涡旋空气内能利用装置的制作方法

专利名称：涡旋空气内能利用装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及可再生能源利用和机械制造技术领域，特别涉及一种将空气内能转化为机械能，制冷、制水为副产品的涡旋空气内能利用装置。
背景技术：
现代经济社会发展，能源需求越来越大，能源结构以不可再生高污染的石化能源为主；石化能源使用总的效果是给地球增温，其主要排放物二氧化碳则阻碍地球热量向外空间幅射，平均气温升高和污染，破坏了地球自然生态环境，其后果是灾难性的；可再生能源利用近年来有一定进展，仍存在着投资大、效率低、综合经济性差等诸多问题有待解决。任何物质，无论温度高低，都存在一定容量的内能，内能是可再生取之不尽的能源，这方面的应用和研究可谓凤毛麟角；中国专利200580043924.9《空气内能的应用及装置》，用一种类似拉法尔喷管装置，使气流加速并加以利用；一定压差介质在拉法尔喷管中可实现能够达到的最高的速度，自然风的流动压差极其微小，数百千米一定角度两山脉有效压差利用，所谓山口效应，不过从5级风提高到6-7级风；200580043924. 9号专利所谓“空气内能的应用”不过是空气位能(势能)即空气的有效压差利用。热泵对低沸点物质压缩液化，放出气化热，在理想可逆状态下只能补偿压缩功；由此可见，包括空气在内气体内能利用，实用和应用技术上还是一块空白。另外，有关这方面的研究和发明，动辄就冠以第一类或第二类永动机而距之千里，阻碍了空气内能利用研究和应用。支持热机理论体系是热力学和卡诺热机循环理论；卡诺热机循环理论为人们提高热机效率指明了方向，同时也封闭了人们利用物质内能的大门；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
的效率刃=I -(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
1 I
和第226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和热机效率，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。本人在前专利申请《涡旋燃气蒸汽轮机》申请号为201010592393. I和201020666816. 5这方面作了探讨，为本发明提供部分技术支持。

发明内容
包括空气在内气体内能和分子的结构能化学能、原子的核能原子能一样，是又一个物质层面的能量载体；面对大气这样一个巨大的热库人们只能无限制地排放，却无法加以利用，造成这种状况是现代热力学和热机理论的必然结果；根据卡诺理论，当热机排放温度等于环境温度时，即达到热机循环热效率的最大值；低于环境温度排放，经典的热力学及教科书都会一口同声说不可能，它告诉人们，不用任何能源和将全部能源都转化为机械能的热机，是不可能实现的永动机；通用热机是不可能实现低于环境的温度排放；要实现这个温度，较平均吸热温度，就必须实现高于其对应的压比，常规的现有气体增压方法在提高介质压力的同时，也提高了介质的平均吸热温度，显然是行不通的；只有用介质的内能提高介质的压力，使其高出平均吸热温度对应的压比，实现深度焓降，才能实现低于环境温度排放，才能实现空气内能的利用，这是本发明将要解决的技术问题。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种涡旋空气内能利用装置，所述涡旋空气内能利用装置包括启动机、启动机离合器、压气机、棘轮式超越离合器、套轴式差速联轴器、高压透平、中压透平、低压透平和计算机调控中心；所述涡旋空气内能利用装 置还包括涡旋增压器、涡旋排气装置、楔形体调控装置；所述涡旋增压器由设置在压气机与高压透平间的第一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二组串联的多级涡旋增压器和中压透平与低压透平间设置的第三组串联的多级涡旋增压器组成，所述涡旋增压器是单入口立交式涡旋增压器或者是超越式涡旋增压器，或者是多入口立交式涡旋增压器；所述涡旋排气装置是双环涡旋排气装置或者是单环涡旋排气装置；所述涡旋增压器的进、排气通道上各设置有一个楔形体调控装置，所述楔形体调控装置是分布位变式楔形体调控装置或者是一体位变式楔形体调控装置，或者是分布形变式楔形体调控装置或是外推形变式楔形体调控装置，或者是内顶形变式楔形体调控装置；三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、第三固液体分离装置、第四固液体分离装置和第五固液体分离装置，且第一、第二、第三、第四和第五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，涡旋排气装置的阵列式排气口与大气连通；在涡旋增压器和涡旋排气装置中，在涡旋流场效应和势流叠加及拉法尔喷管临界效应作用下，空气在定常连续涡旋流中被动态压缩；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并一轴输出动力；下一级套轴式差速联轴器的两个输入轴的一轴联接上一级套轴式差速联轴器的输出轴中介轴可方便实现三轴及上个动力装置输出轴的差速联接和焓降动态分配；所述涡旋空气内能利用装置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。
为解决上述技术问题本发明采取的技术手段是实现上述技术方案一个关键设备是涡旋增压器和楔形体调控装置，涡旋增压器的进、排气通道上分别设置一个楔形体调控装置，楔形体调控装置的作用是使涡旋增压器内介质的压力升高，同时实现介质的定常连续流动，其作用原理是拉法尔喷管临界效应；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拉法尔喷管上游压力室压力和降低拉法尔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，从而在临界压比范围内降低或增加背压室压力拉法尔喷管的喉部流体速度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，会相应增加或减小拉法尔喷管的容积流量，拉法尔喷管喉部流体速度不变；应用拉法尔喷管临界效应(临界状态下喉部流速不变和下游压力扰动上传逆止效应)，在涡旋增压器进、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涡旋增压器压力，涡旋增压器的容积和质量流量，同时实现介质的定常连续流动。本发明和本人在前专利申请《涡旋燃气蒸气轮机》推出 喉部截面可调的楔形体调控装置，在伺服机构作用下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。涡旋增压器压力升高，势必会向上游逆流，低于涡旋增压器压力的介质不能进入涡旋增压器，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；本发明采用的方法是涡旋流诱导，涡旋增压器和涡旋排气装置进气段均是环形等速涡壳，等速涡壳的流体特性是，介质的无攻角入射，即入射的介质流与等速涡壳内的涡旋流矢量相同流线重合，作用于入射介质流的背压是低于流体静压头一个动压头值，同时入射的介质流给涡旋流动量使涡旋流加速势流叠加相互促进，诱导压力相对较低的介质进入涡旋增压器和涡旋排气装置，在涡旋增压器和涡旋排气装置中，在涡旋流场效应、流体特性、势流叠加和其进、排气通道安装的楔形体调控装置拉法尔喷管的临界效应作用下，介质被动态压缩；涡旋增压器可以多个(级)串联设置，串联的多级涡旋增压器效应的叠加使介质的压力高出介质的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。理论探讨与支持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)，在各各方向上都相等(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； = P1 + ^-COS a ;观
测点迎着来流方向，a = 0,cosa = I, p = px感应的是流体的总压头(等于流体的静
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° ,cosa =-I,; = ; ,感应的压力
等于流体的静压头值加上动压头的相反数，(P为流体的比重，w为流体质点相对观测点的速度)。
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 = A分布(r为涡旋强度，h为涡旋内任一点m到
Anh
涡心的垂直距离)；无限伸展涡旋所诱导的速度场按式= ^分布；涡旋压力场按式
LTm
P = P^-~->Pc = P=O-PW2分布(P①为介质滞止压，角C为涡心参数);以上是涡旋内似
固体旋转区到涡旋流的边界层间环形空间涡旋流的速度场和涡旋内压力场分布公式；就是 说，涡旋内压力降，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的边界层间环形空间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 ”(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；实际流体由于存在沾滞性，
“随时间的的推移，速度环量将发生变化，也就是说产生或消灭涡旋，当时，r增加，
dt
涡通量是增加的；当$<0时，r减少，涡通量减少”(1982年8月北京大学出版社出版，吴 dt
望一著《流体力学》上册，第219页);涡旋流另一个特性是延涡管长度每一个截面，涡旋强度都相等，就是说单位涡管面积涡旋强度会随涡管截面的缩小而增强，较高的涡旋强度对应较高的流体速度；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(渐开线即是渐近线)向涡旋中心接近，根据动量守恒和势流叠加定理，流体速
度将增加，如式w = ^所示，流体速度的增加其能量来源于流体的内能，部分流体内能转 2m
化为流体动能，表征内能水平流体的温度将下降J(k为绝热指数，下角标^为
初始参数)，当进入润旋流似固体旋转区时，流体的速度下降，在润心处W = 0,流体流线卷积流体被动态压缩，流体的部分动能转化为流体的位能(势能)，流体的滞止压升高，作用入射介质流的背压则下降；飓风、龙卷风威力巨大，奥秘就在于这种效应，且称之为涡旋效应或涡旋流场效应，即涡旋流的速度场、压力场、温度场和能量场效应；本发明和本人在前专利申请《涡旋燃气蒸气轮机》推出的涡旋增压器和涡旋排气装置均是具有固定边界自行封闭环形等速涡环，涡环涡管首尾相接，属无限伸展涡旋，是较为理想涡旋；气流延等速涡壳渐开线环形进气通道进入所述涡旋增压器和涡旋排气装置，遵循动量守恒定律气体流速增加，气体的部分内能转变为气体的动能，在涡旋增压器和涡旋排气装置内，流线卷积势流叠加，在涡旋流似固体旋转区气流速度下降，在涡心速度降为零，流体的动能又转变为流体的位能，实现动态压缩，即用介质的内能提高介质的压力；由于所述装置是具有固定边界的等速涡环，体积不能随介质压力升高而膨胀，同时在所述装置进、排气通道上安装的楔形体调控装置结构形线所构成的拉法尔喷管临界效应作用下，介质的压力升高，随着流体速度增加表征矢量场特征作用于入射气流的背压则下降；串联的多级上述装置效应叠加，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，实现低于环境温度排放 ；所谓深度焓降，系指工作介质在放热过程中焓的降低大于其吸热过程焓的增加。肯定有人对此是否遵循热力学第二定律提出质疑；任何理论都有它的适用范围，热力学理论也不例外；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，一般说来，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，在这个层面上物质运动包括时间之矢均指向熵增加；通常情况下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，涡旋流场是一种低压控制区，而负压力场与引力场具有等效性。本发明是本人在前专利申请《涡旋燃气蒸汽轮机》推出的(单入口 )立交式涡旋增压器、超越式涡旋增压器、(分布)位变式楔形体调控装置、(分布)形变式楔形体调控装置、(双环)涡旋排气装置和套轴式差速联轴器应用的拓展，同时本发明推出多入口立交式涡旋增压器、单环涡旋排气装置、一体位变式楔形体调控装置、外推形变式楔形体调控装置和内顶形变式楔形体调控装置系列装置，为本发明提供技术支持。本发明的有益效果是一、在涡旋增压器和涡旋排气装置中，在涡旋流的速度场、压力场、温度场、能量场效应作用下，在其进、排气通道上设置的楔形体调控装置拉法尔喷管临界状态下流速保持和压力波逆止效应和势流叠加效应及流体标量场和矢量场特性作用下，实现空气部分内能到动能，动能到位能的转变，同时实现介质的定常连续流动，使空气的压力高出平均吸热温度对应的压比，从而实现深度焓降；这一技术为新能源开发，特别是空气内能利用开辟了新途径。二、将多动力源动态整合一轴输出技术应用于涡旋空气内能利用装置，这一技术是通用差速器应用的拓展；解决了长期困扰动力界多动力源动态整合一轴输出和多组透平及其它动力装置焓降动态分配，动力一轴输出问题，承载这一技术的是套轴式差速联轴器，所述套轴式差速联轴器两输入轴，在一侧无动力输入时，可自动防逆转。三、位变和形变式楔形体调控装置具有调控易于实现、适合于任何流体通道、流阻小、漏泄少的特点。四、本发明开拓了可再生能源应用新领域，在动力输出的同时生产冷量和淡水；具有结构设计合理、无环境污染、投资少综合经济效益高的特点；特别适用于分布式发电同时有冷量和淡水需求场合使用。


