專利名稱：低熵輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輪機(jī)領(lǐng)域，尤其是一種高效輪機(jī)。
技術(shù)背景蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等作功類輪機(jī)廣泛用于發(fā)電、船舶等動力領(lǐng)域，液體泵、空氣 壓縮機(jī)等增壓類輪機(jī)更是廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，但是現(xiàn)有輪機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了，在 其動葉和殼體之間不可避免的會產(chǎn)生相當(dāng)大的間隙。眾所周知，這一間隙嚴(yán)重影響輪機(jī)的 密封性，即使得輪機(jī)的每一級之前的工質(zhì)在不對外做功的情況下而進(jìn)入輪機(jī)的下一級或進(jìn) 入輪機(jī)的出口，進(jìn)而嚴(yán)重影響到蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等作功類輪機(jī)的熱效率和液體泵、空氣 壓縮機(jī)等增壓類輪機(jī)的增壓效率，特別是在輪機(jī)的高壓端，這種影響更加明顯。因?yàn)橐话阏f 來，高壓端的流量截面較小，因此同樣大小的間隙所占的面積比例就相對越大，其影響也就 越明顯。不僅如此，這一間隙也是影響輪機(jī)尤其是蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等作功類輪機(jī)小型化 的最致命的問題之一。因此，急需發(fā)明一種沒有泄漏間隙或者泄漏間隙可以忽略不計的新型輪機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下一種低熵輪機(jī)，包括至少一個動力軸和至少一個靜止軸，所述動力軸與所述靜止 軸之間交替套裝配合設(shè)置，設(shè)動力密封殼體和靜止密封殼體，所述動力密封殼體和所述靜 止密封殼體按所述動力軸和所述靜止軸的相互套裝次序交替套裝配合設(shè)置，所述動力軸與 所述動力密封殼體密封連接，所述靜止軸與所述靜止密封殼體密封連接，在所述動力密封 殼體上設(shè)動力導(dǎo)流通道，在所述靜止密封殼體上設(shè)靜止導(dǎo)流通道；所述動力密封殼體和所述靜止密封殼體中最里層的一個密封殼體設(shè)為最小密封 殼體，所述動力密封殼體和所述靜止密封殼體中最外層的一個密封殼體設(shè)為最大密封殼 體。所述的低熵輪機(jī)包括至少兩個動力軸和至少兩個靜止軸。多個所述動力軸之間經(jīng)差速器相互連接，以實(shí)現(xiàn)所述低熵輪機(jī)的各級之間通量的 自我調(diào)整。所述最小密封殼體與燃燒室的做功工質(zhì)出口連通，所述燃燒室的進(jìn)氣口與壓縮空 氣源連通；或者所述最小密封殼體與高壓工質(zhì)源連通。所述最大密封殼體上的所述動力導(dǎo)流通道或所述靜止導(dǎo)流通道與流體源連通，所 述最小密封殼體與高壓流體導(dǎo)出通道連通。在所述最小密封殼體內(nèi)設(shè)填充體，所述最小密封殼體和所述填充體構(gòu)成結(jié)構(gòu)體， 所述最小密封殼體上的所述動力導(dǎo)流通道或所述靜止導(dǎo)流通道設(shè)為結(jié)構(gòu)體導(dǎo)流通道，在所 述結(jié)構(gòu)體內(nèi)設(shè)結(jié)構(gòu)體工質(zhì)通道，在與所述最小密封殼體密封連接的所述動力軸或所述靜止 軸內(nèi)設(shè)軸內(nèi)工質(zhì)通道，所述結(jié)構(gòu)體導(dǎo)流通道與所述結(jié)構(gòu)體工質(zhì)通道連通，所述結(jié)構(gòu)體工質(zhì)通道與所述軸內(nèi)工質(zhì)通道連通，所述軸內(nèi)工質(zhì)通道與高壓工質(zhì)源連通。
在所有所述動力軸上設(shè)動力軸齒輪，每個所述動力軸齒輪經(jīng)聯(lián)動齒輪與聯(lián)動軸連 接，設(shè)在同一所述聯(lián)動軸上的全部所述聯(lián)動齒輪的直徑設(shè)為相等；或者在所有所述動力軸 上設(shè)動力軸齒輪，每個所述動力軸齒輪經(jīng)聯(lián)動齒輪與聯(lián)動軸連接，設(shè)在同一所述聯(lián)動軸上 的部分或全部所述聯(lián)動齒輪的直徑設(shè)為不等。在所述動力軸齒輪和所述聯(lián)動齒輪之間設(shè)換向齒輪。在所述靜止軸的壁內(nèi)設(shè)置內(nèi)置聯(lián)動惰輪齒輪，在與此所述靜止軸內(nèi)鄰的所述動力 軸上設(shè)外齒圈，在與此所述靜止軸外鄰的所述動力軸上設(shè)內(nèi)齒圈，所述內(nèi)置聯(lián)動惰輪齒輪 與所述外齒圈和所述內(nèi)齒圈分別嚙合。在相鄰的所述動力軸和所述靜止軸之間套裝設(shè)置通量調(diào)整軸，在相鄰的所述動力 密封殼體和所述靜止密封殼體之間套裝設(shè)置通量調(diào)整密封殼體，在所述通量調(diào)整密封殼體 上設(shè)通量調(diào)整導(dǎo)流通道，所述通量調(diào)整軸和所述通量調(diào)整密封殼體密封連接，在所述通量 調(diào)整軸上設(shè)相位調(diào)整機(jī)構(gòu)。