CN2038551U - 蒸汽—燃气双工质气轮机 - Google Patents

Abstract

蒸汽—燃气双工质气轮机。本实用新型属于热力涡轮发动机类。由离心空气压缩机，向心气轮机和燃烧室三大部分组成。空气压缩机和气轮机背靠同轴共叶轮联接，燃烧室位于整机的上部，燃烧室进气口与空压机出气口联接，燃烧室出气口与气轮机进气口联接。燃烧室的燃烧一端，由供气，供燃油点火燃烧，产生燃气。蒸汽发生的一端，由供水入螺旋管，化气产生蒸汽，高温燃气与高压蒸汽，在气轮机入气管道中混合，混合气流进入气轮机内做功。该机结构简单紧凑，热效率高，适用范围广。

Description

本实用新型属于热力涡轮发动机类。

现在使用的中、小型发动机中，以柴油、汽油活塞内燃机最普遍，油耗一般在180克／马力／小时，热效率高，机重与马力比，在3比1至10比1，结构复杂，另件繁多，生产、装配、使用技术要求高。燃气轮机在航空广泛使用，其机型轻巧，功率大，用于地面，增加回热器，采用多轴组增压压缩空气，热效率有提高，但结构复杂。蒸气轮机用于发电颇广，能烧煤，热效率较高，为外燃动力，机型结构庞大。

本实用新型的目的是提供一种采用蒸气、燃气双工质，在机体内混合后做功的内燃结构，热效率高，结构紧凑的新型气轮机。

本实用新型气轮机，由离心空气压缩机，向心（径向）气轮机，燃烧室，蒸气发生器组成。离心空压机与气轮机为背靠同轴共叶轮联接，动叶轮的一面为空压机压气叶片，另一面为气轮机叶片，装在主轴上，动叶轮处在两个背靠涡壳的正中位置。燃烧室处在整机上部，燃烧室进气口与空压机出气口相接，排气口与气轮机进气口相接。蒸气发生器由螺旋蒸发管组成，位置在燃烧室出气口与气轮机进气口相接的管道内面。

其工作过程：由离心空压机压缩空气，通过扩压，送入燃烧室，进燃烧室内的空气，一部分经过空气旋流器，入内层焰管，形成旋转气流，与喷射入内的燃油（柴油）混合，点火燃烧，燃烧的高温燃气，流向燃烧室排气的一端。另一部分空气，经过燃烧室内焰管外层，流向燃烧室排气一端。焰管外层气流，起到冷却焰管壁的作用，同时补充空气促使燃烧充分，再就是补充蒸气喷射时出现的负压所需气体的流量。在燃烧室排气的一端，也就是由螺旋管组成的蒸气发生室，是由压力泵供水入螺旋蒸发管内，受热化气，形成高压蒸气，通过蒸气喷管与喷咀，在气轮机进气管道喷射，与燃气混合，混合气流通过气轮机导叶片导向，喷向气轮机叶轮叶片上，推动叶轮运转做功，然后排出。

附图：图一为本实用新型正面结构示意图

图二为本实用新型侧面局剖示意图

根据附图说明对本实用新型实施例加以叙述。

本实用新型气轮机的离心空压机，由涡壳〔1〕，端盖与进气导管〔2〕，扩压叶片〔3〕，动叶轮压气叶片〔4〕，主轴〔5〕，轴承座〔6〕，轴承（瓦）总承〔7〕，动力输出齿轮〔8〕组成。

气轮机，由涡壳〔9〕，端盖和排气管一体〔10〕，涡壳内喷气口导向叶片〔11〕，动叶轮〔12〕，叶片〔13〕，固定叶轮螺母〔14〕等组成。

离心空压机与气轮机为背靠同轴共叶轮联接，动叶轮的一面为空压机压气叶片，另一面为气轮机叶片，装在主轴上的动叶轮，处在两个背靠涡壳的正中位置。

燃烧室处在整机的上部，其进气口〔16〕与空压机出气口〔1〕相接，排气口〔17〕与气轮机进气口〔29〕相接，燃烧室外壳〔15〕为卧式，进气口〔16〕出气口〔17〕均为90度折角形，在进气口一端，由焰管〔18〕，旋流器〔19〕，保温罩〔20〕组成内层燃烧室，喷油咀〔21〕装在燃烧室外壳端盖〔22〕上，喷咀的喷孔对准旋流器中心管，使喷油直入内层，点火器装在火焰窗口〔23〕，窗口同样有园管引入点火的火焰，进内层燃烧室点火，保温罩为漏斗形，封阻内层燃烧气体的排出，保温罩为两层，燃烧室内层与外层之间，为空隙的空气流道。

蒸气发生器由螺旋蒸发管〔24〕组成，位置在燃烧室出气口与气轮机进气管道内面，安装蒸发管首先盘旋在靠气轮机进气管道壁旁，有一半盘旋伸入燃烧室出气口一端的内面，螺旋蒸发管的一端伸出气轮机进气管壁外，与供水管螺栓〔25〕焊接相接。另一端为喷气管〔26〕，接喷咀〔28〕，喷气管从燃烧室出口伸向气轮机进气管道正中位置，通过喷咀向着气轮机内喷射的方向。

