專利名稱：一種節(jié)能減排輕便反擊式燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī)，具體涉及一種節(jié)能減排輕便反擊式燃?xì)廨?機(jī)或蒸汽輪機(jī)。
背景技術(shù)：
目前采用的燃油熱機(jī)，用得最多占油耗總量約90 %的是內(nèi)燃機(jī)，內(nèi)燃機(jī)有很大缺 點(diǎn)；熱效率低，其中用得較多的汽油機(jī)，熱效率只有20-30%，柴油機(jī)是30-40%，內(nèi)燃機(jī)的 總油耗平均熱效率不到30 %，這表明內(nèi)燃機(jī)70 %的燃油作無(wú)用功而浪費(fèi)了，造成石油日益 緊張枯竭，大氣污染、氣候變暖，影響人類生活環(huán)境和社會(huì)發(fā)展。采用軸流式燃?xì)廨啓C(jī)雖然 熱效率達(dá)50 60%，但只適用少數(shù)高空冷卻條件好單機(jī)功率大的飛機(jī)上。地面上廣泛應(yīng)用 占油耗最大量的中小功率燃?xì)廨啓C(jī)還不能制造或經(jīng)濟(jì)實(shí)用?，F(xiàn)有大功率的軸流式燃?xì)廨啓C(jī)或軸流式蒸汽輪機(jī)共同缺點(diǎn)是高溫高壓燃?xì)饣蛘?汽，要經(jīng)過(guò)多級(jí)或十多級(jí)固定噴咀輪和轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪，包括很多噴咀葉片和很多葉輪葉片，才能 完成氣流膨脹作功全過(guò)程，造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜機(jī)件多，機(jī)件摩擦損失和氣流阻力損失大，熱效率 偏低，輪機(jī)體積大、質(zhì)量重、造價(jià)成本高、影響發(fā)展應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，而提供一種結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單重量輕、熱效率高、節(jié)能減排污染小的輕便反擊式燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這種節(jié)能減排輕便反擊式燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī)包括燃 燒室或蒸汽管道、噴咀輪、葉輪，噴咀輪安裝在葉輪內(nèi)，燃燒室或蒸汽管、噴咀輪都與機(jī)架固 定，葉輪軸通過(guò)軸承、軸承座安裝在機(jī)架上，燃燒室產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)饣蛘羝芩蛠?lái)的高 溫高壓蒸汽連接連通至噴咀輪中心，從噴咀輪周的多個(gè)噴口高速噴入葉輪葉片上，對(duì)葉輪 產(chǎn)生反沖力，推動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，葉輪輸出軸帶動(dòng)工作機(jī)作功。上述技術(shù)方案中，燃燒室采用圓筒體，噴咀輪也采用空心圓柱體，燃燒室與噴咀輪 用法蘭連接固定為整體，燃燒室內(nèi)襯耐火材料，外包一層耐火保溫纖維，最外層為鋼殼水套。上述技術(shù)方案中，噴咀輪周的噴咀為噴咀輪的切線方向開(kāi)口。上述技術(shù)方案中，燃燒室內(nèi)安裝有噴咀，空壓機(jī)的壓縮空氣輸出管和燃料泵的燃 料輸出管都連接連通至噴咀，燃料泵的燃料輸入管連接連通燃料罐。上述技術(shù)方案中，葉輪葉片為V字半橢圓弧形長(zhǎng)葉片，兩端較薄，中間逐漸加厚， 葉片中線最厚處具有駝峰。上述技術(shù)方案中，葉輪葉片之間的氣流通道用兩塊空心圓隔板分成三層，中間層 最大為燃?xì)獯笸ǖ?，上下兩層是冷卻葉片的水蒸氣小通道。 按物理學(xué)知識(shí)，炮彈發(fā)射時(shí)，炮身要往后退，這種后退現(xiàn)象，是反沖運(yùn)動(dòng)。噴氣式飛 機(jī)就是利用這種反沖運(yùn)動(dòng)，使飛行速度比不利用這種反沖運(yùn)動(dòng)的飛機(jī)速度提高好幾倍?；?br> 3箭也是利用這種反沖運(yùn)動(dòng)，超高速發(fā)射衛(wèi)星上天。