液轴气体叶轮机构、液轴气体轮机及其装置的制作方法

本发明涉及热能与动力领域，尤其涉及液轴气体叶轮机构，本发明进一步涉及应用该液轴气体叶轮机构的透平、压气机以及发动机，本发明还涉及液轴气体轮机，以及应用该液轴气体轮机的发动机。

背景技术：

轮机的应用广泛，但是轮机的动叶是直接设置在轴上的，这种叶片的设计难度大，而且存在湍流震荡问题。因此需要发明一种液轴气体轮机。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：

方案1.一种液轴气体叶轮机构，包括至少一个旋转叶轮和至少一个静止叶轮，在所述旋转叶轮上设置转轮液体叶轮区和转轮气体叶轮区，在所述静止叶轮上设置静轮液体叶轮区和静轮气体叶轮区，所有所述旋转叶轮和所有所述静止叶轮交替对应设置，所有所述转轮液体叶轮区和所有所述静轮液体叶轮区交替串联连通且包括在液体叶轮区内，所有所述转轮气体叶轮区和所有所述静轮气体叶轮区交替串联连通且包括在气体叶轮区内。

方案2.在方案1的基础上，进一步在所述旋转叶轮的近心区上设置所述转轮液体叶轮区，或在所述旋转叶轮的远心区上设置所述转轮液体叶轮区。

方案3.在方案1或方案2的基础上，进一步在所述静止叶轮的近心区上设置所述静轮液体叶轮区，或在所述静止叶轮的远心区上设置所述静轮液体叶轮区。

方案4.在方案1至方案3中任一方案的基础上，进一步设置至少一个所述旋转叶轮的转速与另一个所述旋转叶轮的转速不同。

方案5.在方案1至方案4中任一方案的基础上，进一步设置至少一对相邻的所述旋转叶轮转向相反。

方案6.在方案1至方案5中任一方案的基础上，进一步设置所述转轮液体叶轮区和所述转轮气体叶轮区经冷却流道传热设置。

方案7.在方案1至方案6中任一方案的基础上，进一步设置所述静轮液体叶轮区和所述静轮气体叶轮区经冷却流道传热设置。

方案8.在方案6或方案7的基础上，进一步将所述冷却流道设为开放流道或设为热管封闭通道。

方案9.在方案1至方案8中任一方案的基础上，进一步设置所述液体叶轮区与热交换器的被冷却流体通道连通。

方案10.应用如方案1至方案9中方案的所述液轴气体叶轮机构的透平，所述气体叶轮区设为气体透平叶片通道，所述液体叶轮区设为液体泵叶片通道。

方案11.应用如方案1至方案9中方案的所述液轴气体叶轮机构的压气机，所述气体叶轮区设为压气机叶片通道，所述液体叶轮区设为液体马达叶片通道。

方案12.应用如方案1至方案9中方案的所述液轴气体叶轮机构的发动机，一部分对应设置的所述旋转叶轮和所述静止叶轮的所述气体叶轮区设为气体透平叶片通道，所述液体叶轮区设为液体泵叶片通道；另一部分对应设置的所述旋转叶轮和所述静止叶轮的所述气体叶轮区设为压气机叶片通道，所述液体叶轮区设为液体马达叶片通道；所述压气机叶片通道经燃烧室与所述气体透平叶片通道连通，所述液体马达叶片通道与所述液体泵叶片通道连通。

方案13.一种液轴气体轮机，包括至少一个旋转叶轮和至少一个静止叶轮，在所述旋转叶轮的近心区内设置转轮液体叶轮区，在所述旋转叶轮的远心区内设置转轮气体叶轮区，在所述静止叶轮的近心区内设置静轮液体叶轮区，在所述静止叶轮的远心区内设置静轮气体叶轮区，所述旋转叶轮和所述静止叶轮共轴线交替对应设置，所有所述转轮液体叶轮区与所有所述静轮液体叶轮区交替依次连通构成液体叶轮区，所述转轮气体叶轮区与所有所述静轮气体叶轮区交替依次连通构成气体叶轮区。

