本申请公开了一种发动机。所述发动机包括：内含歧管的旋转轮毂；围绕旋转轮毂径向分布的叶片；每个叶片远端处的燃烧室；连接或固定至轮毂的旋转轴；以及可操作地连接至旋转轴的发电机。每个叶片具有使空气流进燃烧室的通道和其中（其上）的燃料分配导管。歧管将燃料供应管道连接到燃料分配导管。燃烧室从相应的燃料分配导管和气体通道接收燃料和空气、燃爆燃料再沿推动叶片和轮毂旋转的方向引导加热或膨胀的空气和燃烧气体。旋转轴配置为与轮毂一起旋转。发电机用于将来自旋转轴的转矩转换成电能。电能。电能。
【技术实现步骤摘要】
旋转发电装置及其制造和使用方法
[0001]相关申请的交叉引用本申请要求获得分别于2020年10月16日和2021年1月21日提交的申请号为63/204,633和63/205,969的美国临时专利申请以及2021年3月30日提交的申请号为17/217,885的美国专利申请的权益，每一项申请均通过引用并入本申请，如同在本申请中完全陈述的一样。
[0002]本专利技术总体涉及发电领域。更具体地说，本专利技术的实施例涉及一种包括多个叶片的旋转发电装置，使用该装置进行能量转换和/或发电的方法，以及制造该装置的方法。
技术介绍
[0003]风力发电机的设计有很多种，其中发电机的叶片可以绕水平轴旋转，也可以绕垂直轴旋转。现代风力发电机的商业应用更多地集中在叶片绕水平轴旋转的设计上。
[0004]图1A显示了典型的水平风力发电机100。水平风力发电机100包括三个叶片110、与叶片110相连的轮毂120、容纳发电设备的机舱130、以及支撑机舱130、轮毂120和叶片110的塔架140。叶片110和轮毂120一起构成了一个转子。
[0005]图1B显示了水平风力发电机中塔架140上典型机舱130的内部结构。机舱130中的组件包括一个低速(或主要)轴125，其与轮毂120连接并随之旋转, 齿轮箱150、制动器160、高速轴170、发电机180和一个偏航轴承和马达套件190（用以在风向改变时维持或改变机舱130的方向）。齿轮箱150将转矩从低速轴125传递到高速轴170，在高速轴170中通常将低速轴125的转速提高50倍至100倍或更多。发电机180产生的电能通过电缆(未显示)输送到电池(用于存储)或到逆变器或转换器，并转送到电网。一些水平风力发电机进一步包括每个叶片110上装有浆距轴承(未显示)并用螺栓固定到轮毂120上。浆距轴承(或者，也许更准确的是，通过电机控制浆距轴承的位置)可根据风速调整叶片110相对于风向的俯仰角(迎角)，进而控制转子的转速。通常情况下，制动器160、偏航轴承和马达套件190以及浆距轴承或浆距轴承电机(当出现时)都是由控制器(图中未显示)控制的，控制器通常从安装或连接在机舱130上的风速表(图中未显示)来接收风速和方向信息。
[0006]涡轮机如水平风力发电机100的一个主要发展趋势是增加叶片长度和塔高以获得更多的发电量。从1990年到2016年，叶片/转子半径从24米增加到109米，单机发电容量从1990年的50 kW增加到2016年的2848 kW。
[0007]图2A
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B是于2020年11月18日提交的美国专利申请16/951,808号所涉及的设备示意图，其相关部分以参考形式并入本申请。图2A
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B所示为带有内部压缩机220的典型发动机200。图2A是图2B中的示例型发动机200沿A
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A线的截面图。发动机200包括入口202、所述入口的开口205、压缩机220（包含多个鳍/叶片222 a
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h）、上轴承210、下轴承215、转盘和/或转壳240、多个通道(如弯曲旋转手臂)250a
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f、分流器245、多个喷嘴255a
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f和多个燃烧室260 a
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f。流体，如空气、废气和/或燃烧气体，通过开口205进入转壳240。当流体通过转壳
240进入旋转臂250a
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f，穿过旋转臂250a
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f并通过喷嘴255a
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f流出时，转壳240开始旋转，压缩机220也开始旋转。转壳240和旋转臂250a
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f所提供的离心力导致液体更容易流到转壳240的圆周上并通过喷嘴255a
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f流出, 从而提供一种相对于转壳240和旋转臂250a
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f的放大效应的转速。每个燃烧室260a
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f位于对应的旋转臂250a
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f和对应的喷嘴255a
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f之间。
[0008]现在参考图2B，每个旋转臂250a
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f在其远端有一个燃烧室260a
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f。喷嘴255a
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f分别位于各自燃烧室260a
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f的排气端或输出端。空气或其它燃烧气体(如氧气、富氧空气、氮和氧的混合物【如潜水氮化物】、臭氧、氮氧化物，如NO或NO2、及其混合物等)通过燃烧室开口261上的孔进入燃烧室260a
