CN103867299B - 分置转壳朗肯循环发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分置转壳朗肯循环发动机，所述分置转壳朗肯循环发动机包括旋转外壳体、叶轮独立转子、永磁体、汽化器和旋转电感线圈，内射喷射通道与所述旋转外壳体有矩设置，所述内射喷射通道喷射的气体工质对所述叶轮独立转子的叶轮结构做功推动所述叶轮独立转子旋转，所述永磁体设在所述叶轮独立转子上，所述旋转电感线圈设在所述旋转外壳体上，所述永磁体与所述旋转电感线圈相互作用对外输出电力或输出机械动力。本发明中所公开的所述分置转壳朗肯循环发动机体积小，重量轻，由于采用外燃式，所以燃料多样性好，污染排放少。

Description

分置转壳朗肯循环发动机

技术领域

本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种分置转壳朗肯循环发动机。

背景技术

传统朗肯循环发动机（即朗肯循环热动力系统，例如热电站）体积庞大而笨重，其主要原因是只有动叶旋转，而静叶不转，而且泵送系统比较复杂，如果能够发明一种结构简单的朗肯循环发动机就能够使其在交通运输领域得到广泛应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：

方案一：一种分置转壳朗肯循环发动机，包括旋转外壳体、叶轮独立转子、永磁体、汽化器和旋转电感线圈，在所述旋转外壳体上设工质分配通道，内射喷射通道与所述旋转外壳体有矩设置，所述工质分配通道的气相工质出口与所述内射喷射通道的工质入口连通，所述叶轮独立转子设置在所述旋转外壳体的内部，所述叶轮独立转子的旋转轴线与所述旋转外壳体的旋转轴线共线，所述叶轮独立转子与所述旋转外壳体旋转配合设置，所述内射喷射通道喷射的气体工质对所述叶轮独立转子的叶轮结构做功推动所述叶轮独立转子旋转，在所述旋转外壳体上设乏气导出口，所述乏气导出口与静止工质回收壳体连通；在所述静止工质回收壳体上设冷凝冷却器或所述静止工质回收壳体与冷凝冷却器连通，在所述静止工质回收壳体上设有所述冷凝冷却器的结构中，所述静止工质回收壳体的液体出口与液体加压泵的工质入口连通，在所述静止工质回收壳体与所述冷凝冷却器连通的结构中，所述冷凝冷却器的液体出口与液体加压泵的工质入口连通；所述液体加压泵的工质出口与所述汽化器的液体入口连通，所述汽化器的气体出口经旋转接头与所述工质分配通道的工质入口连通；所述永磁体设在所述叶轮独立转子上，所述旋转电感线圈设在所述旋转外壳体上，所述永磁体与所述旋转电感线圈相互作用在所述旋转电感线圈产生电动势，或所述永磁体设在所述旋转外壳体上，所述旋转电感线圈设在所述叶轮独立转子上，所述永磁体与所述旋转电感线圈相互作用在所述旋转电感线圈产生电动势；所述旋转电感线圈经电刷对外输出电力，或所述旋转电感线圈设为闭合电感线圈，所述闭合电感线圈对静止发电线圈形成电磁感应，所述静止发电线圈对外输出电力，或所述旋转电感线圈设为闭合电感线圈，所述闭合电感线圈对电感转子形成电磁感应，所述电感转子对外输出机械动力，或所述旋转电感线圈设为闭合电感线圈，所述闭合电感线圈对永磁转子形成电磁感应，所述永磁转子对外输出机械动力。