图I是采用多级单入口和多入口立交式涡旋增压器的三组透平、轴传动涡旋空气内能利用装置轴向剖面结构示意图；图2是采用多级超越式涡旋增压器20和多入口立交式涡旋增压器109的三组透平、轴传动涡旋空气内能利用装置轴向剖面结构示意图；图3是采用多级超越式涡旋增压器20和多入口立交式涡旋增压器109的三组透平、电传动涡旋空气内能利用装置轴向剖面结构示意图；图4是采用多级多入口立交式涡旋增压器109的两组透平、电传动涡旋空气内能利用装置轴向剖面结构示意图；图5是内顶形变式楔形体调控装置255轴向剖面结构示意图；图6是图5侧向结构示意图；图7是超越式涡旋增压器单元体并列多个字母S形排列数量为偶数时的结构示意图；图8是超越式涡旋增压器单元体并列多个字母Z形排列数量为4的整数倍时的结构示意图；图9是超越式涡旋增压器单元体并列多个字母Z形排列数量加I为4的整数倍时的结构示意图；图10是图4F-F向剖面结构示意图；图11是图IA-A向剖面结构示意图；图12是切向缝隙的结构示意图；图13是一体位变式楔形体调控装置224的径向剖面结构示意图；图14 一体位变式楔形体调控装置224轴向剖面结构示意图；图15是图14侧向结构示意图；图16是外推形变式楔形体调控装置237轴向剖面结构示意图；图17是图16侧向结构示意图；图18是内顶形变式楔形体调控装置255的顶杆安装座252和顶杆上端结构示意图；图19是图18K-K向剖面结构示意图；图20是图2B-B向剖面结构示意图；图21为差速联轴器自动防逆转装置结构示意图；图22是图21J-J向剖面结构示意图；图23是图IC-C向剖面结构示意图；图24是图2D-D向剖面结构示意图；图25为安装在环形或矩形气流通道上的分布形变式楔形体调控装置4结构示意图；图26为安装在叶片形管的排管间的分布形变式楔形体调控装置4结构示意图；图27为分布位变式楔形体调控装置3结构示意图。
需要注明的一点是限于页面尺寸，图I第一组串联的多级涡旋增压器只示出了四级单入口立交式涡旋增压器2，图2第一组串联的多级涡旋增压器只示出了六级超越式涡旋增压器20，图3第一组串联的多级涡旋增压器只示出了七级超越式涡旋增压器20，图4第一组串联的多级涡旋增压器只示出了五级多入口立交式涡旋增压器109，图I、图2和图3第二组串联的多级涡旋增压器、第三组串联的多级涡旋增压器各只示出了一级多入口立交式涡旋增压器109，图4中第二组串联的多级涡旋增压器只示出了 I级多入口立交式涡旋增压器109，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。
具体实施例方式具体实施方式
一，结合图I至图27说明本实施方式，本实施方式的涡旋空气内能利用装置包括启动机55、启动机离合器56、压气机I、棘轮式超越离合器57、套轴式差速联轴器、高压透平7、中压透平8、低压透平14和计算机调控中心；其特征在于所述涡旋空气内能利用装置还包括涡旋增压器、涡旋排气装置、楔形体调控装置；所述涡旋增压器由设置在压气机I与高压透平7间的第一组串联的多级涡旋增压器、高压透平7与中压透平8间设置的第二组串联的多级涡旋增压器和中压透平8与低压透平14间设置的第三组串联的多级涡旋增压器组成，所述涡旋增压器是单入口立交式涡旋增压器2或者是超越式涡旋增压器20，或者是多入口立交式涡旋增压器109 ;所述涡旋排气装置是双环涡旋排气装置53或者是单环涡旋排气装置15 ;所述涡旋增压器的进、排气通道上各设置有一个楔形体调控装置，所述楔形体调控装置是分布位变式楔形体调控装置3或者是一体位变式楔形体调控装置224，或者是分布形变式楔形体调控装置4或是外推形变式楔形体调控装置237，或者是内顶形变式楔形体调控装置255 ;三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、第三固液体分离装置141、第四固液体分离装置191和第五固液体分离装置201，且第一、第二、第三、第四和第五固液体分离装置结构相同；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I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I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I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的环形进气通道相接连通，涡旋排气装置的阵列式排气口与大气连通；在涡旋增压器和涡旋排气装置中，在涡旋流场效应和势流叠加及拉法尔喷管临界效应作用下，空气在定常连续涡旋流中被动态压缩；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并一轴输出动力；下一级套轴式差速联轴器10的两个输入轴的一轴联接上一级套轴式差速联轴器10’的输出 轴中介轴16’，可方便实现三轴及上个动力装置输出轴的差速联接和焓降动态分配；所述涡旋空气内能利用装置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。
具体实施方式
二结合图I至图4、图13至图15说明本具体实施方式
，本具体实施方式
的楔形体调控装置是一体位变式楔形体调控装置224 ;—体位变式楔形体调控装置224由一体位变式楔形体225、一体位变式楔形体调控装置流道226、至少三个一体位变式楔形体调控装置滑道227和相同数量个一体位变式楔形体调控装置齿条滑槽228、一体位变式楔形体调控装置齿轮229、一体位变式楔形体调控装置齿轮轴230组成；一体位变式楔形体调控装置流道226为渐缩或渐扩的环形气流通道，至少三个一体位变式楔形体调控装置滑道227安装在一体位变式楔形体调控装置流道226与轴线平行的内壁上，相邻两个一体位变式楔形体调控装置滑道227平行设置；一体位变式楔形体225由至少两个单元组合安装而成，一体位变式楔形体225上等间距安装至少三个一体位变式楔形体调控装置齿条滑槽228，一体位变式楔形体调控装置齿条滑槽228为滑槽齿条一体式设计，通过一体位变式楔形体调控装置齿条滑槽228的滑槽一体位变式楔形体225可滑动安装在一体位变式楔形体调控装置滑道227上，一体位变式楔形体调控装置齿条滑槽228的齿条与对应的一体位变式楔形体调控装置齿轮229啮合，一体位变式楔形体调控装置齿轮229固装在对应的一体位变式楔形体调控装置齿轮轴230上,一体位变式楔形体调控装置齿轮轴230为可转动部件。其它与具体实施方式
一相同。本具体实施方式
的一体位变式楔形体调控装置齿轮轴230由伺服机构驱动并带动一体位变式楔形体调控装置齿轮229转动，一体位变式楔形体调控装置齿轮229啮合传动一体位变式楔形体调控装置齿条滑槽228的齿条，一体位变式楔形体调控装置齿条滑槽228带动一体位变式楔形体225延一体位变式楔形体调控装置滑道227产生位移，一体位变式楔形体225与对应的一体位变式楔形体调控装置流道226外壁结构形线构成喉部截面可调的拉法尔喷管；一体位变式楔形体调控装置齿条滑槽228的滑槽与一体位变式楔形体调控装置滑道227密贴滑动配合，确保一体位变式楔形体调控装置齿条滑槽228的齿条和一体位变式楔形体调控装置齿轮229密贴啮合。
具体实施方式
三结合图I至图4、图16和图17说明本具体实施方式
，本具体实施方式
的楔形体调控装置是外推形变式楔形体调控装置237 ;外推形变式楔形体调控装置237由外推形变式楔形体调控装置流道239、两个外推形变式楔形体238、两个第一条形铁244、至少两个外推形变式楔形体调控装置齿轮轴243、至少四个外推形变式楔形体调控装置齿轮242和相同数量个外推形变式楔形体调控装置齿条滑槽241、外推形变式楔形体调控装置滑道240组成；每个外推形变式楔形体238由至少两个条形弹性钢板组成，所述两个外推形变式楔形体238的一端分别固装在外推形变式楔形体调控装置流道239相对应的两壁上，两个外推形变式楔形体238中间位置对应的外推形变式楔形体调控装置流道239两壁上各安装一个具有一定厚度第一条形铁244 ;两个外推形变式楔形体238的另一端各等间距安装有至少两个外推形变式楔形体调控装置齿条滑槽241，外推形变式楔形体调控装置齿条滑槽241为滑槽齿条一体式设计，外推形变式楔形体调控装置齿条滑槽241的滑槽为燕尾形，可滑动安装在对应的燕尾形外推形变式楔形体调控装置滑道240上，外推形变式楔形体调控装置滑道240等间距分别安装在外推形变式楔形体调控装置流道239相对应的两壁上，相邻两个外推形变式楔形体调控装置滑道240平行设置；外推形变式楔形体调控装置齿条滑槽241的齿条与对应的外推形变式楔形体调控装置齿轮242相啮合，相对应的两个外推形变式楔形体调控装置齿轮242固装在一个外推形变式楔形体调控装置齿轮轴243上，外推形变式楔形体调控装置齿轮轴243为可转动部件。其它与具体实施方式
一相同。
本具体实施方式
的至少两个外推形变式楔形体调控装置齿轮轴243由伺服机构驱动并带动相对应的至少四个外推形变式楔形体调控装置齿轮242转动，至少四个外推形变式楔形体调控装置齿轮242分别啮合传动对应的外推形变式楔形体调控装置齿条滑槽241，至少四个外推形变式楔形体调控装置齿条滑槽241分别并同步推动两个外推形变式楔形体238产生变形，外推形变式楔形体调控装置流道239中相对应的两个外推形变式楔形体238结构形线构成喉部截面可调的拉法尔喷管；第一条形铁244的功用是在外推形变式楔形体238接近平直时使其向流道内产生一定弧度弯曲，第一条形铁244也可焊装在外推形变式楔形体238上；外推形变式楔形体调控装置流道239是矩形的也可以是环形的，夕卜推形变式楔形体调控装置流道239为环形时外推形变式楔形体调控装置齿轮242、外推形变式楔形体调控装置齿条滑槽241和外推形变式楔形体调控装置滑道240至少为六个；夕卜推形变式楔形体调控装置齿条滑槽241的燕尾形滑槽与燕尾形外推形变式楔形体调控装置滑道240密贴滑动配合，确保外推形变式楔形体调控装置齿条滑槽241的齿条和外推形变式楔形体调控装置齿轮242密贴啮合。
具体实施方式
四结合图I至图4、图5、图6、图18和图19说明本具体实施方式
，本具体实施方式
的楔形体调控装置是内顶形变式楔形体调控装置255 ;内顶形变式楔形体调控装置255由内顶形变式楔形体调控装置流道246、两个内顶形变式楔形体245、两个第二条形铁256、至少四个内顶形变式楔形体调控装置滑道247、至少四个内顶形变式楔形体调控装置滑槽248、至少四个传动齿轮249和同等数量个传动齿轮轴250、顶杆251、顶杆安装座252、顶杆滚轮194、顶杆滚轮轴193、作用齿轮253、丝筒254、丝筒安装座257组成；每个内顶形变式楔形体245由至少两个条形弹性钢板组成，两个内顶形变式楔形体245的一端分别固装在内顶形变式楔形体调控装置流道246相对应的的两壁上，两个内顶形变式楔形体245的另一端各等间距安装有至少两个内顶形变式楔形体调控装置滑槽248，内顶形变式楔形体调控装置滑槽248为燕尾形，可滑动安装在对应的燕尾形内顶形变式楔形体调控装置滑道247上，内顶形变式楔形体调控装置滑道247等间距分别安装在内顶形变式楔形体调控装置流道246的两壁上，相邻两个内顶形变式楔形体调控装置滑道247平行设置；第二条形铁256焊装在内顶形变式楔形体245的中部，对应顶杆251位置第二条形铁256上设顶杆安装座252，顶杆安装座252由顶杆滚轮槽195和顶杆滚轮轴安装孔196构成，顶杆滚轮194可滚动位移安装在顶杆滚轮槽195内，并由顶杆滚轮轴193可转动安装在顶杆251的一端，顶杆滚轮轴193的两端通过顶杆滚轮轴套329可滚动位移安装在两个矩形顶杆滚轮轴安装孔196内，顶杆251的另一端丝扣啮合安装在丝筒254的中心孔内，丝筒254为一端封闭筒形构件，丝筒254轴向限位可转动安装在丝筒安装座257上，丝筒安装座257分别固装在内顶形变式楔形体调控装置流道246两壁的外侧；作用齿轮253固装在丝筒254上并与传动齿轮249相啮合，传动齿轮249固装在传动齿轮轴250上，传动齿轮轴250为可转动部件。其它与具体实施方式
一相同。本具体实施方式
的传动齿轮轴250由伺服机构驱动并带动传动齿轮249转动，传动齿轮249啮合传动作用齿轮253旋转，作用齿轮253带动丝筒254 —起旋转，通过丝筒254旋转使顶杆251伸出或退回，顶杆251通过顶杆滚轮194和顶杆滚轮轴193及顶杆滚轮轴 套329作用于顶杆安装座252和第二条形铁256，支撑或拉动相对应的两个内顶形变式楔形体245产生变形，内顶形变式楔形体调控装置流道246中相对应的两个内顶形变式楔形体245结构形线构成喉部截面可调的拉法尔喷管；顶杆251的一端安装顶杆滚轮194，顶杆滚轮194在顶杆滚轮槽195内滚动位移，顶杆滚轮轴套329带动顶杆滚轮轴193在矩形顶杆滚轮轴安装孔196内滚动位移，可补偿内顶形变式楔形体245的变形使内顶形变式楔形体245相对顶杆251轴向产生的位移，同时顶杆滚轮194密贴安装在矩形顶杆滚轮槽195内限制了顶杆251转动；顶杆滚轮轴193的两端设有凸缘，其中一侧为丝扣安装，防止顶杆滚轮轴193和顶杆滚轮轴套329轴向窜动；内顶形变式楔形体调控装置流道246是矩形的也可以是环形的，内顶形变式楔形体调控装置流道246为环形时，内顶形变式楔形体调控装置滑道247利内顶形变式楔形体调控装置滑槽248至少为六个；内顶形变式楔形体调控装置滑道247和内顶形变式楔形体调控装置滑槽248同为燕尾形，确保内顶形变式楔形体调控装置滑道247和内顶形变式楔形体调控装置滑槽248密贴滑动配合；内顶形变式楔形体调控装置255可作如下结构简化，由伺服机构的蜗杆驱动丝筒254上固装的蜗轮，或者由伺服机构直接驱动丝筒254转动。内顶形变式楔形体调控装置255和外推形变式楔形体调控装置237流道相对应的两壁上分别安装一个内顶形变式楔形体245和一个外推形变式楔形体238，内顶形变式楔形体调控装置255和外推形变式楔形体调控装置237均可作如下结构简化，省却所述流道其中一壁上安装的内顶形变式楔形体245和外推形变式楔形体238及楔形体变形相关驱动机构而使结构简化。楔形体调控装置按作用原理可分为位(置)变式、形变式和角(度)变式三种类型，一体位变式楔形体调控装置224和分布位变式楔形体调控装置3同属位变式楔形体调控装置，外推形变式楔形体调控装置237、内顶形变式楔形体调控装置255和分布形变式楔形体调控装置4同属于形变式楔形体调控装置；分布位变式楔形体调控装置3和分布形变式楔形体调控装置4可采用叶片形，叶片形是楔形体的一个特例，叶片形在流道中流阻较小；现有技术迎角可调可调静叶可归属于角变式楔形体调控装置，其缺点是低流量时流阻较大。本发明和本人在前专利申请《涡旋燃气蒸汽轮机》推出的一体位变式楔形体调控装置224、外推形变式楔形 体调控装置237、内顶形变式楔形体调控装置255、分布位变式楔形体调控装置3和分布形变式楔形体调控装置4各有其特色，根据气流通道不同的结构特性，可采用上述不同的楔形体调控装置，分布位变式楔形体调控装置3较适合有叶片形管的排管向环形或矩形过渡的气流通道，一体位变式楔形体调控装置224较适合截面变化较大的环形气流通道并可作止阀使用，分布形变式楔形体调控装置4、外推形变式楔形体调控装置237和内顶形变式楔形体调控装置255适用于任何气流通道，其中内顶形变式楔形体调控装置255要求流道两壁外侧有安装丝筒254和传动齿轮249等部件的空间，其余几种楔形体调控装置只要求流道其中的一壁外侧有安装调整齿轮轴和伺服机构的空间；图I至图4中只标出楔形体调控装置安装的位置，其结构示意图参阅图5、图6、图13至图
