专利名称：高效复合动力叶轮机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种高效复合动力叶轮机构。
背景技术：
动力叶轮机构是一种利用气体膨胀流动产生动力的装置,例如动力透平、动力涡轮等。传统动力叶轮机构都是直接与动力气体源(例如由燃烧室产生的工质)连通，这种技术非常成熟，也被广泛应用，但是通常由于叶轮承受温度较低而使效率较低。为此，需要发明一种新型动力叶轮系统。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下 一种高效复合动力叶轮机构，包括动力气体源和动力叶轮机构，所述高效复合动力叶轮机构还包括射流泵，所述动力气体源的出口与所述射流泵的射流泵动力气体喷射口连通，所述射流泵的射流泵气体出口与所述动力叶轮机构的气体入口连通，在所述动力叶轮机构的气体出口处设旁通口，所述回流通道连通所述旁通口和所述射流泵的射流泵低压气体入口。所述动力气体源设为连续燃烧室，所述连续燃烧室经所述射流泵与两个以上所述动力叶轮机构的工质入口连通。所述连续燃烧室与两个以上所述射流泵连通，每个所述射流泵与不同的所述动力叶轮机构的工质入口连通。所述高效复合动力叶轮机构还包括叶轮压气机，所述叶轮压气机的压缩气体出口与所述连续燃烧室连通。所述动力叶轮机构对所述叶轮压气机输出动力。所述叶轮压气机设为多级叶轮压气机。每个所述动力叶轮机构对一个所述叶轮压气机输出动力，所有所述叶轮压气机串联连通。所述连续燃烧室的承压能力大于2MPa。所述叶轮压气机的压缩气体出口经旁通管与所述射流泵低压气体入口连通。在所述叶轮压气机上、在所述多级叶轮压气机的级间连通通道上和相互串联的所述叶轮压气机之间的连通通道上部分或全部设降温器。所述连续燃烧室与活塞式做功机构连通。本发明的原理是利用所述动力气体源内的工质排出的气体工质作为所述射流泵的动力流体，形成引射作用，增加所述射流泵气体出口处的工质流量，从而改善所述动力叶轮机构的工作环境，并提高所述动力叶轮机构的效率。本发明中，所谓的动力气体源是指一切能够提供工质的装置、单元、部件或系统，如高压储气罐、高压流体罐、由燃烧室和喷管构成的系统、航空发动机等热动力系统以及气体液化物源等；所谓的气体液化物是指被液化的气体，如液化空气、液氮、液氦、液体二氧化碳等。本发明中，所谓的回流通道是指能够将气体工质回流的气体连通通道。本发明中，所谓的连续燃烧室是指能够进行连续燃烧的燃烧室，如燃气轮机的燃本发明中，所谓的叶轮压气机 是指一切利用叶轮对气体进行压缩的装置，例如涡轮压气机等。本发明中，所述连续燃烧室的承压能力大于2MPa、2. 5MPa、3MPa、3. 5MPa、4MPa、4. 5MPa、5MPa、5. 5MPa、6MPa、6. 5MPa、7MPa、7. 5MPa、8MPa、8. 5MPa、9MPa、9. 5MPa、10MPa、10. 5MPa、llMPa、ll. 5MPa、12MPa、12. 5MPa、13MPa、13. 5MPa、14MPa、14. 5MPa、15MPa、15.5MPa、16MPa、16. 5MPa、17MPa、17. 5MPa、18MPa、18. 5MPa、19MPa、19. 5MPa、20MPa、20.5MPa、21MPa、21.5MPa、22MPa、22. 5MPa、23MPa、23. 5MPa、24MPa、24. 5MPa、25MPa、25.5MPa、26MPa、26.5MPa、27MPa、27.5MPa、28MPa、28.5MPa、29MPa、29.5MPa、30MPa、30.5MPa、31MPa、31. 5MPa、32MPa、32. 5MPa、33MPa、33. 5MPa、34MPa、34. 5MPa、35MPa、35.5MPa、36MPa、36. 5MPa、37MPa、37. 5MPa、38MPa、38. 5MPa、39MPa、39. 5MPa、40MPa、40.5MPa、41MPa、41. 5MPa、42MPa、42. 