方案二：在方案一的基础上，所述永磁体设为柱面永磁体，所述旋转电感线圈设为旋转柱面电感线圈。

方案三：在方案一的基础上，所述永磁体设为端面永磁体，所述旋转电感线圈设为旋转端面电感线圈。

方案四：一种分置转壳朗肯循环发动机，包括旋转外壳体、叶轮独立转子、汽化器和角动量反制体，在所述旋转外壳体上设工质分配通道，内射喷射通道与所述旋转外壳体有矩设置，所述工质分配通道的气相工质出口与所述内射喷射通道的工质入口连通，所述叶轮独立转子设置在所述旋转外壳体的内部，所述叶轮独立转子的旋转轴线与所述旋转外壳体的旋转轴线共线，所述叶轮独立转子与所述旋转外壳体旋转配合设置，所述角动量反制体设置在所述叶轮独立转子上，所述内射喷射通道喷射的气体工质冲击到所述叶轮独立转子的叶轮结构后改变流动方向，在所述旋转外壳体上设乏气导出口，被所述叶轮独立转子的叶轮结构改变流动方向的工质经所述乏气导出口进入静止工质回收壳体，在所述静止工质回收壳体上设冷凝冷却器或所述静止工质回收壳体与冷凝冷却器连通，在所述静止工质回收壳体上设有所述冷凝冷却器的结构中，所述静止工质回收壳体的液体出口与液体加压泵的工质入口连通，在所述静止工质回收壳体与所述冷凝冷却器连通的结构中，所述冷凝冷却器的液体出口与液体加压泵的工质入口连通；所述液体加压泵的工质出口与所述汽化器的液体入口连通，所述汽化器的气体出口经旋转接头与所述工质分配通道的工质入口连通；所述旋转外壳体对外输出机械动力，或在所述旋转外壳体上设置永磁体，所述永磁体对静止发电线圈形成电磁感应，所述静止发电线圈对外输出电力。

方案五：在方案四的基础上，所述角动量反制体设为阻尼叶轮。

方案六：在方案四的基础上，所述角动量反制体设为重力偏心结构体。

方案七：在方案四的基础上，所述角动量反制体设为反制永磁体，所述反制永磁体与静止永磁体相互作用，所述静止永磁体设置在机体上。

方案八：在方案四的基础上，所述角动量反制体设为反制永磁体，所述反制永磁体与静止励磁体相互作用，所述静止励磁体设置在机体上。

方案九：在方案四的基础上，所述角动量反制体设为反制电感线圈，所述反制电感线圈与静止永磁体相互作用，所述静止永磁体设置在机体上。

方案十：在方案四的基础上，所述角动量反制体设为反制电感线圈，所述反制电感线圈与静止励磁体相互作用，所述静止励磁体设置在机体上。

方案十一：在上述任一方案的基础上，所述分置转壳朗肯循环发动机还包括回热器，所述回热器设置在所述汽化器的液体入口和所述乏气导出口之间的工质流通通道上。

方案十二：在方案一至十一中任一方案的基础上，所述内射喷射通道与所述旋转外壳体轴向有矩设置，所述叶轮结构设为轴流透平。

方案十三：在方案一至十一中任一方案的基础上，所述内射喷射通道与所述旋转外壳体径向有矩设置，所述叶轮结构设为径流透平。

方案十四：在方案一至十三中任一方案的基础上，在所述旋转外壳体的内侧壁上设至少一个壳体轴流叶轮结构，在所述叶轮独立转子上设与所述壳体轴流叶轮结构同数量的转子轴流叶轮结构。

方案十五：在方案一至十三中任一项方案的基础上，在所述旋转外壳体的内侧壁上设至少一个壳体轴流叶轮结构，在所述叶轮独立转子上设个数为所述壳体轴流叶轮结构的数量减一个的转子轴流叶轮结构。

方案十六：在上述任一方案的基础上，所述内射喷射通道设为内射拉瓦尔喷管。

方案十七：一种分置转壳朗肯循环发动机，包括旋转外壳体、喷管独立转子、永磁体、汽化器和旋转电感线圈，在所述喷管独立转子上设工质分配通道，外射喷射通道与所述喷管独立转子有矩设置，所述工质分配通道的气相工质出口与所述外射喷射通道的工质入口连通，在所述旋转外壳体的内侧设叶轮结构，所述喷管独立转子设置在所述旋转外壳体的内部，所述喷管独立转子的旋转轴线与所述旋转外壳体的旋转轴线共线，所述喷管独立转子与所述旋转外壳体旋转配合设置，所述外射喷射通道喷射的气体工质对所述叶轮结构做功推动所述旋转外壳体旋转，在所述旋转外壳体上设乏气导出口，所述乏气导出口与静止工质回收壳体连通；在所述静止工质回收壳体上设冷凝冷却器或所述静止工质回收壳体与冷凝冷却器连通，在所述静止工质回收壳体上设有所述冷凝冷却器的结构中，所述静止工质回收壳体的液体出口与液体加压泵的工质入口连通，在所述静止工质回收壳体与所述冷凝冷却器连通的结构中，所述冷凝冷却器的液体出口与液体加压泵的工质入口连通；所述液体加压泵的工质出口与所述汽化器的液体入口连通，所述汽化器的气体出口经旋转接头与所述工质分配通道的工质入口连通；所述永磁体设在所述喷管独立转子上，所述旋转电感线圈设在所述旋转外壳体上，所述永磁体与所述旋转电感线圈相互作用在所述旋转电感线圈产生电动势，或所述永磁体设在所述旋转外壳体上，所述旋转电感线圈设在所述喷管独立转子上，所述永磁体与所述旋转电感线圈相互作用在所述旋转电感线圈产生电动势；所述旋转电感线圈经电刷对外输出电力，或所述旋转电感线圈设为闭合电感线圈，所述闭合电感线圈对静止发电线圈形成电磁感应，所述静止发电线圈对外输出电力，或所述旋转电感线圈设为闭合电感线圈，所述闭合电感线圈对电感转子形成电磁感应，所述电感转子对外输出机械动力，或所述旋转电感线圈设为闭合电感线圈，所述闭合电感线圈对永磁转子形成电磁感应，所述永磁转子对外输出机械动力。

