用于利用热能的装置、系统和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106661875A(43)申请公布日2017.05.10(21)申请号201580046301.0(74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限(22)申请日2015.06.30责任公司11240代理人陈鹏李静(30)优先权数据62/019,0912014.06.30US(51)Int.Cl.E03B11/16(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日F25B1/053(2006.01)2017.02.27(86)PCT国际申请的申请数据PCT/US2015/0385092015.06.30(87)PCT国际申请的公布数据WO2016/004014EN2016.01.07(71)申请人罗伯特·克雷默地址美国纽约(72)发明人罗伯特·克雷默权利要求书3页说明书18页附图34页(54)发明名称用于利用热能的装置、系统和方法(57)摘要一种与低温和高温流体流动介质一起使用的跨音速两相反动涡轮机，该涡轮机包括至少两个轮，该至少两个轮被构造成沿相反方向旋转，该至少两个轮中的至少一个轮配备有一个或多个动能收集器。CN106661875ACN106661875A权利要求书1/3页1.一种跨音速两相反动涡轮机，包括：至少一个转子，所述至少一个转子包括多个动能收集器；其中，每个所述动能收集器被设置并构造成在压力下将第一热载体或多个第一热载体接收到第一喷嘴中，并且将第二热载体接收到第二喷嘴中，所述第二热载体比所述第一热载体更冷，所述第二喷嘴以至少部分地基于一个或多个热载体的温度、压力和流动而限定的距离设置在所述第一喷嘴的下游；其中，每个所述动能收集器包括位于所述第一喷嘴和所述第二喷嘴之间的混合室，所述混合室被构造成将所述第一热载体和所述第二热载体混合以产生两相混合物，所述第二喷嘴放置在距所述第一喷嘴的所述限定距离处以用于产生升高的排放推力；其中，每个所述混合室被构造成使得所述两相混合物的热载体的压力下降并减速至一速度，在所述速度下所述两相混合物或所述第一热载体或所述第二热载体中的至少一个或两者沸腾成具有小气泡的均匀两相介质，所述两相介质为能高度压缩的介质并且具有马赫数大于1的音速条件；其中，每个所述第二喷嘴被构造成聚集并压缩所述两相介质流，使所述小气泡塌缩并且将所述两相混合物变成具有增加的动力推力的不能压缩的单相流介质；其中，每个所述动能收集器还包括设置在所述第二喷嘴下游的排放段，每个所述排放段被设置并构造成排放具有增加的动力推力的所述单相流介质，以产生比所述第一热载体和所述第二热载体两者的输入压力高的反作用压力，从而以旋转方式驱动所述转子；其中，结果是每个所述动能收集器均产生热能和动能。2.根据权利要求1所述的跨音速两相热反动涡轮机，其中：所述至少一个转子包括一个或多个内轮，每个所述内轮配备有多个所述动能收集器，所述动能收集器被构造成经由聚集排放段排放较高压力的流体。3.根据权利要求1所述的跨音速两相反动涡轮机，其中：所述至少一个转子包括用于接收所述第一热载体和所述第二热载体的供给口。4.根据权利要求3所述的跨音速两相反动涡轮机，其中：所述至少一个转子包括中空导管轴，所述中空导管轴包括用于接收所述第一热载体和所述第二热载体的所述供给口。5.根据权利要求3所述的跨音速两相反动涡轮机，其中：所述至少一个转子包括中空轴和实心轴的组合，并且所述至少一个转子还包括与所述中空轴和所述实心轴的所述组合轴向偏移的供给口，以用于接收所述第一热载体和所述第二热载体。6.根据权利要求1所述的跨音速两相反动涡轮机，其中：每个所述排放段被设置成与冷凝器或热交换器流体连通，其中，排放到所述冷凝器的所述单相流介质能进一步用于加热；并且所述转子和齿轮被设置成与发电机、压缩机、泵和执行机械功的其他机械设备能操作地连通，其中，以旋转方式驱动所述转子的所述反作用转矩有助于经由所述发电机产生电力。7.根据权利要求2所述的跨音速两相反动涡轮机，其中：每个所述动能收集器构被造成增加所述工作介质的压力和温度；其中，所述工作介质通过接收室和内通道被引入到所述内轮的中心或通过侧向密封轴2CN106661875A权利要求书2/3页承连接部被引入到所述内轮的室滚筒；所述内轮的切向段设置有一个或多个所述动能收集器；所述内轮被构造成转动，从而增加进入所述内轮的所述热载体的离心力，产生所述一个或多个热载体的更高输出压力和流速，引起所述内轮的轮辐中的所述一个或多个热载体的压力升高，使得所述热载体流动加速进入所述动能收集器的所述混合室，从而引起在所述动能收集器的所述混合室中所述第一热载体和所述第二热载体之间的能量交换以及所述一个或多个热载体的强烈沸腾；从所述排放段在高压和高速下排出的所述单相流介质加速进入直接接触冷凝器