新型汽輪的製造方法

2023-05-16 01:03:41 3

新型汽輪的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種新型汽輪機，其結構由若干個共軸的圓環缸體組成，每個圓環缸體的結構包括：圓環轉動缸體、螺旋筋板、固定盤、耦合轉子，其中圓環轉動缸體是一個軸面剖視圖形狀為圓形的有圓環形空腔的轉動缸體，螺旋筋板位於圓環形空腔內，沿圓環形空腔的圓弧表面分布，並與圓環轉動缸體聯結為一體，組成圓環涵道轉動缸體，圓環涵道轉動缸體沿圓環形空腔開有缸體環槽，固定盤位於缸體環槽中，並固定在汽輪機機體上；耦合轉子安裝在固定盤上，位於圓環形空腔內，耦合轉子的外徑邊緣與圓環形空腔的內表面形成機械配合，耦合轉子沿半徑方向開有耦合槽，螺旋筋板可以穿過耦合槽並與耦合槽產生滑動嚙合推動耦合轉子圍繞自身轉動軸線自轉。
【專利說明】新型汽輪機
[0001]發明領域:
[0002]本發明涉及一種新型汽輪機。
[0003]發明背景:
[0004]本發明涉及一種新型發動機，可廣泛應用於交通運輸行業、工程機械、發電機組、大型輪船等國民經濟領域。
[0005]現有的被廣泛使用的，尤其是用在船舶上的汽輪機，為蒸汽輪機形式，蒸汽輪機是利用鍋爐燒出來的蒸汽，通過噴嘴，衝到裝有葉片的轉輪，葉輪旋轉，帶動推進器推進發電機或船舶，蒸汽輪機功率大但結構較為複雜，體積龐大，目前汽輪機的動力效率都沒有達到理想的水平。而在節能環保要求非常迫切的形勢下，交通運輸、發電等行業更加需要高效率的以膨脹介質如蒸汽、壓縮氣、液化氣體等為能量來源的有較高轉換效率的動力裝置。
[0006]本發明提出了一種全新的汽輪機的設計方案，具有結構簡單、運行可靠、效率高的特點，同時還具有高壓力輸入、無壓力排放的特點，同時在低壓力輸入時同樣提供高的效率轉換。
[0007]關於本發明專利敘述中的名詞解釋:
[0008]1.轉動軸線:轉動體或旋轉空間的轉動軸線。如圖1和圖4中的轉動軸線0。
[0009]2.旋轉面視圖和旋轉面剖視圖:與轉動軸線相垂直的平面上投影所得的視圖。如圖9的左側視圖。
[0010]3.軸面剖視圖:與轉動軸線相重合的平面上剖切所得的視圖。如圖1和圖4所
0
[0011]4.圓環軸線:軸面剖視圖為圓形的三維體圓環，其圓環的環繞軸線，如圖1、圖4和圖7中的軸線0。

【發明內容】
:[0012]本發明涉及一種新型汽輪機，其結構由若干個共軸的圓環缸體組成，每個圓環缸體的結構包括:圓環轉動缸體(以)、螺旋筋板([了)、固定盤(巧、耦合轉子(0,其中圓環轉動缸體(以)是一個有圓環形空腔的轉動缸體，圓環形空腔00的軸面剖視圖形狀為圓形，螺旋筋板仏了)位於圓環形空腔內，沿圓環形空腔的圓弧表面分布，並與圓環轉動缸體(以)聯結為一體，組成圓環涵道轉動缸體，圓環涵道轉動缸體沿圓環形空腔開有缸體環槽，固定盤(巧位於缸體環槽中，並固定在汽輪機機體上；耦合轉子(0安裝在固定盤(巧上，位於圓環形空腔內，耦合轉子(0的外徑邊緣與圓環形空腔的內表面形成機械配合，其轉動軸線與固定盤(巧轉動軸線垂直，並與圓環形空腔的圓環軸線相切，耦合轉子(0沿半徑方向開有耦合槽，螺旋筋板([了)可以穿過耦合槽，當耦合轉子(0和固定盤(巧與圓環涵道轉動缸體(61)發生相對轉動時，螺旋筋板仏了)與耦合槽的滑動嚙合推動耦合轉子(0圍繞自身轉動軸線自轉；螺旋筋板([了)沿圓環形空腔的圓弧表面分布，使得圓環涵道轉動缸體