5MPa、43MPa、43. 5MPa、44MPa、44. 5MPa、45MPa、45. 5MPa、46MPa、46. 5MPa、47MPa、47. 5MPa、48MPa、48. 5MPa、49MPa、49. 5MPa 或大于 50MPa。本发明中，所谓的动力叶轮机构是指一切利用气体流动膨胀对外做功的机构，例如动力透平、动力涡轮等。 本发明中，所述叶轮压气机串联连通是指所述叶轮压气机的压缩气体出口与下一个所述叶轮压气机的气体入口连通，并可依此类推。本发明中，所谓的“所述连续燃烧室与射流泵连通”是指所述连续燃烧室的工质出口与所述射流泵的射流泵动力气体喷射口连通；所谓的“每个所述射流泵与所述动力叶轮机构的工质入口连通”是指每个所述射流泵的射流泵气体出口与一个或多个所述动力叶轮机构的工质入口连通。本发明中，所谓的射流泵是指通过动力流体引射非动力流体，两流体相互作用从一个出口排出的装置，所谓的射流泵可以是气体射流泵(即喷射泵)，也可以是液体射流泵；所谓的射流泵可以是传统射流泵，也可以是非传统射流泵。本发明中，所谓的传统射流泵是指由两个套装设置的管构成的，向内管提供高压动力气体，内管高压动力气体在外管内喷射，在内管高压动力气体喷射和外管的共同作用下使内外管之间的其他气体(从外管进入的气体)沿内管高压动力气体的喷射方向产生运动的装置；所谓射流泵的外管可以有缩扩区，外管可以设为文丘里管，内管喷嘴可以设为拉瓦尔喷管，所谓的缩扩区是指外管内截面面积发生变化的区域；所述射流泵至少有三个接口或称通道，即射流泵动力气体喷射口、射流泵低压气体入口和射流泵气体出口。本发明中，所谓的非传统射流泵是指由两个或两个以上相互套装设置或相互并列设置的管构成的，其中至少一个管与动力气体源连通，并且动力气体源中的动力气体的流动能够引起其他管中的气体产生定向流动的装置；所谓射流泵的管可以有缩扩区，可以设为文丘里管，管的喷嘴可以设为拉瓦尔喷管，所谓的缩扩区是指管内截面面积发生变化的区域；所述射流泵至少有三个接口或称通道，即射流泵动力气体喷射口、射流泵低压气体入口和射流泵气体出口 ；所述射流泵可以包括多个射流泵动力气体喷射口，在包括多个射流泵动力气体喷射口的结构中，所述射流泵动力气体喷射口可以布置在所述射流泵低压气体入口的管道中心区，也可以布置在所述射流泵低压气体入口的管道壁附近，所述射流泵动力气体喷射口也可以是环绕所述射流泵低压气体入口管道壁的环形喷射口。本发明中，所谓的活塞式做功机构是指一切利用活塞对外做功的机构，如自由活塞做功机构，传统活塞式做功机构。本发明中，所谓的降温器是指一切可以进行降温的装置，如散热器、以冷却为目的的热交换器、混合式降温器等；所谓混合式降温器是指通过与冷流体混合进行降温的装置。本发明中，所述射流泵包括多级射流泵，多股射流泵和脉冲射流泵等。 本发明中，根据热能与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，如在所述连续燃烧室上设喷油装置和点火装置。本发明的有益效果如下
本发明所公开的高效复合动力叶轮机构，从动力叶轮机构流出的做完功的气体都存有余压，仍有做功能力。在传统的动力叶轮机构中这些气体是被全部排掉的，由此造成系统的效率较低。本发明通过所述回流通道和所述射流泵将其中的一部分气体的能量回收用于再做功，显然可以提闻整个系统的效率。
图I是本发明实施例I的结构示意 图2是本发明实施例2的结构示意 图3是本发明实施例3的结构示意 图4是本发明实施例4的结构示意 图5是本发明实施例5的结构示意 图6是本发明实施例6的结构示意 图7是本发明实施例7的结构示意 图8是本发明实施例8的结构示意图，
图中1动力气体源、2动力叶轮机构、3射流泵、301射流泵动力气体喷射口、302射流泵气体出口、303射流泵低压气体入口、4回流通道、5气体出口管、201气体入口、202气体出口、50旁通口、10连续燃烧室、2001叶轮压气机、7降温器、8活塞式做功机构、51旁通管、401回流口。
具体实施例方式实施例I
