[发明专利]分流式两泵两级低品位燃气内热式涡轮发动机

说明书

所属技术领域

本发明涉及分流式两泵两级低品位燃气内热式涡轮发动机。

背景技术

低品位燃料，本发明只是指某种可燃气体或多种可燃气体，与其它气体混合在一起，并且所占的比例很小，小到已经失去了商业应用价值，所以低品位燃料是稀薄的、分散的、不稳定的。低品位燃料一般很难点燃，即使点燃，也会自动熄火；即使持续燃烧，温度也很低。在煤矿、油田等企业在开采和提炼过程中，如果将这些低品位燃料直接排放到大气中，会产生空气污染，加以净化处理又要消耗成本。

发明内容

本发明的目的是要提供分流式两泵两级低品位燃气内热式涡轮发动机。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：用分流式两泵两级内热式涡轮发动机和供气系统组成一台分流式两泵两级低品位燃气内热式涡轮发动机。低品位燃气包括煤矿油田开采提炼过程中产生的稀薄可燃气体及其混合物。供气系统由储气罐和防回火器组成。从供气系统输入的低品位燃气进入分流式两泵两级内热式涡轮发动机膨胀室壳体内燃烧升温膨胀并转换成高品位机械能输出。分流式两泵两级内热式涡轮发动机由两级涡轮、两个涡轮轴、两级增压泵轮、导轮和膨胀室壳体组成；第一级涡轮通过第一涡轮轴与第一级增压泵轮和第二级增压泵轮连接；第二级涡轮通过第二涡轮轴与发电机连接，在膨胀室壳体内下端含有均布的电热丝网助燃装置；膨胀室壳体在增压泵轮以下均布多个低品位燃气进气端口和多路空气调节阀。

作为对上述技术方案的改进：在第二级增压泵轮上方设置钟型整流罩和/或在第一级涡轮下方设置钟型整流罩；采用两级涡轮旋转方向相反的设计；对膨胀室壳体采用绝热层。

本发明的有益效果包括：可将煤矿、油田等企业在开采和提炼过程中产生的这些有害气体用低廉的成本方式转化为输出动力或电能，既能解除污染，又节约了宝贵的能源，拥有极高的经济价值。低品位燃气内热式涡轮发动机共有五种不同结构和组合方式，分流式两泵两级涡轮发动机采用两级增压泵轮和两级动力涡轮的工作制式，此种工作方式可使膨胀室内的气体获得比只用一级增压泵轮更高的压力，从而能使涡轮发动机输出更大的功率。采用两级动力涡轮，可提高热转换效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是分流式两泵两级低品位燃气内热式涡轮发动机实施例的结构剖示图。

图中1.分流式两泵两级内热式涡轮发动机，2.供气系统，3.储气罐，4.防回火器，5.第一级涡轮，6.第二级涡轮，7.第一涡轮轴，8.第二涡轮轴，9.第一级增压泵轮，10.第二级增压泵轮，11.导轮，12.膨胀室壳体，13.发电机，14.钟型整流罩，15.进风架，16.电热丝网助燃装置，17.进气端口，18.空气调节阀。

具体实施方式

在图1中，分流式两泵两级内热式涡轮发动机1和供气系统2组成一台分流式两泵两级低品位燃气内热式涡轮发动机。供气系统2由储气罐3和防回火器4组成。分流式两泵两级内热式涡轮发动机2由第一级涡轮5、第二级涡轮6、第一涡轮轴7、第二涡轮轴8、第一级增压泵轮9、第二级增压泵轮10、导轮11和膨胀室壳体12组成。第一节涡轮5通过第一涡轮轴7与第一级增压泵轮9和第二级增压泵轮10连接；第二级涡轮6通过第二涡轮轴8和发电机13连接；导轮11固定安装在两级增压泵轮中间的膨胀室壳体12的内壁。在第二级增压泵轮10上方和第一级涡轮5下方各有一个钟型整流罩14。两级涡轮的旋转方向相反；在膨胀室壳体12下方有一个进风架15，在膨胀室壳体12内下端含有均布的电热丝网助燃装置16；膨胀室壳体12在第一级增压泵轮9以下均布多个低品位燃气进气端口17和多路空气调节阀18。

图1所示实施例的工作原理为：储气罐3中的低品位燃气经过防回火器4和各低品位燃气进气端口17，被增压泵轮6均匀吸入膨胀室壳体12。同时，控制系统根据低品位燃气的浓度自动调节各空气调节阀18来控制进入膨胀室壳体12的空燃比，确保涡轮发动机系统工作稳定高效。进入膨胀室壳体12的混合气体被电热丝网助燃装置16点燃。燃烧产生的热气膨胀产生势能推动第一级涡轮5转动，并带动第一级增压泵轮9和第二级增压泵轮10使膨胀室壳体12内增压势能进一步提高，使两级涡轮输出功率增大。这又使两级增压泵轮的增压作用进一步增强，由此形成雪崩反应，使涡轮发动机1迅速达到满功率。第一级涡轮5只吸收了一部分膨胀的能量做功，将剩余的能量留给第二级涡轮6继续吸收做功。第二级涡轮6做的功通过第二涡轮轴8传递给发电机13。气体在膨胀室壳体12内以螺旋方式上升可以充分搅拌，提高气体的换热效率。膨胀室壳体12带有绝热层以减少热损。

现有的燃气涡轮发动机都设有多级导轮机构，在许多场合它们都具有有益效果。但经我们研究发现：导轮机构的存在同时也使发动机的结构复杂化，而且还影响发动机的工作效率。如果能够采用可逆性的涡轮和泵轮来取代导轮，既可以简化结构，又能大大提高工作效率。所以这里只采用一个导轮。