19、图25至图27。
具体实施方式
五结合图I至图6、图10、图12至图19、图25至图27说明本具体实施方式
，本具体实施方式
的涡旋增压器是多入口立交式涡旋增压器109，多入口立交式涡旋增压器109包括多入口立交式涡旋增压器涡壳111、多入口立交式涡旋增压器第一进气口198、多入口立交式涡旋增压器第二进气口 199、多入口立交式涡旋增压器第三进气口 197、多入口立交式涡旋增压器排气口 200、多入口立交式涡旋增压器第一导气涡壳202、多入口立交式涡旋增压器第二导气涡壳331、多个多入口立交式涡旋增压器撑杆203、第五固液体分离装置201、多入口立交式涡旋增压器进气通道204和多入口立交式涡旋增压器排气通道177。第五固液体分离装置201还包括第五切向缝隙205、第五气体回流管206和第五固液体排出管207 ;多入口立交式涡旋增压器涡壳111是一个多入口环形等速涡壳，多个多入口立交式涡旋增压器导气涡壳将多入口立交式涡旋增压器进气口均分为多个，包括多入口立交式涡旋增压器第一进气口 198、多入口立交式涡旋增压器第二进气口 199、多入口立交式涡旋增压器第三进气口 197，多个多入口立交式涡旋增压器进气口等间距设置在多入口立交式涡旋增压器涡壳(111)的内侧；多入口立交式涡旋增压器进气口比多入口立交式涡旋增压器导气涡壳多一个(多入口立交式涡旋增压器导气涡壳数量为η个，η不等于零，多入口立交式涡旋增压器进气口就是η+1个；当η等于零时所述涡旋增压器就是单入口立交式涡旋增压器2)，其中多入口立交式涡旋增压器第一导气涡壳202设置在多入口立交式涡旋增压器第一进气口 198和多入口立交式涡旋增压器第二进气口 199的中间，多入口立交式涡旋增压器第二导气涡壳331设置在多入口立交式涡旋增压器第二进气口 199和多入口立交式涡旋增压器第三进气口 197的中间(以此类推)；多个多入口立交式涡旋增压器导气涡壳由多个多入口立交式涡旋增压器撑杆203支撑并安装在多入口立交式涡旋增压器涡壳111上，多入口立交式涡旋增压器撑杆203的截面为叶片形；多个多入口立交式涡旋增压器进气口均为环形并与环形的多入口立交式涡旋增压器进气通道204连通，多入口立交式涡旋增压器进气通道204的内边与多入口立交式涡旋增压器涡壳111切向外接，多入口立交式涡旋增压器进气通道204的外边是多入口立交式涡旋增压器涡壳111渐开线的延长过渡线；多入口立交式涡旋增压器排气口 200由多个等间距排列的第七叶片形管208的排管组成，多个等间距排列的第七叶片形管208的排管安装在多入口立交式涡旋增压器涡壳111的环形壳体上，多入口立交式涡旋增压器排气通道177越过多入口立交式涡旋增压器进气通道204，多入口立交式涡旋增压器进气通道204和多入口立交式涡旋增压器排气通道177上共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七叶片形管208的排管内是多入口立交式涡旋增压器排气通道177，立体相交段的多个等间距排列的第七叶片形管208的排管外是多入口立交式涡旋增压器进气通道204 ;多入口立交式涡旋增压器排气口 200环形的等间距排列的第七叶片形管208的排管与环形的多入口立交式涡旋增压器排气通道177相接连通；多入口立交式涡旋增压器进气通道204和多入口立交式涡旋增压器排气通道177上分别设置有一个楔形体调控装置；多入口立交式涡旋增压器涡壳111环形壳体上逆气流方向相切设有多个第五切向缝隙205，第五切向缝隙205与第五固液体分离装置201切向连通，第五固液体分离装置201是一个圆环形壳体构件，设置在多入口立交式涡旋增压器109环形壳体的一侧并相外切(所述第五切向缝隙205就设置在相切点上)；第五气体回流管206由等间距排列的多个第八叶片形管214的排管组成，安装在第五固液体分离装置201环形壳体上，其一端伸入到第五固液体分离装置201的中心，另一端在气流旋转方向上与多入口立交式涡旋增压器涡壳111切向相接联通；第五固液体排出管207切向安装在第五固液体分离装置201环形壳体上，相切方向与第五切向缝隙205在第五固液体分离装置201环形壳体上切向相反。其它与具体实施方式
一相同。本具体实施方式
的第五固液体分离装置201中心较为洁净气体由第五气体回流管188回送至多入口立交式涡旋增压器109内，分离出固液体由第五固液体排出管207排出。当介质为纯净气体时，不设第五固液体分离装置201，这时多入口立交式涡旋增压器排气口 200的第七叶片形管208的排管则与多入口立交式涡旋增压器涡壳111相切设置；多入口立交式涡旋增压器109较适合较大介质流量机组使用，图I、图3的第一和第二组串联的多级涡旋增压器，图2的第二组串联的多级涡旋增压器和图4第一组的多级涡旋增压器均是双入口立交式涡旋增压器，图4的第二组串联的多级涡旋增压器和图2第三组串联的多级涡旋增压器均是三入口立交式涡旋增压器，双入口立交式涡旋增压器和三入口立交式涡旋增压器都是多入口立交式涡旋增压器的特例；图12是切向缝隙的结构示意图，图中箭头指向为气流方向。
具体实施方式
六结合图I、图4和图23说明本具体实施方式
，本具体实施方式
的涡旋排气装置是单环涡旋排气装置15，单环涡旋排气装置15包括单环涡旋排气装置进气通道186、单环涡旋排气装置第一进气口 183、单环涡旋排气装置第二进气口 119、单环涡旋排气装置第三进气口 190、单环涡旋排气装置进气段185、单环涡旋排气装置过渡段44、单环涡旋排气装置排气段69、单环涡旋排气装置进气段涡壳192、单环涡旋排气装置排气口128、第四固液体分离装置191、单环涡旋排气装置第一导气涡壳70、单环涡旋排气装置第二导气涡壳330和多个单环涡旋排气装置撑杆74，第四固液体分离装置191还包括第四切向缝隙187、第四气体回流管188和第四固液体排出管189 ;单环涡旋排气装置进气段涡壳192为多入口环形等速涡壳，多个单环涡旋排气装置导气涡壳将单环涡旋排气装置进气段185的进气口均分成多个，包括单环涡旋排气装置第一进气口 183、单环涡旋排气装置第二进气口 119、单环涡旋排气装置第三进气口 190，多个单环涡旋排气装置进气口等间距设置 在单环涡旋排气装置进气段涡壳192内侧；单环涡旋排气装置进气口的数量比单环涡旋排气装置导气涡壳多一个(单环涡旋排气装置导气涡壳数量为η个，单环涡旋排气装置进气口就是η+1个)，其中单环涡旋排气装置第一导气涡壳70设置在单环涡旋排气装置第一进气口 183与单环涡旋排气装置第二进气口 119的中间，单环涡旋排气装置第二导气涡壳330设置在单环涡旋排气装置第二进气口 119和单环涡旋排气装置第三进气口 190的中间(以此类推)；多个单环涡旋排气装置进气口均为环形并与环形的单环涡旋排气装置进气通道186连通，单环涡旋排气装置进气通道186的内边与单环涡旋排气装置进气段涡壳192切向外接，单环涡旋排气装置进气通道186的外边是单环涡旋排气装置进气段涡壳192渐开线的延长过渡线；多个单环涡旋排气装置导气涡壳由多个单环涡旋排气装置撑杆74支撑并固装在单环涡旋排气装置进气段涡壳192上，单环涡旋排气装置撑杆74的截面为叶片形；单环涡旋排气装置过渡段44由两个筒形构件构成，两个筒形构件的一端分别与单环涡旋排气装置进气段涡壳192相接连通，单环涡旋排气装置进气段(185)对应单环涡旋排气装置过渡段(44) 一侧的单环涡旋排气装置导气涡壳和单环涡旋排气装置进气段涡壳192部分省却；单环涡旋排气装置过渡段44的两个筒形构件任一个筒形构件的直径、单环涡旋排 气装置排气段69半个圆环两个端面任一个端面的直径和单环涡旋排气装置进气段185涡环的直径三者相等；单环涡旋排气装置排气段69由单环涡旋排气装置内环295和单环涡旋排气装置可调外环127组成，单环涡旋排气装置可调外环127设置在单环涡旋排气装置内环295的外面，单环涡旋排气装置内环295和单环涡旋排气装置可调外环127相对应位置上阵列式设置有多个单环涡旋排气装置排气口 128，单环涡旋排气装置可调外环127相对单环涡旋排气装置内环295沿轴向滑动配合；单环涡旋排气装置进气段涡壳192环形壳体上相切设有多个逆气流方向的第四切向缝隙187，第四切向缝隙187与第四固液体分离装置191切向连通，第四固液体分离装置191是一个圆环形壳体构件，设置在单环涡旋排气装置进气段185环形壳体的一侧并相外切(所述第四切向缝隙187就设置在相切点上)；第四气体回流管188由等间距排列的多个第六叶片形管178的排管组成，安装在第四固液体分离装置191环形壳体上，其一端伸入到第四固液体分离装置191的中心，另一端在气流旋转方向上与单环涡旋排气装置进气段涡壳192切向相接联通；第四固液体排出管189切向安装在第四固液体分离装置191环形壳体上，相切方向与第四切向缝隙187在第四固液体分离装置191环形壳体上切向相反。其它与具体实施方式
一相同。本具体实施方式
的单环涡旋排气装置可调外环127由伺服机构驱动，使其相对单环涡旋排气装置内环295涡环的轴向位置产生变化，可实时方便调整单环涡旋排气装置排气口 128当量截面的大小。乏气由单环涡旋排气装置进气段185切向进入过渡段排气段形成一个近似椭圆形涡环；第四固液体分离装置191中心较为洁净气体由第四气体回流管188回送至单环涡旋排气装置15内，分离出固液体由第四固液体排出管189排出；单环涡旋排气装置进气口的数量根据介质流量设置，三进气口单环涡旋排气装置(图I、图4所示)是单环涡旋排气装置15的一个特例。
具体实施方式
七结合图3和图7说明本具体实施方式
，本具体实施方式
的第一组串联的多级涡旋增压器为超越式涡旋增压器20，第一组串联的多级超越式涡旋增压器组成一个单元体，所述单元体按并列多个字母S形排列；单元体串联的超越式涡旋增压器20的个数为奇数时(图3所示)，压气机I排出的具有一定压力的空气首先进入位于单元体内层第一位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第一级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第一级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气进入位于单元体外层第一位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第二级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第二级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气进入位于单元体内层第二位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第三级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第三级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气进入位于单元体外层第二位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第四级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第四级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气进入位于单元体内层第三位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第五级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第五级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气进入位于单元体外层第三位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第六级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第六级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气按并列多个字母S形排列依次进入单元体外层第三位以后单元体内、外层各位上的第一组串联的多级超越式涡旋增压器，[所述单元体串联的超越式涡旋增压器的级数为η，η为奇数，3 < η,串联的多级超越式涡旋增压器偶数级位于单元体外层的m/2位，奇数级位于单元体内层的(m+l)/2位]，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的次未级(单元体的η-I级)超越式涡旋增压器位于单元体外层的未位，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的未级(单元体的η级)超越式涡旋增压器位于单元体内层的未位，单元体外层的未位位于单元体内层次未位和内层未位中间的外侧，单元体外层第一位位于单元体内层第一位和内层第二位中间的外侧；当单元体串联的超越式涡旋增压器20的个数为偶数时(图7所示)，压气机I排出的具有一定压力的空气首先进入位于单元体外层第一位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第一级超越式涡旋增压器，随后按并列多个字母S形排列依次进入单元体的内层第一位、外层第二位、内层第二位、外层第三位、内层第三位、外层第四位及以后单元体内、外层各位上的第一组串联的多级超越式涡旋增压器，单元体外层的末位于单元体内层次位和内层末位中间的外侧，单元体内层第一位位于单元体外层第一位和外层第二位中间的内侧。[单元体串联的超越式涡旋增压器的级数为η，η为偶数，2η，偶数级在单元体内层的m/2位，奇数级在单元体外层的(m+l)/2位];其