我國(guó)古代發(fā)明“天工開(kāi)物”書(shū)上的水磨、 水碾，由于不是利用這種反沖運(yùn)動(dòng)以及其它一些缺點(diǎn)，所以水力效率只有15-25%，而近年 三峽70萬(wàn)KW的反擊式水輪機(jī)，利用反沖原理設(shè)計(jì)，水力效率高達(dá)95%。本發(fā)明就是利用這種反沖運(yùn)動(dòng)而設(shè)計(jì)的反擊式燃?xì)廨啓C(jī)或反擊式蒸汽輪機(jī)，將高 溫高壓燃?xì)饣蛘羝霉艿酪牍潭▏娋纵?，?jīng)噴咀輪的噴口噴入裝在噴咀輪外面的葉輪的 半橢圓弧形葉片通道內(nèi)，氣流在通道內(nèi)奔流，體積逐漸膨脹，形成對(duì)葉輪的沖力，氣流過(guò)駝 峰圈后，轉(zhuǎn)彎向葉邊輪緣切線方向噴口排出，對(duì)葉輪產(chǎn)生反沖力。沖力和反沖力相加力量增 大，從而推動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)高效率作功。達(dá)到大量節(jié)省能耗的目的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)反擊式燃?xì)廨啓C(jī)熱效率高，葉輪葉片采用 現(xiàn)有金屬材質(zhì)，在地面或海面上，熱效率達(dá)50-60%，采用耐溫耐壓，非金屬電熔鑄或打結(jié)葉 片，熱效率高達(dá)60-80%，比內(nèi)燃機(jī)提高一倍以上，比軸流式燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī)熱效率也 大幅度提高。機(jī)體結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化、體積、重量、造價(jià)成本，建廠投資都降低好幾倍。大中小功 率都能造，軍民海陸空交通運(yùn)輸器、電廠或其它工作機(jī)都需要。能取代現(xiàn)有一切熱機(jī)，全球 普及后每年可節(jié)省熱機(jī)燃油一半，相當(dāng)于當(dāng)前10億噸以上燃油并減少相應(yīng)CO2排放量，是 當(dāng)前全人類共同關(guān)注的大項(xiàng)目，是節(jié)能減排保護(hù)氣候環(huán)境新希望。

圖1為本發(fā)明的反擊式燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)施例1平面布置示意2為本發(fā)明的反擊式燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)施例2平面布置示意3為本發(fā)明葉輪側(cè)面示意4為本發(fā)明燃燒室頭部側(cè)剖面示意5為本發(fā)明反擊式蒸汽輪機(jī)噴咀輪側(cè)剖面示意6為本發(fā)明工作原理示意圖1——燃料罐2——空壓機(jī)3——高壓貯氣罐4——高壓燃料管5——燒咀6——燃燒室7——法蘭8——固定噴咀輪9——轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪10——排氣罩管 11——葉輪轉(zhuǎn)軸架冷卻水套12——變速裝置13——燃料泵 14——發(fā)電機(jī)或工作機(jī)15——葉輪軸 16——軸流式空壓機(jī)17——葉輪緣切線排氣方向18——葉片空心圓隔板19——葉片空心圓夾板20——葉片端部水蒸氣冷卻小通道 21——葉片22——葉片中間燃?xì)獯笸ǖ?3——葉片駝峰24——冷卻水套 25——耐火保溫纖維26——耐火處理內(nèi)襯27——高溫高壓氣管28——高溫高壓噴口 29——高溫高壓氣初步膨脹區(qū)
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1、圖2，其中圖1所示的實(shí)施例1為活塞式空壓機(jī)供氣的中小功率反擊式 燃?xì)廨啓C(jī)，圖2所示的實(shí)施例2為軸流式空壓機(jī)供氣的大功率反擊式燃?xì)廨啓C(jī)，本發(fā)明的反 擊式燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)有兩臺(tái)以上活塞式或軸流式空壓機(jī)2，生產(chǎn)約50-100大氣壓空氣，由管線 連通燃燒室6頭部的燒咀5。設(shè)有燃料罐1，由管線連接高壓燃料泵13，泵出的高壓燃料由 管線連通到燃燒室頭部的噴咀5，高壓燃料和高壓空氣在燒咀內(nèi)混合噴入燃燒室6內(nèi)燃燒， 產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)庠谌紵椅膊坑晒艿?7噴咀輪8，經(jīng)噴咀輪上的噴口，噴入葉輪9的葉片上。