[发明专利]涡轮发动机尤其是涡轮发电机和用于涡轮发动机的交换器

说明书

本发明涉及一种涡轮发动机，该涡轮发动机包括：环形热交换器(1)，其由通过保持装置组装的独立管组件形成，并且具有圆柱形腔，该圆柱形腔的一端通入涡轮机的出口中，所述管组件被容纳在所述圆柱形腔中。所述热交换器(1)包括第一环形束(5)和与所述第一环形束同轴的至少一个第二环形束(6)。环形闭合结构(8)确定外环形腔，来自所述第一管束的气体通入所述外环形腔中以便在底部上朝向内环形腔偏转，所述内环形腔与所述外环形腔同轴，通入所述第二管束的管中。

技术领域

本发明涉及通过将燃气轮机联接到交流发电机(产生电力)或动力轴(产生机械能)的系统为航空、陆地、海上交通工具和轻型移动单元由燃料产生车载电(或机械)能量的领域。在产生电力的背景下，更具体地，本发明涉及称为“增程器”的设备。

“增程器”类型的应用特别适用于对应于强趋势的机动车辆的电动机动，该强趋势也扩展到航空或海上交通工具。对于电池的质量、体积和/或成本至关重要的应用而言，现有电池的性能仍然不足。为了驾驶具有合理范围的电动飞行器，2016年可购得的最高效电池的质能不得不增加10倍，而在过去20年中，电池的内置能量仅增加2.5倍。

为了克服这种情形，已开发出增程器，以提供巡航模式下恰好所需的功率-甚至在电池所供应的电力足够时禁用增程器的操作，并在瞬态阶段提供额外的功率(电动飞机的加速、高速充电、起飞和爬升)。

已实现了不同的技术：

-燃料电池，其可靠性目前不够，价格非常高并且寿命短，

-备用的光伏电池(例如，在Solar Impulse 2演示器(商业品牌)上)，这项技术仍然过于繁琐并且具有非常低的功率重量比，

-内燃机或驱动发电机的Wankel(商品名)，其仍然太笨重并且性能不佳。

最有前途的自治扩展解决方案是基于配备有热交换器的微型涡轮机与交流发电机(发电机)的联接。

背景技术

使用连接到旋转从动轴线的高功率交流发电机来提供电力，这在本领域中是已知的。该轴线可以例如由内燃机直接驱动。轴线也可以通过诸如水蒸气或气体的流体的高速循环来驱动。这种循环可以通过例如通过使用热能或核能加热流体来实现。

为了使轴线开始旋转，已知在发动机模式下通过从静态起动变频器和励磁系统馈送交流发电机来使用交流发电机。励磁系统和转换器由第一专用变压器和第二专用变压器供电。

例如，欧洲专利EP1761736涉及与发电机联接的微型涡轮发动机，该微型涡轮发动机包括：

-压缩机，其提供压缩的空气流；

-换热器，其从压缩机接收压缩空气流，并且利用排气流的热来加热压缩空气流；

-燃烧装置，其从换热器接收加热后的压缩空气流，将压缩空气流与燃料混合，并且使燃料与压缩空气的混合物燃烧，以产生排气流；

-至少一个涡轮机，其从燃烧装置接收排气流并且响应排气流而旋转，至少一个涡轮机的旋转驱动压缩机；

-发电机，其响应于所述至少一个涡轮机的旋转而发电；

-排气从至少一个涡轮机流向用于加热压缩空气流的换热器；

-换热器包括多个单元，并且压缩空气流通过入口歧管流入单元的内部空间中，然后通过基质薄片，接着通过出口歧管，之后再流向燃烧装置，并且排气流通过换能器流到单元之间，与通过单元中的基质薄片的压缩空气流相反。