CN103758582A - 低熵轮机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低熵轮机，包括至少一个正向旋转轴和至少一个反向旋转轴，所述正向旋转轴与所述反向旋转轴之间交替套装配合设置，设正向旋转壳体和反向旋转壳体，所述正向旋转壳体和所述反向旋转壳体按所述正向旋转轴和所述反向旋转轴的相互套装次序交替套装配合设置，所述正向旋转轴与所述正向旋转壳体密封连接，所述反向旋转轴与所述反向旋转壳体密封连接，在所述正向旋转壳体上设正向导流通道，在所述反向旋转壳体上设反向导流通道。本发明解决了轮机工质泄漏的问题，使得小型轮机的高效率化成为可能。

Description

低熵轮机

技术领域

本发明涉及轮机领域，尤其是一种高效轮机。

技术背景

蒸汽轮机、燃气轮机等做功类轮机广泛用于发电、船舶等动力领域，液体泵、空气压缩机等增压类轮机更是广泛应用于工农业等领域，但是现有轮机的结构特点决定了，在其动叶和壳体之间不可避免的会产生相当大的间隙。众所周知，这一间隙严重影响轮机的密封性，即使得进入所述轮机的每一级之前的工质在不对外做功的情况下而进入轮机的下一级或进入轮机的出口，进而严重影响到蒸汽轮机、燃气轮机等做功类轮机的热效率和液体泵、空气压缩机等增压类轮机的增压效率，特别是在轮机的高压端，这种影响更加明显。因为一般说来，高压端的流量截面较小，因此同样大小的间隙所占的面积比例就相对越大，其影响也就越明显。不仅如此，这一间隙也是影响轮机尤其是蒸汽轮机、燃气轮机等做功类轮机小型化的最致命的问题之一。

因此，急需发明一种没有泄漏间隙或者泄漏间隙可以忽略不计的新型轮机。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：

方案一：一种低熵轮机，包括至少一个正向旋转轴和至少一个反向旋转轴，所述正向旋转轴与所述反向旋转轴之间交替套装配合设置，设正向旋转壳体和反向旋转壳体，所述正向旋转壳体和所述反向旋转壳体按所述正向旋转轴和所述反向旋转轴的相互套装次序交替套装配合设置，所述正向旋转轴与所述正向旋转壳体密封连接，所述反向旋转轴与所述反向旋转壳体密封连接，在所述正向旋转壳体上设正向导流通道，在所述反向旋转壳体上设反向导流通道；

所述正向旋转壳体和所述反向旋转壳体中最里层的一个旋转壳体设为最小旋转壳体，所述正向旋转壳体和所述反向旋转壳体中最外层的一个旋转壳体设为最大旋转壳体。

方案二：在方案一的基础上，所述低熵轮机包括至少两个所述正向旋转轴和/或至少两个所述反向旋转轴。

方案三：在方案二的基础上，多个所述正向旋转轴之间经差速器相互连接和/或多个所述反向旋转轴之间经差速器相互连接，以实现所述低熵轮机的各级之间通量的自我调整。

方案四：在方案一至三中任一方案的基础上，所述最小旋转壳体与燃烧室的做功工质出口连通，所述燃烧室的进气口与压缩空气源连通；或者所述最小旋转壳体与高压工质源连通。

方案五：在方案一至三中任一方案的基础上，所述最大旋转壳体上的所述正向导流通道或所述反向导流通道与流体源连通，所述最小旋转壳体与高压流体导出通道连通。

方案六：在方案一至三中任一方案的基础上，在所述最小旋转壳体内设填充体，所述最小旋转壳体和所述填充体构成结构体，所述最小旋转壳体上的所述正向导流通道或所述反向导流通道设为结构体导流通道，在所述结构体内设结构体工质通道，在与所述最小旋转壳体密封连接的所述正向旋转轴内或所述反向旋转轴内设轴内工质通道，所述结构体导流通道与所述结构体工质通道连通，所述结构体工质通道与所述轴内工质通道连通，所述轴内工质通道与高压工质源连通。

方案七：在上述任一“包括至少两个所述正向旋转轴和/或至少两个所述反向旋转轴”并且未设置所述差速器的方案的基础上，在所有所述正向旋转轴上设正向旋转轴齿轮，每个所述正向旋转轴齿轮经联动齿轮与联动轴连接，设在同一所述联动轴上的全部所述联动齿轮的直径设为相等，或者设在同一所述联动轴上的部分或全部所述联动齿轮的直径设为不等；

或者在所有所述反向旋转轴上设反向旋转轴齿轮，每个所述反向旋转轴齿轮经联动齿轮与联动轴连接，设在同一所述联动轴上的全部所述联动齿轮的直径设为相等,或者设在同一所述联动轴上的部分或全部所述联动齿轮的直径设为不等；

或者在所有所述正向旋转轴上设正向旋转轴齿轮，每个所述正向旋转轴齿轮经联动齿轮与联动轴连接，在所有所述反向旋转轴上设反向旋转轴齿轮，每个所述反向旋转轴齿轮经联动齿轮与所述联动轴连接或经联动齿轮与另一个联动轴连接；设在同一所述联动轴上的全部所述联动齿轮的直径设为相等,或者设在同一所述联动轴上的部分或全部所述联动齿轮的直径设为不等。

