CN104265505A - 公转流道发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种公转流道发动机，包括压气流道、燃烧室、喷管和旋转体，所述压气流道和所述燃烧室设置在所述旋转体上，所述喷管有矩设置在所述旋转体上，所述压气流道与所述燃烧室连通，所述燃烧室与所述喷管连通，所述燃烧室的承压能力大于3MPa，所述旋转体对外输出动力。本发明所公开的公转流道发动机结构简单，制造成本低，运动部件少，效率高。
Description
技术领域
本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种公转流道发动机。
背景技术
传统活塞式内燃机和燃气轮机热功转换的效率低、污染排放严重。因此，需要发明一种新型发动机。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：
方案1，一种公转流道发动机，包括压气流道、燃烧室、喷管和旋转体，所述压气流道和所述燃烧室设置在所述旋转体上，所述喷管与所述旋转体有矩设置，所述压气流道与所述燃烧室连通，所述燃烧室与所述喷管连通，所述燃烧室的承压能力大于3MPa，所述旋转体对外输出动力。
方案2，在方案1的基础上，所述公转流道发动机还包括透平，所述喷管喷射出的工质作用于所述透平推动所述透平旋转。
方案3，在方案1的基础上，所述喷管设为拉瓦尔喷管。
方案4，在方案1的基础上，所述喷管设为渐缩喷管。
方案5，在方案1的基础上，在所述旋转体上设燃料流道，所述燃烧室与所述燃料流道连通。
方案6，在方案1的基础上，所述公转流道发动机还包括液氧源，所述液氧源与所述燃烧室连通，所述压气流道的气体入口与所述公转流道发动机的排气口经连通通道连通，在所述连通通道上设冷凝冷却器，所述公转流道发动机的循环工质的百分之五十以上设为惰性气体。
方案7，在方案6的基础上，在所述冷凝冷却器和所述压气流道的气体入口之间的所述连通通道上设深度冷凝冷却器。
方案8，在方案6的基础上，在所述冷凝冷却器上设冷凝水出口。
方案9，在方案6的基础上，在所述冷凝冷却器上设冷凝二氧化碳出口。
方案10，在方案6的基础上，在所述冷凝冷却器上设固体水出口。
方案11，在方案6的基础上，在所述冷凝冷却器上设固体二氧化碳出口。
方案12，在方案7的基础上，在所述深度冷凝冷却器上设冷凝水出口。
方案13，在方案7的基础上，在所述深度冷凝冷却器上设冷凝二氧化碳出口。
方案14，在方案7的基础上，在所述深度冷凝冷却器上设固体水出口。
方案15，在方案7的基础上，在所述深度冷凝冷却器上设固体二氧化碳出口。
方案16，在方案6的基础上，所述液氧源经所述冷凝冷却器的冷却流体通道与所述燃烧室连通。
方案17，在方案6的基础上，所述冷凝冷却器设为混合式冷凝冷却器，所述液氧源与所述混合式冷凝冷却器的冷却流体入口连通，所述液氧源经所述混合式冷凝冷却器与所述燃烧室连通。
方案18，在方案7的基础上，所述液氧源经所述深度冷凝冷却器的冷却流体通道与所述燃烧室连通。
方案19，在方案7的基础上，所述深度冷凝冷却器设为混合式深度冷凝冷却器，所述液氧源与所述混合式深度冷凝冷却器的冷却流体入口连通，所述液氧源经所述混合式深度冷凝冷却器与所述燃烧室连通。
方案20，在方案1的基础上，所述公转流道发动机还包括气体压缩单元，所述气体压缩单元的压缩气体出口与所述压气流道的气体入口连通。
方案21，在方案6的基础上，所述公转流道发动机还包括气体压缩单元，所述气体压缩单元设置在所述连通通道上。
方案22，在方案6的基础上，所述公转流道发动机还包括二氧化碳捕捉单元，所述二氧化碳捕捉单元与工质包络的内腔连通。