方案十八：在方案十七的基础上，所述永磁体设为柱面永磁体，所述旋转电感线圈设为旋转柱面电感线圈。

方案十九：在方案十七的基础上，所述永磁体设为端面永磁体，所述旋转电感线圈设为旋转端面电感线圈。

方案二十：在方案十七至十九中任一方案的基础上，所述分置转壳朗肯循环发动机还包括回热器，所述回热器设置在所述汽化器的液体入口和所述乏气导出口之间的工质流通通道上。

方案二十一：在方案十七至二十中任一方案的基础上，所述外射喷射通道与所述喷管独立转子轴向有矩设置，所述叶轮结构设为轴流透平。

方案二十二：在方案十七至二十中任一方案的基础上，所述外射喷射通道与所述喷管独立转子径向有矩设置，所述叶轮结构设为径流透平。

方案二十三：在方案十七至二十二中任一方案的基础上，，所述外射喷射通道设为外射拉瓦尔喷管。

方案二十四：在上述任一方案的基础上，所述汽化器的承压能力大于5MPa。

方案二十五：在上述任一方案的基础上，所述汽化器产生的工质的温度和压力符合类绝热关系。

本发明中，所谓的“旋转外壳体”是指自身发生旋转的、密闭的壳体。

本发明中，所谓的“叶轮独立转子”是指带有叶轮的、设置在所述旋转外壳体内的、与外界没有直接机械连接的转子。

本发明中，所谓的“喷管独立转子”是指带有喷射通道的、设置在所述旋转外壳体内的、与外界没有直接机械连接的转子。

本发明中，所谓的“旋转电感线圈”是指做旋转运动的电感线圈。

本发明中，所谓的“内射喷射通道与所述旋转外壳体有矩设置”是指所述内射喷射通道喷射所受到的反作用力的方向线与所述旋转外壳体的旋转轴线不相交的设置方式，即所述内射喷射通道由喷射所得反作用力对于所述旋转外壳体的旋转轴线形成扭矩的设置方式。

本发明中，所谓的“外射喷射通道与所述喷管独立转子有矩设置”是指所述外射喷射通道喷射所受到的反作用力的方向线与所述喷管独立转子的旋转轴线不相交的设置方式，即所述外射喷射通道由喷射所得反作用力对于所述喷管独立转子的旋转轴线形成扭矩的设置方式。

本发明中，所谓的“所述内射喷射通道与所述旋转外壳体轴向有矩设置”是指所述内射喷射通道的喷射方向与所述旋转外壳体的旋转轴线之间的夹角不等于90度，且所述内射喷射通道的喷射方向线与所述旋转外壳体的旋转轴线不相交的设置方式。

本发明中，所谓的“所述内射喷射通道与所述旋转外壳体径向有矩设置”是指所述内射喷射通道的喷射方向与所述旋转外壳体的旋转轴线之间的夹角等于90度，且所述内射喷射通道的喷射方向线与所述旋转外壳体的旋转轴线不相交的设置方式。

本发明中，所谓的“所述外射喷射通道与所述喷管独立转子轴向有矩设置”是指所述外射喷射通道的喷射方向与所述喷管独立转子的旋转轴线之间的夹角不等于90度，且所述外射喷射通道的喷射方向线与所述喷管独立转子的旋转轴线不相交的设置方式。

本发明中，所谓的“所述外射喷射通道与所述喷管独立转子径向有矩设置，”是指所述外射喷射通道的喷射方向与所述喷管独立转子的旋转轴线之间的夹角等于90度，且所述外射喷射通道的喷射方向线与所述喷管独立转子的旋转轴线不相交的设置方式。

