[发明专利]涡轮发动机系统

说明书

公开了一种系统，其包括具有多根辐条的涡轮。第一辐条端部耦接到轴，并且第二辐条端部耦接到多个叶片中的一个叶片。每个叶片是具有开放表面的杯。分配器包括燃烧室。空气喷射器被构造来将空气喷射到所述燃烧室中。燃料喷射器被构造来将燃料喷射到所述燃烧室中。点火器被构造来供应火花以用于所述燃烧室中的燃烧。喷嘴将所排出的流体朝向所述叶片的所述开放表面引导以驱动所述涡轮。壳体包围第二喷嘴端部和所述多个叶片，并且具有排气管。控制器被配置来控制所述空气喷射器、所述燃料喷射器和所述点火器。

相关申请

本申请要求2020年10月9日提交并且名称为“Turbine Engine System”的美国非临时专利申请号17/067,143的优先权，所述专利申请要求2020年3月16日提交并且名称为“Turbine Engine System”的美国临时专利申请号62/990,181的优先权，两项专利申请特此通过引用全部并入。

背景技术

用于发电的电源已随着时间推移而演变。每种设计对于管理发电、热效率、能量效率、排放控制、污染产生、噪声生成、操作期间消耗的资源、成本和美学都有权衡。例如，由于诸如摩擦、噪声、空气湍流以及用于使发动机部件和其他电器旋转的功的能量损耗，车辆中的典型的基于活塞的内燃发动机使用燃料所释放能量的约20-35％来使车辆移动。在另一个实例中，化石燃料发电厂燃烧化石燃料(诸如煤或天然气)来发电，而机械装置则将热能转换成机械能，从而使发生器操作。发电厂使用从膨胀气体(诸如蒸汽或燃烧的气体)中提取的能量。转换方法所具有的效率有限，并且产生未使用的热量和排放物(诸如CO₂、SO₂、NOx和颗粒物质)。在电力传输和分配期间存在另外的能量损耗。

发明内容

公开了一种系统，其包括具有多根辐条的涡轮。所述多根辐条围绕轴周向间隔。每根辐条具有第一辐条端部和第二辐条端部，并且每根辐条沿着所述第一辐条端部与所述第二辐条端部之间的轴线延伸。所述第一辐条端部耦接到所述轴，并且所述第二辐条端部耦接到多个叶片中的一个叶片。每个叶片是具有开放表面的半球形杯并且耦接到所述第二辐条端部，其中所述开放表面与所述轴线成﹣20°至75°角度。分配器包括燃烧室。空气喷射器耦接到所述燃烧室，并且被构造来将空气燃料混合物的空气喷射到所述燃烧室中。燃料喷射器耦接到所述燃烧室，并且被构造来将所述空气燃料混合物的燃料喷射到所述燃烧室中。点火器耦接到所述燃烧室，并且被构造来供应火花以用于所述燃烧室中的所述空气燃料混合物的燃烧。喷嘴具有：第一喷嘴端部，所述第一喷嘴端部耦接到所述燃烧室；以及第二喷嘴端部，所述第二喷嘴端被定位以将在所述燃烧室中的燃烧之后所排出的流体朝向所述叶片的所述开放表面引导以驱动所述涡轮。壳体包围所述第二喷嘴端部和所述多个叶片，并且具有延伸远离所述轴的排气管，所述排气管被构造来将所排出的流体引导出所述壳体。控制器与所述分配器通信，并且被配置来控制所述空气喷射器、所述燃料喷射器和所述点火器。

公开了一种系统，其包括具有围绕轴周向间隔的多个叶片的涡轮。所述多个叶片中的每个叶片是具有开放表面的半球形杯。多个分配器中的每个分配器定位成面向所述每个叶片的开放表面，并且被构造来将所排出的流体朝向所述每个叶片的开放表面引导以驱动所述涡轮。壳体包围所述多个叶片以及所述多个分配器中的每个分配器的一部分，并且具有延伸远离所述轴的排气管，所述排气管被构造来将所排出的流体引导出所述壳体。控制器与所述多个分配器通信，并且被配置来控制所述多个分配器。

附图说明

图1A和图1B是根据一些实施方案的涡轮发动机系统的透视图。

图2是涡轮发动机系统的透视图，其中移除了壳体。

图3是根据一些实施方案的涡轮的多根辐条的前视图。

图4A是根据一些实施方案的涡轮发动机系统的分配器的透视图。

图4B和图4C是根据一些实施方案的涡轮发动机系统的示例性框图。

图5是根据一些实施方案的涡轮发动机系统的透视图。