燃烧室与蒸气发生器的相关关系。蒸气发生管内的水，是靠燃烧室燃烧放出的热，使水化汽，形成3.5－5kgf／cm²的压力，通过管道，在燃烧室出口火焰正中喷射，高压的蒸气与高温的燃气进行混合，蒸气与混合气流进入气轮机内的流速加大，而燃烧室这一端出现负压，为了稳定和保持高温高强度燃烧，燃烧室分内外层，火焰在内层燃烧，出口加装两层保温罩，阻流燃气不备蒸气负压大量吸走，而蒸气负压所需补充的气流，靠外层流道中由空压机送入的空气，直流出燃烧室出口，补充蒸气负压所需气体流量。

本实用新型结构简单紧凑美观，热力循环全过程，是由进气、压缩、扩压、供油燃烧、蒸气发生、双工质混合、喷射做功、排气8个环节在机体内进行的内燃机。

本实用新型气轮机，提高热效率的原理。根据苏联专家苏赫里斯诺维奇——C、A、XPncrahobny从理论上提出，双工质联合循环，热效率可达到43－45％。是一种有前途的原动机，在中小型气轮机联合循环。可显著提高热效率。

本实用新型气轮机，通过试验后，证实从四个方面提高效率，达到节能。

1、蒸气压力高，燃气温度高，两种工质混合，内能平衡后，温度比蒸气高，压力比燃气高，形成了理想气体。

2、蒸气进入气轮机，不通过空压机，而是供水，水化气是按克分子常数增大体积，因此水泵的消耗功率比空压机耗功少得多，获得的混合气流，压力增高，容量流量和重量流量成倍增大，提高了有效热效率。

3、高流速蒸气造成的负压，加大燃烧室排气流速，对空压机供气状态，降低供气压力，增大空气流量，效率曲线处在高效状态。

4、燃气轮的回热，多轴组增压压缩空气的结构可以省去，减少各结构的耗功，简化机型结构复杂性。

从本设计计算，热效率可达40.2％。从试验取得的基本数据如下：（说明：试验条件是较差）

转数：27000转／分

空压机供气压力：1.5－2kgf／cm²

蒸气压力：3.5－4kgf／cm²

供燃油压力：110－140kgf／cm²（用柴油机泵咀）

燃油消耗量：在180克／马力／小时左右

燃烧无油烟排出。

混合气初温：成明显暗红色，估计550°——600℃

供燃油与供水比例，接近1：1。

本新型气轮机工艺材料要求，从结构与试验参数而定，对材料选择可比燃气轮机要低。如叶轮为Cr₁₃Si₃，主轴为Cr₁₁MOV。工艺要求，由于运转为高速，在叶轮、主轴、减速齿轮等关键件，仍然与燃气轮制造工艺相同。目前我国的大、中型汽车制造、动力制造等生产厂家，是完全可承担。

本实用新型的应用范围，可用于车、船、小型发电、农用抽水等各种动力。适用范围广。

说明书附图图号名称

1、空压机涡壳及出气口        14、固定叶轮螺母

2、空压机端盖与进气导        15、燃烧室外形

管件        16、燃烧室进气口

3、空压机扩压叶片        17、燃烧室出气口

4、空压机叶轮压气叶片        18、焰管

5、主轴        19、旋流器

6、轴承座        20、保温罩

7、轴承（瓦）总承        21、喷油咀

8、动力输出齿轮        22、燃烧室外壳端盖

9、气轮机涡壳        23、点火器安装窗口

10、气轮机端盖和排气管        24、螺旋蒸发管及蒸气发生室

一体件        25、供水口水管螺栓

11、气轮机涡壳内喷气导        26、蒸气喷气管

向叶片        27、焰管壳通气孔

12、空压机、气轮机的一        28、蒸气喷咀

体件动叶轮        29、气轮机涡壳进气口

13、气轮机叶轮叶片        30、空气压缩机进气口

Claims (2)

1、一种蒸气-燃气双工质气轮机，包括离心空气压缩机和向心(经向)气轮机、空压机和气轮机背靠同轴共叶轮联接，其特征是在空压和气轮机上部装燃烧室，燃烧室的进气口与空压机出气口相接，燃烧室的出气口与气轮机进气口相接，在两者相接处内，安装了蒸气发生器[24]，

燃烧室的进气口[16]出气口[17]均为90°折角形，在进气口一端，由焰管[18]，旋流器[19]，保温罩[20]组成内层燃烧室，喷油咀[21]装在燃烧室外端盖[22]上，喷油孔与旋流器中心管相接，使喷油直入内层，点火器装在火焰窗口[23]窗口同样有圆管引入点火的火焰进内层。保温罩[20]为漏斗形，半封闭阻流内层燃烧气体的排出，保温罩为两层，燃烧室内层与外层之间，为空隙的气体流道。

2、根据权利要求1所述的气轮机，其特征是蒸气发生器由螺旋蒸发管〔24〕组成，位置在燃烧室排气口〔17〕一端与气轮机进气管道处的内面，蒸发管首先盘旋靠着气轮机进气管道壁安装，有一半盘旋伸入燃烧室排气口内。螺旋蒸发管的一头，在气轮机进气管壁外，与供水管螺栓〔25〕焊接相接，另一端为喷气口，即是蒸气喷射管〔26〕，是从燃烧室排出的高温燃气这一端开始，蒸气喷管处在燃气流正中，直伸向气轮机进气管道正中位置，喷口向着气轮机入气方向。