[实用新型]透平式氮气轮机

说明书

技术领域

本实用新型专利涉及发动机制造领域，具体地涉及以氮气为介质的发动机系统的原动机部分。 

背景技术

当前，在用的发动机(车用、船用、内燃发电机、飞行器、矿山用机、摩托车)，尤其是在公路上行驶的汽车大都是采用燃料型动力发动机，有一部分是电动型的发动机。众所周知，能源枯竭、环境污染、温室效应三大公害正越来越严重地威胁着人类的生存环境，同时也极大地制约着世界经济的发展步伐。为此，人们迫切地希望能有一种(或多种)价廉并且充足的能源(或资源)可以取代这些有限的天然能源，来满足人类生产、生活的需求，以弥补天然能源不足，并且能起到减轻环境污染的作用，以及降低温室效应对人类造成的危害。同时，由于传统燃料易燃易爆的特性给人们带来的灾难不胜枚举，因此人们还希望这些能源(或资源)能有较为安全的特性，使人类能在安全的环境中工作和生活，而不必每天生活在恐惧之中。凡此种种，可见人类渴望耐以生存的环境能得到有效的改善，并且还希望能将这些有限的天然能源利用到更加需要的其它领域，以促进经济的可持续发展。众所周知，氮气占空气体积的78％，是自然界中取之不尽用之不竭的自然资源，它不受国界、地域、时空的限制，只要人们需要就可以随时随地取来享用或利用，它是与人类休戚相关、接触最亲密无间的物质。如果设计出一种能利用氮气这种即 价廉又充裕的资源作为动力的发动机，以替代原来的能源型发动机，伴随着人们的生产、生活和工作，将会给世界的未来提供一片光辉灿烂的前景，这是人类多少年来梦寐以求的夙愿。这个愿望的实现，将造福于人类、造福于世界、造福于子孙万代。 

技术特性 

本实用新型专利的目的就是针对上述这种背景技术的前提下，旨在提供一种在空气动力学的原理下，巧妙地利用氮气的物理特性，设计出一种不必使用燃料能源、仅仅把氮气作为介质，并利用氮气的相变过程，通过本发明——透平式氮气轮机的特殊结构的作用，将周围环境中的热能，持续不断地转变成机械能，以成为驱动机械连续运行做功的动力。 

本实用新型是通过以下技术方案来实现的： 

前面提到，氮气在空气中的体积含量约占78％，其化学性质不太活跃，是一种惰性气体，在一般条件下不容易发生化学反应，并且非易燃易爆，储存、运输及使用都非常方便和安全。从目前来说，氮气也是不受限制开发和利用的气体。而以当前科技发展的水平来讲，氮气的低温液化也已经是很成熟的技术，若将低温液氮通过专用汽化器与外界进行热交换，不断地从环境温度中吸收热量，以提高其自身的温度和内能，然后将具有一定压力能的氮气导入透平式氮气轮机的特殊结构(设置有涡轮、动叶轮和静叶轮)中，使其在机内多次膨胀做功，使轮轴得到进一步加速旋转，就可将氮气的内能转变成动能，加速后的轮轴，通过连轴机构进而带动其它机器运行。这样一来就可以 将氮气中积聚的内能转换成机械功输出了。而氮气本身在此过程中并不发生燃烧类的物理——化学变化，因此，不会有燃烧后生成的那些有害物质排出，也没有热量放出；相反，由于热平衡的作用还要继续从环境中摄取大量的热量来补充做功时所消耗的能量，从而降低了环境的温度。氮气在此过程中仅仅起到作为能量转换的载体的作用。 

本透平式氮气轮机的结构特点是： 

为了克服透平式机械因单向轴向力产生的不利因素，并尽可能地提高氮气轮机的工作效率，故本透平式氮气轮机的气流方向，是采用从进气蜗壳的中部切向进气，然后同时向左、右两方轴向流动，通过在涡轮和动叶轮流道中膨胀，驱动转轴旋转，由机体两端的排气蜗壳向机外切向排气的方式。 

在本透平式氮气轮机中，有作为进气通道并形成涡流的进气蜗壳，在进气蜗壳内装有导流器、涡轮和轮轴，在轮轴上装有多级不同规格的动叶轮、定位轮及用以调整轮轴与排气蜗壳的轴向间隙的调整垫圈，在进气蜗壳两侧装有与环境进行进一步热交换的机体，在机体内装有多级不同规格、用以控制气体流向的静叶轮，还装有阻止气流泄漏的多种规格的密封垫和密封环，有供向外界排气的排气蜗壳、排气管等。 

由上可知，采用透平式氮气轮机的好处是：