設(shè)至少一個附屬動力軸和/或至少一個附屬靜止軸；在同時設(shè)有所述附屬動力軸和所述附屬靜止軸的結(jié)構(gòu)中，所述附屬動力軸和所述 附屬靜止軸按所述動力軸和所述靜止軸的相互套裝次序交替套裝配合設(shè)置，所述附屬動力 軸和與其本身對應(yīng)的所述動力密封殼體的另一側(cè)密封連接，所述附屬靜止軸和與其本身對 應(yīng)的所述靜止密封殼體的另一側(cè)密封連接；在只設(shè)有多個所述附屬動力軸或只設(shè)有多個所述附屬靜止軸的結(jié)構(gòu)中，所述附屬 動力軸或所述附屬靜止軸按所述動力軸或所述靜止軸的相互套裝次序交替套裝配合設(shè)置， 所述附屬動力軸和與其本身對應(yīng)的所述動力密封殼體的另一側(cè)密封連接，所述附屬靜止軸 和與其本身對應(yīng)的所述靜止密封殼體的另一側(cè)密封連接；在只設(shè)一個所述附屬動力軸或只設(shè)一個所述附屬靜止軸的結(jié)構(gòu)中，所述附屬動力 軸與所有所述動力密封殼體固定連接，所述附屬動力軸與所有所述靜止密封殼體滑動配合 設(shè)置；或所述附屬靜止軸與所有所述靜止密封殼體固定連接，所述附屬靜止軸與所有所述 動力密封殼體滑動配合設(shè)置。所有所述動力軸在端部相互固定連接和/或所有所述靜止軸在端部相互固定連 接。所述動力密封殼體的部分或全部設(shè)為動葉，所述動力導(dǎo)流通道設(shè)為相鄰兩動葉之 間所形成的通道，即所述動力密封殼體和所述動力導(dǎo)流通道構(gòu)成動葉組合體；所述靜止密 封殼體的部分或全部設(shè)為靜葉，所述靜止導(dǎo)流通道設(shè)為相鄰兩靜葉之間所形成的通道，即 所述靜止密封殼體和所述靜止導(dǎo)流通道構(gòu)成靜葉組合體。設(shè)置至少兩個所述低熵輪機(jī)，其中至少一個所述低熵輪機(jī)設(shè)為動力輪機(jī)，其余設(shè) 為壓氣輪機(jī)，所述動力輪機(jī)的所述動力軸與所述壓氣輪機(jī)的所述動力軸相連。所述動力輪機(jī)的所述最小密封殼體上的工質(zhì)導(dǎo)入通道與燃燒室的做功工質(zhì)出口 連通，所述壓氣輪機(jī)的所述最小密封殼體上的高壓氣體導(dǎo)出通道與所述燃燒室的進(jìn)氣口連通。所述高壓氣體導(dǎo)出通道上設(shè)旁通，所述旁通與壓縮氣體使用機(jī)構(gòu)連通。與所述最大密封殼體所對應(yīng)的所述動力軸或所述靜止軸設(shè)為最大軸，在所述最大密封殼體的外圍設(shè)工質(zhì)回收密封殼體，所述工質(zhì)回收密封殼體和最大軸密封配合設(shè)置，在 所述工質(zhì)回收密封殼體上設(shè)工質(zhì)回收通道，所述工質(zhì)回收通道的出口與冷凝器的工質(zhì)入口 連通或經(jīng)回流熱交換器后再與所述冷凝器的工質(zhì)入口連通，所述回流熱交換器的被加熱工 質(zhì)出口或所述冷凝器的工質(zhì)出口與高壓泵的工質(zhì)入口連通，工質(zhì)經(jīng)所述高壓泵加壓再經(jīng)加 熱氣化裝置后構(gòu)成高壓工質(zhì)源。部分或全部所述動力軸和所述動力密封殼體設(shè)為等直徑，部分或全部所述靜止軸 和所述靜止密封殼體設(shè)為等直徑。本發(fā)明所謂的輪機(jī)，既包括將流體介質(zhì)的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的導(dǎo)流通道式動力機(jī) 械，(即作功類輪機(jī)，比如蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等)，也包括將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為流體介質(zhì)的能量 的增壓類輪機(jī)(比如液體泵、空氣壓縮機(jī)等)。所謂的導(dǎo)流通道，是指兩葉片之間的工質(zhì)通 道以及噴射孔等形式的流體通道，流體在導(dǎo)流通道內(nèi)流動時會產(chǎn)生推動力；所謂的動力流 體通道就是設(shè)在動力密封殼上的導(dǎo)流通道，所謂的靜止導(dǎo)流通道就是指設(shè)在靜止密封殼上 的導(dǎo)流通道。在動力密封殼上設(shè)置動力導(dǎo)流通道后，動力密封殼和動力導(dǎo)流通道的作用相 當(dāng)于蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)中的動葉；在靜止密封殼上設(shè)置動力導(dǎo)流通道后，靜止密封殼和靜 止導(dǎo)流通道的作用相當(dāng)于蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)中的靜葉。本發(fā)明所謂的輪機(jī)，既可以是單級輪機(jī)，也可以是多級輪機(jī)。本發(fā)明所謂的低熵輪機(jī)是指，如技術(shù)背景中所述，在傳統(tǒng)輪機(jī)中，有一部分工質(zhì)在 不對外做功的情況下而進(jìn)入輪機(jī)的下一級或進(jìn)入輪機(jī)的出口，這樣嚴(yán)重加大了這一過程的 熵增量，即增加了熵增加的程度，降低了效率；而本發(fā)明中的低熵輪機(jī)通過更加科學(xué)有序的 控制工質(zhì)的流動，使其全部通過導(dǎo)流通道對外做功，從而提高了輪機(jī)的效率。本發(fā)明所謂的結(jié)構(gòu)體是指具有一定形狀的結(jié)構(gòu)件。本發(fā)明所謂的結(jié)構(gòu)體導(dǎo)流通道 是指設(shè)置在結(jié)構(gòu)體上的流體通道。