火器(146)，每个超越式涡旋燃烧室混合排气段(142)内设有至少一个 第二喷水嘴(147)，每个超越式涡旋燃烧室隔板(138)的中间均设有一个第二隔板过气孔 (139)，各段超越式涡旋燃烧室(97)经第二隔板过气孔(139)首尾相接形成一个涡环；超 越式涡旋燃烧室(97)涡环横截面超越式涡旋燃烧室涡壳(137)上形状为“C”字形的位置 处设有超越式涡旋燃烧室排气口(99)，超越式涡旋燃烧室排气口(99)位于每个超越式涡 旋燃烧室混合排气段(14 末端的超越式涡旋燃烧室隔板(138)的内侧，超越式涡旋燃烧 室排气口(99)外侧的超越式涡旋燃烧室涡壳(137)上设有超越式涡旋燃烧室排气集气腔 (144)，超越式涡旋燃烧室排气口(99)与超越式涡旋燃烧室排气集气腔(144)连通，超越式 涡旋燃烧室排气集气腔(144)与环形的超越式涡旋燃烧室排气通道(98)相接连通，超越式涡旋燃烧室进气通道(166)和超越式涡旋燃烧室排气通道(98)上分别设置有一个位变式 楔形体调控装置( 或形变式楔形体调控装置(4)。
10.根据权利要求1、2或3所述的涡旋燃气蒸汽轮机，其特征在于所述燃烧室为环形 旋转燃烧室(71)，环形旋转燃烧室(71)由环形旋转燃烧室火焰筒(164)、环形旋转燃烧室 内环(86)、环形旋转燃烧室外环(42)、环形旋转燃烧室火焰筒前撑板(87)、环形旋转燃烧 室火焰筒后撑板(88)、压气机轴压气机端心管(52)、压气机轴棘轮端心管(21)、环形旋转 燃烧室进气通道(167)、环形旋转燃烧室排气通道(168)、至少一个第三燃料喷嘴(148)、至 少一个第三点火器(149)和至少一个第三喷水嘴(150)组成；环形旋转燃烧室内环(86)与 环形旋转燃烧室外环0 间设置有环形旋转燃烧室火焰筒(164)，环形旋转燃烧室火焰筒 (164)由环形旋转燃烧室火焰筒内环和环形旋转燃烧室火焰筒外环GO)组成，环形 旋转燃烧室内环(86)的前端和环形旋转燃烧室火焰筒(164)的前端与环形旋转燃烧室火 焰筒前撑板(87)固接，环形旋转燃烧室内环(86)的后端和环形旋转燃烧室火焰筒(164) 的后端与环形旋转燃烧室火焰筒后撑板(88)固接，环形旋转燃烧室火焰筒前撑板(87)和 环形旋转燃烧室火焰筒后撑板(88)分别固装在压气机(1)的压气机轴(58)上；环形旋转 燃烧室火焰筒内环(43)、环形旋转燃烧室火焰筒外环(40)、环形旋转燃烧室火焰筒前撑板 (87)和环形旋转燃烧室火焰筒后撑板(88)均为叠板隔层小孔结构；环形旋转燃烧室火焰 筒(164)沿轴向均分成五个区段，靠近压气机(1)后端的环形旋转燃烧室火焰筒(164)的 五分之三区段为环形旋转燃烧室混合燃烧段(151)，靠近高压透平(7)前端的环形旋转燃 烧室火焰筒(164)的五分之二区段为环形旋转燃烧室混合排气段(152)，环形旋转燃烧室 混合燃烧段(151)内设置有至少一个第三燃料喷嘴(148)和至少一个第三点火器(149)，环 形旋转燃烧室混合排气段(152)内设置有至少一个第三喷水嘴(150)，压气机轴压气机端 心管(5 是环形旋转燃烧室燃料的输送管道，压气机轴棘轮端心管是环形旋转燃烧 室高压洁净水的输送管道，压气机轴压气机端心管(5 与至少一个第三燃料喷嘴(148)相 接连通，压气机轴棘轮端心管与至少一个第三喷水嘴(150)相接连通；环形旋转燃烧 室进气通道(167)为环形设置在环形旋转燃烧室外环0 的外侧且与压气机(1)相邻，环 形旋转燃烧室排气通道(168)为环形设置在环形旋转燃烧室火焰筒外环GO)的外侧且与 高压透平(7)相邻，环形旋转燃烧室进气通道(167)和环形旋转燃烧室排气通道(168)上 分别设置有一个位变式楔形体调控装置( 或形变式楔形体调控装置(4)。