如图I所示的高效复合动力叶轮机构，包括动力气体源I、动力叶轮机构2、射流泵3和回流通道4，所述动力气体源I的出口与所述射流泵3的射流泵动力气体喷射口 301连通，所述射流泵3的射流泵气体出口 302与所述动力叶轮机构2的动力叶轮机构气体入口 201连通，在所述动力叶轮机构2的所述气体出口 202处设气体出口管5，所述气体出口管5上设旁通口 50，所述回流通道4连通所述旁通口 50和所述射流泵3的射流泵低压气体入口303，目的是利用所述动力气体源I内的工质排出的气体工质作为所述射流泵3的动力流体，形成引射作用，增加所述射流泵3流体出口处的工质流量，从而改善所述动力叶轮机构2的工作环境，并提高所述动力叶轮机构2的效率。实施例2
如图2所示的高效复合动力叶轮机构，与实施例I的区别在于所述回流通道4的回流口 401伸入所述气体出口管5内。实施例3
如图3所示的高效复合动力叶轮机构，所述动力气体源I设为连续燃烧室10，所述连续燃烧室10经所述射流泵3与两个所述动力叶轮机构2的工质入口连通，且两个所述动力叶轮机构2相互并联。所述高效复合动力叶轮机构还包括叶轮压气机2001，所述叶轮压气机2001的压缩气体出口与所述连续燃烧室10连通。所述动力叶轮机构2对外输出动力，所述动力叶轮机构2对所述叶轮压气机2001输出动力。所述连续燃烧室10的承压能力为2MPa。 可选择地，所述动力叶轮机构2可以设为多个，所述动力叶轮机构2与发电机连接。具体实施时，可选择地，所述连续燃烧室的承压能力大于2MPa、2. 5MPa、3MPa、3. 5MPa、4MPa、4. 5MPa、5MPa、5. 5MPa、6MPa、6. 5MPa、7MPa、7. 5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9. 5MPa、10MPa、10. 5MPa、llMPa、11. 5MPa、12MPa、12. 5MPa、13MPa、13. 5MPa、14MPa、14. 5MPa、15MPa、15. 5MPa、16MPa、16.5MPa、17MPa、17.5MPa、18MPa、18. 5MPa、19MPa、19. 5MPa、20MPa、20. 5MPa、21MPa、21. 5MPa、22MPa、22. 5MPa、23MPa、23. 5MPa、24MPa、24. 5MPa、25MPa、25. 5MPa、26MPa、26. 5MPa、27MPa、27. 5MPa、28MPa、28. 5MPa、29MPa、29. 5MPa、30MPa、30.5MPa、31MPa、31. 5MPa、32MPa、32. 5MPa、33MPa、33. 5MPa、34MPa、34. 5MPa、35MPa、
35.5MPa、36MPa、36. 5MPa、37MPa、37. 5MPa、38MPa、38. 5MPa、39MPa、39. 5MPa、40MPa、
40.5MPa、41MPa、41. 5MPa、42MPa、42. 5MPa、43MPa、43. 5MPa、44MPa、44. 5MPa、45MPa、45. 5MPa、46MPa、46. 5MPa、47MPa、47. 5MPa、48MPa、48. 5MPa、49MPa、49. 5MPa 或大于 50MPa。实施例4
如图4所示的高效复合动力叶轮机构，与实施例3的区别在于所述连续燃烧室10与两个所述射流泵3连通，每个所述射流泵3分别与不同的所述动力叶轮机构2的工质入口连通，所述叶轮压气机2001设为两级叶轮压气机。所述动力叶轮机构2对所述叶轮压气机2001输出动力。每个所述动力叶轮机构2对一个所述叶轮压气机2001输出动力，所述连续燃烧室10的承压能力为3MPa。可选择地，所述叶轮压气机2001可以设为多级。实施例5
如图5所示的高效复合动力叶轮机构,其与实施例4的区别在于每个所述动力叶轮机构2的工质出口与不同的所述射流泵低压气体入口 303连通，所述连续燃烧室10的承压能力为 3. 5MPa。实施例6