本發(fā)明所謂的動力密封殼或靜止密封殼，是指這樣一種殼體，即除非本發(fā)明中明 確提到的在其上設(shè)置的通道等之外其它部分是密封的，該種殼體既可以是普通的殼體也可 以是由動葉或靜葉組合成的葉片組合體，所謂的動葉和靜葉是引用了汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)中 的概念。本發(fā)明所謂的工質(zhì)源中的工質(zhì)，包括蒸汽、燃?xì)獾?。本發(fā)明所謂的動力軸，既包括動力輸入軸，也包括動力輸出軸。本發(fā)明所謂的最里層和最外層，是指動力軸與靜止軸之間或者動力密封殼與靜止 密封殼之間一層層的交替套裝設(shè)置，套裝在最內(nèi)部的(比如存在規(guī)則的直徑的情況下，直 徑最小的)為最里層，套裝在最外部的(比如存在規(guī)則的直徑的情況下，直徑最大的)為最 外層。本發(fā)明所謂的相位調(diào)整機(jī)構(gòu)，是指可以使通量調(diào)整軸按控制要求轉(zhuǎn)動從而實(shí)現(xiàn)相 位調(diào)整的機(jī)構(gòu)；當(dāng)通量調(diào)整軸的相位調(diào)整時會帶動通量調(diào)整密封殼體的相位跟著發(fā)生調(diào) 整，從而調(diào)整動力導(dǎo)流通道和靜止導(dǎo)流通道的流量截面積或個數(shù)。本發(fā)明所謂的內(nèi)置聯(lián)動惰輪齒輪，是指設(shè)置在靜止軸臂內(nèi)的、相對于靜止軸可以 自由轉(zhuǎn)動的齒輪。本發(fā)明所謂的軸與軸套裝設(shè)置，比如A軸與B軸套裝設(shè)置，是指A軸與B軸共有同一個軸心線或者說A軸的軸心線與B軸的軸心線重合，A軸與B軸內(nèi)外分層套裝。
本發(fā)明中軸與軸之間的相互套裝設(shè)置時，相臨的軸與軸之間既可以滑動密封設(shè) 置，也可以采用其它技術(shù)措施來限制工質(zhì)的泄漏問題。本發(fā)明所謂的動葉組合體，是指由動葉和相臨兩動葉之間的通道所構(gòu)成的動力回 旋體，此動力回旋體在工質(zhì)的作用下可以對外作功或在外部動力作用下對工質(zhì)加壓，此動 力回旋體相當(dāng)于蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)中的一個或多個動葉的作用。本發(fā)明所謂的靜葉組合體，是指由靜葉和相臨兩靜葉之間的通道所構(gòu)成的靜止回 旋體，此靜止回旋體相當(dāng)于蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)中的一個或多個靜葉的作用。 當(dāng)本發(fā)明作為蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等作功類輪機(jī)使用時，高溫高壓工質(zhì)可以通入 最小密封殼，然后經(jīng)過一級級的動力密封殼和靜止密封殼上所對應(yīng)的動力導(dǎo)流通道和靜止 導(dǎo)流通道，最后從最大密封殼上的動力導(dǎo)流通道或靜止導(dǎo)流通道流出，這樣高溫高壓工質(zhì) 每經(jīng)過一級動力導(dǎo)流通道和靜止導(dǎo)流通道其溫度和壓力就會降低一部分，同時其蘊(yùn)含的能 量就會有一部分轉(zhuǎn)化為動力密封殼以及與該動力密封殼相連接的動力軸的機(jī)械能，這樣流 體介質(zhì)蘊(yùn)含的能量經(jīng)過一級級的動力導(dǎo)流通道和靜止導(dǎo)流通道后就逐漸轉(zhuǎn)化為了動力密 封殼以及與該動力密封殼相連接的動力軸的機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)了將流體介質(zhì)蘊(yùn)含的能量轉(zhuǎn)化為 機(jī)械能的設(shè)計目的。當(dāng)本發(fā)明作為蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等作功類輪機(jī)使用時，高溫高壓工質(zhì) 也可以從最大密封殼上的動力導(dǎo)流通道或靜止導(dǎo)流通道通入，一級級的進(jìn)入最小密封殼， 在此過程中高溫高壓工質(zhì)蘊(yùn)含的能量逐步轉(zhuǎn)化為一級級動力密封殼以及與該動力密封殼 相連接的動力軸的機(jī)械能；因?yàn)樵谶@一過程中，雖然動力密封殼和靜止密封殼的容積越來 越小，但只要使得里層的動力密封殼和靜止密封殼的轉(zhuǎn)速高于外層的動力密封殼和靜止密 封殼的轉(zhuǎn)速，同樣可以實(shí)現(xiàn)高溫高壓氣體的逐漸膨脹，從而達(dá)到對外輸出機(jī)械功的設(shè)計目 的。當(dāng)本發(fā)明作為液體泵、空氣壓縮機(jī)等增壓類輪機(jī)使用時，外部動力驅(qū)動動力軸以 及與該動力軸相連接的動力密封殼高速旋轉(zhuǎn)，最大密封殼之外的流體(包括氣體或液體) 通過最大密封殼上的動力導(dǎo)流通道或靜止導(dǎo)流通道被吸入，被吸入的流體經(jīng)過一級級的動 力導(dǎo)流通道和靜止導(dǎo)流通道后，由外部輸入的機(jī)械能不斷的轉(zhuǎn)化為流體蘊(yùn)含的能量，即流 體不斷的被加壓，其溫度和壓力不斷的提高；這樣被吸入的流體經(jīng)過一級級的加壓后，等進(jìn) 入最小密封殼時已經(jīng)成為了高溫高壓流體，該高溫高壓流體再從最小密封殼導(dǎo)出，從而實(shí) 現(xiàn)了將外部輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體介質(zhì)蘊(yùn)含的能量的設(shè)計目的。本發(fā)明由于只在動力軸或靜止軸的配合面處存在泄漏間隙，不僅該泄漏間隙小， 而且軸與軸之間的密封是成熟的現(xiàn)有技術(shù)，能夠使得工質(zhì)的泄漏量非常的微弱甚至其對輪 機(jī)效率的影響能夠忽略不計。