它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
八结合图2、图8和图9说明本具体实施方式
，本具体实施方式
的第一组串联的多级涡旋增压器为超越式涡旋增压器20，第一组串联的多级超越式涡旋增压器组成一个单元体，所述单元体按并列多个字母Z形排列；单元体串联的多级超越式涡旋增压器的级数是4的整数倍时(图8所示)，压气机I排出的具有一定压力的空气首先进入位于单元体内层第一位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第一级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第一级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气进入位于单元体外层第一位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第二级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第二级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气进入位于单元体外层第二位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第三级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第三级超越式涡旋增压器出来具 有一定压力空气进入位于单元体内层第二位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第四级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第四级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气进入位于单元体内层第三位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第五级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第五级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气进入位于单元体外层第三位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第六级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第六级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气按并列多个字母Z形排列依次进入单元体外层第三位以后单元体内、外层各位上的第一组串联的多级超越式涡旋增压器，[所述单元体串联的超越式涡旋增压器的级数为η，η可被4整除，4 < m < n，m能被4整除时位于单元体内层的m/2位，m+1能被4整除时位于单元体外层的(m+l)/2位，m+2能被4整除时位于单元体外层的m/2位，m+3能被4整除时位于单元体内层的(m+1)/2位]，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的次未级(单元体的η-I级)超越式涡旋增压器位于单元体外层的未位，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的未级(单元体的η级)超越式涡旋增压器位于单元体内层的未位，单元体内层的未位于单元体外层次未位和外层的未位中间的内侧，单元体外层第一位位于单元体内层第一位和内层第二位中间的外侧；当单元体串联的多级超越式涡旋增压器20的级数加2是4的整数倍时，(图2所示)，压气机I排出的具有一定压力的空气首先进入位于单元体外层第一位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第一级超越式涡旋增压器，随后按并列多个字母Z形排列依次进入单元体的内层第一位、内层第二位、夕卜层第二位、外层第三位、内层第三位及以后内、外层各位上的第一组串联的多级超越式涡旋增压器，单元体内层的未位于单元体外层次未位和外层的未位中间的内侧，单元体外层第 一位位于单元体内层第一位和内层第二位中间的外侧；[所述单元体串联的超越式涡旋增压器的级数为η，η加2可被4整除，2彡m ( n，m能被4整除时位于单元体外层的m/2位，m+1能被4整除时位于单元体内层的(m+1)/2位，m+2能被4整除时位于单元体内层的m/2位，m+3能被4整除时位于单元体外层的(m+1)/2位];当单元体串联的多级超越式润旋增压器20的级数加I是4的整数倍时(图9所示)，压气机I排出的具有一定压力的空气首先进入位于单元体外层第一位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第一级超越式涡旋增压器，随后按并列多个字母Z形排列依次进入单元体的外层第二位、内层第一位、内层第二位、外层第三位、外层第四位、内层第三位及以后内、外层各位上的第一组串联的多级超越式涡旋增压器，单元体内层的未位于单元体外层次未位和外层的未位中间的内侧，单元体内层第一位位于单元体外层第一位和外层第二位中间的内侧。[单元体串联的超越式涡旋增压器的级数为η，η加I可被4整除，3 < m < n，m能被4整除时位于单元体内层的m/2位，m+1能被4整除时位于单元体内层的(m_l)/2位，m+2能被4整除时位于单元体外层的(m+2)/2位，m+3能被4整除时位于单元体外层的(m+l)/2位]。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
九结合图3说明本具体实施方式
，本具体实施方式
的涡旋空气内能利用装置省却高压透平7与压气机I间轴的联接，省却棘轮式超越离合器57，压气机I与透平间采用电传动联接，即高压透平轴6和套轴式中压透平轴9’由一级套轴式差速联轴器10’的两个锥形主动齿轮24’联接，所述套轴式差速联轴器10’输出轴中介轴16’和套轴式低压透平轴13分别联接下一级套轴式差速联轴器10的两个锥形主动齿轮24，所述下一级套轴式差速联轴器10输出轴中介轴16与发电机296传动联接，产生的电能经计算机调控中心调控，由电动机驱动压气机I运转，剩余电能对外输出，所述电动机兼作启动机55 ;所述套轴式差速联轴器10和套轴式差速联轴器10’结构完全相同。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
十结合图4说明本具体实施方式
，本具体实施方式
的涡旋空气内能利用装置增加高压透平7和低压透平14的透平级，省却中压透平8及棘轮式超越离合器57，省却高压透平7与压气机I间轴的联接，增加第一组串联的多级涡旋增压器和第二组串联的多级涡旋增压器的级数，省却第三组串联的多级涡旋增压器，压气机I与高、低压透平间采用电传动联接，即高压透平7的高压透平轴6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24固接，套轴式差速联轴器10输出轴中介轴16与发电机296传动联接，产生的电能经计算机调控中心调控，由电动机驱动压气机I运转，剩余电能对外输出，所述电动机兼作启动机55。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
九和具体实施方式
十所述的涡旋空气内能利用装置省却高压透平7与压气机I间轴的联接，从而可无限制增加第一组串联的多级涡旋增压器的级数，大幅度降低机组安装轴对中的精度和提高机组运行的可靠性，第一组串联的多级涡旋增压器是超越式涡旋增压器20，或者是多入口立交式涡旋增压器109，也可以是单入口立交式涡旋增压器2。
具体实施方式
i^一 结合图I至图11、图13至图20、图23至图27说明本实施方式，一种用空气内能动态压缩涡旋增压技术，实现这一技术的装置是涡旋增压器、涡旋排气装置和楔形体调控装置，空气由涡旋增压器和涡旋排气装置等速涡壳渐开线环形进气通道进入涡旋增压器和涡旋排气装置，遵循动量守恒定理，空气的流速增加，在涡旋增压器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空气流矢量相同流线重合(等速涡壳的流体特性)，入射空气流给涡旋流动量，涡旋流给入射空气流低于静压头一个动压头值负压诱导而相互促进，空气的流速进一步增加(空气流速增加其能量来源于空气的内能)，空气的部分内能转变为空气的动能，表征内能水平空气的温度有所下降，在涡旋增压器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，空气在涡旋流的速度场、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，空气涡旋流流线卷积势流叠加，空气被动态压缩，所述动能进一步转变为空气的位能，空气压力得到提升，串联的上述装置效应的叠加，使空气的压力高出平均吸热温度对应的压比，同时实现空气的定常连续流动，实现包括空气在内介质的部分内能到动能，动能到位能的转变。其它与具体实施方式
一至八其中任一项均相同。所述介质和流体系指包括空气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，同时由于涡旋流似固体旋转区滞止压的升高使涡环体积膨胀，或使涡管向无限远伸展，从而使涡旋不断产生和消亡，本发明的涡旋增压器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作用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同时又是一个低压源(涡旋流的双重性)；理论上一级涡旋增压器能够实现介质的压力提升为入射气流的总压头值减去入射气流的背压，等于介质线速度的平方与介质密度的乘积，即
P = (A+￥)-(&-4) = 4 + 4 =辦2;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理论。单入口立交式涡旋增压器2、超越式涡旋增压器20、双环涡旋排气装置53和分布位变式楔形体调控装置3、分布形变式楔形体调控装置4和套轴式差速联轴器10是本人在前专利申请《涡旋燃气蒸汽轮机》推出的涡旋流应用系列装置，本发明是其应用领域的拓展，其结构未作实质性修改，原名为立交式涡旋增压器为与多入口立交式涡旋增压器109相区别另命名为单入口立交式涡旋增压器2，原名涡旋排气装置为与单环涡旋排气装置15相区别另命名为双环涡旋排气装置53，原名位变式楔形体调控装置为与一体位变式楔形体调控装置22相区别另命名为分布位变式楔形体调控装置3，原名形变式楔形体调控装置为与外推形变式楔形体调控装置237和内顶形变式楔形体调控装置255相区别另命名为分布形变式楔形体调控装置4，现将其结构及作用原理简述如下具体实施方式
一、十一所述的涡旋增压器是单入口立交式涡旋增压器2，单入口立交式涡旋增压器2由单入口立交式涡旋增压器涡壳129、单入口立交式涡旋增压器进气口45、单入口立交式涡旋增压器排气口 46、第一固液体分离装置121、单入口立交式涡旋增压器进气通道159和单入口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124和第一固液体排出管123 ;(参照图I、图5、 图6、图11至图19、图25至图27说明该装置)；单入口立交式涡旋增压器涡壳129是一个环形等速涡壳，单入口立交式涡旋增压器进气口 45和单入口立交式涡旋增压器进气通道159同为环形并相连通，单入口立交式涡旋增压器进气通道159的内边为渐开线形并与单入口立交式涡旋增压器涡壳129切向外接，单入口立交式涡旋增压器进气通道159的外边是单入口立交式涡旋增压器涡壳129渐开线的延长过渡线；单入口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的排管安装在单入口立交式涡旋增压器涡壳129的环形壳体上；单入口立交式涡旋增压器排气通道160越过单入口立交式涡旋增压器进气通道159，单入口立交式涡旋增压器进气通道159和单入口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的排管内是单入口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的排管外是单入口立交式涡旋增压器进气通道159 ;单入口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的排管与环形的单入口立交式涡旋增压器排气通道160相接连通；单入口立交式涡旋增压器进气通道159和单入口立交式涡旋增压器排气通道160上分别设置有一个楔形体调控装置；与单入口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，设置在单入口立交式涡旋增压器2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单入口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。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回送至单入口立交式涡旋增压器2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，这时单入口立交式涡旋增压器排气口46的第一叶片形管92的排管则与单入口立交式涡旋增压器涡壳129相切设置。
具体实施方式