本发明中，所述内射喷射通道是指向所述旋转外壳体内部喷射的喷射通道。所述内射喷射通道可选择性地设置一个或两个以上，在设置所述内射喷射通道时，要充分考虑所述旋转外壳体的动平衡和所述旋转外壳体的受力平衡。

本发明中，所述外射喷射通道是指向远离所述喷管独立转子轴线方向喷射的喷射通道。所述外射喷射通道可选择性地设置一个或两个以上，在设置所述外射喷射通道时，要充分考虑所述喷管独立转子的动平衡和所述喷管独立转子的受力平衡。

本发明中，所谓的“喷射通道”是指一切可以喷射流体获得反作用力的通道，例如，亚音速喷管、超音速喷管（即拉瓦尔喷管）、透平（包括涡轮）或导流喷射通道等。

本发明中，所述喷射通道设置的目的是通过流体喷射产生反作用力。

本发明中，所谓的“汽化器”是指能够使液体工质发生汽化、临界化、超临界化、超超临界化或过热化的装置，它可以是外燃汽化器、热交换器、太阳能汽化器、锅炉。

本发明中，所述叶轮结构是指由叶片构成的结构体，可以是轴流式即轴流透平（也可称轴流叶片），也可以径流式即径流透平。

本发明中，所述叶轮结构是指透平。

本发明中，所述电感转子相当于电动机的鼠笼转子。

本发明中，所谓的“角动量反制体”是指具有阻碍或限制所述叶轮独立转子旋转作用的物体，例如阻尼叶轮、重力偏心结构体、反制永磁体、反制电感线圈等。

本发明中，所谓的“阻尼叶轮”是指减缓所述叶轮独立转子旋转速度的叶轮。

本发明中，所谓的“重力偏心结构体”是指防止所述叶轮独立转子旋转的偏心设置的质量块。

本发明中，所谓的“反制永磁体”是指通过接收外部磁场作用限制所述叶轮独立转子旋转的永磁体。

本发明中，所谓的“反制电感线圈”是指通过接收外部磁场作用限制所述叶轮独立转子旋转的电感线圈。

本发明中所公开的所述分置转壳朗肯循环发动机的工质可以是水，也可以是其它一切可用于朗肯循环的工质，例如，烷烃、氟立昂或醇类等。

本发明中，应根据公知技术设置热源对所述汽化器的工质进行加热使工质发生汽化并可选择性地实现临界化、超临界化、超超临界化和/或过热化，所述热源可为燃烧室也可为余热。

本发明中，所述汽化器的承压能力可选择性地设为大于5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa、10MPa、11MPa、12MPa、13MPa、14MPa、15MPa、16MPa、17MPa、18MPa、19MPa、20MPa、21MPa、22MPa、23MPa、24MPa、25MPa、26MPa、27MPa、28MPa、29MPa或设为大于30MPa。

本发明中，所述汽化器的工质压力应与其承压能力相匹配，即所述汽化器内的最高工质压力达到其承压能力。

本发明中，所述类绝热关系包括下列三种情况：1.气体工质的状态参数（即工质的温度和压力）点在工质绝热关系曲线（即经过标准状态点的工质绝热关系曲线）上，即气体工质的状态参数点在图13中O-A-H所示曲线上；2.气体工质的状态参数（即工质的温度和压力）点在所述工质绝热关系曲线左侧，即气体工质的状态参数点在图13中O-A-H所示曲线的左侧；3.气体工质的状态参数（即工质的温度和压力）点在所述工质绝热关系曲线右侧，即气体工质的状态参数点在图13中O-A-H所示曲线的右侧，但是气体工质的温度不高于由此气体工质的压力按绝热关系计算所得温度加1000K的和、加950K的和、加900K的和、加850K的和、加800K的和、加750K的和、加700K的和、加650K的和、加600K的和、加550K的和、加500K的和、加450K的和、加400K的和、加350K的和、加300K的和、加250K的和、加200K的和、加190K的和、加180K的和、加170K的和、加160K的和、加150K的和、加140K的和、加130K的和、加120K的和、加110K的和、加100K的和、加90K的和、加80K的和、加70K的和、加60K的和、加50K的和、加40K的和、加30K的和/或不高于加20K的和，即如图13所示，所述气体工质的实际状态点为B点，A点是压力与B点相同的绝热关系曲线上的点，A点和B点之间的温差应小于1000K、900K、850K、800K、750K、700K、650K、600K、550K、500K、450K、400K、350K、300K、250K、200K、190K、180K、170K、160K、150K、140K、130K、120K、110K、100K、90K、80K、70K、60K、50K、40K、30K或小于20K。