方案八：在上述未设置所述差速器的任一方案的基础上，在相邻的所述正向旋转轴和所述反向旋转轴之间套装设置通量调整轴，在相邻的所述正向旋转壳体和所述反向旋转壳体之间套装设置通量调整密封壳体，在所述通量调整密封壳体上设通量调整导流通道，所述通量调整轴和所述通量调整密封壳体密封连接，在所述通量调整轴上设相位调整机构。

方案九：在上述任一方案的基础上，设至少一个附属正向旋转轴和/或至少一个附属反向旋转轴；

在同时设置所述附属正向旋转轴和所述附属反向旋转轴的结构中，所述附属正向旋转轴和所述附属反向旋转轴按所述正向旋转轴和所述反向旋转轴的相互套装次序交替套装配合设置，所述附属正向旋转轴和与其本身对应的所述正向旋转壳体的另一侧密封连接，所述附属反向旋转轴和与其本身对应的所述反向旋转壳体的另一侧密封连接；   

在只设置多个所述附属正向旋转轴或只设置多个所述附属反向旋转轴的结构中，所述附属正向旋转轴或所述附属反向旋转轴按所述正向旋转轴或所述反向旋转轴的套装次序套装配合设置，所述附属正向旋转轴和与其本身对应的所述正向旋转壳体的另一侧密封连接，或所述附属反向旋转轴和与其本身对应的所述反向旋转壳体的另一侧密封连接；

在只设一个所述附属正向旋转轴或只设一个所述附属反向旋转轴的结构中，所述附属正向旋转轴与所有所述正向旋转壳体固定连接，所述附属正向旋转轴与所有所述反向旋转壳体滑动配合设置；或所述附属反向旋转轴与所有所述反向旋转壳体固定连接，所述附属反向旋转轴与所有所述正向旋转壳体滑动配合设置。

方案十：在上述任一方案的基础上，所有所述正向旋转轴在端部相互固定连接和/或所有所述反向旋转轴在端部相互固定连接。

方案十一：在上述任一方案的基础上，将所述正向旋转壳体的部分或全部和所述反向旋转壳体的部分或全部设为动叶，所述正向导流通道设为作为所述正向旋转壳体的相邻两个所述动叶之间所形成的通道，所述反向导流通道设为作为所述反向旋转壳体的相邻两个所述动叶之间所形成的通道，即所述正向旋转壳体和所述正向导流通道构成动叶组合体，所述反向旋转壳体和所述反向导流通道构成另一个动叶组合体。

方案十二：在上述未设所述高压工质源或所述流体源的方案的基础上，将与所述最大旋转壳体所对应的所述正向旋转轴或所述反向旋转轴设为最大轴，在所述最大旋转壳体的外围设工质回收密封壳体，所述工质回收密封壳体和所述最大轴密封配合设置，在所述工质回收密封壳体上设工质回收通道，所述工质回收通道的出口与冷凝器的工质入口连通或经回流热交换器后再与所述冷凝器的工质入口连通，所述回流热交换器的被加热工质出口或所述冷凝器的工质出口与高压泵的工质入口连通，工质经所述高压泵加压再经加热气化装置后构成高压工质源。

方案十三：在上述任一方案的基础上，将部分或全部所述正向旋转轴和与其本身对应的所述正向旋转壳体设为等直径，将部分或全部所述反向旋转轴和与其本身对应的所述反向旋转壳体设为等直径。

方案十四：一种使用上述除包括所述高压工质源或所述流体源的方案外的任一方案所述低熵轮机的系统，所述系统设置至少两个所述低熵轮机，其中至少一个所述低熵轮机设为动力轮机，其余设为压气轮机，所述动力轮机的所述正向旋转轴与所述压气轮机的所述正向旋转轴相连和/或所述动力轮机的所述反向旋转轴与所述压气轮机的所述反向旋转轴相连。

方案十四中，所述动力轮机可以选择性的采用上述包括所述高压工质源的方案中所述低熵轮机的结构，所述压气轮机可以选择性的采用上述包括所述流体源的方案中所述低熵轮机的结构。

方案十五：在方案十四的基础上，所述动力轮机的所述最小旋转壳体上的工质导入通道与燃烧室的做功工质出口连通，所述压气轮机的所述最小旋转壳体上的高压气体导出通道与所述燃烧室的进气口连通。

方案十六：在方案十五的基础上，在所述高压气体导出通道上设旁通，所述旁通与压缩气体使用机构连通。

本发明中，所谓的轮机，既包括将流体介质的能量转化为机械能的导流通道式动力机械（即做功类轮机，比如蒸汽轮机、燃气轮机等），也包括将机械能转化为流体介质的能量的增压类轮机（比如液体泵、空气压缩机等）。所谓的导流通道，是指两叶片之间的工质通道以及喷射孔等形式的流体通道；所谓的正向导流通道就是指设在所述正向旋转壳体上的导流通道，所谓的反向导流通道就是指设在所述反向旋转壳体上的导流通道。在所述正向旋转壳体上设置所述正向导流通道、在所述反向旋转壳体上设置所述反向导流通道后，所述正向旋转壳体和所述正向导流通道的作用相当于蒸汽轮机、燃气轮机中的动叶，所述反向旋转壳体和所述反向导流通道的作用也相当于蒸汽轮机、燃气轮机中的动叶，但是，由于所述正向旋转壳体和所述反向旋转壳体是对转的，在设计时要充分考虑这一点。