如图6所示的高效复合动力叶轮机构，其与实施例5的区别在于在所述叶轮压气机2001上设降温器7，所述连续燃烧室10的承压能力为4MPa。具体实施时，还可以在所述多级叶轮压气机的级间连通通道上和相互串联的所述叶轮压气机2001之间的连通通道上部分或全部设降温器7。实施例7
如图7所示的高效复合动力叶轮机构，其与实施例6的区别在于所述连续燃烧室10与活塞式做功机构8连通，在两个所述叶轮压气机2001之间的连通通道上设有所述降温器7，所述连续燃烧室10的承压能力为5MPa。实施例8
如图8所示的高效复合动力叶轮机构，其与实施例5的区别在于取消了一个所述回流通道4，采用所述叶轮压气机2001的压缩气体出口经旁通管51与所述射流泵3的射流泵低压气体入口 303连通来替代，所述连续燃烧室10的承压能力为6MPa。 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。
权利要求
1.一种高效复合动力叶轮机构，包括动力气体源(I)和动力叶轮机构(2)，其特征在于所述高效复合动力叶轮机构还包括射流泵(3)和回流通道(4)，所述动力气体源(I)的出口与所述射流泵(3)的射流泵动力气体喷射口( 301)连通，所述射流泵(3)的射流泵气体出口( 302 )与所述动力叶轮机构(2 )的气体入口( 201)连通，在所述动力叶轮机构(2 )的气体出口处设旁通口(50)，所述回流通道(4)连通所述旁通口(50)和所述射流泵(3)的射流泵低压气体入口(303)。
2.如权利要求I所述高效复合动力叶轮机构，其特征在于所述动力气体源(I)设为连续燃烧室(10 )，所述连续燃烧室(10 )经所述射流泵(3 )与两个以上所述动力叶轮机构(2 )的工质入口连通。
3.根据权利要求2所述的高效复合动力叶轮机构，其特征在于所述连续燃烧室(10)与两个以上所述射流泵(3 )连通，每个所述射流泵(3 )与不同的所述动力叶轮机构(2 )的工质入口连通。
4.如权利要求2所述高效复合动力叶轮机构，其特征在于所述高效复合动力叶轮机构还包括叶轮压气机(2001)，所述叶轮压气机(2001)的压缩气体出口与所述连续燃烧室(10)连通。
5.如权利要求4所述高效复合动力叶轮机构，其特征在于所述动力叶轮机构(2)对所述叶轮压气机(2001)输出动力。
6.如权利要求5所述高效复合动力叶轮机构，其特征在于所述叶轮压气机(2001)设为多级叶轮压气机。
7.如权利要求6所述高效复合动力叶轮机构，其特征在于每个所述动力叶轮机构(2)对一个所述叶轮压气机(2001)输出动力，所有所述叶轮压气机(2001)串联连通。
8.如权利要求2所述高效复合动力叶轮机构，其特征在于所述连续燃烧室(10)的承压能力大于2MPa。
9.如权利要求7所述高效复合动力叶轮机构，其特征在于所述叶轮压气机(2001)的压缩气体出口经旁通管(51)与所述射流泵低压气体入口(303)连通。
10.如权利要求6所述高效复合动力叶轮机构，其特征在于在所述叶轮压气机(2001)上、在所述多级叶轮压气机的级间连通通道上和相互串联的所述叶轮压气机(2001)之间的连通通道上部分或全部设降温器(7)。
全文摘要
本发明公开了一种高效复合动力叶轮机构，包括动力气体源和动力叶轮机构，所述高效复合动力叶轮机构还包括射流泵和回流通道，所述动力气体源的出口与所述射流泵的射流泵动力气体喷射口连通，所述射流泵的射流泵气体出口与所述动力叶轮机构的气体入口连通，在所述动力叶轮机构的气体出口处设旁通口，所述回流通道连通所述旁通口和所述射流泵的射流泵低压气体入口。本发明作为叶轮发动机的动力输出机构，借助所述回流通道的反馈作用可大幅提高系统的工作效率。
文档编号F01D25/12GK102705080SQ201210164449
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月24日 优先权日2011年5月27日
发明者靳北彪 申请人:摩尔动力(北京)技术股份有限公司