[发明专利]一种热膨胀涡轮汽轮机

说明书

本发明提出了一种热膨胀涡轮汽轮机，涉及汽轮机技术领域。包括螺扇压缩机、涡轮汽轮机、启动组件、热膨胀装置，螺扇压缩机包括密封筒，密封筒内设有聚气筒，聚气筒内设有锥形轮，锥形轮的外侧壁设有螺扇；每相邻两个螺扇与锥形轮外壁和聚气筒内壁之间形成气室旋道，气室旋道的横截面积从锥形轮的尖端到另一端逐渐减小；热膨胀装置分别与排气口和涡轮汽轮机连通；还包括转轴，涡轮汽轮机包括涡轮缸和转动设于涡轮缸内部的涡轮，涡轮沿其轴向设有轮板；涡轮缸是由圆柱形筒体和两侧圆形底面上设置的密封缸盖构成，密封缸盖设置有轴承套组合装置；涡轮缸形成上半缸和下半缸；涡轮呈空心桶体。热膨胀涡轮汽轮机耗能少，热效率高，单机功率大。

技术领域

本发明涉及汽轮机技术领域，具体而言，涉及一种热膨胀涡轮汽轮机。

背景技术

现有的燃汽轮机，汽缸内叶轮轴上设置有叶扇片，是以压缩空气冲击叶扇片产生机械能做功的，属于风车原理。而风车原理式燃汽轮机其热能损耗大，机械效率低，已不能适应现代生活理念的要求。

1、风车原理具有以下特征：在气缸内，压缩空气的运动方向与叶轮轴线平行、压缩空气在气缸内呈直射气流，压缩空气在气缸内运行路径小，压缩空气在气缸内重复循环利用率低，因此降低了燃汽轮机的热效率；在气缸内压缩空气与叶扇片的板面不能垂直，降低了叶扇片的受力面积，降低了叶扇片对机械能的产生；在汽缸内压缩空气的运动方向与叶扇片的旋转方向垂直，使叶扇片所产生的机械发生分解，使得叶扇片产生的一大部分机械能被固定的转轴所克服，从而降低了燃汽轮机整体机械能。

2、现有的燃汽轮机，叶轮外壁沿轴线方向设置有大量叶扇片，叶扇片在气缸内旋转一周所划过的空间，形成气缸容积，叶扇片越高，则气缸容积越大，叶轮维持做功所消耗的热能越多。如果叶扇片短，汽缸容积小，则叶扇片扭距小，其产生的机械小，因此，汽缸容积与大扭距叶扇片形成对立的矛盾。

3、现有的燃汽轮机叶扇片的扇峰和扇根在单位面积内消耗的热能相等，但它们产生的机械能不同，扇峰扭矩大，其产生的机械能大，而扇根扭矩小，其产生的机械能小，扇峰与扇根位置差大，而叶扇片产生的机械能平均值小。

4、现有压缩机空气推进量小，压缩比低，是造成燃汽轮机功率低下的主要原因：

(1)现有的压缩机气缸内叶轮沿轴线方向设置有若干条形结构的叶扇片，叶扇片相邻之间形成缺口，当气缸内压缩空气达到一定比值时，压缩空气就会沿相邻扇片间的缸口反流，使压缩空气从高压区流入低压区，从而减小空气的推进量和压缩比；

(2)现有的空压机叶扇片与汽缸内壁采用分离式设置，扇峰和汽缸内壁形成间隙，当气缸内压缩机空气达到一定比值时，压缩空气就会沿汽缸内壁与扇峰之间的间隙中发生回流，使压缩空气由高压区流入到低压区，从而减少压缩空气的推进量和压缩比。

(3)现有的压缩机叶轮都设置为圆柱形平行轴，叶轮外壁沿轴线方向设置有叶扇片，叶扇片扇峰部位扭矩大，其空气的推进量大，压缩比大。扇根部位扭矩小，其空气的推进量小，压缩比也小。当汽缸内压缩空气达到一定比值时，压缩空气就会沿扇片根部小扭矩部位发生反流，从而减少空气的推进量，降低空气的压缩比，因此汽轮机产生的机械能小。

5、现有的燃汽轮机燃烧不充分，其热效率低：现有的燃汽轮机是将燃料随压缩空气一起流入到燃烧室内燃烧的，在燃烧室内压缩空气流量大，流速快，从而降低了燃料的混合比浓度，为了达到燃烧条件，必须额外增加燃料的注入量，从而造成燃烧不充分，生成大量的黑烟气，不仅造成大气污染，而且降低了燃汽轮机的热效率。

6、现有的燃汽轮机是将燃料随压缩空气一同流入到燃烧室燃烧的，燃烧室空间内燃烧剧烈，燃烧室环境温度剧增，使得燃烧室内部的叶扇片、叶轮、轴承等部件产生过热损害，因此对部件的材质提出更高的要求，尤其是叶扇片必须采用耐热且昂贵的合金属制成，增加了制造成本和难度；另外叶扇片采用流线型设置，其工艺复杂，制造难度大，耗时耗工。