專利名稱：雙道活動葉輪超臨界汽輪機的制作方法
技術領域：
本實用新型為以蒸汽作工質的動力機。
以蒸汽作工質的動力機，現已有的為往復式蒸汽機和多級沖動式蒸汽輪機，前者由于熱效率低已很少使用，后者雖效率略高，但造價昂貴，葉片不能耐受過大的壓力，排出的廢汽很多而帶走的熱也多，需要龐大的冷凝裝置，其熱效率一般在30％以下。
要想使熱機效率提高，公認的方法是使發熱器與冷凝器兩端的絕對溫差增大，一直是把發熱器的蒸汽溫度提高到水的臨界溫度以上作為首要任務，而超臨界蒸汽的高溫高壓對沖動式蒸汽輪機的葉片是一個巨大的考驗，并且廢工質帶出的熱量仍很大，要使冷凝器的溫度降低到一定標準，就必須使用龐大的冷凝裝置。
本實用新型的目的是要提供一種雙道活動葉輪超臨界蒸汽輪機，它能輕易地克服上述的不足之處，首先是它的熱效率極高，具有消耗蒸汽量少，充分利用蒸汽的絕熱膨脹，不需要冷卻裝置，顯得非常實用而經濟，它能對當前的能源緊張產生積極效果。
上述的目的是這樣實現的由兩件分別有兩個輪葉、一個中心薄輪及中心軸同心套裝形成的活動葉輪，兩中心薄輪重合成為中心密封輪，輪葉的受力面為矩形和半園形組成，在輪葉的運行園跡為內壁的機殼的相對對應的園邊上開有兩個連接排汽管的缺口，缺口處各裝有止逆轉頂子，能使葉輪順轉通過，逆轉阻擋，鄰兩排汽管相對應處有兩個噴咀和提前閉汽裝置，這樣，由兩噴咀至兩排汽管各有一長通道和一短通道，當其一對輪葉阻擋了短通道，則另一對輪葉必須在長通道受汽流的沖擊、膨脹力使之旋轉，旋轉力由中心軸經單向傳動器傳給總軸，膨脹終了時靠慣力將阻擋短通道的那對輪葉推入長通道并打開汽閥，而自己被沖回由止逆轉頂子阻擋在短通道，長通道內的作功的一對輪葉到適當位置觸動提前閉汽閥進行絕熱膨脹，如此交替運行。
由于該機的輪葉為正面受力，不存在力的分解，并且密閉，充分利用蒸汽的內能，靠輪葉的巨大慣力，可使膨脹終了時的蒸汽壓強略低于大氣壓強，使排出廢汽的內能已利用貽盡，成為廢霧汽接入冷凝水中反復使用。該機葉輪的轉速只及總軸的1／2，使用的是滾動軸承，可使轉速相當高，由于短通道阻隔葉及中心密封輪處的精密度高不致漏汽，其他地方即或漏汽但方向與運轉方向一致，雖壓力差高但轉速也很高而并無漏汽現象，換熱損失亦微乎其微。由于它的構件粗大堅固，易耐受超臨界蒸汽的高溫高壓及高速，且材料要求和工藝要求較低從而造價低廉，而且體積小、重量輕、使用壽命長，可廣泛用于熱電站及機車、船舶作動力機，特別對核熱轉換動能尤為適宜。
該機的具體結構如下葉輪由兩件組成(如


圖1)，分別有中心軸①中心薄輪②和兩個輪葉③，輪葉的受力面由矩形和半園形組成，外緣與機殼內壁吻合、密閉，兩中心軸同心套裝后，兩中心薄輪即重合共組成中心密封輪，四個輪葉可依次在同一園跡運動，兩同心套軸的引出端分別裝有同外徑輪④，輪上分別埋裝兩個止逆轉頂子⑤，頂子軸上有彈簧，配合總軸端的單向齒內齒輪⑥共組成單向傳動器⑦，能分別把旋轉力單向傳給總軸，反向則滑脫，如自行車飛輪；機殼由兩塊組成(如圖2)，內壁與葉輪運動園跡相吻合，在園形機殼的對應邊上開有兩個排汽管缺口，缺口由異形管包圍引出成為排汽管⑧，兩缺口上分別裝有止逆轉頂子⑨，頂子軸上有彈簧，彈起時頂子所承受的力不作用于頂子軸上以增加承受力，鄰兩排汽管分別有進汽蒸汽管⑩與調速和停機開機用的球閥(11)及機殼上的扁形噴咀(12)，和進汽管中用于開、閉汽的頂閥(13)，及由輪葉控制的開汽閥(14)和閉汽閥(15)，為