[发明专利]涡旋复合式热机

摘要

本发明涉及一种涡旋复合式热机；所述热机的往复式内燃机与涡旋燃烧室间、涡旋混合增压器与高压透平间及高压透平与低压透平间各串联一组多级涡旋增压器，所述涡旋增压器、涡旋燃烧室和涡旋混合增压器的进、排气通道上各设置一个楔形体调控装置；高、低压透平轴和往复式内燃机输出轴由两级差速联轴器动态差速联接并一轴输出动力；在涡旋效应，势流叠加和拉法尔喷管临界效应作用下，所述装置用介质内能动态压缩实现介质压力提升，实现多变状态下的燃烧吸热和闪蒸混合换热，使介质压力高出其平均吸热温度对应的压比，并实现深度焓降，使所述热机效率达到较高水平，对环境较少污染；本发明适用于车船、管道增压、分布式或活动电站等场合使用。

主权项

一种涡旋复合式热机，所述涡旋复合式热机是再热涡旋复合式热机，包括往复式内燃机(59)、高压透平(7)、低压透平(14)、丁字轴式差速联轴器(64)、套轴式差速联轴器(10)和计算机调控中心；其特征在于：所述涡旋复合式热机还包括涡旋增压器、涡旋燃烧室、涡旋混合增压器、涡旋排气装置、空气流量调节装置和楔形体调控装置；所述涡旋增压器由设置在往复式内燃机(59)与涡旋燃烧室间的第一组串联的多级涡旋增压器和涡旋混合增压器与高压透平(7)间设置的第二组串联的多级涡旋增压器及高压透平与低压透平(14)间设置的第三组串联的多级涡旋增压器组成，所述涡旋增压器是单入口立交式涡旋增压器(2)或者是多入口立交式涡旋增压器(109)，或者是超越式涡旋增压器(20)；所述涡旋燃烧室是单入口立交式涡旋燃烧室(93)或是多入口立交式涡旋燃烧室(300)，或者是超越式涡旋燃烧室(97)；所述涡旋排气装置是单环涡旋排气装置(15)，或者是双环涡旋排气装置(53)；所述涡旋增压器、涡旋燃烧室、涡旋混合增压器的进、排气通道上分别设置有一个楔形体调控装置，所述楔形体调控装置是分布位变式楔形体调控装置(3)，或者是一体位变式楔形体调控装置(224)，或者是分布形变式楔形体调控装置(4)或是外推形变式楔形体调控装置(237)，或者是内顶形变式楔形体调控装置(255)；第一组串联的多级涡旋增压器中至少一级涡旋增压器涡壳上设置有空气流量调节装置；三组串联的多级涡旋增压器的第一级涡旋增压器及涡旋排气装置各设置有一个固液体分离装置；高压透平(7)的套轴式高压透平轴(6)和低压透平(14)的低压透平轴(13)分别与套轴式差速联轴器(10)的两个套轴式差速联轴器锥形主动齿轮(24)固接，套轴式差速联轴器(10)的输出轴中介轴(16)的一端与变速箱输入轴(328)的一端传动连接，变速箱输出轴(61)的一端和往复式内燃机输出轴(63)的一端分别与丁字轴式差速联轴器(64)的两个丁字轴式差速联轴器锥形主动齿轮(22)固接，动力由丁字轴式差速联轴器(64)输出轴丁字轴(27)输出；往复式内燃机(59)的排气通道与第一组串联的多级涡旋增压器的第一级涡旋增压器环形进气通道相接连通，第一组串联的多级涡旋增压器上的空气流量调节装置与大气相通，第一组串联的多级涡旋增压器的末级涡旋增压器环形排气通道与涡旋燃烧室的环形进气通道相接连通，涡旋燃烧室的环形排气通道与涡旋混合增压器的环形进气通道相接连通，涡旋混合增压器的环形排气通道与第二组串联的多级涡旋增压器的第一级涡旋增压器环形进气通道相接连通，第二组串联的多级涡旋增压器的末级涡旋增压器环形排气通道与高压透平(7)的环形进气通道相接连通，高压透平(7)的环形排气通道与第三组串联的多级涡旋增压器的第一级涡旋增压器环形进气通道相接连通，第三组串联的多级涡旋增压器的末级涡旋增压器环形排气通道与低压透平(14)的环形进气通道相接连通，低压透平(14)的环形排气通道与涡旋排气装置的环形进气通道相接连通，涡旋排气装置的阵列式排气口与大气相通，三组串联的多级涡旋增压器中上一级涡旋增压器的环形排气通道与其下一级涡旋增压器环形进气通道相接连通；在涡旋燃烧室中往复式内燃机(59)排出经增压具有一定温度和压力的燃气混合物和由空气流量调节装置进入的空气与燃料在定常连续涡旋流的多变状态下燃烧吸热；在涡旋燃烧室和涡旋混合增压器中，在同样的多变状态下，再热后高温燃气混合物与适量的高压雾化洁净水细小液滴表面直接接触闪蒸蒸发混合换热；在涡旋增压器、涡旋燃烧室、涡旋混合增压器和涡旋排气装置中，所述介质在定常连续涡旋流中被动态压缩；套轴式差速联轴器(10)和丁字轴式差速联轴器(64)通过其行星齿轮的自适应差速旋转，实现所述涡旋复合式热机的高压透平(7)、低压透平(14)、往复式内燃机(59)焓降的动态分配和轴端差速联接并一轴输出动力；所述涡旋复合式热机所有设备由一个计算机调控中心和多个执行和伺服机构统一控制。