推動(dòng)葉輪軸15旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)變速裝置12和空壓機(jī)2。葉輪軸也可直接帶動(dòng)燃料泵 13和發(fā)電機(jī)或工作機(jī)14。葉輪外部由固定排氣罩管10包圍，以保持葉輪排出廢氣不分散 而直接用罩端管道排出。罩管10靠近葉輪轉(zhuǎn)軸架面設(shè)有水套11冷卻轉(zhuǎn)軸和軸架。參見(jiàn)圖2、圖3、圖4、圖5，初期大中小功率反擊式燃?xì)廨啓C(jī)葉輪葉片，采用軸流式 燃?xì)廨啓C(jī)金屬葉片材質(zhì)。小功率反擊式燃?xì)廨啓C(jī)為了簡(jiǎn)便，只有中間一層燃?xì)馔ǖ?。但?中功率反擊式燃?xì)廨啓C(jī)葉輪葉層21橫向兩側(cè)靠近端部用空心圓隔板18隔開(kāi)，使葉片分成 三層，中間層是燃?xì)獯笸ǖ?2，上層下層是水蒸汽冷卻小通道20，這樣有利提高葉片耐火 溫度而提高熱效率。整個(gè)半橢圓弧形葉片橫向兩側(cè)是夾在葉輪軸架空心圓夾板19上。因而使長(zhǎng)葉片 抗扭曲強(qiáng)度提高，并提高熱效率，采用上述設(shè)計(jì)后，能在海上或陸地氣溫情況下，熱效率達(dá) 50-60%。本發(fā)明因葉輪上的葉片少，可采用肥厚的耐高溫高壓抗急冷急熱性能好的打結(jié)或 電熔鑄非金屬材質(zhì)。例如Al2O3，或其他電熔鑄葉片。這樣使葉片能承受近1700°C的噴沖燃 氣流。進(jìn)氣和排氣溫度差擴(kuò)大到接近1400-1600°C，這樣熱效率可達(dá)70-80%。為便于制作燃燒室6尾部與噴咀輪8連接整體，由法蘭7與燃燒室頭部連接成固 定整體，噴咀輪8內(nèi)襯電熔鑄Al2O3或其他耐高溫高壓耐火材料26，外包一層耐火纖維25保 溫，最外層是冷卻水套24，噴咀輪噴口 28兩端水套殼上有水或蒸汽噴口，供噴入葉輪兩側(cè) 端冷卻葉片。燃燒室6尾部有高溫高壓氣管27通噴咀輪。燃燒室6是圓筒體，由法蘭7與燃燒室尾部噴咀輪連接。燃燒室可內(nèi)襯耐火材料 26打結(jié)或電熔鑄。外包一層耐火纖維25，最外層是水套24。燃燒室制作時(shí)予留有裝噴咀 孔。噴咀輪周一般裝有2個(gè)以上圓弧形噴咀，具體多少根椐功率大小而定。高溫高壓 燃?xì)饣蛘羝麖墓艿?7引入噴咀輪心平面后，通道擴(kuò)大成為氣流體積初步膨脹區(qū)29，溫度降 低到葉片能承愛(ài)的溫度范圍，從噴咀輪噴口 28，噴入葉輪葉片上推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)。將高溫高壓蒸汽鍋爐的蒸汽用管27引入噴咀輪8中心，由輪周邊緣噴口噴入反擊 式蒸汽輪機(jī)葉輪9 廢氣從葉輪罩管10排出，推動(dòng)葉輪軸15旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)14或其他工 作機(jī)工作。反擊式蒸汽輪機(jī)葉輪上的葉片21比反擊式燃?xì)廨啓C(jī)的葉片稍薄些，數(shù)量也略多 些，兩者葉片形狀都是半橢圓弧形。材質(zhì)與現(xiàn)有軸流式蒸汽輪機(jī)金屬材質(zhì)相同。葉片橫向 兩端用空心圓夾板內(nèi)夾固定在轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪軸15架上。噴咀輪仍采用現(xiàn)有軸流式蒸汽輪機(jī)所用金屬材質(zhì)制造。將高溫高壓蒸汽用管27 引入噴沮輪中心，體積初步膨脹后從輪邊緣噴口 28噴入葉輪葉片上。大功率反擊式蒸汽輪機(jī)噴咀輪上需要采用3個(gè)以上多個(gè)圓弧形噴咀，從高溫高壓 蒸汽管27引入的蒸汽，通過(guò)初步膨脹區(qū)29后，從圓弧形狹窄噴口 28，高速噴入葉輪葉片上。參見(jiàn)圖6，高溫高壓燃?xì)饣蛘羝霉?7引入噴咀輪體積初步膨脹后，經(jīng)噴咀輪邊 緣靠近切線方向的噴口 28，噴入葉輪內(nèi)邊緣靠近切線方向的半橢圓弧形葉片上，氣流在葉 片之間的半橢圓弧形通道內(nèi)奔流，體積逐漸膨脹，溫度壓力相應(yīng)降低，對(duì)葉輪產(chǎn)生沖力，氣 流過(guò)駝峰圈后，轉(zhuǎn)彎從葉輪緣靠近切線方向的噴口成切線排氣方向17，對(duì)葉輪產(chǎn)生反擊力。 