方案14.在方案13的基础上，进一步使所述液体叶轮区与液体马达和/或与液体泵连通。

方案15.在方案13或方案14的基础上，进一步使所有所述旋转叶轮的旋转方向相同。

方案16.在方案13至方案15中任一方案的基础上，进一步设置至少一个所述旋转叶轮的转速与另一个所述旋转叶轮的转速不同。

方案17.在方案13至方案16中任一方案的基础上，进一步使所述液轴气体轮机还包括冷却器，所述液体叶轮区与所述冷却器的被冷却流体通道连通。

方案18.在方案13至方案17中任一方案的基础上，进一步使所述液体叶轮区经连通回路首尾连通构成闭合回路。

方案19.应用在方案13至方案18中任一方案的所述液轴气体轮机的发动机，所述气体叶轮区构成压缩单元。

方案20.应用在方案13至方案18中任一方案的所述液轴气体轮机的发动机，所述气体叶轮区构成膨胀单元。

方案21.应用在方案13至方案18中任一方案的所述液轴气体轮机的发动机，一个所述液轴气体轮机中的所述气体叶轮区构成膨胀单元，另一个所述液轴气体轮机中的所述气体叶轮区构成压缩单元，所述压缩单元经燃烧室与所述膨胀单元连通，所述膨胀单元的所述液体叶轮区与所述压缩单元的所述液体叶轮区串联连通。

方案22.应用在方案13至方案18中任一方案的所述液轴气体轮机的发动机，一个所述液轴气体轮机中的所述气体叶轮区构成膨胀单元，另一个所述液轴气体轮机中的所述气体叶轮区构成压缩单元，所述压缩单元经燃烧室与所述膨胀单元连通；所述膨胀单元的所述液体叶轮区与所述压缩单元的所述液体叶轮区串联连通并再经连通回路首尾连通构成闭合回路。

本发明中，所谓“在所述旋转叶轮的近心区上设置所述转轮液体叶轮区”是指将所述转轮液体叶轮区设置在相对所述转轮气体叶轮区离所述旋转叶轮的旋转轴线近的位置上。

本发明中，所谓“在所述旋转叶轮的远心区上设置所述转轮液体叶轮区”是指将所述转轮液体叶轮区设置在相对所述转轮气体叶轮区离所述旋转叶轮的旋转轴线远的位置上。

本发明中，所谓“在所述静止叶轮的近心区上设置所述静轮液体叶轮区”是指将所述静轮液体叶轮区设置在相对所述静轮气体叶轮区离所述旋转叶轮的旋转轴线近的位置上。

本发明中，所谓“在所述静止叶轮的远心区上设置所述静轮液体叶轮区”是指将所述静轮液体叶轮区设置在相对所述静轮气体叶轮区离所述旋转叶轮的旋转轴线远的位置上。

本发明中，所谓的“近心区”、“远心区”是互为参照定义的，即近心区相对于远心区离轴线近，即远心区相对于近心区离轴线远。

本发明中，可选择地，在所述旋转叶轮的近心区上设置所述转轮液体叶轮区的方案中，所述转轮气体叶轮区设置在所述旋转叶轮的远心区上；在所述旋转叶轮的远心区上设置所述转轮液体叶轮区的方案中，所述转轮气体叶轮区设置在所述旋转叶轮的近心区上。

本发明中，可选择地，在所述静止叶轮的近心区上设置所述静轮液体叶轮区的方案中，所述静轮气体叶轮区设置在所述静止叶轮的远心区上；在所述静止叶轮的远心区上设置所述静轮液体叶轮区的方案中，所述静轮气体叶轮区设置在所述静止叶轮的近心区上。

本发明中，所谓的“气体轮机”包括膨胀气体轮机、压缩气体轮机、燃气轮机以及航空发动机等。

本发明中，可选择地，所述液轴气体叶轮机构中的所有所述旋转叶轮和所有所述静止叶轮共轴线设置。

本发明中，可选择地，所述转轮液体叶轮区为环形。

本发明中，可选择地，所述转轮气体叶轮区为环形。

本发明中，可选择地，所述静轮液体叶轮区为环形。

本发明中，可选择地，所述静轮气体叶轮区为环形。

本发明中，应根据热能和动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统等，例如控制阀、控制单元、工质冷却系统等。

本发明人认为，天体相互运动必然产生引力相互作用，引力相互作用必然产生物质流动和/或物体形变，由于物质流动和物体形变均为不可逆过程，即均为产生热量的过程，因此引力场作用下的物质流动和物体形变必然产生热量，这种形式产生的热量必然消耗天体的动能，随着时间的推移，经过漫长的过程，天体会逐渐丧失动能，最终天体会相互合并(或相互吞噬)，最终宇宙形成一个质点，这个质点的温度和压力都会剧烈上升，从而形成剧烈的爆炸(由于温度和压力剧烈上升也会引起化学反应和核反应)，爆炸重新形成天体运动状态，即使天体具有动能，天体之间再次形成相互相对运动和相互作用，进入下一个循环。因此可以认为宇宙的存在与发展其实是一个热力学循环过程。这种过程的本质可以简单、易懂地概括为“你惹我，我就一定吞噬你”，由此可见，存在交替作用的主体其最终结局就是相互吞噬、相互合并。