方案23，在方案6的基础上，所述惰性气体设为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气或设为由两种以上惰性气体混合构成的惰性气体混合物。
方案24，在方案1或6的基础上，所述燃烧室设为非正时燃烧室。
本发明中，所谓的“压气流道”是指旋转时具有压气功能的流体通道。
本发明中，所述燃烧室的工质压力与其承压能力相匹配，即所述燃烧室内的最高工质压力达到其承压能力。
本发明中，所谓的“惰性气体”包括单质惰性气体和惰性气体混合物。
本发明中，所谓“惰性气体的分子量”是指平均分子量。
本发明中，所谓的“液氧源”是指能够提供液氧的系统、单元或储罐。
本发明中，所谓的“液氧源”是指包括百分之百的纯液氧源，也包括含有液氧含量不是百分之百的气体的氧化剂源。
本发明中，所谓的“冷凝冷却器”是指能够使水发生冷凝的冷凝冷却器，或者能够使水和二氧化碳发生冷凝的冷凝冷却器。
本发明中，所谓的“深度冷凝冷却器”是指比本发明中所述冷凝冷却器的冷凝冷却温度更低的冷凝冷却器，所述深度冷凝冷却器可以进一步使二氧化碳发生液化或固化。
本发明中，所谓的“混合式冷凝冷却器”是指冷却流体与被冷却流体混合的容器。
本发明中，所谓的“混合式深度冷凝冷却器”是指冷却流体与被冷却流体混合的容器。
本发明中，所谓的“工质包络”是指工质所能到达的空间的壁的集合，例如：由所述燃烧室中容纳气体工质的空间的壁，或者透平中容纳气体工质的空间的壁。
本发明中，所谓的“工质包络的内腔”是指工质所能到达的空间的壁的集合围成的内腔。
本发明中，所谓的“二氧化碳捕捉单元”是指将二氧化碳从工质中分离出来的单元，包括采用化学方法捕捉二氧化碳和/或用物理方法捕捉二氧化碳的装置，也包括能够分离二氧化碳的制冷分离单元，所谓的物理方法包括吸收和吸附。
本发明中，当所述压气流道的气体入口与所述公转流道发动机的排气口经连通通道连通形成回路时，所谓的所述液氧源与所述燃烧室连通是指所述液氧源与所述回路连通，例如，所述液氧源直接与所述燃烧室连通，或所述液氧源与回路中所述燃烧室以外的其他部件或部件中的连通通道连通。
本发明中，所谓的“所述喷管与所述旋转体有矩设置”是指所述喷管喷射时所受到的反作用力对所述旋转体的旋转轴线产生扭矩的设置方式。
本发明中，所谓的“非正时燃烧室”是指燃烧时长超过工质经历发动机一个工作循环所需时长的燃烧室。
本发明中，所谓A和B连通是指A与B之间工质发生流动，包括工质从A流到B或者从B流到A，或者工质先从A流到B再从B流到A。所谓的“连通”包括直接连通、间接连通和经操作单元连通，所述操作单元包括阀、控制机构、供送机构(泵)和热交换器等。
本发明中，应根据热能与动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统等。
本发明的有益效果如下:
本发明所公开的公转流道发动机结构简单，制造成本低，运动部件少，效率高。
附图说明
图1所示的是本发明实施例1的结构示意图；
图2所示的是本发明实施例2的结构示意图；
图3所示的是本发明实施例3的结构示意图；
图4所示的是本发明实施例3的结构示意图；
图5所示的是本发明实施例4的结构示意图；
图6所示的是本发明实施例5的结构示意图；
图7所示的是本发明实施例6的结构示意图；
图8所示的是本发明实施例7的结构示意图；
图9所示的是本发明实施例9的结构示意图；
图10所示的是本发明实施例9的结构示意图；
图11所示的是本发明实施例11的结构示意图；
图12所示的是本发明实施例12的结构示意图；
图13所示的是本发明实施例13的结构示意图；
图中：