(61)與固定盤(巧產生相對轉動並以均勻轉速轉動時，耦合轉子(0因耦合槽與螺旋筋板
(11)的滑動嚙合而圍繞自身轉動軸線以均勻轉速自轉；其圓環轉動缸體按照膨脹介質的壓力降低圓環轉動缸體所排放的具有一定壓力的膨吏得膨脹介質的能量得到儘量大程度的利:況下，高氣壓區的的膨脹介質可以直接輸認裝有筋板環，耦合轉子上可以裝有轉子
在膨脹介質的壓力作用下作連續的圓周運運動的元件，也沒有複雜的蝸輪葉片，機構良化氣體等可以持續噴入，圓環涵道轉動缸不是像現有汽輪機依靠高溫高壓蒸汽的衝被轉換為輸出轉矩。
賴
卞示意圖[0030]圖14四缸體組合的實施例之三的剖視圖
[0031]圖15圖9所示實施例的二缸體組合的實施例之一的剖視圖
[0032]圖16裝有筋板環的實施例的局部視圖
[0033]圖17裝有轉子環的實施例的局部視圖
[0034]在本發明專利的【專利附圖】

【附圖說明】中，圖示的零部件的結構、尺寸及形狀並不代表實際的零部件的結構、尺寸及形狀，也不代表零部件之間的實際大小比例關係，圖示只是用簡明的方式對本發明實施例予以說明。
[0035]圖1顯示了本發明單個缸體實施例之一的軸面剖視圖，圖2顯示了本實施例的固定盤和耦合轉子組合體的三維視圖。其結構包括圓環轉動缸體以、螺旋筋板V、固定盤？、耦合轉子0。圓環轉動缸體以是一個有圓環形空腔X的轉動缸體，其圓環形空腔的軸面剖視圖形狀為圓形。圓環轉動缸體以沿圓環形空腔X開有缸體環槽，固定盤？位於缸體環槽內並固定在汽輪機的機體上。螺旋筋板V位於圓環形空腔X中，沿1(的圓弧面分布，並與圓環轉動缸體以聯結成一體組成圓環涵道轉動缸體。耦合轉子安裝在固定盤？上，並位於圓環形空腔X內，耦合轉子的外圓邊緣與圓環形空腔1(的內表面形成機械配合，也就是說它們之間的配合可以是大的間隙配合，也可以是小的間隙配合或接觸配合，耦合轉子的轉動軸線8與固定盤？的轉動軸線0相垂直，並與圓環形空腔1(的圓環軸線0相切。耦合轉子沿半徑方向開有耦合槽(如圖2所示)，螺旋筋板I了可以穿過耦合槽，隨著圓環轉動缸體以的轉動，螺旋筋板V與耦合槽發生滑動嚙合，並推動耦合轉子圍繞自身轉動軸線8自轉。螺旋筋板[了沿圓環形空腔X的圓弧面分布，使得圓環轉動缸體以以均勻速度轉動時，耦合轉子因耦合槽與螺旋筋板[了的滑動嚙合而圍繞自身轉動軸線I？以均勻轉速自轉。
[0036]如果設定耦合轉子按圖1所示的方向旋轉，則耦合轉子與螺旋筋板1了的起始端從固定盤？的左側開始嚙合，隨著圓環轉動缸體以的轉動，耦合轉子在螺旋筋板[了的推動力作用下自轉一周到達固定盤？的右側的螺旋筋板V的終止端，則耦合槽與螺旋筋板1了脫離嚙合。耦合槽隨耦合轉子的自轉又回到固定盤？的左側，與螺旋筋板V的起始端開始下一個嚙合過程。耦合轉子將圓環涵道轉動缸體以的圓弧面、固定盤？和螺旋筋板1了三者之間的空間分隔為高壓區和低壓區。膨脹介質從缸體以在固定盤？的左側開孔乂進入高壓區膨脹產生壓力，推動圓環涵道轉動缸體以圍繞固定盤？的轉動軸線0向低壓區一側轉動，從而輸出扭矩，同時在此缸體內低壓區的作功後的氣體在轉子的推力作用下從右側開孔2排出。為了便於理解，圖2的固定盤採用剖視圖。
[0037]為了說明上述過程，用圖3顯示了螺旋筋板