一、十一所述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 ;(参照图2、图3、图5至图9、图12至图20、图25至图27说明该装置)；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上分别设置有一个楔形体调控装置；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。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回送至超越式涡旋增压器20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进气口 72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。
具体实施方式
一、十一所述的涡旋排气装置是双环涡旋排气装置53，双环涡旋排气装置53由双环涡旋排气装置进气通道126、双环涡旋排气装置进气段73、双环涡旋排气装置过渡段80、双环涡旋排气装置排气段163、双环涡旋排气装置内进气口 51、双环涡旋排气装置外进气口 50、双环涡旋排气装置排气口 48、第三固液体分离装置141、双环涡旋排气装置导气涡壳78和双环涡旋排气装置撑杆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 ;(参照图2、图3和图24说明该装置)；双环涡旋排气装置进气段73为双入口环形等速涡壳，双环涡旋排气装置导气涡壳78将双环涡旋排气装置进气段73的进气口一分为二，并分别是双环涡旋排气装置内进气口 51和双环涡旋排气装置外进气口 50，双环涡旋排气装置外进气口 50位于双环涡旋排气装置内进气口 51的外面，双环涡旋排气装置内进气口 51和双环涡旋排气装置外进气口50同为环形并与环形的双环涡旋排气装置进气通道126相接连通，双环涡旋排气装置进气通道126的内边为渐开线形并与双环涡旋排气装置进气段73涡壳切向外接，双环涡旋排气装置进气通道126的外边是双环涡旋排气装置进气段73涡壳渐开线的延长过渡线；双环涡旋排气装置导气涡壳78设置在双环涡旋排气装置内进气口 51与双环涡旋排气装置外进气口 50的中间，双环涡旋排气装置导气涡壳78由双环涡旋排气装置撑杆108支撑并与双环涡旋排气装置进气段73涡壳固接，双环涡旋排气装置撑杆108的截面为叶片形；双环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双环涡旋排气装置进气段73涡壳相切连通，双环涡旋排气装置过渡段80与双环涡旋排气装置进气段73相切处对应的双环涡旋排气装置导气涡壳78和双环涡旋排气装置进气段73涡壳省却；双环涡旋排气装置排气段163的涡壳为半个圆环形状，双环涡旋排气装置过渡段80的两个筒形构件的另一端分别与双环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，双环涡旋排气装置排气段163由双环涡旋排气装置内环49和双环涡旋排气装置可调外环47组成，双环涡旋排气装置可调外环47设置在双环涡旋排气装置内环49的外面，双环涡旋排气装置内环49和双环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双环涡旋排气装置排气口 48，双环涡旋排气装置可调外环47相对双环涡旋排气装置内环49沿轴向滑动配合；双环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，设置在双环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双环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。双环涡旋排气装置可调外环47由伺服机构驱动，使其相对双环涡旋排气装置内环49涡环的轴向位置产生变化，可实时方便调整双环涡旋排气装置排气口 48当量截面的大小。乏气在双环涡旋排气装置进气段73形成一个圆形涡环，切向外接双环涡旋排气装置过渡段和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；双环涡旋排气装置进气口数量根据介质流量设置，设置η个双环涡旋排气装置导气涡壳，就有η+1个双环涡旋排气装置进气口，所述进气口等间距设置在双环涡旋排气装置进气段73涡壳内侧。
具体实施方式
一、五至十一所述的单入口立交式涡旋增压器2、超越式涡旋增压器
20、多入口立交式涡旋增压器109和双环涡旋排气装置53、单环涡旋排气装置15的进气段都是环形等速涡壳，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，所述涡旋增压器和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增压器和涡旋排气装置进气口的宽度，环形等速涡壳属于无限伸展涡旋系统；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
一、五、十一所述的楔形体调控装置是分布位变式楔形体调控装置3，分布位变式楔形体调控装置3由分布位变式楔形体调控装置流道31、两个连杆33、多个分布可位移楔形体30、至少两组分布位变式楔形体调控装置滑道32，至少两根分布位变式楔形体调控装置齿轮轴19、至少四个分布位变式楔形体调控装置齿轮39和至少四根分布位变式楔形体齿条34组成；(参照图I至图4、图27说明该装置)；分布位变式楔形体调控装置齿轮39和分布位变式楔形体调控装置齿条34两者的数量相同，相邻两根分布位变式楔形体调控装置齿条34平行设置，分别固装在相对应的两个连杆33上，每根分布位变式楔形体调控装置齿轮轴19上相对应固装两个分布位变式楔形体调控装置齿轮39，每根分布位变式楔形体调控装置齿条34与相邻的一个分布位变式楔形体调控装置齿轮39啮合，分布位变式楔形体调控装置齿轮轴19和分布位变式楔形体调控装置齿轮39为可转动部件，两个连杆33间固装有多个分布可位移楔形体30，多个分布可位移楔形体30等间距设置，相邻两个分布可位移楔形体30为平行设置，对应分布位变式楔形体调控装置滑道32的分布可位移楔形体30上设有滑槽，通过滑槽连杆33和多个分布可位移楔形体30与至少两组分布位变式楔形体调控装置滑道32滑动配合，每个分布可位移楔形体30与分布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；每组分布位变式楔形体调控装置滑道32为两条，分别安装在分布位变式楔形体调控装置流道31相对应平行的两壁上，相邻两组分布位变式楔形体调控装置滑道32平行设置。分布位变式楔形体调控装置的齿轮轴19由伺服机构驱动，通过分布位变式楔形体调控装置齿轮39与分布位变式楔形体齿条34的啮合分别并同步带动两个连杆33，连杆33带动分布可位移楔形体30沿分布位变式楔形体调控装置滑道32定向位移，每个分布可位移楔形体30形线与分布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，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。
具体实施方式
一、五、十一所述的楔形体调控装置是分布形变式楔形体调控装置 4，分布形变式楔形体调控装置4由分布形变式楔形体调控装置流道110、多个分布形变式楔形体调控装置滚轮36、多个分布可变形楔形体37、多组分布形变式楔形体调控装置滑道77、多个分布形变式楔形体调控装置调节轴38和多个分布形变式楔形体调控装置调节轮35组成；(参照图I至图4、图25和图26说明该装置)；分布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分布形变式楔形体调控装置滑道77，相邻两组分布形变式楔形体调控装置滑道77平行设置；每个分布可变形楔形体37由两个弹性钢板组成，两个弹性钢板的两端相固接，每个分布可变形楔形体37的一端固装在分布形变式楔形体调控装置流道110对应的两壁上，每个分布可变形楔形体37的另一端安装在相对应的分布形变式楔形体调控装置滑道77上并可沿其定向滑动；分布形变式楔形体调控装置调节轮35为椭圆轮形构件，每个分布形变式楔形体调控装置调节轮35的两端安装有分布形变式楔形体调控装置滚轮36，分布形变式楔形体调控装置调节轮35固装在分布形变式楔形体调控装置调节轴38上并位于每个分布可变形楔形体37的两个弹性钢板之间，分布形变式楔形体调控装置调节轴38为可转动部件；分布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，多个分布可变形楔形体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。每组分布形变式楔形体调控装置滑道77为两条，分别安装在分布形变式楔形体调控装置流道110相对应平行的两壁上。由伺服机构驱动分布形变式楔形体调控装置调节轴38，分布形变式楔形体调控装置调节轴38带动分布形变式楔形体调控装置调节轮35转动，分布形变式楔形体调控装置调节轮35通过分布形变式楔形体调控装置滚轮36在内侧支撑分布可变形楔形体37的两个弹性钢板，使其产生变形，当分布形变式楔形体调控装置调节轮35的长轴与介质流线平行时(图26)，分布可变形楔形体结构形线所构成的流道当量截面最大，分布形变式楔形体调控装置调节轮35的长轴与流线垂直时(图25)，流道截面最小，调节轮35对应的截面上分布可变形楔形体37结构形线构成流道中拉法尔喷管喉部当量截面。
具体实施方式
一、九和十所述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；(参照图I至图4、图21和图22说明该装置)；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24上，两个锥形主动齿轮24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。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24旋转，两个锥形主动齿轮24 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。套轴式差速联轴器可实现两轴及以上个轴差速动态联接(三轴及三轴以上个轴联接时，下一级套轴式差速联轴器10以上一级套轴式差速联轴器10’输出轴中介轴16’为一侧输入轴，如图3所示)，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。限于附图页面尺寸，图I至图4中套轴式差速联轴器均未示出差速联轴器自动防逆转装置。套轴式差速联轴器的两个输入轴因应用场合不同而不同，图3中高压透平7与中压透平8间设置的套轴式差速联轴器10’的输入轴为高压透平轴6和套轴式中压透平轴9’，中压透平8与低压透平14间设置的套轴式差速联轴器10的输入轴为高压透平7中压透平8间设置的套轴式差速联轴器10’的中介轴16’和套轴式低压透平轴13 ;图4中高压透平7与低压透平14间设置的套轴式差速联轴器10的输入轴为高压透平轴6和套轴式低压透平轴13。关于套轴式差速联轴器10、分布位变式楔形体调控装置3、分布形变式楔形体调控装置4、双环涡旋排气装置53、单入口立交式涡旋增压器2和超越式涡旋增压器20的祥细信息可查阅本人在前专利申请《涡旋燃气蒸汽轮机》相关文件。下面结合优选实施例，对附图作进一步说明。优选实施例1，采用多级单入口和多入口立交式涡旋增压器的三组透平、轴传动涡旋空气内能利用装置，结合图I、图5、图6、图10至图19、图21至图27说明本优选实施例，本优选实施例的润旋空气内能利用装置由启动机55、启动机离合器56、压气机I、第一组串联的多级单入口立交式涡旋增压器、第二组串联的多级多入口立交式涡旋增压器、第三组串联的多级多入口立交式涡旋增压器、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、低压透平14、楔形体调控装置、涡旋排气装置、计算机调控中心(未示出)、执行和伺服机构(未不出)及其它附属机构(未不出)组成；启动机55米用电动机，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55的启动机输出轴65通过启动机离合器56与压气机I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I的环形排气通道与第一组串联的多级单入口立交式涡旋增压器中的第一级单入口立交式涡旋增压器的环形进气通道相接连通，第一组串联的多级单入口立交式涡旋增压器的末级单入口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二组串联的多级多入口立交式涡旋增压器中的第一级多入口立交式涡旋增压器环形进气通道相接连通，第二组串联的多级多入口立交式涡旋增压器的末级多入口立交式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三组串联的多级多入口立交式涡旋增压器中的第一级多入口立交式涡旋增压器的环形进气通道相接连通，第三组串联的多级多入口立交式涡旋增压器的末级多入口立交式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的环形进气通道相接连通，涡旋排气装置的阵列式可调排气口与大气连通，其中三组串联的多级单入口和多入口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；所述涡旋增压器进、排气通道上分别设置有一个楔形体调控装置，串联中的涡旋增压器排气通道上设置的楔形体调控装置，兼作下一级涡旋增压器进气通道上的楔形体调控装置；三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；所述楔形体调控装置是分布位变式楔形体调控装置3或者是一体位变式楔形体调控装置224，或者是分布形变式楔形体调控装置4或是外推形变式楔形体调控装置237，或者是内顶形变式楔形体调控装置255 ;所述涡旋排气装置是双环涡旋排气装置53或者是单环涡旋排气装置15 ;在涡旋增压器、涡旋排气装置中，介质(空气或空气与其它气体混合物)用其内能在涡旋流中被动态压缩；套轴式差速联轴器10通过套轴式差速联轴器行星齿轮12的差速旋转对中压透平8和低压透平14转数和焓降进行自适应动态调节；所述涡旋空气内能利用装置所有设备由一个计算机调控中心和数个执行和伺服机构统一控制。