本发明人根据热力学的基本原理以及对宇宙现象的观察认为：在没有外部因素影响的前提下，热不可能百分之百的转换成其它任何形式的能量或物质。传统热力学第二定律中只阐述了在没有外部因素影响的前提下，热不能百分之百的转换成功，这一定律是正确的，但又是片面的。可以用通俗的语言将热定义为能量的最低形式，或者简称为这是宇宙的垃圾。经分析，本发明人还认为：任何生物(动物、植物、微生物、病毒和细菌)的生长过程都是放热的。经分析，本发明人还认为：任何一个过程或任何一个循环(不局限于热力学过程，例如化学反应过程、生物化学反应过程、光化学反应过程、生物生长过程、植物生长过程都包括在内)其最大做功能力守恒，本发明人认为没有光合作用的植物生长过程是不能提高其做功能力的，也就是说，豆芽的做功能力是不可能高于豆子的做功能力加上其吸收的养分的做功能力之和；之所以一棵树木的做功能力要大于树苗的做功能力，是因为阳光以光合作用的形式参与了由树苗到树木的生长过程。

本发明人认为：热机工作的基本逻辑是收敛-受热-发散。所谓收敛是工质的密度的增加过程，例如冷凝、压缩均属收敛过程，在同样的压力下，温度低的工质收敛程度大；所谓受热就是工质的吸热过程；所谓发散是指工质的密度降低的过程，例如膨胀或喷射。任何一个发散过程都会形成做功能力的降低，例如，气态的空气的做功能力要远远低于液态空气的做功能力；甲醇加水加中等温度的热生成一氧化碳和氢气，虽然所生成的一氧化碳和氢气的燃烧热大于甲醇的燃烧热20％左右，但其做功能力大于甲醇的做功能力的比例则微乎其微，其原因在于这一过程虽然吸了20％左右的热，但是生成物一氧化碳和氢气的发散程度远远大于甲醇。因此，利用温度不高的热参加化学反应是没有办法有效提高生成物的做功能力的。

众所周知，在经济学中，对信息不对称和信息对称的研究都授予过诺贝尔奖，可见交易双方拥有信息的状态决定交易成败、交易的公平性和交易的利润。交易的本质其实是信息交易。为本发明人认为，专利具有信息零对称性，即交易双方对专利的真正价值都知之甚少。专利信息零对称属性，如不破解，运营很难实现。专利的信息零对称性决定了专利运营的科学性和复杂性。在普通商品交易中，信息不对称有利于促进交易，提高利润。而对专利而言，则完全不同，专利需要解决技术问题，专利的价值在专利运用中很快被知晓，所以专利必须货真价实，信息零对称和信息不对称必然都会严重阻碍专利运营，解决专利信息零对称问题，使交易双方在高水平上信息对称是专利运营企业的根本工作。

本发明的有益效果如下:

本发明的所述液轴气体叶轮机构、所述液轴气体轮机叶片设计难度小，且减轻了湍流震荡问题。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例2的结构示意图；

图3为本发明实施例3的结构示意图；

图4为本发明实施例4的结构示意图；

图5为本发明实施例5的结构示意图；

图6为本发明实施例6的结构示意图；

图7为本发明实施例7的结构示意图；

图8为本发明实施例8的结构示意图；

图9为本发明实施例9的结构示意图；

图10为本发明实施例10的结构示意图；

图11为本发明实施例11的结构示意图；

图12为本发明实施例12的结构示意图；

图13为本发明实施例13的结构示意图；

图14为本发明实施例14的结构示意图；

图15为本发明实施例15的结构示意图；

图16为本发明实施例16的结构示意图；

图17为本发明实施例17的结构示意图；

图中：

1 旋转叶轮、11 转轮液体叶轮区、12 转轮气体叶轮区、2 静止叶轮、21 静轮液体叶轮区、22 静轮气体叶轮区、3 液体叶轮区、31 液体泵叶片通道、32 液体马达叶片通道、4 气体叶轮区、41 气体透平叶片通道、42 压气机叶片通道、5 开放流道、6 热管封闭通道、7 热交换器、8 燃烧室、9 液体马达、10 液体泵、100 液轴气体轮机、101 膨胀单元、102 压缩单元。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步进行说明。

