[发明专利]压气或透平装置及复合压气或透平装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种可以用于内燃及外燃式发动机，压缩机，空调等领域的压气或透平装置及复合压气或透平装置。

背景技术

现有的燃气轮机结构简单但是对材料及制造精度要求非常高，价格昂贵，汽轮机结构复杂，气体压缩和膨胀级数非常多，对温度压力变化反应迟钝，且燃气轮机和汽轮机都只在额定功率范围内有较高热效率，在其它小功率或更大功率时，由于压气阻力及气压泄漏使热效率非常低，燃气轮机只能作为内燃机发动机使用，汽轮机只能作为外燃式（外部加热）发动机使用，额定功率及工作范围都很窄。

普通的活塞发动机属于爆炸式热力学反应过程，发动机在瞬间受到强大的冲击力及热冲击，对发动机结构及材料要求高或者通过复杂臃肿的辅助件设施以满足发动机能有效稳定的工作，本装置作为发动机使用有以下特点：高温高压的气体进入到气缸体积膨胀的空间是从最小的体积开始进气而逐渐增加到最大的体积使得气体对发动机叶片的冲击平缓同时叶片两端的气体压力可以设计的很接近也更确保叶片的稳定有效的工作，而不像活塞发动机那样，活塞一边处于高温高压空间，另一边处于常压，这就要求活塞的材料，设计，体积，重量等方面的设计都有非常高的要求。

中国专利申请号为201010181601.9，公开了一种行星齿轮差速动力装置，其结构作为发动机作用时，和活塞发动机一样属于内燃机，对燃料要求高，都属于爆燃式加热方式，局限性非常大，该装置作为压气装置或透平装置式容积泵使用时，当作为压气装置时,气缸中空间密闭压缩结束后，该空间进入排气阶段时，该空间与排气口处于隔离状态（排气口关闭），且低速叶片控制排气口的开启，且开启的尺寸范围及速度，和低速叶片的旋转速度相对应，由于高速叶片旋转速度远大于低速叶片的旋转速度，使得空间减小的体积远大于排气口开启面积的速度，且在排气阶段大部分时间，排气口总排气面积尺寸相对空间体积对应气缸表面面积，处于一个很小的值， 导致气体排气阶段产生很大的排气阻力，严重降低了热效率。

如果该装置作为透平装置时：气缸中的空间进气结束后，空间进入密闭膨胀阶段，在该空间进气阶段结束前，该空间与进气口处于开启状态（进气口开启），且低速叶片控制进气口的开启，且开启的尺寸范围及速度和低速叶片的旋转速度相对应，由于高速叶片旋转速度远大于低速叶片的旋转速度，使得空间增加的体积远大于进气口开启面积的速度，且在进气阶段大部分时间，进气口总进气面积尺寸相对空间体积对应气缸表面面积，处于一个很小的值， 导致气体进气阶段产生很大的进气阻力，严重降低了热效率。

发明内容

为了克服上述问题，本发明向社会提供一种气体流道通畅，热效率高，且整机材料适配性能好的压气或透平装置及复合压气或透平装置。

本发明的技术方案是：一种压气或透平装置,包括差速装置，由上气缸盖、下气缸盖、气缸体和转子组成的环形气缸，或者由上气缸盖、下气缸盖和转子组成的环形气缸；差速装置的第一传动件和第二传动件分别驱动第一环形转子和第二环形转子，所述第一环形转子和第二环形转子分别与设置在气缸内的第一叶片和第二叶片连接；所述气缸的内空被第一叶片和第二叶片分割成多个独立空间，初始状态时，进气口位于第一叶片与上气缸盖或/和气缸体所重合的区域，排气口位于第二叶片与下气缸盖或/和气缸体所重合的区域；在所述下气缸盖的外侧设有第一气门叶片和第二气门叶片，所述第一气门叶片由所述第一传动件驱动同步连动，所述第二气门叶片由所述第二传动件驱动同步连动，所述第一传动件和第二传动件是非匀速，且速度快慢交替；所述第一气门叶片和第一叶片被设置成，在气缸中心线方向上投影，第一叶片到第一气门叶片顺时针方向相邻的叶片边缘之间存在一个第一夹角，该第一夹角的角度为该夹角所处空间密闭压缩结束时，第一气门叶片正好盖住排气口，且和第一叶片相邻的第一气门叶片的边缘，正好与排气口的边缘重合，第一叶片和第一气门叶片相邻的边缘之间的夹角；在气缸中心线方向上投影，第二叶片到第二气门叶片顺时针方向相邻的叶片边缘之间存在一个第二夹角；所述第一夹角和第二夹角大于0度。初始状态为在叶片旋转方向气缸中第二叶片到第一叶片之间的空间压缩结束时或接近结束时对应的第一传动件、第二传动件，第一叶片，第二叶片的位置状态。

作为对本发明的改进所述叶片为扇形，分别设置在第一环形转子和第二环形转子上的第一叶片和第二叶片的数量及参数相同。

作为对本发明的改进，在初始位置时，所述进气口的通道区域在叶片旋转方向上超过第一叶片与上气缸盖或/和气缸体所重合的区域。