1所示)上沿周向展開一周的平面圖。儘管空間的圓弧面展開為一個圓形的平面會失去精確性，但可簡明地顯示其工作原理。
[0038]圖3所示，為螺旋筋板V的展開曲線I螺旋筋板V的起始端位於小直徑處的31點位。圓環涵道轉動缸體逆時針轉動，為便於敘述理解，也相當於耦合轉子圍繞軸線0順時針方向旋轉:其耦合槽從31點位起與螺旋筋板V開始嚙合，當耦合轉子轉過1/4周，其耦合槽隨耦合轉子轉到33點位時，高壓區為31-32-33三個點之間的？區，32-33弧線約是1?II圓弧長度的1/4 ；耦合轉子自轉1/2周，其耦合槽到達35點位時，高壓區增加32-33-35-34四點之間的區；耦合轉子0自轉過3/4周，其耦合槽到達37點位時，高壓區再增加34-35-37-36四點之間的I區；耦合轉子0自轉過一周，其耦合槽到達38點位時，高壓區增加36-37-38-31四點之間的8區。34-35、36-37、31-38弧線長度分別約為1~II圓弧長的1/23/4及全長。如果將31-32以及38-41之間設為開孔區域，耦合轉子〇轉到32-33位置時開始受膨脹氣體的壓力，將31-38-39-33、33-39-40-35、35-40-41-37、37-41-38點位之間的區域分別稱為〖、I！、V、^區，則除去？區域，耦合轉子所經過的(1的部分區域，以及8、I I！、V均為動力輸出位置的區域，從？區到8區，耦合轉子(:或以的受力面積迅速增大，從〖區到蝴區，隨著介質膨脹的繼續，耦合轉子(:以及以的受力面積又逐步減少，從(1區到8區的超過180°範圍內，扭矩的輸出的連續性變大。當耦合轉子(:轉到七區時，耦合轉子從起始位置已轉過一周的行程。這時，耦合轉子的耦合槽與螺旋筋板1了的終止端脫離嚙合，並開始進入固定盤？的起始端一側，與螺旋筋板V的起始端再一次進入嚙合狀態，進入下一個作功周期。與本次循環相同，從31 — 33 — 35開始下一個做功行程。因此，當耦合轉子轉至38點位到39點位進入I！區時，下一個膨脹作功狀態同時進行。前面提到耦合轉子從31點位開始循環之時，本次的上一個工作循環已進入到了七區，因此，每一次作功行程都有11/4周至11/2周，也就是450°~540°的作功範圍。在2周720。的旋轉行程中，約有360。的行程是兩個膨脹做功同時進行。在耦合轉子的高壓區一側作功的同時，另一側逐步變為低壓區，同時正在排出氣體，因此本實施例具有很高的效率和輸出扭矩，這也是本發明與現有技術相比，能夠節約膨脹介質的一個重要原因。
[0039]圖4所示，為本發明單個缸體實施例之二的軸面剖視圖，與上述實施例相同，其結構包括圓環轉動缸體以、螺旋筋板、固定盤？、耦合轉子如圖5所示的三維圖像，以及缸體開孔V和2，和這些開口的位置。圓環轉動缸體以的安裝、耦合轉子的自轉的方式，缸體以的工作方式等與上述實施例相同。所不同的是:圓環轉動缸體的圓弧表面分布著以圓環軸線0為對稱的4道螺旋筋板分別對應圖5所示耦合轉子的4道耦合槽，在圖4所示的上半部剖切位置，螺旋筋板1^14剛好處於起始端和終止端之間的圓環涵道轉動缸體開口槽的位置，因此被固定盤？佔據，為了方便說明，依然在圖4中指出了 1^14的位置。圖6顯示了圖4所述實施例的工作原理圖，在圖中顯示了 2個耦合轉子(^、02的安裝位置及工作狀態，2個耦合轉子以圓弧軸線0為對稱相互之間成同平面狀態，圖4所示的缸體以和傳動軸XI聯為一體，實際聯結的細節本行業技術人員均已知曉多種方式，在這裡不再贅述。