本发明中，所述类绝热关系可以是上述三种情况中的任何一种，也就是指：所述汽化器的产生的工质的状态参数（即气体工质的温度和压力）点在如图13所示的通过B点的绝热过程曲线E-B-D的左侧区域内。

本发明中，应根据公知技术设置冷源对所述冷凝冷却器内的工质进行冷却冷凝，所述冷源可为散热器或热交换器等。

本发明中，可根据公知技术对所述冷凝冷却器内的被冷却冷凝工质进行回热。

本发明中，应根据热能与动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统等。

本发明的有益效果如下:

本发明中的所述分置转壳朗肯循环发动机体积小，重量轻，由于采用外燃式，所以燃料多样性好，污染排放少。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例2的结构示意图；

图3是本发明实施例3的结构示意图；

图4是本发明实施例4的结构示意图；

图5是本发明实施例5的结构示意图；

图6是本发明实施例6的结构示意图；

图7是本发明实施例7的结构示意图；

图8是本发明实施例8的结构示意图；

图9是本发明实施例9的结构示意图；

图10是本发明实施例10的结构示意图；

图11是本发明实施例11的结构示意图；

图12是本发明实施例12的结构示意图；

图13所示的是气体工质的温度T和压力P的关系图，

图中：

1旋转外壳体、2叶轮独立转子、21喷管独立转子、3永磁体、31静止永磁体、301柱面永磁体、302端面永磁体、4汽化器、5旋转电感线圈、501旋转柱面电感线圈、502旋转端面电感线圈、6工质分配通道、7内射喷射通道、71外射喷射通道、8乏气导出口、9静止工质回收壳体、10冷凝冷却器、11液体加压泵、13回热器、14静止发电线圈、15电感转子、16永磁转子、17角动量反制体、171阻尼叶轮、172重力偏心结构体、173反制永磁体。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的分置转壳朗肯循环发动机，包括旋转外壳体1、叶轮独立转子2、永磁体3、汽化器4和旋转电感线圈5，在所述旋转外壳体1上设工质分配通道6，内射喷射通道7与所述旋转外壳体1有矩设置，所述工质分配通道6的气相工质出口与所述内射喷射通道7的工质入口连通，所述叶轮独立转子2设置在所述旋转外壳体1的内部，所述叶轮独立转子2的旋转轴线与所述旋转外壳体1的旋转轴线共线，所述叶轮独立转子2与所述旋转外壳体1旋转配合设置，所述内射喷射通道7喷射的气体工质对所述叶轮独立转子2的叶轮结构做功推动所述叶轮独立转子2旋转，在所述旋转外壳体1设乏气导出口8，所述乏气导出口8与静止工质回收壳体9连通，所述静止工质回收壳体9与冷凝冷却器10连通，所述冷凝冷却器10的液体出口与液体加压泵11的工质入口连通，所述液体加压泵11的工质出口与所述汽化器4的液体入口连通，所述汽化器4的气体出口经旋转接头与所述工质分配通道6的工质入口连通，所述永磁体3设在所述叶轮独立转子2上，所述旋转电感线圈5设在所述旋转外壳体1上，所述永磁体3与所述旋转电感线圈5相互作用在所述旋转电感线圈5产生电动势，所述旋转电感线圈5设为闭合电感线圈，所述闭合电感线圈对静止发电线圈14形成电磁感应，所述静止发电线圈14对外输出电力。

本实施例中，所述内射喷射通道7与所述旋转外壳体1径向有矩设置，所述叶轮结构设为径流透平，所述永磁体3设为柱面永磁体301，所述旋转电感线圈5设为旋转柱面电感线圈501。所述内射喷射通道7设为内射拉瓦尔喷管。