启动时，启动机55通过启动机离合器56带动压气机I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 >2)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前一级单入口立交式涡旋增压器2中的空气有一定压力时，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；压气机I的入口设有空气过滤器(未示出)，将空气中固液体物质分离并收集起来；压气机I出来的压缩空气经第一组串联的多级单入口立交式涡旋增压器中的第一级单入口立交式涡旋增压器进气通道上的楔形体调控装置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环形的单入口立交式涡旋增压器进气通道159由单入口立交式涡旋增压器进气口 45进入第一组串联的多级单入口立交式涡旋增压器的第一级单入口立交式涡旋增压器内，在其内形成稳定的涡旋流场，由于单入口立交式涡旋增压器2是一个环形等速涡壳，入射气流与第一组串联的多级单入口立交式涡旋增压器中的第一级单入口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，使入射空气流在其进气通道上安装的楔形体调控装置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单入口立交式涡旋增压器进气通道159进入第一组串联的多级单入口立交式涡旋增压器中的第一级单入口立交式涡旋增压器内，由于动量守恒，流速进一步提高，空气的部分内能转变为空气的动能，表征内能水平空气的温度有所下降；在第一组串联的多级单入口立交式涡旋增压器的第一级单入口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，在环形涡心处流速降为零，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，空气的部分动能转变为空气的位能(势能)，空气的滞止压升高；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，由于入射空气流与所述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、排气通道上安装的楔形体调控装置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空气压力升高；单入口立交式涡旋增压器进气通道159上安装的楔形体调控装置的临界状态阻断了所述涡旋增压器内空气压力扰动向上游的传播，单入口立交式涡旋增压器排气通道160上安装的楔形体调控装置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，使涡旋增压器内空气压力升高，同时实现空气的定常连续流动。空气中夹杂的残余固液体物质由第一组串联的多级单入口立交式涡旋增压器的第一级单入口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；具有一定压力和温度的空气，在所述第一级单入口立交式涡旋增压器排气通道安装的楔形体调控装置结构形线构成的拉法尔喷管截面可调喉部，被加速到临界状态，并保持一定的容积和质量流量，在随后的扩张段被扩容加速为超音速气流，然后延环形等速涡壳渐开线形第一组串联的多级单入口立交式涡旋增压器的第二级单入口立交式涡旋增压器进气通道进入第一组串联的多级单入口立交式涡旋增压器的第二级单入口立交式涡旋增压器内，由于动量守恒空气被进一步加速，空气部分内能又转化为空气的动能，在第一组串联的多级单入口立交式涡旋增压器的第二级单入口立交式涡旋增压器中势流叠加流线卷积，在所述涡旋增压器环形中心似固体旋转区空气的流速下降，空气被动态压缩，滞止压升高，空气的动能转变为位能，经所述单入口立交式涡旋增压器排气通道设置的楔形体调控装置，随后依次进入第一组串联的多级单入口立交式涡旋增压器中的第三级和以后各级第一组串联的多级单入口立交式涡旋增压器动态压缩，第一组串联的多级单入口立交式涡旋增压器的末级单入口立交式涡旋增压器出来空气，由于第一组串联的多级单入口立交式涡旋增压器效应的叠加，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楔形体调控装置进入高压透平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I的压气机轴58运转；当高压透平前一级单入口立交式涡旋增压器(第一组串联的多级单入口立交式涡旋增压器中的末级单入口立交式涡旋增压器)空气压力达到一定参数时，高压透平7产生的功率达到压气机I额定功率，计算机调控中心实时发出指令，使压气机I与启动机间设置的启动机离合器56分离，所述涡旋空气内能利用装置结束启动，进入自持运转模式；高压透平7排出的空气依次进入第二组串联的多级多入、口立交式涡旋增压器动态压缩，使空 气压力得到恢复或部分恢复，同时将凝结水由第二组串联的多级多入口立交式涡旋增压器中的第一级多入口立交式涡旋增压器上安装的第五固液体分离装置201分离并收集起来，然后具有一定压力的空气进入中压透平8膨胀作功，中压透平8出来空气依次进入第三组串联的多级多入口立交式涡旋增压器，使空气压力得到部分恢复，同时由第三组串联的多级多入口立交式涡旋增压器中的第一级多入口立交式涡旋增压器109上安装的第五固液体分离装置201将凝结水分离并收集起来，然后具有一定压力的空气进入低压透平14膨胀作功，低压透平14出来的低压低温乏气进入单环涡旋排气装置15 (或双环涡旋排气装置53)，乏气经等速涡壳渐开线环形单环涡旋排气装置进气通道186由单环涡旋排气装置第一进气口 183、单环涡旋排气装置第二进气口 119和单环涡旋排气装置第三进气口 190 (单环涡旋排气装置进气口数量根据空气流量设置，也可以是双入口或三入口以上进气口的单环涡旋排气装置)进入单环涡旋排气装置进气段185，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，乏气经单环涡旋排气装置进气段涡壳192和单环涡旋排气装置导气涡壳导流进入单环涡旋排气装置过渡段44和单环涡旋排气装置排气段69形成一个近似椭圆环形的涡旋流场，(双环涡旋排气装置53，乏气在双环涡旋排气装置进气段73形成一个环形的涡旋流场，切向外接双环涡旋排气装置过渡段80和双环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，双环涡旋排气装置53和单环涡旋排气装置15区别仅在于此)；乏气给涡旋流动量，涡旋流给入射乏气流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，经阵列式单环涡旋排气装置排气口 128排入大气，或排入冷量需求场所；单环涡旋排气装置进气段185设有第四固液体分离装置191，将乏气中凝结水及其它固液体物质分离并收集起来；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通过套轴式差速联轴器行星齿轮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；涡旋空气内能利用装置在输出动力的同时生产冷量和凝结水，冷量可用于制冷和空调场所，凝结水可缓解生产和生活淡水资源的不足。所述涡旋空气内能利用装置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，压气机，高、中、低压透平转数及其它参数，压气机、各级涡旋增压器、高、中、低压透平和涡旋排气装置中空气压力、流速和温度，楔形体调控装置结构形线所构成的拉法尔喷管喉部中空气温度、压力、流速，启动机离合器56状态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(未示出)；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，经数字指令转换模块实时发出调控指令，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，使涡旋空气内能利用装置在设计工况下稳定运转。优选实施例2，采用轴流、离心混合式压气机多级超越式涡旋增压器20和多入口立交式涡旋增压器109的三组透平、轴传动涡旋空气内能利用装置，结合图2、图5至图7、图9、图10、图12至图27说明本优选实施例，本优选实施例的涡旋空气内能利用装置由启动机55、启动机离合器56、压气机I、第一组串联的多级超越式涡旋增压器、第二组串联的多级多入口立交式涡旋增压器、第三组串联的多级多入口立交式涡旋增压器、棘轮式超越离合器57、高压透平7、中压透平8、低压透平14、套轴式差速联轴器10、楔形体调控装置、涡旋排气装置、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I之处在于本优选实施例采用前置数级轴流级17末级为离心级18的压气机1，适合较小空气流量和与外层进口的超越式涡旋增压器单元体配合使用；其二，高压透平前置涡旋增压器为超越式涡旋增压器20与优选实施例I采用的单入口立交式涡旋增压器2区别仅在于，排气通道不越过进气通道，进、排气通道不相交，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(无立体相交段)，多级串联使用时，轴向长度较短，其作用原理与优选实施例I采用的单入口立交式涡旋增压器是一样的；所述超越式涡旋增压器级数加2为4的整数倍按并列多个字母Z形排列(图2所示)，也可以是超越式涡旋增压器级数加I为4的整数倍按并列多个字母Z排列(图9所示)，或者是超越式涡旋增压器20级数为偶数按并列多个字母S形排列(图7所示)；其它 均与优选实施例I相同。优选实施例3，，采用多级超越式涡旋增压器20和多入口立交式涡旋增压器109的三组透平、电传动涡旋空气内能利用装置，结合图3、图5、图6、图8、图10、图12至图27说明本优选实施例，本优选实施例的涡旋空气内能利用装置由启动机55、启动机离合器56、压气机I、第一组串联的多级超越式涡旋增压器、第二组串联的多级多入口立交式涡旋增压器、第三组串联的多级多入口立交式涡旋增压器、高压透平7、中压透平8、低压透平14、两个套轴式差速联轴器(10、10’)楔形体调控装置、涡旋排气装置、发电机296、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3不同于优选实施例I之处在于高压透平前置涡旋增压器为超越式涡旋增压器20，与优选实施例I采用的单入口立交式涡旋增压器2区别仅在于，排气通道不越过进气通道，进、排气通道不相交，其作用原理与优选实施例I采用的单入口立交式涡旋增压器是一样的；所述超越式涡旋增压器级数为奇数，按并列多个字母S形排列(图3所示)，或者是超越式涡旋增压器级数是4的整数倍按并列多个字母Z形排列(图8所示)；其二，优选实施例I和优选实施例2压气机I高压透平7间设置的第一组串连的多级涡旋增压器，使所述机组轴向尺寸较大，为增加轴的刚度，必须加装多个轴承，从而轴的同心度微小偏差直接影响机组的安全运行，虽然透平压气机轴传动具有较高效率的优势，但增加了机组装配的技术难度；在机组基本负荷为发电机时，优选实施例I和优选实施例2均可如本优选实施例作如下变通，省却高压透平7与压气机I间轴的联接，省却棘轮式超越离合器57，压气机与透平间采用电传动联接，即高压透平轴6利套轴式中压透平轴9’分别由一级套轴式差速联轴器10’的两个锥形主动齿轮24’联接，所述套轴式差速联轴器10’输出轴中介轴16’和套轴式低压透平轴13分别联接下一级套轴式差速联轴器10的两个锥形主动齿轮24，所述下一级套轴式差速联轴器10输出轴中介轴16与发电机296传动联接，产生的电能经计算机调控中心调控，由电动机驱动压气机运转，剩余电能对外输出，所述电动机兼作启动机55 ;图3可用于说明本优选实施例，具体实施不受其限制，第一组串联的多级涡旋增压器也可以是单入口立交式涡旋增压器2，或者是多入口立交式涡旋增压器109。其它均与优选实施例I相同。
优选实施例4，为采用多级多入口立交式涡旋增压器的两组透平、电传动涡旋空气内能利用装置，结合图4至图6、图10、图12至图19、图21至图27说明本优选实施例，本优选实施例的润旋空气内能利用装置由启动机55、启动机离合器56、压气机I、第一组串联的多级多入口立交式涡旋增压器、第二组串联的多级多入口立交式涡旋增压器、高压透平7、低压透平14、套轴式差速联轴器10、楔形体调控装置、涡旋排气装置、发电机296、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I和优选实施例2压气机I高压透平7间设置的第一组串连的多级涡旋增压器，使所述机组轴向尺寸较大，为增加轴的刚度，必须加装多个轴承，从而轴的同心度微小偏差直接影响机组的安全运行，在机组基本负荷为发电机时，优选实施例I和优选实施例2均可如本优选实施例作如下变通，增加高压透平7和低压透平14的透平级，省却中压透平8和棘轮式超越离合器57，省却高压透平7与压气机I间轴的联接，增加第一组串联的多级涡旋增压器和第二组串联的多级涡旋增压器的级数，省却第三组串联的多级涡旋增压器，压气机与透平间采用电传动联接，即高压透平7的高压透平轴6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24固接，所述套轴式差速联轴器10输出轴中介轴16与发电机296传动联接，产生的电能经计算机调控中心调控，由电动机驱动压气机I运转，剩余电能对外输出，所述电动机兼作启动机55。图4可 用于说明本优选实施例，具体实施不受其限制，第一组串联的多级涡旋增压器也可以是单入口立交式涡旋增压器2，或者是超越式涡旋增压器20。优选实施例三和优选实施例四的涡旋空气内能利用装置省却高压透平7与压气机I间轴的联接，从而可无限制增加第一组串联的多级涡旋增压器的级数，大幅度降低机组安装轴对中的精度。其它与优选实施例一或优选实施例二相同。