本發(fā)明的有益效果如下1、解決了輪機(jī)工質(zhì)泄漏問題，使得小型輪機(jī)的高效率化成為可能。2、在多級結(jié)構(gòu)中，每級輪機(jī)的轉(zhuǎn)速可以相同或不同，從而能夠使尺寸大的密封殼 體低轉(zhuǎn)速化，使尺寸小的密封殼體高轉(zhuǎn)速化，進(jìn)而能更有效的減少機(jī)械振動，提高本發(fā)明中 的低熵輪機(jī)的升功率。3、本發(fā)明中的低熵輪機(jī)不僅可以做蒸汽機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等動力輪機(jī)使用，也可以做 液體泵、空氣壓縮機(jī)等流體增壓類輪機(jī)使用，以及作為噴氣式發(fā)動機(jī)使用。4、本發(fā)明中的低熵輪機(jī)的各級動力軸可以相互獨(dú)立，可以相互固定連接，也可以通過差速器相互連接從而實(shí)現(xiàn)各級間的自動平衡。


圖1所示的是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示的是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所示的是本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4所示的是本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5所示的是本發(fā)明實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6所示的是本發(fā)明實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7所示的是本發(fā)明實(shí)施例7的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8所示的是本發(fā)明實(shí)施例8的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9所示的是本發(fā)明實(shí)施例9的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10所示的是本發(fā)明實(shí)施例10的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11所示的是本發(fā)明實(shí)施例11的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12所示的是本發(fā)明實(shí)施例12的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13所示的是本發(fā)明實(shí)施例13的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14所示的是本發(fā)明實(shí)施例14的結(jié)構(gòu)示意圖；圖15所示的是本發(fā)明實(shí)施例14的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16所示的是本發(fā)明實(shí)施例14的結(jié)構(gòu)示意圖；圖17所示的是本發(fā)明實(shí)施例15的結(jié)構(gòu)示意圖；圖18所示的是本發(fā)明實(shí)施例16的結(jié)構(gòu)示意圖；圖19所示的是本發(fā)明實(shí)施例17的結(jié)構(gòu)示意圖；圖20所示的是本發(fā)明實(shí)施例18的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1如圖1所示的低熵輪機(jī)，包括多個動力軸1601和多個靜止軸1602，所述動力軸 1601與所述靜止軸1602之間交替套裝配合設(shè)置，設(shè)動力密封殼體1603和靜止密封殼體 1604，所述動力密封殼體1603和所述靜止密封殼體1604按所述動力軸1601和所述靜止軸 1602的相互套裝次序交替套裝配合設(shè)置，所述動力軸1601與所述動力密封殼體1603密封 連接，所述靜止軸1602與所述靜止密封殼體1604密封連接，在所述動力密封殼體1603上 設(shè)動力導(dǎo)流通道1605，在所述靜止密封殼體1604上設(shè)靜止導(dǎo)流通道1606。所述動力密封 殼體1603和所述靜止密封殼體1604為圓柱形。在所述最小密封殼體16035內(nèi)設(shè)填充體 160351，所述最小密封殼體16035和所述填充體160351構(gòu)成結(jié)構(gòu)體2，所述最小密封殼體 16035上的所述動力導(dǎo)流通道1605或所述靜止導(dǎo)流通道1606設(shè)為結(jié)構(gòu)體導(dǎo)流通道200，在 所述結(jié)構(gòu)體2內(nèi)設(shè)結(jié)構(gòu)體工質(zhì)通道4，在與所述最小密封殼體16035密封連接的所述動力軸 1601或所述靜止軸1602內(nèi)設(shè)軸內(nèi)工質(zhì)通道5，所述結(jié)構(gòu)體導(dǎo)流通道200與所述結(jié)構(gòu)體工質(zhì) 通道4連通，所述結(jié)構(gòu)體工質(zhì)通道4與所述軸內(nèi)工質(zhì)通道5連通，所述軸內(nèi)工質(zhì)通道5與高 壓工質(zhì)源100連通。