实施例2

如图2所示的分置转壳朗肯循环发动机，包括旋转外壳体1、喷管独立转子21、永磁体3、汽化器4和旋转电感线圈5，在所述喷管独立转子21上设工质分配通道6，外射喷射通道71与所述喷管独立转子21有矩设置，所述工质分配通道6的气相工质出口与所述外射喷射通道71的工质入口连通，在所述旋转外壳体1的内侧设叶轮结构，所述喷管独立转子21设置在所述旋转外壳体1的内部，所述喷管独立转子21的旋转轴线与所述旋转外壳体1的旋转轴线共线，所述喷管独立转子21与所述旋转外壳体1旋转配合设置，所述外射喷射通道71喷射的气体工质对所述叶轮结构做功推动所述旋转外壳体1旋转，在所述旋转外壳体1上设乏气导出口8，所述乏气导出口8与静止工质回收壳体9连通，所述静止工质回收壳体9与冷凝冷却器10连通，所述冷凝冷却器10的液体出口与液体加压泵11的工质入口连通，所述液体加压泵11的工质出口与所述汽化器4的液体入口连通，所述汽化器4的气体出口经旋转接头与所述工质分配通道6的工质入口连通，所述永磁体3设在所述喷管独立转子21上，所述旋转电感线圈5设在所述旋转外壳体1上，所述永磁体3与所述旋转电感线圈5相互作用在所述旋转电感线圈5产生电动势，所述旋转电感线圈5设为闭合电感线圈，所述闭合电感线圈对静止发电线圈14形成电磁感应，所述静止发电线圈14对外输出电力，

本实施例中，所述永磁体3设为柱面永磁体301，所述旋转电感线圈5设为旋转柱面电感线圈501，所述外射喷射通道71与所述喷管独立转子21径向有矩设置，所述叶轮结构设为径流透平。所述外射喷射通道71设为外射拉瓦尔喷管。

实施例3

如图3所示的分置转壳朗肯循环发动机，其与实施例1的区别在于：在所述旋转外壳体1的内侧壁上设至少一个壳体轴流叶轮结构，在所述叶轮独立转子2上设与所述壳体轴流叶轮结构同数量的转子轴流叶轮结构，具体地，所述壳体轴流叶轮结构和所述转子轴流叶轮结构数量均设为一个，取消所述静止发电线圈14，所述闭合电感线圈改为对电感转子15形成电磁感应，所述电感转子15对外输出机械动力。

实施例4

如图4所示的分置转壳朗肯循环发动机，其与实施例2的区别在于：取消所述静止发电线圈14，所述闭合电感线圈改为对电感转子15形成电磁感应，所述电感转子15对外输出机械动力。

实施例5

如图5所示的分置转壳朗肯循环发动机，其与实施例3的区别在于：所述永磁体3改设在所述旋转外壳体1上，所述旋转电感线圈5改设在所述叶轮独立转子2上。

实施例6

如图6所示的分置转壳朗肯循环发动机，其与实施例4的区别在于：所述永磁体3改设在所述旋转外壳体1上，所述旋转电感线圈5改设在所述喷管独立转子21上。

实施例7

如图7所示的分置转壳朗肯循环发动机，其与实施例2的基础上：所述分置转壳朗肯循环发动机还包括回热器13，所述回热器13设置在所述汽化器4的液体入口和所述乏气导出口8之间的工质流通通道上，具体地，所述回热器13设置在所述冷凝冷却器10的工质入口和所述乏气导出口8之间的工质流通通道上，从而将经所述冷凝冷却器10冷凝之前的工质的热量传递给即将进入所述汽化器4中的工质，提高发动机的效率。

作为可以变换的实施方式，所述回热器13可选择性地改设在所述汽化器4的液体入口和所述乏气导出口8之间的工质流通通道的其它位置上。

实施例8

如图8所示的分置转壳朗肯循环发动机，包括旋转外壳体1、叶轮独立转子2、汽化器4和角动量反制体17，在所述旋转外壳体1上设工质分配通道6，内射喷射通道7与所述旋转外壳体1有矩设置，所述工质分配通道6的气相工质出口与所述内射喷射通道7的工质入口连通，所述叶轮独立转子2设置在所述旋转外壳体1的内部，所述叶轮独立转子2的旋转轴线与所述旋转外壳体1的旋转轴线共线，所述叶轮独立转子2与所述旋转外壳体1旋转配合设置，所述角动量反制体17设置在所述叶轮独立转子2上，所述内射喷射通道7喷射的气体工质冲击到所述叶轮独立转子2的叶轮结构后改变流动方向，在所述旋转外壳体1上设乏气导出口8，被所述叶轮独立转子2的所述叶轮结构改变流动方向的工质经所述乏气导出口8进入静止工质回收壳体9，所述静止工质回收壳体9与冷凝冷却器10连通，所述冷凝冷却器10的液体出口与液体加压泵11的工质入口连通，所述液体加压泵11的工质出口与所述汽化器4的液体入口连通，所述汽化器4的气体出口经旋转接头与所述工质分配通道6的工质入口连通，所述旋转外壳体1对外输出机械动力，具体地，所述角动量反制体17设为反制永磁体173，所述反制永磁体173与静止永磁体31相互作用，所述静止永磁体31设置在机体上。