本发明中的，所谓的“正向旋转”、“反向旋转”并不指特定的旋转方向，只是为了表明相反的旋转方向而定义的。

本发明中，所谓的轮机，既可以是单级轮机，也可以是多级轮机。

本发明中，如技术背景中所述，在传统轮机中，有一部分工质在不对外做功的情况下而进入轮机的下一级或进入轮机的出口，这样严重加大了这一过程的熵增量，即增加了熵增加的程度，降低了效率；而本发明中的所述低熵轮机通过更加科学有序的控制工质的流动，使其全部通过导流通道对外做功，从而提高了轮机的效率。

本发明中，所谓的结构体是指具有一定形状的结构件。本发明中，所谓的结构体导流通道是指设置在所述结构体上的导流通道。

本发明中，所谓的正向旋转壳体或反向旋转壳体，是指这样一种壳体，即除非本发明中明确提到的在其上设置的通道等之外其它部分是密封的，该种壳体既可以是普通的壳体也可以是由动叶组合成的叶片组合体，所谓的动叶是引用了汽轮机或燃气轮机中的概念。

本发明中，所谓的工质源中的工质包括蒸汽、燃气等。

本发明中，所谓的正向旋转轴，既包括动力输入轴，也包括动力输出轴。

本发明中，所谓的反向旋转轴，既包括动力输入轴，也包括动力输出轴。

本发明中，所谓的最里层和最外层，是指所述正向旋转轴与所述反向旋转轴之间或者所述正向旋转壳体与所述反向旋转壳体之间一层层的交替套装设置，套装在最内部的（比如存在规则的直径的情况下，直径最小的）为最里层，套装在最外部的（比如存在规则的直径的情况下，直径最大的）为最外层。

本发明中，所谓的相位调整机构，是指可以使所述通量调整轴按控制要求转动从而实现相位调整的机构；所述通量调整轴的相位调整时会带动所述通量调整密封壳体的相位跟着发生调整，从而调整所述正向导流通道和所述反向导流通道的流量截面积或个数。

本发明中，所谓的轴与轴套装设置，比如A轴与B轴套装设置，是指A轴与B轴共有一个轴心线或者说A轴的轴心线与B轴的轴心线重合，A轴与B轴内外分层套装。

本发明中，轴与轴之间相互套装设置时，相邻的轴与轴之间既可以滑动密封设置，也可以采用其它技术措施来限制工质的泄漏问题。

本发明中，所谓的动叶组合体，是指由所述动叶和相邻两个所述动叶之间的通道所构成的动力回旋体，此动力回旋体在工质的作用下可以对外做功或在外部动力作用下对工质加压，此动力回旋体相当于蒸汽轮机、燃气轮机中的一个或多个动叶的作用。

当本发明作为蒸汽轮机、燃气轮机等做功类轮机使用时，高温高压工质可以通入所述最小旋转壳体，然后经过一级级的所述正向旋转壳体和所述反向旋转壳体上所对应的所述正向导流通道和所述反向导流通道，最后从所述最大旋转壳体上的所述正向导流通道或所述反向导流通道流出。当本发明作为蒸汽轮机、燃气轮机等做功类轮机使用时，高温高压工质也可以从所述最大旋转壳体上的所述正向导流通道或所述反向导流通道通入，一级级的进入所述最小旋转壳体。

当本发明作为液体泵、空气压缩机等增压类轮机使用时，外部动力驱动所述正向旋转轴以及与该所述正向旋转轴相连接的所述正向旋转壳体和所述反向旋转轴以及与该所述反向旋转轴相连接的所述反向旋转壳体高速旋转，可以将所述最大旋转壳体之外的流体（包括气体或液体）通过所述最大旋转壳体上的所述正向导流通道或所述反向导流通道吸入，被吸入的流体经过一级级的所述正向导流通道和所述反向导流通道后，最后从所述最小旋转壳体导出，形成高温高压流体；也可以将所述最小旋转壳体之内的流体（包括气体或液体）通过所述最小旋转壳体上的所述正向导流通道或所述反向导流通道吸入，被吸入的流体经过一级级的所述正向导流通道和所述反向导流通道后，最后从所述最大旋转壳体导出，形成高温高压流体。

本发明由于只在所述正向旋转轴或所述反向旋转轴的配合面处存在泄漏间隙，不仅该泄漏间隙小，而且轴与轴之间的密封是成熟的现有技术，能够使得工质的泄漏量非常的微弱甚至其对轮机效率的影响能够忽略不计。

本发明的有益效果如下:

1、解决了轮机工质泄漏问题，使得小型轮机的高效率化成为可能。

2、在多级结构中，每级轮机的转速可以相同或不同，从而能够使尺寸大的旋转壳体低转速化，使尺寸小的旋转壳体高转速化，进而能更有效地减少机械振动，提高本发明中的所述低熵轮机的升功率。

3、本发明中的所述低熵轮机不仅可以做蒸汽机、燃气轮机等动力轮机使用，也可以做液体泵、空气压缩机等流体增压类轮机使用，以及作为喷气式发动机使用。

4、本发明中的所述低熵轮机的各级所述正向旋转轴、所述反向旋转轴可以相互独立，可以相互固定连接，也可以通过所述差速器相互连接从而实现各级间的自动平衡。   

附图说明

图1所示的是本发明实施例1的结构示意图；

图2所示的是本发明实施例2的结构示意图；

图3所示的是本发明实施例3的结构示意图；

图4所示的是本发明实施例4的结构示意图；

图5所示的是本发明实施例5的结构示意图；

图6所示的是本发明实施例6的结构示意图；

图7所示的是本发明实施例7的结构示意图；

图8所示的是本发明实施例8的结构示意图；

图9所示的是本发明实施例9的结构示意图；

图10所示的是本发明实施例10的结构示意图；

图11所示的是本发明实施例11的结构示意图；

图12所示的是本发明实施例12的结构示意图；

图13所示的是本发明实施例12的结构示意图；

图14所示的是本发明实施例12的结构示意图;

图15所示的是本发明实施例15的结构示意图;

图16所示的是本发明实施例15的结构示意图;

图17所示的是本发明实施例15的结构示意图;

图18所示的是本发明实施例15的结构示意图;

图19所示的是本发明实施例16的结构示意图;

图20所示的是本发明实施例16的结构示意图；

图21所示的是本发明实施例16的结构示意图;

图22所示的是本发明实施例17的结构示意图。

图中：

2结构体、4结构体工质通道、5轴内工质通道、6正向旋转轴齿轮、7联动齿轮、8联动轴、12通量调整密封壳体、13通量调整轴、14通量调整导流通道、15相位调整机构、17燃烧室、19差速器、61反向旋转轴齿轮、90工质回收通道、99工质回收密封壳体、100高压工质源、110冷凝器、111回流热交换器、112高压泵、119回流热交换器的被加热工质出口、122加热气化装置、200结构体导流通道、300流体源、301高压流体导出通道、900工质回收通道的出口、1101冷凝器的工质出口、1231动力轮机、1232压气轮机、1601正向旋转轴、1602反向旋转轴、1603正向旋转壳体、1604反向旋转壳体、1605正向导流通道、1606反向导流通道、1701燃烧室的做功工质出口、1703最小旋转壳体上的工质导入通道、1704最小旋转壳体上的高压气体导出通道、1705旁通、1709压缩气体使用机构、2601附属正向旋转轴、2602附属反向旋转轴、7000最大轴、16031动叶、16033动叶组合体、16035最小旋转壳体、16036最大旋转壳体、160351填充体。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的低熵轮机，包括两个正向旋转轴1601和三个反向旋转轴1602，所述正向旋转轴1601与所述反向旋转轴1602之间交替套装配合设置，设正向旋转壳体1603和反向旋转壳体1604，所述正向旋转壳体1603和所述反向旋转壳体1604按所述正向旋转轴1601和所述反向旋转轴1602的相互套装次序交替套装配合设置，所述正向旋转轴1601与所述正向旋转壳体1603密封连接，所述反向旋转轴1602与所述反向旋转壳体1604密封连接，在所述正向旋转壳体1603上设正向导流通道1605，在所述反向旋转壳体1604上设反向导流通道1606。

本实施例中，将所述正向旋转壳体1603和所述反向旋转壳体1604均设置为圆柱形。

本实施例中，所述正向旋转壳体1603和所述反向旋转壳体1604中最里层的是一个所述反向旋转壳体1604，将其设为最小旋转壳体16035，最外层的是另一个所述反向旋转壳体1604，将其设为最大旋转壳体16036。在所述最小旋转壳体16035内设填充体160351，所述最小旋转壳体16035和所述填充体160351构成结构体2，所述最小旋转壳体16035上的所述反向导流通道1606设为结构体导流通道200，在所述结构体2内设结构体工质通道4，在与所述最小旋转壳体16035密封连接的所述反向旋转轴1602内设轴内工质通道5，所述结构体导流通道200与所述结构体工质通道4连通，所述结构体工质通道4与所述轴内工质通道5连通，所述轴内工质通道5与高压工质源100连通。

实施例2

如图2所示的低熵轮机，其在实施例1的基础上：两个所述正向旋转轴1601之间经差速器19相互连接，以实现所述低熵轮机的各级之间通量的自我调整。

作为可以变换的实施方式，多个所述反向旋转轴1602之间也可以参考本实施例增设差速器19。

作为可以变换的实施方式，取消多个所述正向旋转轴1601之间的所述差速器19，只在多个所述反向旋转轴1602之间设置差速器19。

实施例3

如图3所示的低熵轮机，其与实施例1的区别在于：取消所述高压工质源100，所述正向旋转壳体1603和所述反向旋转壳体1604均改设为正菱形，最外层的所述正向旋转壳体1603为所述最大旋转壳体16036，所述最大旋转壳体16036上的所述正向导流通道1605与流体源300连通，所述最小旋转壳体16035与高压流体导出通道301（本实施例中，将实施例1中的所述轴内工质通道5作为所述高压流体导出通道301）连通，从而构成流体增压类机械。 