1压气流道、101气体压缩单元、2燃烧室、20液氧源、3喷管、31拉瓦尔喷管、32渐缩喷管、4旋转体、5透平、6燃料流道、7连通通道、8冷凝冷却器、801混合式冷凝冷却器、9深度冷凝冷却器、10冷凝水出口、11二氧化碳捕捉单元。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种公转流道发动机，包括压气流道1、燃烧室2、喷管3和旋转体4，其特征在于：所述压气流道1和所述燃烧室2设置在所述旋转体4上，所述喷管3与所述旋转体4有矩设置，所述压气流道1与所述燃烧室2连通，所述燃烧室2与所述喷管3连通，所述燃烧室2的承压能力大于3MPa，所述旋转体4对外输出动力。
实施例2
如图2所示，一种公转流道发动机，其在实施例1的基础上，所述公转流道发动机还包括透平5，所述喷管3喷射出的工质作用于所述透平5推动所述透平5旋转。
本发明中，所有实施方式在具体实施时，均可按照本实施例，使所述公转流道发动机还包括透平，所述喷管喷射出的工质作用于所述透平推动所述透平旋转。
实施例3
如图3所示，一种公转流道发动机，其在实施例1的基础上，所述喷管3设为拉瓦尔喷管31；
可变换地，如图4所示，所述喷管3设为渐缩喷管32。
实施例4
如图5所示，一种公转流道发动机，其在实施例1的基础上，在所述旋转体4上设燃料流道6，所述燃烧室2与所述燃料流道6连通。
实施例5
如图6所示，一种公转流道发动机，其在实施例1的基础上，所述公转流道发动机还包括液氧源20，所述液氧源20与所述燃烧室2连通，所述压气流道1的气体入口与所述公转流道发动机的排气口经连通通道7连通，在所述连通通道7上设冷凝冷却器8，所述公转流道发动机的循环工质的百分之五十以上设为惰性气体。
本实施例中，可选择性地选择，将所述惰性气体设为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气或设为由两种以上惰性气体混合构成的惰性气体混合物。优选地，在所述回路中充入的所述惰性气体的分子量大于20。
本实施例中，所述公转流道发动机的循环工质的百分之五十以上设为惰性气体，惰性气体的绝热指数较大，按相同容积比进行压缩或膨胀，其温比大，从这个意义上讲，在一定温比的条件下，具有体积功率高的优势。
实施例6
如图7所示，一种公转流道发动机，其在实施例5的基础上，在所述冷凝冷却器8和所述压气流道1的气体入口之间的所述连通通道7上设深度冷凝冷却器9。
实施例7
如图8所示，一种公转流道发动机，其在实施例5的基础上，在所述冷凝冷却器上设冷凝水出口10；
可选择地，在所述冷凝冷却器上设固体水出口；
可选择地，在所述冷凝冷却器上设冷凝二氧化碳出口；
可选择地，在所述冷凝冷却器上设固体二氧化碳出口。
实施例8
一种公转流道发动机，其在实施例6的基础上，在所述深度冷凝冷却器上设冷凝水出口；
可选择地，在所述深度冷凝冷却器上设冷凝二氧化碳出口；
可选择地，在所述深度冷凝冷却器上设固体水出口；
可选择地，在所述深度冷凝冷却器上设固体二氧化碳出口。
实施例9
如图9所示，一种公转流道发动机，其在实施例5的基础上，所述液氧源20经所述冷凝冷却器8的冷却流体通道与所述燃烧室2连通。
可变换地，如图10所示，所述冷凝冷却器8设为混合式冷凝冷却器801，所述液氧源20与所述混合式冷凝冷却器801的冷却流体入口连通，所述液氧源20经所述混合式冷凝冷却器801与所述燃烧室2连通。
实施例10
一种公转流道发动机，其在实施例6的基础上，所述液氧源20经所述深度冷凝冷却器9的冷却流体通道与所述燃烧室2连通。
可变换地，所述深度冷凝冷却器9设为混合式深度冷凝冷却器，所述液氧源20与所述混合式深度冷凝冷却器的冷却流体入口连通，所述液氧源20经所述混合式深度冷凝冷却器与所述燃烧室2连通。
实施例11