實(shí)施例2如圖2所示的低熵輪機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于多個所述動力軸1601之間經(jīng) 差速器19相互連接，以實(shí)現(xiàn)所述低熵輪機(jī)的各級之間通量的自我調(diào)整。實(shí)施例3
如圖3所示的低熵輪機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述動力密封殼體1603和所 述靜止密封殼體1604為正菱形。所述最大密封殼體16036上的所述動力導(dǎo)流通道1605或 所述靜止導(dǎo)流通道1606與流體源300連通，所述最小密封殼體16035與高壓流體導(dǎo)出通道 301連通。從而構(gòu)成流體增壓類機(jī)械。實(shí)施例4如圖4所示的低熵輪機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述動力密封殼體1603和所 述靜止密封殼體1604為反菱形。實(shí)施例5如圖5所示的低熵輪機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于在所有所述動力軸1601上設(shè) 動力軸齒輪6，每個所述動力軸齒輪6經(jīng)聯(lián)動齒輪7與聯(lián)動軸8連接，設(shè)在同一所述聯(lián)動軸 8上的全部所述聯(lián)動齒輪7的直徑設(shè)為相等。實(shí)施例6如圖6所示的低熵輪機(jī)，其與實(shí)施例5的區(qū)別在于設(shè)在同一所述聯(lián)動軸8上的部 分或全部所述聯(lián)動齒輪7的直徑設(shè)為不等。實(shí)施例7如圖7所示的低熵輪機(jī)，其與實(shí)施例6的區(qū)別在于在所述動力軸齒輪6和所述聯(lián) 動齒輪7之間設(shè)換向齒輪9。實(shí)施例8如圖8所示的低熵輪機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于在所述靜止軸1602的壁內(nèi) 設(shè)置內(nèi)置聯(lián)動惰輪齒輪11，在與此所述靜止軸1602內(nèi)鄰的所述動力軸1601上設(shè)外齒圈 16011，在與此所述靜止軸1602外鄰的所述動力軸1601上設(shè)內(nèi)齒圈16012，所述內(nèi)置聯(lián)動惰 輪齒輪11與所述外齒圈16011和所述內(nèi)齒圈16012分別嚙合。實(shí)施例9如圖9所示的低熵輪機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于在相鄰的所述動力軸1601和 所述靜止軸1602之間套裝設(shè)置通量調(diào)整軸13，在相鄰的所述動力密封殼體1603和所述靜 止密封殼體1604之間套裝設(shè)置通量調(diào)整密封殼體12，在所述通量調(diào)整密封殼體12上設(shè)通 量調(diào)整導(dǎo)流通道14，所述通量調(diào)整軸13和所述通量調(diào)整密封殼體12密封連接，在所述通量 調(diào)整軸13上設(shè)相位調(diào)整機(jī)構(gòu)15。實(shí)施例10如圖10所示的低熵輪機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于設(shè)一個所述附屬靜止軸 2602，所述附屬靜止軸2602與所有所述靜止密封殼體1604固定連接，所述附屬靜止軸2602 與所有所述動力密封殼體1603滑動配合設(shè)置。結(jié)構(gòu)體工質(zhì)通道4經(jīng)所述附屬靜止軸2602 上的通道與高壓工質(zhì)源100連通。實(shí)施例11如圖11所示的低熵輪機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于設(shè)多個附屬動力軸2601和多個附屬靜止軸2602，所述附屬動力軸2601和所述附屬靜止軸2602按所述動力軸1601和所 述靜止軸1602的相互套裝次序交替套裝配合設(shè)置，所述附屬動力軸2601和與其本身對應(yīng) 的所述動力密封殼體1603的另一側(cè)密封連接，所述附屬靜止軸2602和與其本身對應(yīng)的所 述靜止密封殼體1604的另一側(cè)密封連接。實(shí)施例12如圖12所示的低熵輪機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于所有所述動力軸1601在端部 相互固定連接，所有所述靜止軸1602在端部相互固定連接。。實(shí)施例13如圖13所示的低熵輪機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述動力密封殼體1603和所 述靜止密封殼體1604為球形。所述動力密封殼體1603的部分或全部設(shè)為動葉16031，所述 動力導(dǎo)流通道1605設(shè)為相鄰兩動葉16031之間所形成的通道，即所述動力密封殼體1603 和所述動力導(dǎo)流通道1605構(gòu)成動葉組合體16033 ；所述靜止密封殼體1604的部分或全部 設(shè)為靜葉16032，所述靜止導(dǎo)流通道1606設(shè)為相鄰兩靜葉16032之間所形成的通道，即所述 靜止密封殼體1604和所述靜止導(dǎo)流通道1606構(gòu)成靜葉組合體16034。