循环式两泵两级低品位燃气外热式涡轮发动机制造技术

用循环式两泵两级涡轮发动机和特种燃烧系统组成一台循环式两泵两级低品位燃气外热式涡轮发动机。涡轮发动机由两级涡轮、两个涡轮轴、两级增压泵轮、导轮、行星动力汇流升速器和膨胀室壳体组成。特种燃烧系统由储气罐、防回火器、空燃比调节器、气体增压器和电热丝网燃烧室组成，其出口与膨胀室壳体下端相连通或与和膨胀室壳体低热阻连接的换热器相连通，从特种燃烧系统产生的热气使膨胀室壳体内的气体升温膨胀并转换成高品位机械能输出。本发明专利技术可将煤矿、油田等企业在开采提炼过程中产生的有害气体用低廉的成本方式转化为输出动力或电能，既能解除污染，又节约了宝贵的能源。

Circulating two pump two stage low grade gas external heat turbine engine

A cycle two pump, two stage turbine engine and a special combustion system are used to form a circulating two pump, two stage low grade gas external heat turbine engine. The turbine engine consists of two stage turbine, two turbine shafts, two stage booster pump wheels, guide wheels, planetary power bus, speed reducer and expansion chamber shell. Special combustion system consists of gas tank, anti tempering device, composed of air-fuel ratio regulator, gas supercharger and electric wire combustion chamber, the outlet and the expansion chamber shell is connected with or under the heat exchanger and the expansion chamber shell is connected with a low thermal resistance, hot gas produced from special combustion gas inside the expansion system room temperature expansion shell and converted into mechanical energy output of high grade. The invention can transform the harmful gas produced by the coal mine, the oil field and the other enterprises in the process of mining and refining into a power or electric energy by a low cost mode, which can not only remove the pollution, but also save the valuable energy.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及循环式两泵两级低品位燃气外热式涡轮发动机。
技术介绍
低品位燃料，本专利技术只是指某种可燃气体或多种可燃气体，与其它气体混合在一起， 并且所占的比例很小，小到已经失去了商业应用价值，所以低品位燃料是稀薄的、分散的、 不稳定的。低品位燃料一般很难点燃，即使点燃，也会自动熄火；即使持续燃烧，温度也 很低。在煤矿、油田等企业在开采和提炼过程中，如果将这些低品位燃料直接排放到大气 中，会产生空气污染，加以净化处理又要消耗成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供循环式两泵两级低品位燃气外热式涡轮发动机。 本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是用循环式两泵两级涡轮发动机和特种燃烧系统组成一台循环式两泵两级低品位燃气外热式涡轮发动机。低品位燃气包括煤矿油田 开采提炼过程中产生的稀薄可燃气体及其混合物。循环式两泵两级涡轮发动机由两级涡轮、 涡轮轴、两级增压泵轮、行星动力汇流升速器和膨胀室壳体组成。第一级涡轮与第二级增 压泵轮和内齿圈连接；第二级涡轮与行星架和第一级增压泵轮连接。行星架上均布有三个 行星轮。内齿圈、行星架、三个行星轮和太阳轮一起构成一个行星动力汇流升速器，太阳 轮作为行星动力汇流升速器的输出端连接涡轮发电机。特种燃烧系统由储气罐、防回火器、 空燃比调节器、气体增压器和电热丝网燃烧室组成。采用特种燃烧系统的出口与膨胀室壳 体下端相连通，膨胀室壳体上制有螺旋上升并且截面逐渐縮小的半圆形螺壳热气流道，从 特种燃烧系统喷出的热气通过此螺壳热气流道进入膨胀室壳体并转换成高品位机械能输 出；或者采用特种燃烧系统的出口与和膨胀室壳体低热阻连接的换热器相连通。从特种燃 烧系统喷出的热气通过换热器使膨胀室内的气体升温膨胀并转换成高品位机械能输出。