由于本发明中的所谓的“正向旋转”、“反向旋转”并不指特定的方向，故对于一个实施例来说，所谓的“正向旋转”、“反向旋转”仅表示两个不同的旋转方向，因此，实施例1中将最里层的旋转轴作为反向旋转轴和本实施例中将最里层的作为正向旋转轴，并不代表本实施例和实施例1在结构上有何不同，只是，在本实施例中选择了将最里层的旋转轴的旋转方向为“正向旋转”，在实施例1中选择了将最里层的旋转轴的旋转方向为“反向旋转”而已。不仅这样，本发明中的所有实施方式中的“正向旋转”和“反向旋转”代表的方向都可以互换，这种互换只是表述方式的不同，不引起结构上的变化。

实施例4

如图4所示的低熵轮机，其与实施例1的区别在于：所述正向旋转壳体1603和所述反向旋转壳体1604均改设为反菱形。

实施例5

如图5所示的低熵轮机，其在实施例1的基础上：在所有所述正向旋转轴1601上设正向旋转轴齿轮6，每个所述正向旋转轴齿轮6经联动齿轮7与联动轴8连接，在所有所述反向旋转轴1602上设反向旋转轴齿轮61，每个所述反向旋转轴齿轮61经联动齿轮7与所述联动轴8连接，设在同一所述联动轴8上的全部所述联动齿轮7的直径设为相等。

本实施例在具体实施时，根据公知常识在所述反向旋转轴齿轮61与所述联动齿轮7之间设置换向齿轮。

作为可以变换的实施方式，所述反向旋转轴齿轮61可以直接经联动齿轮7与另一个联动轴8连接，此时可选择性地设置所述换向齿轮。

作为可以变换的实施方式，可选择性地取消所述正向旋转轴齿轮6及与所述正向旋转轴齿轮6连接的所述联动齿轮7；或选择性地取消所述反向旋转轴齿轮61及与所述反向旋转轴齿轮61连接的所述联动齿轮7。

实施例6

如图6所示的低熵轮机，其与实施例5的区别在于：设在同一所述联动轴8上的全部所述联动齿轮7的直径设为不等，并取消所述反向旋转轴齿轮61及其相关联的结构。

实施例5及其可变换的实施方式，可以参照本实施例将设在同一所述联动轴8上的部分或全部所述联动齿轮7的直径设为不等。

实施例7

如图7所示的低熵轮机，其在实施例1的基础上：在相邻的所述正向旋转轴1601和所述反向旋转轴1602之间套装设置通量调整轴13，在相邻的所述正向旋转壳体1603和所述反向旋转壳体1604之间套装设置通量调整密封壳体12，在所述通量调整密封壳体12上设通量调整导流通道14，所述通量调整轴13和所述通量调整密封壳体12密封连接，在所述通量调整轴13上设相位调整机构15。

实施例8

如图8所示的低熵轮机，其在实施例1的基础上：增设一个附属反向旋转轴2602，所述附属反向旋转轴2602与所有所述反向旋转壳体1604固定连接，所述附属反向旋转轴2602与所有所述正向旋转壳体1603滑动配合设置。所述结构体工质通道4经所述附属反向旋转轴2602上的通道与所述高压工质源100连通。

作为可以变换的实施方式，取消所述附属反向旋转轴2602及其相关联的机构，同时参照该一个所述附属反向旋转轴2602的设置方式，增设一个附属正向旋转轴2601。

实施例9

如图9所示的低熵轮机，其在实施例1的基础上：增设三个附属正向旋转轴2601和两个附属反向旋转轴2602，所述附属正向旋转轴2601和所述附属反向旋转轴2602按所述正向旋转轴1601和所述反向旋转轴1602的相互套装次序交替套装配合设置，所述附属正向旋转轴2601和与其本身对应的所述正向旋转壳体1603的另一侧密封连接，所述附属反向旋转轴2602和与其本身对应的所述反向旋转壳体1604的另一侧密封连接。

作为可以变换的实施方式，取消所有所述附属正向旋转轴2601中的一个或多个或取消所有所述附属反向旋转轴2602中的一个或多个。

实施例10

如图10所示的低熵轮机，其与实施例1的区别在于：所有所述正向旋转轴1601在端部相互固定连接，所有所述附属反向旋转轴2602在端部相互固定连接。

实施例9至实施例10中，在每个旋转壳体两侧分别设置一个旋转轴，在这种情况下，所谓的“正向旋转轴”、“附属正向旋转轴”只是与同一正向旋转壳体相连的两个旋转轴起的不同的名称，并不是指特定的旋转轴，例如，图10中，将设置在左侧的旋转轴称为“正向旋转轴”、“反向旋转轴”，将设置在右侧的成为“附属正向旋转轴”、“附属反向旋转轴”，相反可以改为将设置在左侧的旋转轴称为“附属正向旋转轴”、“附属反向旋转轴”，将设置在右侧的成为“正向旋转轴”、“反向旋转轴”，或者，将设置在左侧的旋转轴称为“正向旋转轴”、“附属反向旋转轴”，将设置在右侧的成为“附属正向旋转轴”、“反向旋转轴”，这些只是对图10所示的结构的不同描述，不代表结构上的不同。