實(shí)施例14如圖14、圖15、圖16所示的低熵輪機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于設(shè)置至少兩個所 述低熵輪機(jī)，其中至少一個所述低熵輪機(jī)設(shè)為動力輪機(jī)1231，其余設(shè)為壓氣輪機(jī)1232，所 述動力輪機(jī)1231的所述動力軸1601與所述壓氣輪機(jī)1232的所述動力軸1601相連。所述 動力輪機(jī)1231的所述最小密封殼體16035上的工質(zhì)導(dǎo)入通道1703與燃燒室17的做功工 質(zhì)出口 1701連通，所述壓氣輪機(jī)的所述最小密封殼體16035上的高壓氣體導(dǎo)出通道1704 與所述燃燒室17的進(jìn)氣口 1702連通。實(shí)施例15如圖17所示的低熵輪機(jī)，其與實(shí)施例14的區(qū)別在于所述高壓氣體導(dǎo)出通道 1704上設(shè)旁通1705，所述旁通1705與壓縮氣體使用機(jī)構(gòu)1709連通。實(shí)施例16如圖18所示的低熵輪機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述動力密封殼體1603和所 述靜止密封殼體1604為正菱形。與所述最大密封殼體16036所對應(yīng)的所述動力軸1601或 所述靜止軸1602設(shè)為最大軸7000，在所述最大密封殼體16036的外圍設(shè)工質(zhì)回收密封殼 體99，所述工質(zhì)回收密封殼體99和最大軸7000密封配合設(shè)置，在所述工質(zhì)回收密封殼體 99上設(shè)工質(zhì)回收通道90，所述工質(zhì)回收通道90的出口 900與冷凝器110的工質(zhì)入口連通 或經(jīng)回流熱交換器111后再與所述冷凝器110的工質(zhì)入口連通，所述回流熱交換器111的 被加熱工質(zhì)出口 119或所述冷凝器110的工質(zhì)出口 1101與高壓泵112的工質(zhì)入口連通，工 質(zhì)經(jīng)所述高壓泵112加壓再經(jīng)加熱氣化裝置122后構(gòu)成高壓工質(zhì)源100。實(shí)施例17如圖19所示的低熵輪機(jī)，包括一個動力軸1601和一個靜止軸1602，所述動力軸1601與所述靜止軸1602之間交替套裝配合設(shè)置，設(shè)動力密封殼體1603和靜止密封殼體 1604，所述動力密封殼體1603和所述靜止密封殼體1604按所述動力軸1601和所述靜止軸 1602的相互套裝次序交替套裝配合設(shè)置，所述動力軸1601與所述動力密封殼體1603密封 連接，所述靜止軸1602與所述靜止密封殼體1604密封連接，在所述動力密封殼體1603上設(shè)動力導(dǎo)流通道1605，在所述靜止密封殼體1604上設(shè)靜止導(dǎo)流通道1606。所述動力密封 殼體1603和所述靜止密封殼體1604中最里層的一個密封殼體設(shè)為最小密封殼體16035，所 述最小密封殼體16035與高壓工質(zhì)源100連通。所述動力密封殼體1603和所述靜止密封 殼體1604為圓柱形。實(shí)施例18
如圖20所示的低熵輪機(jī)，其與實(shí)施例17的區(qū)別在于包括兩個動力軸1601和兩 個靜止軸1602。實(shí)施例19如圖21、圖22、圖23和圖24所示的低熵輪機(jī)，其與實(shí)施例12的區(qū)別在于部分或 全部動力軸1601和動力密封殼體1603設(shè)為等直徑，部分或全部靜止軸1602和靜止密封殼 體1604設(shè)為等直徑。如圖23中E所示的密封結(jié)構(gòu)，可以是現(xiàn)有技術(shù)的密封環(huán)，也可以是一 種新型的密封結(jié)構(gòu)，具體見本申請人的發(fā)明一種發(fā)動機(jī)高溫高壓腔界面體動態(tài)端密封配 氣結(jié)構(gòu)，申請?zhí)枮?00910143631. 8。
權(quán)利要求
一種低熵輪機(jī)，包括至少一個動力軸(1601)和至少一個靜止軸(1602)，其特征在于所述動力軸(1601)與所述靜止軸(1602)之間交替套裝配合設(shè)置，設(shè)動力密封殼體(1603)和靜止密封殼體(1604)，所述動力密封殼體(1603)和所述靜止密封殼體(1604)按所述動力軸(1601)和所述靜止軸(1602)的相互套裝次序交替套裝配合設(shè)置，所述動力軸(1601)與所述動力密封殼體(1603)密封連接，所述靜止軸(1602)與所述靜止密封殼體(1604)密封連接，在所述動力密封殼體(1603)上設(shè)動力導(dǎo)流通道(1605)，在所述靜止密封殼體(1604)上設(shè)靜止導(dǎo)流通道(1606)；所述動力密封殼體(1603)和所述靜止密封殼體(1604)中最里層的一個密封殼體設(shè)為最小密封殼體(16035)，所述動力密封殼體(1603)和所述靜止密封殼體(1604)中最外層的一個密封殼體設(shè)為最大密封殼體(16036)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低熵輪機(jī)，其特征在于包括至少兩個動力軸(1601)和/或 至少兩個靜止軸(1602)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低熵輪機(jī)，其特征在于多個所述動力軸(1601)之間經(jīng)差速 器(19)相互連接，以實(shí)現(xiàn)所述低熵輪機(jī)的各級之間通量的自我調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低熵輪機(jī)，其特征在于所述最小密封殼體(16035)與 