作为对上述技术方案的改进采用和循环式两泵两级换热涡轮发动机膨胀室壳体一体 制造的壳体换热器;在第二级增压泵轮上方设置钟型整流罩和/或在第一级涡轮的下方设置 钟型整流罩；以及对膨胀室壳体采用绝热层。本专利技术的有益效果包括可将煤矿、油田等企业在开采和提炼过程中产生的这些有害 气体用低廉的成本方式转化为输出动力或电能，既能解除污染，又节约了宝贵的能源，拥 有极高的经济价值。利用壳体换热器制式的工作方式，由于不再使用强制气体增压技术， 将热气直接灌入到有一定低压的膨胀室内，仅需使用普通排风扇就能完成，所以可以大大 降低发动机自身的巨大能耗。此种工作制式也非常适合热电厂、水泥厂、钢铁厂、各种炉 窑的废热和地热与涡轮发动机内的气体换热，并将其转化成高品位机械能输出。特种燃烧系统与低品位螺壳或换热式涡轮发动机相结合，共有五种不同结构和十种组 合方式，本专利技术循环式两泵两级低品位燃气外热式涡轮发动机采用两级增压泵轮可使膨胀 室壳体内的气体获得比只用一级增压泵轮更高的压力，从而使得涡轮发动机的功率大大增 加。采用两级涡轮可进一步提高发动机的效率。采用无外壳的行星动力汇流升速器还使两 级涡轮具有自适应能力从而使涡轮发动机组系统始终处于最佳匹配和最高效率状态。膨胀 室内采用螺旋上升并且截面逐渐缩小的半圆形热气流道可以充分利用热气流的动能，并使 热气流对空气的加热处于最佳状态。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1和图2是循环式两泵两级低品位燃气外热式涡轮发动机两个实施例的结构剖示图。 图中l.特种燃烧系统，2.循环式两泵两级螺壳涡轮发动机，3.储气罐，4.防回火器， 5.空燃比调节器，6.气体增压器，7.电热丝网燃烧室，8.第一级涡轮，9.第二级涡轮，10. 第一涡轮轴，ll.第二涡轮轴，12.第一级增压泵轮，13.第二级增压泵轮，14.膨胀室壳体, 15.内齿圈，16.行星架，17.行星轮，18.太阳轮，19.发电机，20.钟型整流罩，21.进风架， 22.螺壳热气流道，23.循环式两泵两级换热涡轮发动机，24.壳体换热器，25.换热器出口。具体实施例方式在图1中，特种燃烧系统1和循环式两泵两级螺壳涡轮发动机2组成一台循环式两泵 两级低品位燃气螺壳涡轮发动机。特种燃烧系统1由储气罐3、防回火器4、空燃比调节器 5、气体增压器6和电热丝网燃烧室7组成。循环式两泵两级涡轮发动机2由第一级涡轮8、 第二级涡轮9、第一涡轮轴IO、第二涡轮轴ll、第一级增压泵轮12、第二级增压泵轮13、 行星动力汇流升速器和膨胀室壳体14组成。第一级涡轮8与第二级增压泵轮13和内齿圈 15连接；第二级涡轮9与行星架16和第一级增压泵轮12连接。行星架16上均布有三个 行星轮17。内齿圈15、行星架16、三个行星轮17和太阳轮18 —起构成一个具有两个同 心安装旋转方向相反的输入端和一个输出端的行星动力汇流升速器。太阳轮18作为行星动 力汇流升速器的输出端连接涡轮发电机19。在第二级增压泵轮13上方和第一级涡轮8的 下方各含有一个钟型整流罩20。在膨胀室壳体14的下方含有一个进风架21。膨胀室壳体 14带有绝热层以减少热损。膨胀室壳体14上制有螺旋上升并且截面逐渐縮小的半圆形螺 壳热气流道22。特种燃烧系统1的电热丝网燃烧室7的出口与膨胀室壳体14下端相连通。图l所示实施例的工作原理为储气罐3中的低品位燃气经过防回火器4，被气体增 压器6泵送进电热丝网燃烧室7。空燃比调节器5通过控制空气的流入量来调节进入电热 丝网燃烧室7的低品位燃气的浓度，确保涡轮发动机系统工作稳定高效。进入电热丝网燃 烧室7的混合气体被电热丝网点燃并充分彻底燃烧。燃烧产生的热气进入螺壳热气流道22。 由于这些热气具有热能和动能，而螺壳热气流道22为充分利用热气气流的动能提供了条 件。在螺壳热气流道22附近，热气与从进风架21进入膨胀室壳体14的增压空气充分换热 并使空气膨胀产生势能。这些势能和动能共同推动第一级涡轮8转动，并带动第二级增压 泵轮13使得从进风架21进入膨胀室壳体14的空气增压。增压的空气经过两个换热器的加 热产生更大的压力，推动第一级涡轮8加速转动。这又使得第二级增压泵轮13的增压作用 进一步增强，由此形成雪崩反应，使涡轮发动机2迅速达到满功率输出。这些输出功率通 过涡轮发电机19转化为电能输出。在图2中，特种燃烧系统1和循环式两泵两级换热涡轮发动机23组成一台循环式两泵 两级低品位燃气换热涡轮发动机。特种燃烧系统1由储气罐3、防回火器4、空燃比调节器 5、气体增压器6和电热丝网燃烧室7组成。循环式两泵两级换热涡轮发动机24由第一级 涡轮8、第二级涡轮9、第一涡轮轴IO、第二涡轮轴ll、第一级增压泵轮12、第二级增压 泵轮13、行星动力汇流升速器和膨胀室壳体14组成。第一级涡轮8与第二级增压泵轮13 和内齿圈15连接；第二级涡轮9与行星架16和第一级增压泵轮12连接。行星架16上均 布有三个行星轮17。内齿圈15、行星架16、三个行星轮17和太阳轮18 —起构成一个具 有两个同心安装旋转方向相反的输入端和一个输出端的行星动力汇流升速器。太阳轮18 作为行星动力汇流升速器的输出端连接涡轮发电机19。在第二级增压泵轮13上方和第一 级涡轮8的下方各含有一个钟型整流罩20。在膨胀室壳体14的下方含有一个进风架21 。 壳体换热器24与膨胀室壳体14 一体制造。特种燃烧系统1的电热丝网燃烧室7的出口与 壳体换热器24本文档来自技高网...