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f。或者，只要燃烧室260a
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f的入口有某种收缩或部分封闭结构，每个燃烧室260a
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f的上游端都可以有一个单独的开口(例如一个进气口或入口)。燃料通过燃料供应管道265a
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f供应到燃烧室260a
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f中。
[0009]图3显示了一个燃烧室的平面图(自上而下)，这有利于理解图2A
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B中的示例发动机。例如，图3显示了旋转臂250的远端、燃烧室260和喷嘴255的俯视图。燃烧室260的直径(如外径)或宽度等于回转臂250的直径(如内径)。在燃烧室260和喷嘴255之间可能有一个限流或缩小区域252。
[0010]燃烧室260可有一个前端或开口261，其中有孔或入口266。或者，燃烧室260的前端或开口261也可以是一个单一入口，所述前端或开口同时包含旋转臂250中的限流或缩小区域。孔/入口266允许压缩空气或其它含氧气体比较自由地进入燃烧室260, 虽然没有燃烧, 燃烧室260内的气体压强小于旋转臂250中前端或入口261处的气体压强。
[0011]燃料由供油管路265通过一个进气口(图中未显示)供应到燃烧室260。进气口可以位于(或穿过)燃烧室260壁上的进气端口268。在旋转臂250转动带来的离心力引起的空气压缩和没有任何燃烧时来自喷嘴250的气体涌入时所产生的力的共同作用下，即使燃烧很少的燃料, 燃烧室260中燃烧提供的额外作用力也可能显著增加。因为燃料供应管道265是沿着和/或粘贴到旋转臂250进行布设的，燃料也可被压缩、加压和/或通过离心力加速。燃料可以连续供应或以短脉冲的形式供应，但一般来说，脉冲期间供油量越大，供油频率越低。
[0012]一个点火源(如火花塞或导线之间的缝隙)可以点燃燃烧室中的燃料和含氧气体(如空气)的混合物。连接到旋转臂250和外壳240的外部的电线(未显示)可以向点火源262提供电荷。在某些情况下，当燃烧室260内的温度足够高时，燃料可能在相对较少的点火循环(例如1
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5次)后自动点火或自动起爆。
[0013]转矩与引起转子旋转的力 (例如，从喷嘴255a
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f到旋转臂250a
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f的气体所施加的力)和转子的半径的乘积成正比。在引擎200内, 当引擎200的半径 (即, 从轴心210/215到每个喷嘴255a
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f之间的距离)超过阈值相对本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种发动机，其特征在于：包括旋转轮毂，所述旋转轮毂内含歧管，所述歧管连接燃料供应管道并有多个出口，每个出口与一个对应的燃料分配导管相连；多个叶片，所述叶片沿所述轮毂径向分布，每个叶片具有（i）连接或固定在所述轮毂上的第一端，（ii）空气流向所述叶片第二远端的通道，（iii）在所述叶片中或在其上的燃料分配导管，以及（iv）在所述叶片的第二远端处的燃烧室，每个所述燃烧室被配置为（I）从相应的所述燃料分配导管中接收燃料和从所述叶片中的相应所述通道接收空气，（II）燃爆燃料，并（III）沿推动所述叶片和所述轮毂旋转的方向引导加热或膨胀的空气和燃烧气体；旋转轴，所述旋转轴连接或固定在所述轮毂上，配置为与所述轮毂一起旋转；和发动机，所述发动机可操作地连接至所述旋转轴，其配置为将所述旋转轴的转矩转换为电能。2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于：还包括可容纳和/或隔离所述发电机的壳体，其中，所述壳体包括机顶或上框架以及在所述发电机上方支撑所述机顶或上框架的多个支撑件。3.根据权利要求2所述的发动机，其特征在于：所述旋转轴从所述轮毂延伸穿过所述机顶或上框架，并且所述机顶或上框架固定第一轴承，所述第一轴承构造成密封所述旋转轴并允许所述旋转轴旋转。4.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于：还包括用于支撑所述旋转轮毂、所述叶片以及所述旋转轴的塔架。5.根据权利要求4所述的发动机，其特征在于：还包括变速器、差速器和/或齿轮箱，所述变速器、差速器和/或齿轮箱用于将转矩从所述旋转轴传送到高速轴，所述高速轴的旋转速度配置为快于所述旋转轴。6.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于：所述多个燃烧室中的每一个在其端部处包括喷嘴，所述喷嘴用于引导加热或膨胀的空气和燃烧气体离开所述燃烧室，引导方向为（i）由所述燃烧室的旋转运动定义的圆的切向或基本切向的方向，或者（ii）垂直于或基本垂直于相应所述叶片的中心轴。7.根据权利要求6所述的发动机，其特征在于：还包括在所述多个喷嘴中的每个喷嘴的入口处设有收缩部。8.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于：还包括：（i）燃料存储箱或容器，以及（ii）泵，所述泵用于从所述燃料存储箱或容器接收燃料，并且将所述燃料输出到所述燃料供应管道中。9.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于：所述叶片的长度为1至150m，并且所述轮毂的直径为10cm至10m。10.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于：所述多个燃烧室中的每一个包括：（i）具有开口或端口的外壳，所述开...
【专利技术属性】
技术研发人员：李伟德，
申请(专利权)人：李伟德，
类型：发明
国别省市：
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