燃燒室(17)的做功工質(zhì)出口(1701)連通，所述燃燒室(17)的進(jìn)氣口(1702)與壓縮空氣 源(1703)連通；或者所述最小密封殼體(16035)與高壓工質(zhì)源(100)連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低熵輪機(jī)，其特征在于所述最大密封殼體(16036)上 的所述動力導(dǎo)流通道(1605)或所述靜止導(dǎo)流通道(1606)與流體源(300)連通，所述最小 密封殼體(16035)與高壓流體導(dǎo)出通道(301)連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低熵輪機(jī)，其特征在于在所述最小密封殼體(16035)內(nèi) 設(shè)填充體(160351)，所述最小密封殼體(16035)和所述填充體(160351)構(gòu)成結(jié)構(gòu)體(2)， 所述最小密封殼體(16035)上的所述動力導(dǎo)流通道(1605)或所述靜止導(dǎo)流通道(1606)設(shè) 為結(jié)構(gòu)體導(dǎo)流通道(200)，在所述結(jié)構(gòu)體(2)內(nèi)設(shè)結(jié)構(gòu)體工質(zhì)通道(4)，在與所述最小密封 殼體(16035)密封連接的所述動力軸(1601)或所述靜止軸(1602)內(nèi)設(shè)軸內(nèi)工質(zhì)通道(5)， 所述結(jié)構(gòu)體導(dǎo)流通道(200)與所述結(jié)構(gòu)體工質(zhì)通道(4)連通，所述結(jié)構(gòu)體工質(zhì)通道(4)與 所述軸內(nèi)工質(zhì)通道(5)連通，所述軸內(nèi)工質(zhì)通道(5)與高壓工質(zhì)源(100)連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低熵輪機(jī)，其特征在于在所有所述動力軸(1601)上設(shè) 動力軸齒輪(6)，每個所述動力軸齒輪(6)經(jīng)聯(lián)動齒輪(7)與聯(lián)動軸(8)連接，設(shè)在同一所 述聯(lián)動軸(8)上的全部所述聯(lián)動齒輪(7)的直徑設(shè)為相等；或者在所有所述動力軸(1601) 上設(shè)動力軸齒輪(6)，每個所述動力軸齒輪(6)經(jīng)聯(lián)動齒輪(7)與聯(lián)動軸(8)連接，設(shè)在同 一所述聯(lián)動軸(8)上的部分或全部所述聯(lián)動齒輪(7)的直徑設(shè)為不等。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低熵輪機(jī)，其特征在于在所述動力軸齒輪(6)和所述聯(lián)動 齒輪(7)之間設(shè)換向齒輪(9)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低熵輪機(jī)，其特征在于在所述靜止軸(1602)的壁內(nèi)設(shè) 置內(nèi)置聯(lián)動惰輪齒輪(11)，在與此所述靜止軸(1602)內(nèi)鄰的所述動力軸(1601)上設(shè)外齒 圈(16011)，在與此所述靜止軸(1602)外鄰的所述動力軸(1601)上設(shè)內(nèi)齒圈(16012)，所 述內(nèi)置聯(lián)動惰輪齒輪(11)與所述外齒圈(16011)和所述內(nèi)齒圈(16012)分別嚙合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低熵輪機(jī)，其特征在于在相鄰的所述動力軸(1601)和所述靜止軸(1602)之間套裝設(shè)置通量調(diào)整軸(13)，在相鄰的所述動力密封殼體(1603)和 所述靜止密封殼體(1604)之間套裝設(shè)置通量調(diào)整密封殼體(12)，在所述通量調(diào)整密封殼 體(12)上設(shè)通量調(diào)整導(dǎo)流通道(14)，所述通量調(diào)整軸(13)和所述通量調(diào)整密封殼體(12) 密封連接，在所述通量調(diào)整軸(13)上設(shè)相位調(diào)整機(jī)構(gòu)(15)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低熵輪機(jī)，其特征在于設(shè)至少一個附屬動力軸(2601) 和/或至少一個附屬靜止軸(2602)；在同時設(shè)有所述附屬動力軸(2601)和所述附屬靜止軸(2602)的結(jié)構(gòu)中，所述附屬動 力軸(2601)和所述附屬靜止軸(2602)按所述動力軸(1601)和所述靜止軸(1602)的相互 套裝次序交替套裝配合設(shè)置，所述附屬動力軸(2601)和與其本身對應(yīng)的所述動力密封殼 體(1603)的另一側(cè)密封連接，所述附屬靜止軸(2602)和與其本身對應(yīng)的所述靜止密封殼 體(1604)的另一側(cè)密封連接；在只設(shè)有多個所述附屬動力軸(2601)或只設(shè)有多個所述附屬靜止軸(2602)的結(jié)構(gòu) 中，所述附屬動力軸(2601)或所述附屬靜止軸(2602)按所述動力軸(1601)或所述靜止軸 (1602)的相互套裝次序交替套裝配合設(shè)置，所述附屬動力軸(2601)和與其本身對應(yīng)的所 述動力密封殼體(1603)的另一側(cè)密封連接，所述附屬靜止軸(2602)和與其本身對應(yīng)的所 