实施例11

如图11所示的低熵轮机，其与实施例1的区别在于：所述正向旋转壳体1603和所述反向旋转壳体1604均改设为球形。所述正向旋转壳体1603的全部和所述反向旋转壳体1604的全部设为动叶16031，所述正向导流通道1605设为作为所述正向旋转壳体1603的相邻两动叶16031之间所形成的通道，所述反向导流通道1606设为作为所述反向旋转壳体1604的相邻两动叶16031之间形成的通道，即所述正向旋转壳体1603和所述正向导流通道1605构成动叶组合体16033，所述反向旋转壳体1604和所述反向导流通道1606构成另一个动叶组合体16034。

作为可以变换的实施方式，所述正向旋转壳体1603的部分和/或所述反向旋转壳体1604的部分设为动叶16031。

实施例12

如图12所示的低熵轮机，其与实施例1的区别在于：所述正向旋转壳体1603和所述反向旋转壳体1604均改设为正菱形。与所述最大旋转壳体16036所对应的所述反向旋转轴1602设为最大轴7000，在所述最大旋转壳体16036的外围设工质回收密封壳体99，所述工质回收密封壳体99和最大轴7000密封配合设置，在所述工质回收密封壳体99上设工质回收通道90，所述工质回收通道90的出口900经回流热交换器111后再与冷凝器110的工质入口连通，所述回流热交换器111的被加热工质出口119与高压泵112的工质入口连通，工质经所述高压泵112加压再经加热气化装置122后构成所述高压工质源100。

作为可以变换的实施方式，可取消所述回流热交换器111，改为所述工质回收通道90的出口900直接与所述冷凝器110的工质入口连通，进而所述冷凝器110的工质出口1101与所述高压泵112的工质入口连通。

实施例13

如图13所示的低熵轮机，包括一个正向旋转轴1601和一个反向旋转轴1602，所述正向旋转轴1601与所述反向旋转轴1602之间套装配合设置，设正向旋转壳体1603和反向旋转壳体1604，所述正向旋转壳体1603和所述反向旋转壳体1604按所述正向旋转轴1601和所述反向旋转轴1602的相互套装次序套装配合设置，所述正向旋转轴1601与所述正向旋转壳体1603密封连接，所述反向旋转轴1602与所述反向旋转壳体1604密封连接，在所述正向旋转壳体1603上设正向导流通道1605，在所述反向旋转壳体1604上设反向导流通道1606。

本实施例中，所述正向旋转壳体1603和所述反向旋转壳体1604中最里层的是所述正向旋转壳体1603，将其设为最小旋转壳体16035，所述最小旋转壳体16035与高压工质源100连通。所述正向旋转壳体1603和所述反向旋转壳体1604为圆柱形。 

实施例14

如图14所示的低熵轮机，其与实施例15的区别在于：包括两个正向旋转轴1601和两个反向旋转轴1602。

实施例15

如图15、图16、图17或图18所示的低熵轮机，其与实施例10的区别在于：将部分或全部所述正向旋转轴1601和与其本身对应的所述正向旋转壳体1603设为等直径，将部分或全部所述反向旋转轴1602和与其本身对应的所述反向旋转壳体1604设为等直径。其中图15、图16和图17表示的是，在所述正向旋转轴1601上设置所述正向旋转轴齿轮6的三种不同位置，并且这三幅图中是将全部的所述正向旋转轴1601和与其本身对应的所述正向旋转壳体1603设为等直径，将全部所述反向旋转轴1602和与其本身对应的所述反向旋转壳体1604设为等直径。图17中E所示的密封结构，可以是现有技术的密封环，也可以是一种新型的密封结构，具体见本申请人的发明：一种发动机高温高压腔界面体动态端密封配气结构，申请号为200910143631.8。图18中所示的是将部分所述正向旋转轴1601和与其本身对应的所述正向旋转壳体1603设为等直径，将部分所述反向旋转轴1602和与其本身对应的所述反向旋转壳体1604设为等直径。

实施例16

如图19、图20或图21所示的使用所述低熵轮机的系统，设置两个所述低熵轮机，其中一个所述低熵轮机设为动力轮机1231，另一个设为压气轮机1232，所述动力轮机1231的所述正向旋转轴1601与所述压气轮机1232的所述正向旋转轴1601相连，所述动力轮机1231的所述反向旋转轴1602与所述压气轮机1232的所述反向旋转轴1602相连。所述动力轮机1231的所述最小旋转壳体16035上的工质导入通道1703与燃烧室17（图19、图20和图21分别示出了所述燃烧室17的三种不同位置）的做功工质出口1701连通，所述压气轮机的1232所述最小旋转壳体16035上的高压气体导出通道1704与所述燃烧室17的进气口1702连通。

