[发明专利]再热涡旋复合式热机

说明书

技术领域

本发明涉及热机技术领域，特别涉及一种以往复式内燃机为燃气发生器，涡旋流增压，连续流多变燃烧吸热闪蒸混合换热，往复、涡轮复合式热机。

背景技术

往复式内燃机以其较高的热效率和较好的综合经济性，得到广泛的应用，近二三十年来，为进一步提高其效率和经济性，进行了多方研究和探讨，但没有大的突破。

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提高；较高的平均吸热温度，大量耐高温贵金属使用，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；这个传热面及传热面两侧热传导介质温差存在，这种换热方式制约着蒸汽轮机效率的提高。

上述三种类型热机各以其特点，在现存动力系统中均占有一席之地；其共有的特点是对环境污染严重，效率低。也曾有人提出以往复式内燃机为燃气发生器的往复、燃气涡轮复合式热机，但因往复式内燃机背压大幅度提高有效焓降提高有限及不同气动和扭矩特性不同转数轴的联接动力动态统一输出未解决，以及性价比大幅下降而未进入实用领域。

发明内容

本发明的目的是：取各类型热机之所长，优势互补，探索一条提高热机效率的新途径，推出一种以往复式内燃机为燃气发生器，涡旋增压，连续流多变状态下燃烧吸热闪蒸混合换热，往复、涡轮复合式热机。

为解决上述技术问题本发明采取如下技术方案：一种再热涡旋复合式热机，所述再热涡旋复合式热机包括往复式内燃机、高压透平、低压透平、燃烧室、丁字轴式差速联轴器、套轴式差速联轴器和计算机调控中心；所述再热涡旋复合式热机还包括涡旋增压器、涡旋排气装置、楔形体调控装置，空气流量调节装置；所述涡旋增压器由设置在往复式内燃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及高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多入口立交式涡旋增压器，或者是超越式涡旋增压器；所述燃烧室是单入口立交式涡旋燃烧室或者是多入口立交式涡旋燃烧室，或者是超越式涡旋燃烧室或是环形旋转燃烧室，或者是筒形旋转燃烧室；所述涡旋排气装置是单环涡旋排气装置，或者是双环涡旋排气装置；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，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，或者是分部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；第一组串联的多级涡旋增压器中至少一级涡旋增压器涡壳上设置有空气流量调节装置；三组串联的多级涡旋增压器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；

高压透平的套轴式高压透平轴和低压透平的低压透平轴分别与套轴式差速联轴器的两个套轴式差速联轴器锥形主动齿轮固接，套轴式差速联轴器的输出轴中介轴的一端与变速箱输入轴的一端传动连接，变速箱输出轴的一端和往复式内燃机输出轴的一端分别与丁字轴式差速联轴器的两个丁字轴式差速联轴器锥形主动齿轮固接，动力由丁字轴式差速联轴器输出轴丁字轴输出；往复式内燃机的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上的空气流量调节装置与大气相通，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相通；