【技术保护点】
循环式两泵两级低品位燃气外热式涡轮发动机，由循环式两泵两级涡轮发动机和特种燃烧系统组成；低品位燃气包括煤矿油田开采提炼过程中产生的稀薄可燃气体及其混合物；循环式两泵两级涡轮发动机由两级涡轮、两个涡轮轴、两极增压泵轮、行星动力汇流升速器和膨胀室壳体组成；第一级涡轮与与第二级增压泵轮和内齿圈连接；第二级涡轮与行星架和第一级增压泵轮连接，行星架上均布有三个行星轮；内齿圈、行星架、三个行星轮和太阳轮一起构成一个行星动力汇流升速器，太阳轮作为行星动力汇流升速器的输出端连接涡轮发电机；在膨胀室壳体的下方含有一个进风架；采用特种燃烧系统的出口与膨胀室壳体下端相连通，膨胀室壳体上制有螺旋上升并且截面逐渐缩小的半圆形螺壳热气流道，从特种燃烧系统喷出的热气通过此螺壳热气流道进入膨胀室壳体并转换成高品位机械能输出；或者采用特种燃烧系统的出口与和膨胀室壳体低热阻连接的换热器相连通，从特种燃烧系统喷出的热气通过换热器使膨胀室壳体内的气体升温膨胀并转换成高品位机械能输出，其特征在于含有一个由储气罐、防回火器、空燃比调节器、气体增压器和电热丝网燃烧室组成的特种燃烧系统。

【技术特征摘要】
1.循环式两泵两级低品位燃气外热式涡轮发动机，由循环式两泵两级涡轮发动机和特种燃烧系统组成；低品位燃气包括煤矿油田开采提炼过程中产生的稀薄可燃气体及其混合物；循环式两泵两级涡轮发动机由两级涡轮、两个涡轮轴、两极增压泵轮、行星动力汇流升速器和膨胀室壳体组成；第一级涡轮与与第二级增压泵轮和内齿圈连接；第二级涡轮与行星架和第一级增压泵轮连接，行星架上均布有三个行星轮；内齿圈、行星架、三个行星轮和太阳轮一起构成一个行星动力汇流升速器，太阳轮作为行星动力汇流升速器的输出端连接涡轮发电机；在膨胀室壳体的下方含有一个进风架；采用特种燃烧系统的出口与膨胀室壳体下端相连通，膨胀室壳体上制有螺旋上升并且截面逐渐缩小的半圆形螺壳热气流道，从特种燃烧系统喷出的热气通过此螺壳热气流道进入膨胀室壳体并转换成高品位机械能输出；...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨锡尧，
申请(专利权)人：杨时杰，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]