作为可以变换的实施方式，还可以设为包括三个以上所述低熵轮机，此时可以参考本实施例将其中至少一个所述低熵轮机设为所述动力轮机1231，其余所有设为所述压气轮机1232。

作为可以变换的实施方式，可以取消所述燃烧室17及其关联结构，而是采用其他的高压工质源为所述动力轮机1231提供高温高压工质。

实施例17

如图22所示的使用所述低熵轮机的系统，其在实施例16的基础上：在所述高压气体导出通道1704上设旁通1705，所述旁通1705与压缩气体使用机构1709连通。

作为可以变换的实施方式，本发明所有设置有所述填充体160351及其关联结构的实施方式中，均可选择性地取消所述填充体160351及其关联的结构，并参照实施例13、14使所述最小旋转壳体16035的内腔直接与相关结构（包括所述高压工质源100、所述高压流体导出通道301）连通，当然，也可以在实施例13、14的基础上增设所述填充体160351及其关联的结构。

本发明中各实施例中的所述正向旋转轴1601和所述反向旋转轴1602及其关联结构的个数，可以根据需要增减，不影响本发明的目的的实现。

本发明所有所述低熵轮机的实施方式中，要么设置了所述高压工质源100作为做功机构，要么设置了所述流体源300作为增压机构，作为可以变换的实施方式，设置了所述高压工质源100的实施方式，可以通过取消所述高压工质源100改设所述流体源300改为增压机构，设置了所述流体源300的实施方式，也可以通过取消所述流体源300改设所述高压工质源100改为做功机构。

本发明所有设置有两个以上所述正向旋转轴1601和两个以上所述反向旋转轴1602，同时未设置所述通量调整轴13或未设置所述联动齿轮7等结构的实施方式中，均可以选择性地参照实施例2使多个所述正向旋转轴1601之间经差速器19相互连接和/或使多个所述反向旋转轴1602之间经差速器19相互连接。

本发明所有的未设置所述差速器19的实施方式中，均可以选择性地参照实施例5和实施例6以及可变换的实施方式，设置所述正向旋转轴齿轮6、所述反向旋转轴齿轮61及其关联结构，或可选择性地参照实施例7设置通量调整轴13及相关联的结构。

本发明所有的实施方式，均可参照实施例10 及其可变换的实施方式，将所有所述正向旋转轴1601在端部相互固定连接和/或将所有所述反向旋转轴1602在端部相互固定连接。

本发明所有的实施方式，均可以参照实施例11将所述正向旋转壳体1603的部分或全部和所述反向旋转壳体1604的部分或全部设为动叶16031，并相应地设置所述动叶组合体16034等相关联的结构。

本发明的所有实施方式均可参照实施例15及其可变换的实施方式将部分或全部所述正向旋转轴1601和所述正向旋转壳体1603设为等直径，将部分或全部所述反向旋转轴1602和所述反向旋转壳体1604设为等直径。

本发明所有所述低熵轮机的实施方式中，均采用在旋转轴上设齿轮（包括正向旋转轴齿轮6和所述反向旋转轴齿轮61）方式进行传动，作为可以变换的实施方式，改为采用其他的方式进行传动。

本发明的所有实施方式，在具体实施时，可选择性地将所述正向旋转壳体1603和所述反向旋转壳体1604参照实施例1均设置为圆柱形，或参照实施例3均设置为正菱形，或参照实施例4均设置为反菱形，或参照实施例11均设置为球形，或其它可以实现所述正向旋转壳体1603和所述反向旋转壳体1604按所述正向旋转轴1601和所述反向旋转轴1602的相互套装次序交替套装配合设置的形状。

显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低熵轮机，包括至少一个正向旋转轴（1601）和至少一个反向旋转轴（1602），其特征在于：所述正向旋转轴（1601）与所述反向旋转轴（1602）之间交替套装配合设置，设正向旋转壳体（1603）和反向旋转壳体（1604），所述正向旋转壳体（1603）和所述反向旋转壳体（1604）按所述正向旋转轴（1601）和所述反向旋转轴（1602）的相互套装次序交替套装配合设置，所述正向旋转轴（1601）与所述正向旋转壳体（1603）密封连接，所述反向旋转轴（1602）与所述反向旋转壳体（1604）密封连接，在所述正向旋转壳体（1603）上设正向导流通道（1605），在所述反向旋转壳体（1604）上设反向导流通道（1606）；

所述正向旋转壳体（1603）和所述反向旋转壳体（1604）中最里层的一个旋转壳体设为最小旋转壳体（16035），所述正向旋转壳体（1603）和所述反向旋转壳体（1604）中最外层的一个旋转壳体设为最大旋转壳体（16036）。

2.根据权利要求1所述低熵轮机，其特征在于：所述低熵轮机包括至少两个所述正向旋转轴（1601）和/或至少两个所述反向旋转轴（1602）。

3.根据权利要求2所述低熵轮机，其特征在于：多个所述正向旋转轴（1601）之间经差速器（19）相互连接和/或多个所述反向旋转轴（1602）之间经差速器（19）相互连接，以实现所述低熵轮机的各级之间通量的自我调整。