推動(dòng)葉輪向排氣方向相反旋轉(zhuǎn)。半橢圓弧形葉片21設(shè)計(jì)是通過(guò)噴咀輪圓心點(diǎn)，從噴咀輪外周到葉輪外周作一直線，以該直線距離中點(diǎn)為圓點(diǎn)，以圓心點(diǎn)到葉輪外周為半徑。劃半 個(gè)圓圈，該半個(gè)圓圈的周長(zhǎng)，減去葉輪與噴咀輪之間的縫隙相應(yīng)寬度，就是葉片長(zhǎng)度，把圓 弧形葉片背面或兩面都加厚，兩端加厚少些，越中點(diǎn)加得越厚，到正中點(diǎn)加得最厚，形似駝 峰23把葉輪上所有葉片駝峰頂點(diǎn)連成一線，成為駝峰圈，把葉片中點(diǎn)作為駝峰是為了造成 V字半橢圓弧形葉片之間的氣流通道，以發(fā)揮氣流以最大角度對(duì)葉輪噴沖，產(chǎn)生最大沖力和 反擊力。以提高熱效率。由于廢氣從葉輪邊緣靠近切線方向17排出，因反沖力推動(dòng)葉輪與 排氣方向相反的旋轉(zhuǎn)方向。高溫高壓燃?xì)饣蛘羝霉艿垒斔偷絿娋纵喼行?，從噴咀輪周幾個(gè)噴口，高速噴入 裝在噴咀輪外面的葉輪葉片上，對(duì)葉輪產(chǎn)生沖力、氣流沿半橢圓弧形葉片之間通道內(nèi)逐漸 膨脹，壓力和溫度不斷降低，轉(zhuǎn)彎從葉輪邊緣靠近切線方向噴口排出對(duì)葉輪產(chǎn)生反沖力，推 動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的節(jié)能減排輕便反擊式燃?xì)廨啓C(jī)蒸汽輪機(jī)，包括反擊式燃?xì)廨啓C(jī)和反擊式 蒸汽輪機(jī)。反擊式燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)有空壓機(jī)，中小功率的有高壓空氣貯氣罐以保持平穩(wěn)供氣。燃 料罐、燃料泵、燃燒室依次連接，固定噴咀輪和轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪。貯氣罐和燃料罐由管線連通燃燒 室的燒咀，燃料和空氣從燒咀噴入燃燒室產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)猓晒艿肋B通噴咀輪，噴咀輪 靠近切線方向有噴口，燃?xì)饬魍ㄟ^(guò)噴口噴入葉輪半橢圓弧形葉片之間的通道，體積逐漸膨 脹，溫度和壓力不斷降低，對(duì)葉輪產(chǎn)生沖力、氣流沿半橢圓弧形通道轉(zhuǎn)彎從葉輪邊緣靠近切 線噴口排出，對(duì)葉輪產(chǎn)生反沖力。沖力與反沖力相加，力量增加一倍，推動(dòng)葉輪高效率高速 旋轉(zhuǎn)。燃燒室采用圓筒體，固定噴咀輪也是空心圓柱體，兩者可單獨(dú)制造，又能用法蘭連 接成固定，整體內(nèi)襯耐火材料，外層為耐火纖維，最外層用鋼或鋼殼水套通水冷卻。反擊式燃?xì)廨喕蚍磽羰秸羝啓C(jī)它們的形狀結(jié)構(gòu)基本相似，都是一個(gè)固定噴咀輪 裝在一個(gè)葉輪里面，噴咀輪周上裝有幾個(gè)圓弧形噴口，葉輪上裝有幾十塊或稍多一些半橢 圓弧形長(zhǎng)葉片，使葉片之間形成V字半橢圓弧形流通道，以提高熱效率。所有反擊式燃?xì)廨啓C(jī)或反擊式蒸汽輪機(jī)的葉輪葉片，都是V字形半橢圓弧形長(zhǎng)葉 片，兩端之間厚度較薄，中間逐漸加厚，到葉片中線最厚處像駝峰，這樣才能形成V字形半 橢圓弧形氣流通道。把葉輪上所有駝峰頂點(diǎn)連成一串，形成一個(gè)駝峰圈，從噴咀輪噴入葉片 之間的高溫高壓氣流，在駝峰圈內(nèi)，以較大角度對(duì)葉輪沖擊，產(chǎn)生較大的沖擊力，過(guò)駝峰圈 后，氣流轉(zhuǎn)彎向葉輪邊緣靠近切線方向噴口排出，以較大角度對(duì)葉輪反沖擊。對(duì)葉輪產(chǎn)生較 大的反沖力。設(shè)計(jì)駝峰目的是提高沖力和反沖力而提高效率。葉輪上葉片少，而且肥厚，中部肥厚像駝峰，長(zhǎng)葉片兩側(cè)端鑲在葉輪軸架空心圓板 內(nèi)固定，有利提高葉片抗扭曲強(qiáng)度和耐火溫度而提高熱效率。大中型功率反擊式燃?xì)廨啓C(jī)。葉輪上葉片之間的氣流通道，可用兩塊空心圓隔板 分成三層，最大的中間層是燃?xì)獯笸ǖ?，上下兩層是冷卻葉片的水蒸氣小通道以提高耐火 溫度，提高熱效。小功率的燃?xì)廨啓C(jī)為了輕便，只有一層燃?xì)馔ǖ?。反擊式燃?xì)廨啓C(jī)上葉片，采用現(xiàn)有軸流式燃?xì)廨啓C(jī)金屬材料，熱效率可達(dá) 50—60%，采用非金屬耐溫耐壓電熔鑄葉片，能承受燃燒氣溫度達(dá)1600-1700°C或更高，進(jìn) 排氣溫度差大幅度擴(kuò)大，理論熱效率可以達(dá)到70-80%。