了提高效率，使每次作功絕熱膨脹前的蒸汽壓力達到應有高度，同時也使開、閉汽裝置能協調配合，在閉汽閥桿上連接往復式高壓水泵(16)，用以向鍋爐補充每次作功消耗蒸汽的水，從而使鍋爐水泵不再另耗動能，實際上要達到以上效果，須在閉汽閥的行程位置和各止逆轉頂子的運行園跡的交點上都用同樣方法裝上高壓水泵，各止逆轉頂子和開、閉汽閥也都有機構控制，使之啟閉不摩擦輪葉密封面以防漏汽，由于在超臨界時蒸汽的膨脹倍數很大，作功行程幾乎全是蒸汽膨脹作功，每次作功需要的高壓蒸汽量很少，所以，開、閉汽閥距離很近。
運轉時，A對輪葉堵在鄰近的兩排汽管與噴咀之間，起阻隔作用，B對輪葉處于它的運轉前方并壓入了開汽閥(14)，頂起頂閥(13)，打開球閥(11)通入高壓蒸汽后A對輪葉由止逆轉頂子頂住而靜止，B對輪葉在高壓蒸汽的巨大推力下作功旋轉(如圖3、圖4)，轉到閉汽閥時被高壓水泵的阻力阻擋，待作功蒸汽壓力達到應有高度，便壓入閉汽閥(15)和水泵傳動及閉汽機構向前旋轉(如圖5)，并以很大的輪葉動量和蒸汽內能開始絕熱膨脹，旋轉至堵住兩排汽管口，壓入止逆轉頂子，再轉至A對輪葉處，此時因容量不能再增加蒸汽膨脹已達終點，而靠B輪葉的慣性推動A輪葉繼續旋轉(如圖6)，再轉至A輪葉堵住噴咀后B輪葉方露出排汽管口而排汽，再轉至B輪葉通過止逆轉頂子，A輪葉便露出噴咀壓入開汽閥(14)同時打開止逆轉頂子，此時高壓蒸汽又噴入BA葉間，B輪葉被沖回由止逆轉頂子頂住而靜止，A輪葉開始下次作功(復如圖3圖4)，如此逐葉循環旋轉。
停機時只將調速球閥關完，四輪葉轉至閉汽閥高壓水泵處無力沖開而停止，四輪葉自然處于開機時要求的位置，開機時只需打開調速球閥便運轉，調速時隨高壓蒸汽進入量不同而由連通機構增減高壓水泵工作數量，以求隨負荷平穩運行。
本機可隨使用需要制造時移動閉汽閥的行程位置，也就是改變蒸汽能膨脹的倍數，以適用于臨界溫度以下的蒸汽作工質。
權利要求1.這種雙道活動葉輪超臨界蒸汽輪機，由兩件分別有兩個輪葉③、一個中心薄輪②及中心軸①同心套裝形成的活動葉輪，兩中心薄輪重合，兩同心套軸的引出端分別裝有同外徑輪④，輪上分別埋裝有止逆轉頂子⑤，外套總軸端的單向齒內齒輪⑥，輪葉的受力面為矩形和半園形組成，在輪葉運行園跡為內壁的機殼的相對應的園邊上開有兩個連接排汽管的缺口，缺口處裝有止逆轉頂子⑨，鄰兩排汽管相對應處有兩個進汽管⑩及噴咀(12)，提前閉汽頂閥(13)及連接的往復式高壓鍋爐水泵(16)和調速球閥(11)，從上述結構，其特征在于由兩噴咀至兩排汽管繞軸形成雙流道，活動葉輪在其中交替阻隔和旋轉作功，輪葉呈正面受力，并能使蒸汽的壓力達到應有高度才充分地進行絕熱膨脹作功。
2.根據權利要求1所述的結構，其特征是作工工質可以是臨界溫度以下的蒸汽。
專利摘要本實用新型以提高效率充分利用能源為目的，改現有沖動式蒸汽輪機隨流得力為密閉一次充分膨脹量力取力，能很大程度地利用蒸汽的絕熱膨脹，使兩端的溫差大增，可以去掉龐大的冷卻裝置。本機構件粗大、堅固簡單，為一新型的雙流道活動葉輪變容式蒸汽輪機，熱效率極高，可以用于各種壓力的蒸汽，對超臨界蒸汽的高溫高壓及高速尤為適宜，且體積小，重量輕造價低，能廣泛用于熱電站及機車船舶作動力機，尤適于核熱轉換動能。
文檔編號F01D1/00GK2056700SQ8821889
公開日1990年5月2日 申請日期1988年9月12日 優先權日1988年9月12日
發明者劉諍 申請人:劉諍