本实施例中，所述内射喷射通道7设为内射拉瓦尔喷管。

作为可变换的实施方式，还可选择性地取消所述旋转外壳体1对外输出机械动力，在所述旋转外壳体1上设置永磁体3，所述永磁体3对静止发电线圈14形成电磁感应，所述静止发电线圈14对外输出电力。

实施例9

如图9所示的分置转壳朗肯循环发动机，其与实施例8的区别在于：所述角动量反制体17改设为阻尼叶轮171；

实施例10

如图10所示的分置转壳朗肯循环发动机，其与实施例8的区别在于：所述角动量反制体17改设为重力偏心结构体172。

作为可以变换的实施方式，所述角动量反制体17还可选择性地改使所述反制永磁体173与静止励磁体相互作用，所述静止励磁体设置在机体上；或将所述角动量反制体17改设为反制电感线圈，所述反制电感线圈与静止永磁体31相互作用，所述静止永磁体31设置在机体上；或将所述角动量反制体17改设为反制电感线圈，所述反制电感线圈与静止励磁体相互作用，所述静止励磁体设置在机体上。

实施例8的可变换的实施方式也可选择性地参照实施例9或实施例10及其可变换的实施方式改设所述角动量反制体17。

实施例11

如图11所示的分置转壳朗肯循环发动机，其与实施例3的区别在于：所述永磁体3改设为端面永磁体302，所述旋转电感线圈5改设为旋转端面电感线圈502，将所述内射喷射通道7改为与所述旋转外壳体1轴向有矩设置，所述叶轮结构改设为轴流透平。

实施例12

如图12所示的分置转壳朗肯循环发动机，其与实施例4的区别在于：取消所述电感转子15，所述闭合电感线圈改为对永磁转子16形成电磁感应，所述永磁转子16对外输出机械动力。

本发明所有将所述永磁体3设在所述叶轮独立转子2上的实施方式，均可选择性地参照实施例5将所述永磁体3改设在所述旋转外壳体1上，相应地将所述旋转电感线圈5改设在所述叶轮独立转子2上。

本发明所有将所述永磁体3设在所述喷管独立转子21上的实施方式，均可选择性地参照实施例6将所述永磁体3改设在所述旋转外壳体1上，相应地将所述旋转电感线圈5改设在所述喷管独立转子21上。

本发明所有设有所述冷凝冷却器10的结构的实施方式中，所述冷凝冷却器10还可选择性地改设在所述静止工质回收壳体9上，并使所述静止工质回收壳体9的液体出口与所述液体加压泵11的工质入口连通。

本发明上述设置所述旋转电感线圈5的实施方式中给出了几种所述旋转电感线圈上产生电动势对外输出的形式：通过所述静止发电线圈14对外输出电力；或通过所述闭合电感线圈对电感转子15形成电磁感应，所述电感转子15对外输出机械动力；或通过所述闭合电感线圈对永磁转子16形成电磁感应，所述永磁转子16对外输出机械动力。作为可以变换的实施方式，上述包括所述旋转电感线圈5的各实施方式可以在上述不同的实施例中给出的形式中任则其一，不受各实施方式中已经选择的形式的限制，除此之外，还可选择性地使所述旋转电感线圈5经电刷对外输出电力。

本发明所有将所述永磁体3设为柱面永磁体301的实施方式中，均可选择性地参照实施例11将所述永磁体3改设为端面永磁体302，相应地将所述旋转电感线圈5改设为旋转端面电感线圈502。

本发明所有实施方式均可选择性地参照实施例7设置回热器13。

本发明所有所述内射喷射通道7与所述旋转外壳体1径向有矩设置的实施方式中，均可选择性地参照实施例11将所述内射喷射通道7改为与所述旋转外壳体1轴向有矩设置，将所述叶轮结构改设为轴流透平，或反之将轴向设置的改为径向设置；同理，所有所述外射喷射通道71与所述喷管独立转子21径向有矩设置的实施方式中，均可选择性地将所述外射喷射通道71改为与所述喷管独立转子21轴向有矩设置，将所述叶轮结构改设为轴流透平，或反之将轴向设置的改为径向设置。