权利要求
1.一种涡旋空气内能利用装置，所述涡旋空气内能利用装置包括启动机(55)、启动机离合器(56)、压气机(I)、棘轮式超越离合器(57)、套轴式差速联轴器、高压透平(7)、中压透平(8)、低压透平(14)和计算机调控中心；其特征在于所述涡旋空气内能利用装置还包括涡旋增压器、涡旋排气装置、楔形体调控装置；所述涡旋增压器由设置在压气机(I)与高压透平(7)间的第一组串联的多级涡旋增压器、高压透平(7)与中压透平(8)间设置的第二组串联的多级涡旋增压器和中压透平(8)与低压透平(14)间设置的第三组串联的多级涡旋增压器组成，所述涡旋增压器是单入口立交式涡旋增压器(2)或者是超越式涡旋增压器(20)，或者是多入口立交式涡旋增压器(109);所述涡旋排气装置是双环涡旋排气装置(53)或者是单环涡旋排气装置(15);所述涡旋增压器的进、排气通道上各设置有一个楔形体调控装置，所述楔形体调控装置是分布位变式楔形体调控装置(3)或者是一体位变式楔形体调控装置(224)，或者是分布形变式楔形体调控装置(4)或是外推形变式楔形体调控装置(237)，或者是内顶形变式楔形体调控装置(255);三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)、第三固液体分离装置(141)、第四固液体分离装置(191)和第五固液体分离装置(201)，且第一、第二、第三、第四和第五固液体分离装置结构相同； 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(I)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(I)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(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(I)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的环形进气通道相接连通，涡旋排气装置的阵列式排气口与大气连通； 在涡旋增压器和涡旋排气装置中，在涡旋流场效应和势流叠加及拉法尔喷管临界效应作用下，空气在定常连续涡旋流中被动态压缩；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并一轴输出动力；下一级套轴式差速联轴器(10)的两个输入轴的一轴联接上一级套轴式差速联轴器(10’ )的输出轴中介轴(16’)，可方便实现三轴及上个动力装置输出轴的差速联接和焓降动态分配；所述涡旋空气内能利用装置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。
2.根据权利要求I所述的涡旋空气内能利用装置，其特征在于所述楔形体调控装置是一体位变式楔形体调控装置(224);—体位变式楔形体调控装置(224)由一体位变式楔形体(225)、一体位变式楔形体调控装置流道(226)、至少三个一体位变式楔形体调控装置滑道(227)和相同数量个一体位变式楔形体调控装置齿条滑槽(228)、一体位变式楔形体调控装置齿轮(229)、一体位变式楔形体调控装置齿轮轴(230)组成；一体位变式楔形体调控装置流道(226)为渐缩或渐扩的环形气流通道，至少三个一体位变式楔形体调控装置滑道(227)安装在一体位变式楔形体调控装置流道(226)与轴线平行的内壁上，相邻两个一体位变式楔形体调控装置滑道(227)平行设置；一体位变式楔形体(225)由至少两个单元组合安装而成，一体位变式楔形体(225)上等间距安装至少三个一体位变式楔形体调控装置齿条滑槽(228)，一体位变式楔形体调控装置齿条滑槽(228)为滑槽齿条一体式设计，通过一体位变式楔形体调控装置齿条滑槽(228)的滑槽一体位变式楔形体(225)可滑动安装在一体位变式楔形体调控装置滑道(227)上，一体位变式楔形体调控装置齿条滑槽(228)的齿条与对应的一体位变式楔形体调控装置齿轮(229)啮合，一体位变式楔形体调控装置齿轮(229)固装在对应的一体位变式楔形体调控装置齿轮轴(230)上，一体位变式楔形体调控装置齿轮轴(230)为可转动部件。
3.根据权利要求I所述的涡旋空气内能利用装置，其特征在于所述楔形体调控装置是外推形变式楔形体调控装置(237);外推形变式楔形体调控装置(237)由外推形变式楔形体调控装置流道(239)、两个外推形变式楔形体(238)、两个第一条形铁(244)、至少两个外推形变式楔形体调控装置齿轮轴(243)、至少四个外推形变式楔形体调控装置齿轮(242)和相同数量个外推形变式楔形体调控装置齿条滑槽(241)、外推形变式楔形体调控装置滑道(240)组成；每个外推形变式楔形体(238)由至少两个条形弹性钢板组成，所述两个外推形变式楔形体(238)的一端分别固装在外推形变式楔形体调控装置流道(239)相对应的两壁上，两个外推形变式楔形体(238)中间位置对应的外推形变式楔形体调控装置流道(239)两壁上各安装一个具有一定厚度第一条形铁(244);两个外推形变式楔形体(238)的另一端各等间距安装有至少两个外推形变式楔形体调控装置齿条滑槽(241)，外推形变式楔形体调控装置齿条滑槽(241)为滑槽齿条一体式设计，外推形变式楔形体调控装置齿条滑槽(241)的滑槽为燕尾形，可滑动安装在对应的燕尾形外推形变式楔形体调控装置滑道(240)上，外推形变式楔形体调控装置滑道(240)等间距分别安装在外推形变式楔形体调控装置流道(239)相对应的两壁上，相邻两个外推形变式楔形体调控装置滑道(240)平行设置；外推形变式楔形体调控装置齿条滑槽(241)的齿条与对应的外推形变式楔形体调控装置齿轮(242)相啮合，相对应的两个外推形变式楔形体调控装置齿轮(242)固装在一个外推形变式楔形体调控装置齿轮轴(243)上，外推形变式楔形体调控装置齿轮轴(243)为可转动部件。
4.根据权利要求I所述的涡旋空气内能利用装置，其特征在于所述楔形体调控装置是内顶形变式楔形体调控装置(255);内顶形变式楔形体调控装置(255)由内顶形变式楔形体调控装置流道(246)、两个内顶形变式楔形体(245)、两个第二条形铁(256)、至少四个内顶形变式楔形体调控装置滑道(247)、至少四个内顶形变式楔形体调控装置滑槽(248)、至少四个传动齿轮(249)和同等数量个传动齿轮轴(250)、顶杆(251)、顶杆安装座(252)、顶杆滚轮(194)、顶杆滚轮轴(193)、作用齿轮(253)、丝筒(254)、丝筒安装座(257)组成；每个内顶形变式楔形体(245)由至少两个条形弹性钢板组成，两个内顶形变式楔形体(245)的一端分别固装在内顶形变式楔形体调控装置流道(246)相对应的的两壁上，两个 内顶形变式楔形体(245)的另一端各等间距安装有至少两个内顶形变式楔形体调控装置滑槽(248)，内顶形变式楔形体调控装置滑槽(248)为燕尾形，可滑动安装在对应的燕尾形内顶形变式楔形体调控装置滑道(247)上，内顶形变式楔形体调控装置滑道(247)等间距分别安装在内顶形变式楔形体调控装置流道(246)的两壁上，相邻两个内顶形变式楔形体调控装置滑道(247)平行设置；第二条形铁(256)焊装在内顶形变式楔形体(245)的中部，对应顶杆(251)位置第二条形铁(256)上设顶杆安装座(252)，顶杆安装座(252)由顶杆滚轮槽(195)和顶杆滚轮轴安装孔(196)构成，顶杆滚轮(194)可滚动位移安装在顶杆滚轮槽(195)内，并由顶杆滚轮轴(193)可转动安装在顶杆(251)的一端，顶杆滚轮轴(193)的两端通过顶杆滚轮轴套(329)可滚动位移安装在两个矩形顶杆滚轮轴安装孔(196)内，顶杆(251)的另一端丝扣啮合安装在丝筒(254)的中心孔内，丝筒(254)为一端封闭筒形构件，丝筒(254)轴向限位可转动安装在丝筒安装座(257)上，丝筒安装座(257)分别固装在内顶形变式楔形体调控装置流道(246)两壁的外侧；作用齿轮(253)固装在丝筒(254)上并与传动齿轮(249)相啮合，传动齿轮(249)固装在传动齿轮轴(250)上，传动齿轮轴(250)为可转动部件。
5.根据权利要求I所述的涡旋空气内能利用装置，其特征在于所述涡旋增压器是多入口立交式涡旋增压器(109)，多入口立交式涡旋增压器(109)包括多入口立交式涡旋增压器涡壳(111)、多入口立交式涡旋增压器第一进气口(198)、多入口立交式涡旋增压器第二进气口(199)、多入口立交式涡旋增压器第三进气口(197)、多入口立交式涡旋增压器排气口(200)、多入口立交式涡旋增压器第一导气涡壳(202)、多入口立交式涡旋增压器第二导气涡壳(331)、多个多入口立交式涡旋增压器撑杆(203)、第五固液体分离装置(201)、多入口立交式涡旋增压器进气通道(204)和多入口立交式涡旋增压器排气通道(177)，第五固液体分离装置(201)还包括第五切向缝隙(205)、第五气体回流管(206)和第五固液体排出管(207);多入口立交式涡旋增压器涡壳(111)是一个多入口环形等速涡壳，多个多入口立交式涡旋增压器导气涡壳将多入口立交式涡旋增压器进气口均分为多个，包括多入口立交式涡旋增压器第一进气口(198)、多入口立交式涡旋增压器第二进气口(199)、多入口立交式涡旋增压器第三进气口(197)，多个多入口立交式涡旋增压器进气口等间距设置在多入口立交式涡旋增压器涡壳(111)的内侧；多入口立交式涡旋增压器进气口比多入口立交式涡旋增压器导气涡壳多一个，其中多入口立交式涡旋增压器第一导气涡壳(202)设置在多入口立交式涡旋增压器第一进气口(198)和多入口立交式涡旋增压器第二进气口(199)的中间，多入口立交式涡旋增压器第二导气涡壳(331)设置在多入口立交式涡旋增压器第二进气口(199)和多入口立交式涡旋增压器第三进气口(197)的中间；多个多入口立交式涡旋增压器导气涡壳由多个多入口立交式涡旋增压器撑杆(203)支撑并安装在多入口立交式涡旋增压器涡壳(111)上，多入口立交式涡旋增压器撑杆(203)的截面为叶片形；多个多入口立交式涡旋增压器进气口均为环形并与环形的多入口立交式涡旋增压器进气通道(204)连通，多入口立交式涡旋增压器进气通道(204)的内边与多入口立交式涡旋增压器涡壳(111)切向外接，多入口立交式涡旋增压器进气通道(204)的外边是多入口立交式涡旋增压器涡壳(111)渐开线的延长过渡线；多入口立交式涡旋增压器排气口(200)由多个等间距排列的第七叶片形管(208)的排管组成，多个等间距排列的第七叶片形管(208)的 排管安装在多入口立交式涡旋增压器涡壳(111)的环形壳体上，多入口立交式涡旋增压器排气通道(177)越过多入口立交式涡旋增压器进气通道(204)，多入口立交式涡旋增压器进气通道(204)和多入口立交式涡旋增压器排气通道(177)上共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七叶片形管(208)的排管内是多入口立交式涡旋增压器排气通道(177)，立体相交段的多个等间距排列的第七叶片形管(208)的排管外是多入口立交式涡旋增压器进气通道(204);多入口立交式涡旋增压器排气口(200)环形的等间距排列的第七叶片形管(208)的排管与环形的多入口立交式涡旋增压器排气通道(177)相接连通；多入口立交式涡旋增压器进气通道(204)和多入口立交式涡旋增压器排气通道(177)上分别设置有一个楔形体调控装置；多入口立交式涡旋增压器涡壳(111)环形壳体上逆气流方向相切设有多个第五切向缝隙(205),第五切向缝隙(205)与第五固液体分离装置(201)切向连通，第五固液体分离装置(201)是一个圆环形壳体构件，设置在多入口立交式涡旋增压器(109)环形壳体的一侧并相外切；第五气体回流管(206)由等间距排列的多个第八叶片形管(214)的排管组成，安装在第五固液体分离装置(201)环形壳体上，其一端伸入到第五固液体分离装置(201)的中心，另一端在气流旋转方向上与多入口立交式涡旋增压器涡壳(111)切向相接联通；第五固液体排出管(207)切向安装在第五固液体分离装置(201)环形壳体上，相切方向与第五切向缝隙(205)在第五固液体分离装置(201)环形壳体上切向相反。
6.根据权利要求I所述的涡旋空气内能利用装置，其特征在于所述涡旋排气装置是单环涡旋排气装置(15)，单环涡旋排气装置(15)包括单环涡旋排气装置进气通道(186)、单环涡旋排气装置第一进气口(183)、单环涡旋排气装置第二进气口(119)、单环涡旋排气装置第三进气口(190)、单环涡旋排气装置进气段(185)、单环涡旋排气装置过渡段(44)、单环涡旋排气装置排气段(69)、单环涡旋排气装置进气段涡壳(192)、单环涡旋排气装置排气口(128)、第四固液体分离装置(191)、单环涡旋排气装置第一导气涡壳(70)、单环涡旋排气装置第二导气涡壳(330)和多个单环涡旋排气装置撑杆(74)，第四固液体分离装置(191)还包括第四切向缝隙(187)、第四气体回流管(188)和第四固液体排出管(189);单环涡旋排气装置进气段涡壳(192)为多入口环形等速涡壳，多个单环涡旋排气装置导气涡壳将单环涡旋排气装置进气段(185)的进气口均分成多个，包括单环涡旋排气装置第一进气口(183)、单环涡旋排气装置第二进气口(119)、单环涡旋排气装置第三进气口(190)，多个单环涡旋排气装置进气口等间距设置在单环涡旋排气装置进气段涡壳192内侧；单环涡旋排气装置进气口的数量比单环涡旋排气装置导气涡壳多一个，其中单环涡旋排气装置第一导气涡壳(70)设置在单环涡旋排气装置第一进气口(183)与单环涡旋排气装置第二进气口(119)的中间，单环涡旋排气装置第二导气涡壳(330)设置在单环涡旋排气装置第二进气口(119)和单环涡旋排气装置第三进气口(190)的中间；多个单环涡旋排气装置进气口均为环形并与环形的单环涡旋排气装置进气通道(186)连通，单环涡旋排气装置进气通道(186)的内边与单环涡旋排气装置进气段涡壳(192)切向外接，单环涡旋排气装置进气通道(186)的外边是单环涡旋排气装置进气段涡壳(192)渐开线的延长过渡线；多个单环 涡旋排气装置导气涡壳由多个单环涡旋排气装置撑杆(74)支撑并固装在单环涡旋排气装置进气段涡壳(192)上，单环涡旋排气装置撑杆(74)的截面为叶片形；单环涡旋排气装置过渡段(44)由两个筒形构件构成，两个筒形构件的一端分别与单环涡旋排气装置进气段涡壳(192)相接连通，单环涡旋排气装置进气段(185)对应单环涡旋排气装置过渡段(44)一侧的单环涡旋排气装置导气涡壳和单环涡旋排气装置进气段涡壳(192)部分省却；单环涡旋排气装置排气段￠9)的涡壳为半个圆环形状，单环涡旋排气装置过渡段(44)的两个筒形构件的另一端分别与单环涡旋排气装置排气段￠9)的半个圆环形涡壳的两个端面相接连通，单环涡旋排气装置过渡段44的两个筒形构件任一个筒形构件的直径、单环涡旋排气装置排气段69半个圆环两个端面任一个端面的直径和单环涡旋排气装置进气段185涡环的直径三者相等；单环涡旋排气装置排气段￠9)由单环涡旋排气装置内环(295)和单环涡旋排气装置可调外环(127)组成，单环涡旋排气装置可调外环(127)设置在单环涡旋排气装置内环(295)的外面，单环涡旋排气装置内环(295)和单环涡旋排气装置可调外环(127)相对应位置上阵列式设置有多个单环涡旋排气装置排气口(128)，单环涡旋排气装置可调外环(127)相对单环涡旋排气装置内环(295)沿轴向滑动配合；单环涡旋排气装置进气段涡壳(192)环形壳体上相切设有多个逆气流方向的第四切向缝隙(187)，第四切向缝隙(187)与第四固液体分离装置(191)切向连通，第四固液体分离装置(191)是一个圆环形壳体构件，设置在单环涡旋排气装置进气段(185)环形壳体的一侧并相外切；第四气体回流管(188)由等间距排列的多个第六叶片形管(178)的排管组成，安装在第四固液体分离装置(191)环形壳体上，其一端伸入到第四固液体分离装置(191)的中心，另一端在气流旋转方向上与单环涡旋排气装置进气段涡壳(192)切向相接联通；第四固液体排出管(189)切向安装在第四固液体分离装置(191)环形壳体上，相切方向与第四切向缝隙(187)在第四固液体分离装置(191)环形壳体上切向相反。
