尧式五型低品位燃气内热式涡轮发动机.pdf

用尧式五型内热式涡轮发动机和供气系统组成一台尧式五型低品位燃气内热式涡轮发动机。尧式五型内热式涡轮发动机由两级涡轮、两级增压泵轮和膨胀室壳体组成；在膨胀室壳体内下端含有均布的电热丝网助燃装置；膨胀室壳体在增压泵轮以下均布多个低品位燃气进气端口和多路空气调节阀。本发明可将煤矿、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。低品位燃气内热式涡轮发动机共有五种不同结构和组合方式，本发明两级增压泵轮可获得更高的压力提高涡轮发动机功率；采用两级动力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使两级涡轮具有自适应能力并达到两级涡轮动力汇流的目的。

1.  尧式五型低品位燃气内热式涡轮发动机，由尧式五型内热式涡轮发动机和供气系统组成；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；供气系统由储气罐和防回火器组成；从供气系统输入的低品位燃气进入尧式五型内热式涡轮发动机膨胀室壳体内燃烧升温膨胀并转换成高品位机械能输出；尧式五型内热式涡轮发动机由两级涡轮、两个涡轮轴、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，其特征在于在膨胀室壳体内下端含有均布的电热丝网助燃装置；膨胀室壳体在增压泵轮以下均布多个低品位燃气进气端口和多路空气调节阀。

2.  根据权利要求1所述的发动机，其特征在于在第二级增压泵轮的上方含有一个钟型整流罩和/或在第一级涡轮的下方含有一个钟型整流罩。

3.  根据权利要求1或2所述的发动机，其特征在于两级涡轮通过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形成动力汇流。

4.  根据权利要求1或2所述的发动机，其特征在于膨胀室壳体含有绝热层。

尧式五型低品位燃气内热式涡轮发动机
所属技术领域
本发明涉及尧式五型低品位燃气内热式涡轮发动机。
背景技术
低品位燃料，本发明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。
发明内容
本发明的目的是要提供尧式五型低品位燃气内热式涡轮发动机。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：用尧式五型内热式涡轮发动机和供气系统组成一台尧式五型低品位燃气内热式涡轮发动机。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。供气系统由储气罐和防回火器组成。从供气系统输入的低品位燃气进入尧式五型内热式涡轮发动机膨胀室壳体内燃烧升温膨胀并转换成高品位机械能输出。尧式五型内热式涡轮发动机由两级涡轮、两个涡轮轴、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。在膨胀室壳体内下端含有均布的电热丝网助燃装置：膨胀室壳体在增压泵轮以下均布多个低品位燃气进气端口和多路空气调节阀。
作为对上述技术方案的改进：在第二级增压泵轮上方设置钟型整流罩和/或在第一级涡轮下方设置钟型整流罩：采用两级涡轮通过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形成动力汇流：对膨胀室壳体采用绝热层。
本发明的有益效果包括：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。低品位燃气内热式涡轮发动机共有五种不同结构和组合方式，尧式五型涡轮发动机采用两级增压泵轮和两级动力涡轮的工作制式，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。采用两级动力涡轮可进一步提高发动机的效率。此种工作制式虽然结构比较复杂，但可以获得最优秀的动力性能。采用无外壳的行星动力汇流升速器不仅使两级涡轮具有自适应能力，更重要的是达到了两级涡轮动力汇流的目的。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是尧式五型低品位燃气内热式涡轮发动机实施例的结构剖示图。
图中1.尧式五型内热式涡轮发动机，2.供气系统，3.储气罐，4.防回火器，5.第一级涡轮，6.第二级涡轮，7.第一涡轮轴，8.第二涡轮轴，9.第一级增压泵轮，10.第二级增压泵轮，11.膨胀室壳体，12.内齿圈，13.行星架，14.行星轮，15.太阳轮，16.发电机，17.钟型整流罩，18.进风架，19.电热丝网助燃装置，20.进气端口，21.空气调节阀。
具体实施方式
在图1中，尧式五型内热式涡轮发动机1和供气系统2组成一台尧式五型低品位燃气内热式涡轮发动机。供气系统2由储气罐3和防回火器4组成。尧式五型内热式涡轮发动机2由第一级涡轮5、第二级涡轮6、第一涡轮轴7、第二涡轮轴8、第一级增压泵轮9、第二级增压泵轮10和膨胀室壳体11组成。第一节涡轮5通过第一涡轮轴7与内齿圈12连接：第二级涡轮6通过第二涡轮轴8与行星架13和第一级增压泵轮9连接。行星架13上均布有三个行星轮14。内齿圈12、行星架13、三个行星轮14和太阳轮15一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15作为行星动力汇流升速器的输出端连接涡轮发电机16。在第二级增压泵轮10上方和第一级涡轮5下方各有一个钟型整流罩17。两级增压泵轮的旋转方向相反：在膨胀室壳体11下方有一个进风架18，在膨胀室壳体12内下端含有均布的电热丝网助燃装置19：膨胀室壳体12在第一级增压泵轮9以下均布多个低品位燃气进气端口20和多路空气调节阀21。膨胀室壳体12带有绝热层以减少热损。
图1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和各低品位燃气进气端口20，被两级增压泵轮均匀吸入膨胀室壳体12。同时，控制系统根据低品位燃气的浓度自动调节各空气调节阀21来控制进入膨胀室壳体12的空燃比，确保涡轮发动机系统工作稳定高效。进入膨胀室壳体12的混合气体被电热丝网助燃装置19点燃。燃烧产生的热气膨胀产生势能推动第一级涡轮5转动，并通过第一涡轮轴7带动第二级增压泵轮10使膨胀室壳体12内增压势能进一步提高，推动第一级涡轮5加速转动。这又使得第二级增压泵轮10的增压作用进一步增强，由此形成雪崩反应，使尧式五型内热式涡轮发动机1迅速达到满功率输出。这些输出功率通过发电机16转化为电能输出。
这里要强调：第一级涡轮5只吸收了一部分膨胀的能量做功，将剩余的能量留给第二级涡轮6继续吸收做功。第一级涡轮5所做的功一部分通过第一涡轮轴7传递给第二级增压泵轮10，另一部分功率传递给内齿圈12。第二级涡轮6通过第二级涡轮轴8将功率传递给行星架13。这两个涡轮在行星动力汇流升速器中完成动力汇流并通过太阳轮15传递给发电机16转化为电能输出。行星动力汇流升速器还使涡轮发动机系统始终处在效率曲线的高位运行。
现有的燃气涡轮发动机都设有多级导轮机构，在许多场合它们都具有有益效果。但经我们研究发现：导轮机构的存在同时也使发动机的结构复杂化，而且还影响发动机的工作效率。如果能够采用可逆性的涡轮和泵轮来取代导轮，既可以简化结构，又能大大提高工作效率。所以这里不采用导轮。
本发明的技术要求为：当两只旋转方向相反的涡轮均为125转/分时，行星动力汇流升速器升速比为6∶1，带动750转/分的50赫兹交流发电机并网发电。