述靜止密封殼體(1604)的另一側(cè)密封連接；在只設(shè)一個所述附屬動力軸(2601)或只設(shè)一個所述附屬靜止軸(2602)的結(jié)構(gòu)中，所 述附屬動力軸(2601)與所有所述動力密封殼體(1603)固定連接，所述附屬動力軸(2601) 與所有所述靜止密封殼體(1604)滑動配合設(shè)置；或所述附屬靜止軸(2602)與所有所述靜 止密封殼體(1604)固定連接，所述附屬靜止軸(2602)與所有所述動力密封殼體(1603)滑 動配合設(shè)置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低熵輪機(jī)，其特征在于所有所述動力軸(1601)在端 部相互固定連接和/或所有所述靜止軸(1602)在端部相互固定連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低熵輪機(jī)，其特征在于所述動力密封殼體(1603)的 部分或全部設(shè)為動葉(16031)，所述動力導(dǎo)流通道(1605)設(shè)為相鄰兩動葉(16031)之間 所形成的通道，即所述動力密封殼體(1603)和所述動力導(dǎo)流通道(1605)構(gòu)成動葉組合體 (16033)；所述靜止密封殼體(1604)的部分或全部設(shè)為靜葉(16032)，所述靜止導(dǎo)流通道 (1606)設(shè)為相鄰兩靜葉(16032)之間所形成的通道，即所述靜止密封殼體(1604)和所述靜 止導(dǎo)流通道(1606)構(gòu)成靜葉組合體(16034)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低熵輪機(jī)，其特征在于設(shè)置至少兩個所述低熵輪機(jī)， 其中至少一個所述低熵輪機(jī)設(shè)為動力輪機(jī)(1231)，其余設(shè)為壓氣輪機(jī)(1232)，所述動力輪 機(jī)(1231)的所述動力軸(1601)與所述壓氣輪機(jī)(1232)的所述動力軸(1601)相連。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的低熵輪機(jī)，其特征在于所述動力輪機(jī)(1231)的所述最小 密封殼體(16035)上的工質(zhì)導(dǎo)入通道(1703)與燃燒室(17)的做功工質(zhì)出口(1701)連通， 所述壓氣輪機(jī)的所述最小密封殼體(16035)上的高壓氣體導(dǎo)出通道(1704)與所述燃燒室 (17)的進(jìn)氣口 (1702)連通。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的低熵輪機(jī)，其特征在于所述高壓氣體導(dǎo)出通道(1704)上 設(shè)旁通(1705)，所述旁通(1705)與壓縮氣體使用機(jī)構(gòu)(1709)連通。
17.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低熵輪機(jī)，其特征在于與所述最大密封殼體(16036)所對應(yīng)的所述動力軸(1601)或所述靜止軸(1602)設(shè)為最大軸(7000)，在所述最大密封 殼體(16036)的外圍設(shè)工質(zhì)回收密封殼體(99)，所述工質(zhì)回收密封殼體(99)和最大軸 (7000)密封配合設(shè)置，在所述工質(zhì)回收密封殼體(99)上設(shè)工質(zhì)回收通道(90)，所述工質(zhì)回 收通道(90)的出口(900)與冷凝器(110)的工質(zhì)入口連通或經(jīng)回流熱交換器(111)后再 與所述冷凝器(110)的工質(zhì)入口連通，所述回流熱交換器(111)的被加熱工質(zhì)出口(119) 或所述冷凝器(110)的工質(zhì)出口(1101)與高壓泵(112)的工質(zhì)入口連通，工質(zhì)經(jīng)所述高壓 泵(112)加壓再經(jīng)加熱氣化裝置(122)后構(gòu)成高壓工質(zhì)源(100)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低熵輪機(jī)，其特征在于部分或全部所述動力軸(1601) 和所述動力密封殼體(1603)設(shè)為等直徑，部分或全部所述靜止軸(1602)和所述靜止密封 殼體(1604)設(shè)為等直徑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低熵輪機(jī)，包括至少一個動力軸(1601)和至少一個靜止軸(1602)，動力軸(1601)與靜止軸(1602)之間交替套裝配合設(shè)置，設(shè)動力密封殼體(1603)和靜止密封殼體(1604)，動力密封殼體(1603)和靜止密封殼體(1604)按動力軸(1601)和靜止軸(1602)的相互套裝次序交替套裝配合設(shè)置，動力軸(1601)與動力密封殼體(1603)密封連接，靜止軸(1602)與靜止密封殼體(1604)密封連接，在動力密封殼體(1603)上設(shè)動力導(dǎo)流通道(1605)，在靜止密封殼體(1604)上設(shè)靜止導(dǎo)流通道(1606)。本發(fā)明解決了輪機(jī)工質(zhì)泄漏的問題，使得小型輪機(jī)的高效率化成為可能。
文檔編號F01D13/00GK101839153SQ20101016415
公開日2010年9月22日 申請日期2010年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者靳北彪 申請人:靳北彪