[0040]與圖3相同，圖6顯示了 4道螺旋筋板1了1、1了2、1了3、1了4在圓環形空腔1(的圓弧面1-0-11(圖4所示)上沿周向展開一周的平面圖，圖6所示，內圓1-2-3-4表示與固定盤？一側相鄰的螺旋筋板起始端的圓弧1，外圓8-12-16-20表示與固定盤？另一側相鄰的螺旋筋板的終止端的圓弧II，4條螺旋筋板分別從點位1、2、3、4開始，終止於點位8、12、16、20，每兩條相鄰的螺旋筋板之間的角度分別佔有90。的圓弧空間，也就是耦合轉子上的兩個相鄰的耦合槽的徑向夾角為90° (圖5所示)，例如1~17、17~14、14~
11、11~8分別佔有1~8線段的長度1/4，其它如2~12、3~16、4~20之間依此相同。在固定盤兩側的缸體開口 VI均沿著缸體的周向開口一圈(如圖4所示)，在圖6中顯示，在耦合轉子旋轉時作為進氣口和出氣口的V和2至少被一個耦合轉子隔開，這是必要的。[0041〕 圖7顯示了本發明單個缸體實施例之三的視圖，與圖4所示實施例相同，其結構包括圓環轉動缸體以2、螺旋筋板1^121、1^122、1^123、1^124、固定盤？2、耦合轉子之一 0，其形狀如圖5所示的三維圖像，以及缸體開孔^和2，耦合轉子自轉的方式，缸體以2的工作方式等與上述實施例相同。所不同的是:固定盤？2在圓環涵道轉動缸體內所佔的體積為圓環涵道缸體容積的一半。在圖7所示的上半部剖切位置，螺旋筋板1^124剛好處於起始端和終止端之間的固定盤？2的位置，因此為了方便說明，依然在圖7中指出了 1^124的位置。圖8通過三維視圖顯示了圖7所示實施例的固定盤？2與轉子組合的結構，V和2開口的位置位於固定盤？2上(如圖7、圖8所示)，3個耦合轉子，以固定盤？2的轉動軸線為對稱軸對稱排布；高壓膨脹氣體經過固定盤？2的進氣口 V進入缸體以2推動以2旋轉做功。在其他的實施例中，可以採用更多的螺旋筋板以及更多的轉子，在這裡不再一一贅述。
[0042]圖9顯示了本發明單個缸體實施例之四的視圖，其中左側為旋轉面視圖，右側為軸面剖視圖，與圖4所示實施例相同，其結構包括圓環涵道轉動缸體以7、螺旋筋板1^131、1132, 1^33, 1^134、固定盤？7、耦合轉子之一 0，以及缸體開孔V和2，耦合轉子自轉的方式，圓環涵道轉動缸體以7的工作方式等與圖4所示實施例相同。所不同的是:轉動盤？7的結構和安裝方式1和2開口的位置，在圖9所示的上半部剖切位置，螺旋筋板1^131剛好處於起始端和終止端之間的螺旋涵道轉動缸體617開口槽的位置，因此被固定盤？7佔據，為了方便說明，依然在圖7中指出了 1了31的位置，高壓膨脹氣體經過固定盤？7的通氣柵？V、進氣口 V進入缸體以7推動缸體旋轉做功，並通過缸體以7的排氣孔2將做功之後的膨脹介質排出，圖10顯示了圖9所述實施例的工作原理圖，在圖中顯示了 3個耦合轉子(^、4、03的安裝位置及工作狀態，3個耦合轉子(^、(^、仏以圓弧軸線0為對稱相互之間的夾角為120度，當然，可以採用四個耦合轉子或者更多耦合轉子的方案，而在本實施例中採用三個耦合轉子，可以使得三個轉子處於不同的受力狀態，這樣有利於作為汽輪機的轉動缸體輸出相對均勻的扭力。 [0043]與圖6相同，圖10顯示了 4道螺旋筋板1^131、1^132、1^133、1^34在圓環形空腔1(的圓弧面1-0-=(圖10所示)上沿周向展開一周的平面圖，內圓51-52-53-54表示與固定盤？7內側相鄰的螺旋筋板起始端的圓弧1，外圓58-62-66-70表示與固定盤？7外側相鄰的螺旋筋板的終止端的圓弧II，不同的是II的半徑比1的半徑大了固定盤的厚度。4條螺旋筋板1^131、1^132、1^133、1^134分別從點位51、52、53、54開始，終止於點位58、62、66、70，每兩條相鄰的螺旋筋板之間的角度分別佔有90。的圓弧空間，如果設定開始時，耦合轉子I位於51~58位置，耦合轉子(^、(^位於圖10所示的位置，以螺旋筋板1^131和螺旋筋板1^132之間的高壓區和低壓區(圖10中的布點區域)的變化來說明工作原理:圓環涵道轉動缸體逆時針轉動，為便於敘述理解，也相當於耦合轉子圍繞軸線0順時針方向旋轉:耦合轉子I從點位1~8轉到目前4的位置，相應的耦合轉子4轉到目前的位置，此時，51-52-55區域為膨脹介質進入的過程，轉動過程中在螺旋筋板1^131和1^132之間，僅有耦合轉子受到膨脹介質的直接推力作用，耦合轉子4和4之間的封閉區域的膨脹介質的體積隨著轉動而所處旋轉半徑逐步增加，因耦合轉子4的59-56點位附近的受力區的半徑比耦合轉子4的57-60點位附近受力區的半徑小，因此，耦合轉子4受到順時針方向的推力，而耦合轉子0:的58-61段進入排氣區則處於不受力狀態。上述過程為耦合轉子4和4之間的一個壓力區從高壓向低壓轉變的過程，其它的壓力區也是同樣的方式轉變，這個轉變過程是膨脹介質持續從51-52-53-54圓弧附近的進氣口 V噴入並持續在58-62-66-70圓弧位附近的排氣口 2排出的過程，耦合轉子與轉動缸體所受力為作用力與反作用力，在這個過程中，每個壓力區的膨脹介質都在持續地推動缸體以7轉動並輸出扭矩。圖7和圖8所示實施例的4道螺旋筋板1了21、1122,1123, 1了24同樣可以在圓環形空腔1(的圓弧面1-0-=(圖7所示)上沿周向展開一周形成圖10所示的平面工作原理圖，在這裡不再贅述。
[0044]圖11顯示了本發明的螺旋筋板的排列方式之一的示意圖，其工作原理與圖4、圖9所示實施例相同，不同的是:4個螺旋筋板之中，螺旋筋板和螺旋筋板為串聯，螺旋筋板1^112與螺旋筋板1^22為串聯，也就是螺旋筋板和螺旋筋板1^112的起始端或終止端分別與固定盤？另一側的螺旋筋板1^121和螺旋筋板1^122的終止端或起始端相對應，轉動缸體圍繞轉動軸0轉動一周，耦合轉子的同一個耦合槽與前後兩個螺旋筋板滑動嚙合，也就是耦合轉子要自轉2周；而螺旋筋板和螺旋筋板口12為並聯，螺旋筋板1了21與螺旋筋板1了22並聯，也就是本實施例中的2並聯2串聯螺旋筋板結構，並有若干個耦合轉子，但每個耦合轉子只有兩個耦合槽，轉動缸體每轉動一周，螺旋涵道轉動缸體則吸入及排除2倍的缸體容積的氣體。
[0045]圖12顯示了一種4缸體組合的汽輪機之一的實施例的剖示圖，圖示的汽輪機由螺旋涵道缸體組成並與傳動軸1&聯結在一起，它們共同的固定盤？6作為汽輪機外殼與機體聯結在一起，其中的出氣口 23、24、￡5分別與