4.根据权利要求1、2或3所述低熵轮机，其特征在于：所述最小旋转壳体（16035）与燃烧室（17）的做功工质出口（1701）连通，所述燃烧室（17）的进气口（1702）与压缩空气源连通；或者所述最小旋转壳体（16035）与高压工质源（100）连通。

5.根据权利要求1、2或3所述低熵轮机，其特征在于：所述最大旋转壳体（16036）上的所述正向导流通道（1605）或所述反向导流通道（1606）与流体源（300）连通，所述最小旋转壳体（16035）与高压流体导出通道（301）连通。

6.根据权利要求1、2或3所述低熵轮机，其特征在于：在所述最小旋转壳体（16035）内设填充体（160351），所述最小旋转壳体（16035）和所述填充体（160351）构成结构体（2），所述最小旋转壳体（16035）上的所述正向导流通道（1605）或所述反向导流通道（1606）设为结构体导流通道（200），在所述结构体（2）内设结构体工质通道（4），在与所述最小旋转壳体（16035）密封连接的所述正向旋转轴（1601）内或所述反向旋转轴（1602）内设轴内工质通道（5），所述结构体导流通道（200）与所述结构体工质通道（4）连通，所述结构体工质通道（4）与所述轴内工质通道（5）连通，所述轴内工质通道（5）与高压工质源（100）连通。

7.根据权利要求2所述低熵轮机，其特征在于：在所有所述正向旋转轴（1601）上设正向旋转轴齿轮（6），每个所述正向旋转轴齿轮（6）经联动齿轮（7）与联动轴（8）连接，设在同一所述联动轴（8）上的全部所述联动齿轮（7）的直径设为相等，或者设在同一所述联动轴（8）上的部分或全部所述联动齿轮（7）的直径设为不等；或者在所有所述反向旋转轴（1602）上设反向旋转轴齿轮（61），每个所述反向旋转轴齿轮（61）经联动齿轮（7）与联动轴（8）连接，设在同一所述联动轴（8）上的全部所述联动齿轮（7）的直径设为相等,或者设在同一所述联动轴（8）上的部分或全部所述联动齿轮（7）的直径设为不等。

8.根据权利要求2所述低熵轮机，其特征在于：在所有所述正向旋转轴（1601）上设正向旋转轴齿轮（6），每个所述正向旋转轴齿轮（6）经联动齿轮（7）与联动轴（8）连接，在所有所述反向旋转轴（1602）上设反向旋转轴齿轮（61），每个所述反向旋转轴齿轮（61）经联动齿轮（7）与所述联动轴（8）连接或经联动齿轮（7）与另一个联动轴（8）连接；设在同一所述联动轴（8）上的全部所述联动齿轮（7）的直径设为相等，或者设在同一所述联动轴（8）上的部分或全部所述联动齿轮（7）的直径设为不等。

9.根据权利要求1、2或3所述低熵轮机，其特征在于：在相邻的所述正向旋转轴（1601）和所述反向旋转轴（1602）之间套装设置通量调整轴（13），在相邻的所述正向旋转壳体（1603）和所述反向旋转壳体（1604）之间套装设置通量调整密封壳体（12），在所述通量调整密封壳体（12）上设通量调整导流通道（14），所述通量调整轴（13）和所述通量调整密封壳体（12）密封连接，在所述通量调整轴（13）上设相位调整机构（15）。

10.根据权利要求1、2或3所述低熵轮机，其特征在于：设至少一个附属正向旋转轴（2601）和/或至少一个附属反向旋转轴（2602）；

在同时设置所述附属正向旋转轴（2601）和所述附属反向旋转轴（2602）的结构中，所述附属正向旋转轴（2601）和所述附属反向旋转轴（2602）按所述正向旋转轴（1601）和所述反向旋转轴（1602）的相互套装次序交替套装配合设置，所述附属正向旋转轴（2601）和与其本身对应的所述正向旋转壳体（1603）的另一侧密封连接，所述附属反向旋转轴（2602）和与其本身对应的所述反向旋转壳体（1604）的另一侧密封连接；   

在只设置多个所述附属正向旋转轴（2601）或只设置多个所述附属反向旋转轴（2602）的结构中，所述附属正向旋转轴（2601）或所述附属反向旋转轴（2602）按所述正向旋转轴（1601）或所述反向旋转轴（1602）的套装次序套装配合设置，所述附属正向旋转轴（2601）和与其本身对应的所述正向旋转壳体（1603）的另一侧密封连接，或所述附属反向旋转轴（2602）和与其本身对应的所述反向旋转壳体（1604）的另一侧密封连接；

在只设一个所述附属正向旋转轴（2601）或只设一个所述附属反向旋转轴（2602）的结构中，所述附属正向旋转轴（2601）与所有所述正向旋转壳体（1603）固定连接，所述附属正向旋转轴（2601）与所有所述反向旋转壳体（1604）滑动配合设置；或所述附属反向旋转轴（2602）与所有所述反向旋转壳体（1604）固定连接，所述附属反向旋转轴（2602）与所有所述正向旋转壳体（1603）滑动配合设置。

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