如图11所示，一种公转流道发动机，其在实施例1的基础上，所述公转流道发动机还包括气体压缩单元101，所述气体压缩单元101的压缩气体出口与所述压气流道1的气体入口连通。
实施例12
如图12所示，一种公转流道发动机，其在实施例5的基础上，所述公转流道发动机还包括气体压缩单元101，所述气体压缩单元101设置在所述连通通道7上。
实施例13
如图13所示，一种公转流道发动机，其在实施例5的基础上，所述公转流道发动机还包括二氧化碳捕捉单元11，所述二氧化碳捕捉单元11与工质包络的内腔连通。
本发明中，所有所述压气流道的气体入口与所述公转流道发动机的排气口经连通通道连通的实施方式在具体实施时，均可以选择性地选择，所述公转流道发动机还包括二氧化碳捕捉单元，所述二氧化碳捕捉单元与工质包络的内腔连通；均可选择地设置所述惰性气体的分子量大于20；均可选择地设置所述惰性气体设为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气或设为由两种以上惰性气体混合构成的惰性气体混合物。
显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种公转流道发动机，包括压气流道(1)、燃烧室(2)、喷管(3)和旋转体(4)，其特征在于：所述压气流道(1)和所述燃烧室(2)设置在所述旋转体(4)上，所述喷管(3)与所述旋转体(4)有矩设置，所述压气流道(1)与所述燃烧室(2)连通，所述燃烧室(2)与所述喷管(3)连通，所述燃烧室(2)的承压能力大于3MPa，所述旋转体(4)对外输出动力。
2.如权利要求1所述公转流道发动机，其特征在于：所述公转流道发动机还包括透平(5)，所述喷管(3)喷射出的工质作用于所述透平(5)推动所述透平(5)旋转。
3.如权利要求1所述公转流道发动机，其特征在于：所述公转流道发动机还包括液氧源(20)，所述液氧源(20)与所述燃烧室(2)连通，所述压气流道(1)的气体入口与所述公转流道发动机的排气口经连通通道(7)连通，在所述连通通道(7)上设冷凝冷却器(8)，所述公转流道发动机的循环工质的百分之五十以上设为惰性气体。
4.如权利要求3所述公转流道发动机，其特征在于：在所述冷凝冷却器(8)和所述压气流道(1)的气体入口之间的所述连通通道(7)上设深度冷凝冷却器(9)。
5.如权利要求3所述公转流道发动机，其特征在于：所述液氧源(20)经所述冷凝冷却器(8)的冷却流体通道与所述燃烧室(2)连通。
6.如权利要求3所述公转流道发动机，其特征在于：所述冷凝冷却器(8)设为混合式冷凝冷却器(801)，所述液氧源(20)与所述混合式冷凝冷却器(801)的冷却流体入口连通，所述液氧源(20)经所述混合式冷凝冷却器(801)与所述燃烧室(2)连通。
7.如权利要求4所述公转流道发动机，其特征在于：所述液氧源(20)经所述深度冷凝冷却器(9)的冷却流体通道与所述燃烧室(2)连通。
8.如权利要求4所述公转流道发动机，其特征在于：所述深度冷凝冷却器(9)设为混合式深度冷凝冷却器，所述液氧源(20)与所述混合式深度冷凝冷却器的冷却流体入口连通，所述液氧源(20)经所述混合式深度冷凝冷却器与所述燃烧室(2)连通。
9.如权利要求1所述公转流道发动机，其特征在于：所述公转流道发动机还包括气体压缩单元(101)，所述气体压缩单元(101)的压缩气体出口与所述压气流道(1)的气体入口连通。
10.如权利要求3所述公转流道发动机，其特征在于：所述公转流道发动机还包括气体压缩单元(101)，所述气体压缩单元(101)设置在所述连通通道(7)上。
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