的進氣口 741516連通，因此汽輪機的進氣口就是以3的進氣口 V〗，汽輪機的排氣口就是6X6的排氣口 26，圖示可以看出以3、6X4, 6X5, 6X6的缸體直徑和體積依次增大，缸體以4、6X5,616採用多道螺旋筋板並聯多道螺旋筋板串聯結構，例如以4採用4並聯2串聯結構，6X5採用4並聯3串聯結構，6X6採用4並聯4串聯結構；同時採用多個耦合轉子結構，例如以3、6X4, 6X5, 6X6分別採用2個、4個、6個、8個轉子的結構；這樣傳動軸每轉動一周缸體以3、6X4, 6X5, 6X6分別通過自身體積的1倍、2倍、3倍、4倍的氣體，如果以6的圓環涵道缸體的工作容積是以3的10倍，則從進氣口 V〗到出氣口 ￡6，膨脹介質作功之後的體積放大了 40倍。由此可以看出，無論膨脹介質的初始壓力是多少，都可以通過若干個缸體的不同組合，例如缸體容積、轉子直徑、轉子的直徑、螺旋筋板的數量和排列方式、轉子的數量等等，最終將膨脹介質(例如高溫高壓蒸汽、壓縮氣體、燃燒膨脹的氣體等)的能量最大限度地轉換成傳動軸的輸出扭矩。在汽輪機啟動階段以及需要大功率輸出的工況下，高氣壓區的的膨脹介質，例如進氣口 ％的初始氣體可以直接輸入到低氣壓區的圓環缸體例如以5、6X6的進氣口 7536，這樣可以使得汽輪機在很短的時間內提供較大的扭矩。
[0046]圖13顯示了圖7所示實施例的四缸體組合的實施例之二的剖視圖，圖示的汽輪機由螺旋涵道缸體以11、以12、以13、以14組成並與傳動軸XI1聯結在一起，它們固定盤？ 11、？12、？13、？14作為汽輪機外殼與機體聯結在一起，其中的出氣口 211、212、213分別與以12、6113, 6X14的進氣口乂12、乂13、V。連通，汽輪機的進氣口就是以11的進氣口 VII，汽輪機的排氣口就是以14的排氣口 ￡14，圖示可以看出圓環缸體以11、6112.6113?6114的圓環軸線的直徑相同，但是缸體容積依次增大，與圖12所示實施例相同，缸體以12、以13、以13採用多道螺旋筋板並聯多道螺旋筋板串聯結構，例如以12採用4並聯2串聯結構，(^13採用4並聯3串聯結構，(^14採用4並聯4串聯結構；同時採用多個耦合轉子結構，例如以11、以12、6113.6X14分別採用3個、6個、9個、12個轉子的結構；這樣傳動軸每轉動一周缸體以11、6112, 6113.6X14分別通過自身體積的1倍、2倍、3倍、4倍的氣體，如果以14的圓環涵道轉動缸體的工作容積是以11的5倍，則從進氣口 VII到出氣口 214，膨脹介質作功之後的體積放大了約20倍。
[0047]圖14顯示了圖7所示實施例的四缸體組合的實施例之三的剖視圖，圖示的汽輪機由螺旋涵道缸體GT21、GT22、GT23、GT24組成並與傳動軸X2聯結在一起，它們固定盤P21、P22、P23、P24作為汽輪機外殼與機體聯結在一起，其中GT21、GT22、GT23的出氣口 E21、E22、E23分別與GT22、GT23、GT24的進氣口 V22、V23、V24連通，汽輪機的進氣口就是GT21的進氣口 V21，汽輪機的排氣口就是GT24的排氣口 E24，圖示可以看出圓環缸體GT21、GT22、GT23、GT24的圓環軸線的直徑和缸體容積依次增大，採用多道螺旋筋板並聯多道螺旋筋板串聯結構和採用多個耦合轉子結構與圖13所示實施例相同，但是從進氣口 V21到出氣口 E24，膨脹介質作功之後的體積放大了約40倍以上。