燃气轮机及热力功率生成系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102869855A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102869855A(43)申请公布日2013.01.09(21)申请号201080064036.6理查德·L·威洛比(22)申请日2010.08.18(74)专利代理机构北京英赛嘉华知识产权代理(30)优先权数据有限责任公司1120412/708,0882010.02.18US代理人余朦付乐(85)PCT申请进入国家阶段日(51)Int.Cl.2012.08.16F01K3/02(2006.01)F01K25/10(2006.01)(86)PCT申请的申请数据F01D1/04(2006.01)PCT/US2010/0458982010.08.18F01D5/14(2006.01)(87)PCT申请的公布数据F01D5/30(2006.01)WO2011/102852EN2011.08.25(71)申请人热力技术有限责任公司地址美国佛罗里达州(72)发明人罗伯特·F·沃特斯特里沛加里·P·霍夫曼权利要求书权利要求书5页5页说明书说明书1414页页附图附图2626页(54)发明名称燃气轮机及热力功率生成系统(57)摘要功率生成系统包括热源回路、热力引擎回路、和热回收回路。热可以是来自蒸汽涡轮、工业处理或制冷或空调系统、太阳能集热器或地热源的废热。热源回路还可包括热量存储介质，以允许即使在热源间断时也能持续工作。来自热源回路的热被引入到热回收回路或涡轮回路中。在涡轮回路中，工作流体蒸发、注入涡轮、再利用、液化和回收。该功率生成系统还包括热回收回路，热回收回路具有从涡轮回路获取热量的流体。热回收回路的流体然后升高到更高的温度并设置为与涡轮回路的工作流体处于热交换关系。功率发生系统能够使用大致为150华氏度或更低的低温废热。涡轮包括安装在旋转部件上的一个或多个叶片。涡轮还包括一个或多个喷嘴，这些喷嘴能以非常小的角度和非常高的速度将气态工作流体引入到叶片的表面上。叶片的上游表面和下游表面之间的压差和高速热气流的方向变化产生影响旋转部件旋转的合力。CN1028695ACN102869855A权利要求书1/5页1.一种燃气轮机，包括：旋转部件，所述旋转部件配置为具有第一平面和第二平面的大致为圆形的盘，所述旋转部件还包括与所述第一平面和所述第二外表面相邻的周边外表面；叶片，安装在所述旋转部件的所述周边外表面上，并且所述叶片具有由所述周边外表面径向向外延伸的高度以及在所述第一平面和所述第二平面之间延伸的宽度，所述叶片在其第一侧上具有凹面，在其第二侧上具有凸面，所述凸面和所述凹面从邻近于所述第一平面的位置延伸至邻近于所述第二平面的位置；气态工作流体源；机架，包围所述旋转部件，所述机架具有至少一个气体入口、至少一个气体排放口以及腔体，所述腔体的大小被配置为用于容纳所述旋转部件，所述至少一个气体入口中的每个均包括产生非常高速率的气流的喷嘴，所述喷嘴在其出口处具有锥形末端，以用于以非常小的角度将很高速率的气流引导至所述叶片的所述凹面上，其中所述高速气流离开所述喷嘴并几乎垂直地入射到所述叶片的所述凹面上，然后，所述高速气流转变方向并沿着所述凹面的曲率前进，并且以与所述高速气流入射到所述叶片的所述凹面上的方向呈几乎120度的方向流动离开所述叶片的所述凹面，从而施加几乎两倍于所述高速气流的动量的动量。2.如权利要求1所述的燃气轮机，其中越过所述叶片的所述凹面的所述高速气流在邻近于所述叶片的所述凹面产生的压强比在邻近于所述叶片的所述凸面产生的压强大，从而由所述叶片的所述表面乘以压强差所产生的力用于使所述旋转部件转动。3.如权利要求2所述的燃气轮机，其中所述喷嘴具有会聚的内流动路径，以使热的气体以很高的速率流动。4.如权利要求3所述的燃气轮机，其中所述喷嘴还具有发散的内流动路径，所述发散的内流动路径将使所述速率加速至超声流动，从而使热的气体的有用动量增加。5.如权利要求1所述的燃气轮机，其中所述旋转部件具有至少一个燕尾形安装槽，所述叶片能够从侧面滑入所述安装槽内，所述叶片具有楔形基座，所述楔形基座具有安装孔，螺钉和螺栓穿过所述安装孔安装，从而使所述叶片在滑入所述安装槽中后保持所述叶片的位置。6.如权利要求5所述的燃气轮机，其中所述旋转部件具有多个燕尾安装槽，并且所述叶片中的一个安装在每个所述安装槽中。7.如权利要求1所述的燃气轮机，其中在所述流动入口和所述叶片之间以大约10度的很小的角度引导气流。8.如权利要求1所述的燃气轮机，其中所述机架包括左端钟状件、右端钟状件和环状件，所述左端钟状件、右端钟状件和环状件的大小配置为包围、密封并支撑所述旋转部件。9.如权利要求8所述的燃气轮机，其中所述旋转部件安装在轴上，所述轴由轴承支撑，所述轴承安装在所述左端钟状件和所