7.根据权利要求I所述的涡旋空气内能利用装置，其特征在于第一组串联的多级涡旋增压器为超越式涡旋增压器(20)，第一组串联的多级超越式涡旋增压器组成一个单元体，所述单元体按并列多个字母S形排列；单元体串联的超越式涡旋增压器(20)的个数为奇数时，压气机(I)排出的具有一定压力的空气首先进入位于单元体内层第一位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第一级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第一级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气进入位于单元体外层第一位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第二级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第二级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气进入位于单元体内层第二位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第三级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第三级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气进入位于单元体外层第二位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第四级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第四级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气进入位于单元体内层第三位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第五级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第五级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气进入位于单元体外层第三位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第六级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第六级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气按并列多个字母S形排列依次进入单元体外层第三位以后单元体内、外层各位上的第一组串联的多级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的次未级超越式涡旋增压器位于单元体外层的未位，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的未级超越式涡旋增压器位于单元体内层的末位，单元体外层的未位位于单元体内层次未位和内层未位中间的外侧，单元体外层第一位位于单元体内层第一位和内层第二位中间的外侧；当单元体串联的超越式涡旋增压器(20)的个数为偶数时，压气机(I)排出的具有一定压力的空气首先进入位于单元体外层第一位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第一级超越式涡旋增压器，随后按并列多个字母S形排列依次进入单元体的内层第一位、外层第二位、内层第二位、外层第三位、内层第三位、外层第四位及以后单元体内、外层各位上的第一组串联的多级超越式涡旋增压器，单元体外层的末位于单元体内层次位和内层末位中间的外侧，单元体内层第一位位于单元体外层第一位和外层第二位中间的内侧。
8.根据权利要求I所述涡旋空气内能利用装置，其特征在于第一组串联的多级涡旋增压器为超越式涡旋增压器(20)，第一组串联的多级超越式涡旋增压器组成一个单元体，所述单元体按并列多个字母Z形排列；单元体串联的多级超越式涡旋增压器的级数是4的整数倍时，压气机(I)排出的具有一定压力的空气首先进入位于单元体内层第一位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第一级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第一级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气进入位于单元体外层第一位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第二级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第二级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气进入位于单元体外层第二位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第三级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第三级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气进入位于单元 体内层第二位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第四级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第四级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气进入位于单元体内层第三位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第五级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第五级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气进入位于单元体外层第三位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第六级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第六级超越式涡旋增压器出来具有一定压力空气按并列多个字母Z形排列依次进入单元体外层第三位以后单元体内、外层各位上的第一组串联的多级超越式涡旋增压器，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的次未级超越式涡旋增压器位于单元体外层的未位，第一组串联的多级超越式涡旋增压器的未级超越式涡旋增压器位于单元体内层的未位，单元体内层的未位于单元体外层次未位和外层的未位中间的内侧，单元体外层第一位位于单元体内层第一位和内层第二位中间的外侧；当单元体串联的多级超越式涡旋增压器(20)的级数加2是4的整数倍时，压气机(I)排出的具有一定压力的空气首先进入位于单元体外层第一位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第一级超越式涡旋增压器，随后按并列多个字母Z形排列依次进入单元体的内层第一位、内层第二位、外层第二位、外层第三位、内层第三位及以后内、外层各位上的第一组串联的多级超越式涡旋增压器，单元体内层的未位于单元体外层次未位和外层的未位中间的内侦牝单元体外层第一位位于单元体内层第一位和内层第二位中间的外侧；当单元体串联的多级超越式涡旋增压器(20)的级数加I是4的整数倍时，压气机(I)排出的具有一定压力的空气首先进入位于单元体外层第一位的第一组串联的多级超越式涡旋增压器的第一级超越式涡旋增压器，随后按并列多个字母Z形排列依次进入单元体的外层第二位、内层第一位、内层第二位、外层第三位、外层第四位、内层第三位及以后内、外层各位上的第一组串联的多级超越式涡旋增压器，单元体内层的未位于单元体外层次未位和外层的未位中间的内侧，单元体内层第一位位于单元体外层第一位和外层第二位中间的内侧。
9.根据权利要求I所述涡旋空气内能利用装置，其特征在于省却高压透平(7)与压气机(I)间轴的联接，省却棘轮式超越离合器(57)，压气机(I)与透平间采用电传动联接，即高压透平轴(6)和套轴式中压透平轴(9’)由一级套轴式差速联轴器(10’)的两个锥形主动齿轮(24’)联接，所述套轴式差速联轴器(10’)输出轴中介轴(16’)和套轴式低压透平轴(13)分别联接下一级套轴式差速联轴器(10)的两个锥形主动齿轮(24)，所述下一级套轴式差速联轴器(10)输出轴中介轴(16)与发电机(296)传动联接，产生的电能经计算机调控中心调控，由电动机驱动压气机(I)运转，剩余电能对外输出，所述电动机兼作启动机(55);所述套轴式差速联轴器(10和套轴 式差速联轴器(10’ )结构完全相同。
10.根据权利要求I所述涡旋空气内能利用装置，其特征在于增加高压透平(7)和低压透平(14)的透平级，省却中压透平⑶及棘轮式超越离合器(57)，省却高压透平(7)与压气机(I)间轴的联接，增加第一组串联的多级涡旋增压器和第二组串联的多级涡旋增压器的级数，省却第三组串联的多级涡旋增压器，压气机(I)与高、低压透平间采用电传动联接，即高压透平(7)的高压透平轴(6)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(24)固接，套轴式差速联轴器(10)输出轴中介轴(16)与发电机(296)传动联接，产生的电能经计算机调控中心调控，由电动机驱动压气机(I)运转，剩余电能对外输出，所述电动机兼作启动机(55)。
11.根据权利要求I至8其中任一项所述的涡旋空气内能利用装置，其特征在于一种用空气内能动态压缩涡旋增压技术，实现这一技术的装置是涡旋增压器、涡旋排气装置和楔形体调控装置；空气由涡旋增压器和涡旋排气装置等速涡壳渐开线环形进气通道进入涡旋增压器和涡旋排气装置，遵循动量守恒定理，空气的流速增加，在涡旋增压器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空气流矢量相同流线重合，入射空气流给涡旋流动量，涡旋流给入射空气流低于静压头一个动压头值负压诱导而相互促进，空气的流速进一步增加，空气的部分内能转变为空气的动能，表征内能水平空气的温度有所下降，在涡旋增压器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，空气在涡旋流的速度场、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，空气涡旋流流线卷积势流叠加，空气被动态压缩，所述动能进一步转变为空气的位能，空气压力得到提升，串联的上述装置效应的叠加，使空气的压力高出平均吸热温度对应的压比，同时实现空气的定常连续流动，实现包括空气在内介质的部分内能到动能，动能到位能的转变。
全文摘要
本发明涉及一种涡旋空气内能利用装置，属于可再生能源和机械制造领域；空气内能利用被热力学划为禁区，在应用上是个空白。在所述装置的压气机和高压透平间及高、中、低压透平间各串联多级涡旋增压器，所述涡旋增压器进、排气通道上各设置一个楔形体调控装置；高压透平轴通过棘轮式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套轴式差速联轴器差速连接并一轴输出动力。在涡旋流场效应，势流叠加和拉法尔喷管临界效应作用下，涡旋增压器和涡旋排气装置用介质的内能，动态压缩实现介质压力的提升，实现包括空气在内介质的部分内能到动能，动能到位能，位能到机械能的转变同时生产冷量和淡水；特别适用于分布式发电同时有制冷和淡水需求场合使用。
文档编号F02C3/04GK102635443SQ20111003921
公开日2012年8月15日 申请日期2011年2月12日 优先权日2011年2月12日
发明者杜臣 申请人:杜臣