與圖12、圖13所示實施例一樣，通過若干個缸體的不同組合，例如缸體容積、轉子直徑、圓環軸線的直徑、螺旋筋板的數量和排列方式、轉子的數量等等，最終將膨脹介質(例如高溫高壓蒸汽、壓縮氣體、燃燒膨脹的氣體等)的能量最大限度地轉換成傳動軸的輸出扭矩。在汽輪機啟動階段以及需要大功率輸出的工況下，高氣壓區的膨脹介質可以直接輸入到低氣壓區的圓環缸體。圖12、圖13、圖14所示實施例可以採用2缸以上的多個缸體組合形式，圖4、圖7、圖9所示實施例可以在圖12、圖13、圖14所示實施例中進行混合搭配，通過以上各種形式的組合可以滿足各種不同的使用要求。
[0048]圖15顯示了圖9所示實施例的二缸體組合的實施例之一的剖視圖，圖示的汽輪機由螺旋涵道缸體GT7、GT8組成，也就是在圖9所示實施例上增加一個缸體GT8，缸體GT8與缸體GT7的結構相同，但是螺旋筋板的旋轉方向相反，這樣當它們的固定盤P7、P8與輸出軸X7聯結為一體時，進氣口 V7、V8通過各自缸體的固定盤通氣柵聯結起來成為共同的進氣口，如圖15的箭頭所示；作功之後的氣體通過各自缸體的排氣口 E7、E8排出。本實施例具有結構緊湊、輸出功率大的特點。
[0049]關於進氣裝置、排氣裝置、膨脹介質的供應系統及控制系統，密封系統、潤滑系統、支承裝置、安全保護裝置等等，本領域的技術人員均已知曉，並在本領域廣泛應用，不再在此--贅述。
[0050]圖16所示為螺旋筋板上裝有筋板環的實施例的局部軸面剖視圖，圖示的筋板環BH橫截面為「T」字形狀，其一端的截面寬度接近於螺旋筋板的厚度並與固定盤P接觸，另一端安裝在安裝在螺旋筋板LJ的凹槽中，螺旋筋板LJ與筋板環BH之間裝有彈性裝置TZ，彈性裝置TZ可以是板簧，或者安裝同級的磁性材料，這樣在圓環涵道轉動缸體GT高速運轉時和固定盤P的剛性接觸就變成彈性接觸，從而保持筋板環BH與固定盤P之間的接觸，提高了高壓區的密封性能。
[0051]圖17所示為耦合轉子上裝有轉子環的實施例的轉子軸面局部剖視圖，因為缸體GT在轉動時，轉子C的外緣需要與缸體GT的內腔缸壁保持機械配合，這樣才能保證壓力區的密封性使得膨脹介質的能量最大限度轉換成對轉子以及缸體的壓力，但轉子和缸體均為剛性結構，因此需要在兩者之間安裝轉子環ZH，就像直線往復擺動活塞發動機的活塞環的作用一樣，圖示為一種雙環結構的轉子環，兩個轉子環ZH安裝在各自的凹槽內，其安裝方式、使用原理與直線往復式活塞發動機的活塞環相同，在此不再一一贅述。
[0052]本發明可以應用於現有技術的汽輪機當中，可以作為現有汽輪機的一個組成部分，例如代替高壓區的透平，或者用於排氣區氣體餘壓的充分利用，這樣都可以提高膨脹介質能量的利用率。
[0053]本發明所涉及的發動機，可以採用多種材料製造，例如各種金屬材料、高強度合金材料以及陶瓷材料等等。
[0054]上述實施例以圖示的方式說明了本發明，但是以圖示方式說明的上述實施例不是對本發明的限制，本發明由權利要求限定。
【權利要求】