实施例1

如图1所示的液轴气体叶轮机构，包括至少一个旋转叶轮1和至少一个静止叶轮2，在所述旋转叶轮1上设置转轮液体叶轮区11和转轮气体叶轮区12，在所述静止叶轮2上设置静轮液体叶轮区21和静轮气体叶轮区22，所有所述旋转叶轮1和所有所述静止叶轮2交替对应设置，所有所述转轮液体叶轮区11和所有所述静轮液体叶轮区21交替串联连通且包括在液体叶轮区3内，所有所述转轮气体叶轮区12和所有所述静轮气体叶轮区22交替串联连通且包括在气体叶轮区4内。

本实施例中，包括两个旋转叶轮1以及两个静止叶轮2，且相对所述转轮气体叶轮区12，将所述转轮液体叶轮区11设置在了所述旋转叶轮1的远心区上，同时，相对所述静轮气体叶轮区22，将所述静轮液体叶轮区21设置在了所述静止叶轮2的远心区上。

作为可以变换地实施方式，所述旋转叶轮1和所述静止叶轮2的个数可以根据需要调整。

本实施例中以及下述所有实施方式中，均设置所述液体叶轮区3、所述气体叶轮区4中的流体流动方向相反，作为可以变换地实施方式，也可以设置所述液体叶轮区3、所述气体叶轮区4中的流体流动方向相同，不影响本发明目的的实现。

实施例2

如图2所示的液轴气体叶轮机构，其与实施例1的基础区别在于，改为设置一个静止叶轮2，并将所述转轮液体叶轮区11改为设置在所述旋转叶轮1的近心区上，将所述静轮液体叶轮区21改为设置在所述静止叶轮2的近心区上。

实施例3

如图3所示的液轴气体叶轮机构，其与实施例2的区别在于，实施例2中两个所述旋转叶轮1设置在同一旋转轴上，两个所述旋转叶轮1的转速、旋转方向相同(实施例1也是如此)，本实施例中，是将两个旋转叶轮分设在不同轴上，以实现两个所述旋转叶轮1的转速不同，还可实现相邻的两个所述旋转叶轮1转向相反。

实施例4

一种液轴气体叶轮机构，其在实施例2的基础上，该实施例中所述转轮液体叶轮区11在近心区，进一步使所述转轮液体叶轮区11和所述转轮气体叶轮区12经冷却流道传热设置。

如图4所示，本实施例中，所述冷却流道设为了开放流道5，所述开放流道5与所述液体叶轮区3连通，使得所述液体叶轮区3的液体能够导入所述旋转叶轮1的叶片内。

实施例5

一种液轴气体叶轮机构，其在实施例1的基础上，该实施例中所述转轮液体叶轮区11在远心区，进一步使所述转轮液体叶轮区11和所述转轮气体叶轮区12经冷却流道传热设置。

如图5所示，本实施例中，所述冷却流道设为了开放流道5。

实施例6

一种液轴气体叶轮机构，其与实施例4的区别在于，如图6所示，给出了所述开放流道5的另一种结构形式。

实施例7

一种液轴气体叶轮机构，其与实施例5的区别在于，如图7所示，给出了所述开放流道5的另一种结构形式。

实施例8

一种液轴气体叶轮机构，其与实施例4的区别在于，如图8所示，将所述冷却流道改设为热管封闭通道6。

作为可以变换地实施方式，本发明所有实施例及其变换得到的实施方式均可参照实施例4至实施例8在设置所述冷却流道，还可以参照实施例4至8使所述静轮液体叶轮区21和所述静轮气体叶轮区22经冷却流道传热设置。

实施例9

如图9所示的液轴气体叶轮机构，其在实施例1的基础上，进一步将所述液体叶轮区3与热交换器7的被冷却流体通道连通。

实施例10

如图10所示的气体叶轮机构，其与实施例9的区别在于，进一步将所述液体叶轮区3经连通回路首尾连通构成闭合回路，且给出了所述热交换器7的另一种设置方式。

实施例11

如图11所示的气体叶轮机构，其与实施例10的区别在于，给出了所述热交换器7的再一种设置方式。

当然，所述热交换器7的设置方式还有很多，例如直接在需要冷却的液体的流体中设置冷却管路，等等。

实施例12

如图12所示的气体叶轮机构，其在实施例3的基础上，进一步将所述液体叶轮区3与热交换器7的被冷却流体通道连通。

作为可以变换地实施方式，本发明所有实施例及其变换得到的实施方式均可参照实施例9至实施例12设置所述热交换器7。

本发明上述各实施例及其变换得到的实施方式均可应用至透平，并可参照图13将所述气体叶轮区4设为气体透平叶片通道41，所述液体叶轮区3设为液体泵叶片通道31，或应用至压气机，并可参照图13将所述气体叶轮区4设为压气机叶片通道42，所述液体叶轮区3设为液体马达叶片通道32。