11.根据权利要求1、2或3所述的涡旋燃气蒸汽轮机，其特征在于所述燃烧室为筒形 旋转燃烧室(M)，筒形旋转燃烧室(54)由前端轴(165)、后端轴(67)、筒形旋转燃烧室外 壳体(89)、筒形旋转燃烧室火焰筒(41)、筒形旋转燃烧室前端轴心管(155)、筒形旋转燃烧 室后端轴心管(75)、筒形旋转燃烧室进气通道(169)、筒形旋转燃烧室排气通道(170)、两 个端轴撑板(84)、两个火焰筒内凹端板(85)、多个中空静叶(81)、至少一个第四燃料喷嘴 (156)、至少一个第四点火器(157)和至少一个第四喷水嘴(158)组成；筒形旋转燃烧室外 壳体(89)的腔内设置有筒形旋转燃烧室火焰筒(41)，筒形旋转燃烧室火焰筒的前端 和后端各设置有一个火焰筒内凹端板(85)，两个火焰筒内凹端板(8 在筒形旋转燃烧室 火焰筒Gl)的两端分别与前端轴(16 和后端轴(67)固接，前端轴(16 和后端轴(67) 垂直于两个火焰筒内凹端板(邪)端面各设置有一个端轴撑板(84)，两个端轴撑板(84)分 别与前端轴(165)、后端轴(67)和两个火焰筒内凹端板(8 固接，前端轴(16 与压气机(1)的压气机轴(58)为一体轴，后端轴(67)通过棘轮式超越离合器(57)与高压透平(7) 的高压透平轴(6)的一端传动联接，前端轴(16 和压气机轴(58)上设置有筒形旋转燃烧 室前端轴心管(巧5)，筒形旋转燃烧室前端轴心管(15 与至少一个第四燃料喷嘴(156) 相接连通，后端轴(67)上设置有筒形旋转燃烧室后端轴心管(75)，筒形旋转燃烧室后端轴 心管(7 与至少一个第四喷水嘴(158)相接连通；筒形旋转燃烧室火焰筒(41)、两个端轴 撑板(84)和两个火焰筒内凹端板(8 均为叠板隔层小孔结构；筒形旋转燃烧室火焰筒 (41)沿轴向均勻分成五个区段，靠近压气机(1)后端的筒形旋转燃烧室火焰筒Gl)的五分 之三区段为筒形旋转燃烧室混合燃烧段(153)，靠近高压透平(7)前端的筒形旋转燃烧室 火焰筒Gl)的五分之二区段为筒形旋转燃烧室混合排气段(巧4)，筒形旋转燃烧室混合燃 烧段(15 内设置有至少一个第四燃料喷嘴(156)和至少一个第四点火器(157)，筒形旋转 燃烧室混合排气段(154)内设置有至少一个第四喷水嘴(158)；筒形旋转燃烧室进气通道 (169)设置在筒形旋转燃烧室外壳体(89)的外侧且与压气机(1)相邻，筒形旋转燃烧室排 气通道(170)设置在筒形旋转燃烧室火焰筒Gl)的外侧且与高压透平(7)相邻；在筒形旋 转燃烧室火焰筒Gl)与筒形旋转燃烧室外壳体(89)之间的环形空间与筒形旋转燃烧室排 气通道(170)相交段上设有等间距排列的多个中空静叶(81)，每个中空静叶(81)内是筒 形旋转燃烧室排气通道(170)，每个中空静叶(81)外是压缩空气通道；筒形旋转燃烧室进 气通道(169)和筒形旋转燃烧室排气通道(170)上分别设置有一个位变式楔形体调控装置 (3)或形变式楔形体调控装置(4)。
专利摘要本实用新型涉及一种涡旋燃气蒸汽轮机，属热机领域。旨在解决定压燃烧吸热燃气轮机有效焓降低，限制了燃气轮机效率提高及蒸汽轮机锅炉换热效率和速率低问题。所述涡旋燃气蒸汽轮机的压气机和燃烧室间，燃烧室和高压透平间，高、中、低压透平间各串联多级涡旋增压器，所述涡旋增压器和燃烧室进、排气通道上各串联设置一个楔形体调控装置；高压透平轴通过超越离合器与压气机轴传动连接；中压透平和低压透平轴由差速联轴器差速连接一轴输出动力。本实用新型实现了多变状态下的燃烧吸热和闪蒸混合换热，介质内能到动能，动能到位能转变，使介质压力高出平均吸热温度对应压比，实现深度焓降；可用于航空、车船、输油输气管道增压、供电和活动电站等场合。
文档编号F23R3/42GK201884127SQ20102066681
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者杜臣 申请人:杜臣