1.本發明涉及一種新型汽輪機，其結構由若干個共軸的圓環缸體組成，每個圓環缸體的結構包括:圓環轉動缸體、螺旋筋板、固定盤、耦合轉子，其特徵在於:所述圓環轉動缸體是一個有圓環形空腔的轉動缸體，所述圓環形空腔的軸面剖視圖形狀為圓弧形，所述螺旋筋板位於所述圓環形空腔內，沿圓環形空腔的圓弧表面分布，並與所述圓環轉動缸體聯結為一體，組成圓環涵道轉動缸體，所述圓環涵道轉動缸體沿圓環形空腔開有缸體環槽，所述固定盤位於缸體環槽中，並固定在汽輪機機體上； 所述耦合轉子安裝在固定盤上，位於所述圓環形空腔內，耦合轉子的外徑邊緣與圓環形空腔的內表面形成機械配合，其轉動軸線與固定盤轉動軸線垂直接近垂直，並與圓環形空腔的圓環軸線相切，所述耦合轉子沿半徑方向開有耦合槽，螺旋筋板可以穿過耦合槽，當耦合轉子和固定盤與圓環涵道轉動缸體發生相對轉動時，螺旋筋板與耦合槽的滑動嚙合推動耦合轉子圍繞自身轉動軸線自轉； 所述螺旋筋板沿所述圓環形空腔的圓弧表面分布，使得圓環涵道轉動缸體與固定盤產生相對轉動並以均勻轉速轉動時，耦合轉子因耦合槽與螺旋筋板的滑動嚙合而圍繞自身轉動軸線以均勻轉速自轉； 所述螺旋筋板的起始端位於固定盤的一側，並與耦合轉子的耦合槽開始滑動嚙合，隨著圓環涵道轉動缸體與固定盤之間的相對轉動，耦合轉子在螺旋筋板的推力作用下自轉，到達固定盤另一側的螺旋筋板的終止端，則螺旋筋板與耦合槽脫離嚙合，並繼續轉動，回到螺旋筋板的起始端一側，又開始下一次的滑動嚙合； 所述耦合轉子將圓環涵道轉動缸體的圓弧面、固定盤、螺旋筋板三者之間的空間分隔成高壓區和低壓區，膨脹介質進入高壓區膨脹產生壓力，推動圓環涵道轉動缸體轉動，使得高壓區增大而低壓區縮小，並輸出扭矩。
2.根據權利要求1所述的新型汽輪機，其特徵在於:所述圓環涵道轉動缸體內的固定盤的高壓區一側，為膨脹介質進入的位置，在所述圓環涵道轉動缸體內的固定盤的低壓區一側，為排汽的位置。
3.根據權利要求1所述的新型汽輪機，其特徵在於:所述單個圓環涵道轉動缸體內，可以裝有多個螺旋筋板和多個耦合轉子。
4.根據權利要求3所述的新型汽輪機，其特徵在於:所述單個圓環涵道轉動缸體內的多個螺旋筋板可以並聯排布，也可以串聯排布。
5.根據權利要求3所述的新型汽輪機，其特徵在於:所述圓環涵道轉動缸體內的多個耦合轉子，以固定盤的轉動軸線為對稱軸對稱排布。
6.根據權利要求3所述的新型汽輪機，其特徵在於:所述固定盤在圓環涵道轉動缸體內所佔的體積，最大可以超過所述圓環涵道轉動缸體容積的一半。
7.根據權利要求1所述的新型汽輪機，其特徵在於:由多個共軸圓環轉動缸體組成的所述汽輪機，其圓環轉動缸體按照膨脹介質的壓力降低的方向從高氣壓區排列到低氣壓區，高氣壓區的圓環轉動缸體所排放的具有一定壓力的膨脹介質繼續進入到低氣壓區的圓環轉動缸體，使得膨脹介質的能量得到儘量大程度的利用。
8.根據權利要求7所述的新型汽輪機，其特徵在於:由多個圓環轉動缸體組成的所述汽輪機，在所述汽輪機啟動階段以及需要大功率輸出的工況下，高氣壓區的的膨脹介質可以直接輸入到低氣壓區的圓環轉動缸體。
9.根據權利要求1所述的新型汽輪機，其特徵在於:所述螺旋筋板上可以裝有筋板環。
10.根據權利要求1所述的新型汽輪機，其特徵在於:所述耦合轉子上可以裝有轉子環 。
【文檔編號】F01D1/22GK103835770SQ201310362237
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年8月16日 優先權日:2012年11月22日
【發明者】劉勇 申請人:袁麗君