实施例13

如图13所示应用实施例1中所述液轴气体叶轮机构的发动机，一部分对应设置的所述旋转叶轮1和所述静止叶轮2的所述气体叶轮区4设为气体透平叶片通道41，所述液体叶轮区3设为液体泵叶片通道31；另一部分对应设置的所述旋转叶轮1和所述静止叶轮2的所述气体叶轮区4设为压气机叶片通道42，所述液体叶轮区3设为液体马达叶片通道32；所述压气机叶片通道42经燃烧室8与所述气体透平叶片通道连通41，所述液体马达叶片通道32与所述液体泵叶片通道31连通。

实施例14

如图14所示应用实施例10中所述液轴气体叶轮机构的发动机，一部分对应设置的所述旋转叶轮1和所述静止叶轮2的所述气体叶轮区4设为气体透平叶片通道41，所述液体叶轮区3设为液体泵叶片通道31；另一部分对应设置的所述旋转叶轮1和所述静止叶轮2的所述气体叶轮区4设为压气机叶片通道42，所述液体叶轮区3设为液体马达叶片通道32；所述压气机叶片通道42经燃烧室8与所述气体透平叶片通道连通41，所述液体马达叶片通道32与所述液体泵叶片通道31连通。

作为可以变换的实施方式，本发明中所有关于液轴气体叶轮机构的实施方式均与替代实施例1、实施例10应用至实施例13以及实施例14。

本发明还涉及液轴气体轮机，参照附图2，其包括至少一个旋转叶轮1和至少一个静止叶轮2，在所述旋转叶轮1的近心区内设置转轮液体叶轮区11，在所述旋转叶轮1的远心区内设置转轮气体叶轮区12，在所述静止叶轮2的近心区内设置静轮液体叶轮区21，在所述静止叶轮2的远心区内设置静轮气体叶轮区22，所述旋转叶轮1和所述静止叶轮2共轴线交替对应设置，所有所述转轮液体叶轮区11与所有所述静轮液体叶轮区21交替依次连通构成液体叶轮区3，所述转轮气体叶轮区12与所有所述静轮气体叶轮区22交替依次连通构成气体叶轮区4。

实施例15

如图15所示的液轴气体轮机，其在上述参照附图2的液轴气体轮机的基础上，进一步将所述液体叶轮区3与液体马达9连通，所述液体叶轮区3经连通回路首尾连通构成闭合回路。

实施例16

如图16所示的液轴气体轮机，其在实施例15的基础上，进一步使所述液体叶轮区3与液体泵10连通。

作为可以变换地实施方式，本实施例中所述液体马达9可以不设。

作为可以变换地实施方式，可以在不所述液体马达9、所述液体泵10的情况下，而仅使所述液体叶轮区3经连通回路首尾连通构成闭合回路。

作为可以变换地实施方式，上述液轴气体轮机，可参照实施例1，将所有旋转叶轮1设置在同一轴上，以实现所有所述旋转叶轮1的旋转方向相同。当然，也可以如实施例15、实施例16所示将所述旋转叶轮1分别设置在不同轴上，以实现至少一个所述旋转叶轮1的转速与另一个所述旋转叶轮1的转速不同。

作为可以变换地实施方式，上述液轴气体轮机，可参照实施例9至实施例12设置所述热交换器7作为冷却器，并使所述液体叶轮区3与所述冷却器的被冷却流体通道连通。当然也可以设置其他形式的冷却器。

本发明上述液轴气体轮机的各实施例及其变换得到的实施方式均可应用至发动机，并使所述气体叶轮区4构成压缩单元，或使所述气体叶轮区4构成膨胀单元。

实施例17

一种应用上述参照图2所示的所述液轴气体轮机100的发动机，如图17所示，一个所述液轴气体轮机100中的所述气体叶轮区4构成膨胀单元101，另一个所述液轴气体轮机100中的所述气体叶轮区4构成压缩单元102，所述压缩单元101经燃烧室8与所述膨胀单元102连通，所述膨胀单元101的所述液体叶轮区3与所述压缩单元102的所述液体叶轮区3串联连通。

作为可以变换地实施方式，可以参照实施例14、15等，使所述膨胀单元101的所述液体叶轮区3与所述压缩单元102的所述液体叶轮区3串联连通并再经连通回路首尾连通构成闭合回路。

本发明各实施例中的技术要素在不冲突的情况下可以相互组合。

显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。