權(quán)利要求
一種節(jié)能減排輕便反擊式燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī)，其特征在于包括燃燒室或蒸汽管道、噴咀輪、葉輪，噴咀輪安裝在葉輪內(nèi)，燃燒室或蒸汽管、噴咀輪都與機(jī)架固定，葉輪軸通過(guò)軸承、軸承座安裝在機(jī)架上，燃燒室產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)饣蛘羝芩蛠?lái)的高溫高壓蒸汽連接連通至噴咀輪中心，從噴咀輪周的多個(gè)噴口高速噴入葉輪葉片上，對(duì)葉輪產(chǎn)生反沖力，推動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，葉輪輸出軸帶動(dòng)工作機(jī)作功。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能減排輕便反擊式燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī)，其特征在于 燃燒室采用圓筒體，噴咀輪也采用空心圓柱體，燃燒室與噴咀輪用法蘭連接固定為整體，燃 燒室內(nèi)襯耐火材料，外包一層耐火保溫纖維，最外層為鋼殼水套。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能減排輕便反擊式燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī)，其特征在于 噴咀輪周的噴咀為噴咀輪的切線方向開(kāi)口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能減排輕便反擊式燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī)，其特征在 于燃燒室內(nèi)安裝有噴咀，空壓機(jī)的壓縮空氣輸出管和燃料泵的燃料輸出管都連接連通至噴 咀，燃料泵的燃料輸入管連接連通燃料罐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能減排輕便反擊式燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī)，其特征在于 葉輪葉片為V字半橢圓弧形長(zhǎng)葉片，兩端較薄，中間逐漸加厚，葉片中線最厚處具有駝峰。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能減排輕便反擊式燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī)，其特征在于 葉輪葉片之間的氣流通道用兩塊空心圓隔板分成三層，中間層最大為燃?xì)獯笸ǖ?，上下?是冷卻葉片的水蒸氣小通道。
全文摘要
一種節(jié)能減排輕便反擊式燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī)，包括燃燒室或蒸汽管道、噴咀輪、葉輪，噴咀輪安裝在葉輪內(nèi)，燃燒室或蒸汽管、噴咀輪都與機(jī)架固定，葉輪軸通過(guò)軸承、軸承座安裝在機(jī)架上，燃燒室產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)饣蛘羝芩蛠?lái)的高溫高壓蒸汽連接連通至噴咀輪中心，從噴咀輪周的多個(gè)噴口高速噴入葉輪葉片上，對(duì)葉輪產(chǎn)生反沖力，推動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，葉輪輸出軸帶動(dòng)工作機(jī)作功。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、熱效率高、節(jié)能減排污染小。
文檔編號(hào)F02C3/14GK101907019SQ20091004360
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者丁公權(quán), 丁小軍, 丁小波 申請(qǐng)人:丁公權(quán)