本发明所有设置所述内射喷射通道7的实施方式，除实施例1之外，都在所述旋转密闭外壳体1的内侧壁上设置了一个壳体轴流叶轮结构，其中“所述内射喷射通道7与所述旋转外壳体1径向有矩设置，所述叶轮结构设为径流透平”的实施方式中，例如实施例3、5即8至10等，受所述内射喷射通道7喷射的工质直接推动的所述叶轮结构为径流叶轮结构，因此，实施例3和5中即为在所述叶轮独立转子2上设与所述壳体轴流叶轮结构同数量的转子轴流叶轮结构，而实施例8至10中即为在所述叶轮独立转子2上设个数为所述壳体轴流叶轮结构的数量减一个的转子轴流叶轮结构。

作为可以变换的实施方式，本发明的所有设置所述内射喷射通道7的实施方式中的所述壳体轴流叶轮结构可以不设，或者，可以“按照所述叶轮独立转子2上的转子轴流叶轮结构与所述壳体轴流叶轮结构同数量的方式”或“按照所述叶轮独立转子2上的转子轴流叶轮结构的数量比所述壳体轴流叶轮结构的数量少一个的方式”增设所述转子轴流叶轮结构和所述壳体轴流叶轮结构，并选择性地使所述转子轴流叶轮结构和所述壳体轴流叶轮结构交替设置，从而使得工质中的能量能够被充分转化成旋转动力，提高效率，设置个数应考虑受所述内射喷射通道7喷射的工质直接推动的所述叶轮结构，同理，可以在所有设置所述外射喷射通道71的实施方式中按照“所述喷管独立转子21上的转子轴流叶轮结构与所述壳体轴流叶轮结构同数量的方式”或“按照所述喷管独立转子21上的转子轴流叶轮结构的数量比所述壳体轴流叶轮结构的数量多一个的方式”增设所述转子轴流叶轮结构和所述壳体轴流叶轮结构。

本发明所有设有所述内射喷射通道7的结构的实施方式中，均可选择性地将所述内射喷射通道7改设为内射亚音速喷管、内射拉瓦尔喷管或内射导流喷射通道等。

本发明所有设有所述外射喷射通道71的结构的实施方式中，均可选择性地将所述外射喷射通道71改设为外射亚音速喷管、外射拉瓦尔喷管或外射导流喷射通道等。

本发明所有实施方式中，都可以选择性地将所述汽化器4产生的工质的温度和压力设为符合类绝热关系。

本发明所有实施方式中，都可以选择性地将所述汽化器4的承压能力设为大于5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa、10MPa、11MPa、12MPa、13MPa、14MPa、15MPa、16MPa、17MPa、18MPa、19MPa、20MPa、21MPa、22MPa、23MPa、24MPa、25MPa、26MPa、27MPa、28MPa、29MPa或大于30MPa。

本发明中，所述旋转接头在图中未示出。

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 (30)

1.一种分置转壳朗肯循环发动机，包括旋转外壳体(1)、叶轮独立转子(2)、永磁体(3)、汽化器(4)和旋转电感线圈(5)，其特征在于：在所述旋转外壳体(1)上设工质分配通道(6)，内射喷射通道(7)与所述旋转外壳体(1)有矩设置，所述工质分配通道(6)的气相工质出口与所述内射喷射通道(7)的工质入口连通，所述叶轮独立转子(2)设置在所述旋转外壳体(1)的内部，所述叶轮独立转子(2)的旋转轴线与所述旋转外壳体(1)的旋转轴线共线，所述叶轮独立转子(2)与所述旋转外壳体(1)旋转配合设置，所述内射喷射通道(7)喷射的气体工质对所述叶轮独立转子(2)的叶轮结构做功推动所述叶轮独立转子(2)旋转，在所述旋转外壳体(1)上设乏气导出口(8)，所述乏气导出口(8)与静止工质回收壳体(9)连通；在所述静止工质回收壳体(9)上设冷凝冷却器(10)或所述静止工质回收壳体(9)与冷凝冷却器(10)连通，在所述静止工质回收壳体(9)上设有所述冷凝冷却器(10)的结构中，所述静止工质回收壳体(9)的液体出口与液体加压泵(11)的工质入口连通，在所述静止工质回收壳体(9)与所述冷凝冷却器(10)连通的结构中，所述冷凝冷却器(10)的液体出口与液体加压泵(11)的工质入口连通；所述液体加压泵(11)的工质出口与所述汽化器(4)的液体入口连通，所述汽化器(4)的气体出口经旋转接头与所述工质分配通道(6)的工质入口连通；所述永磁体(3)设在所述叶轮独立转子(2)上，所述旋转电感线圈(5)设在所述旋转外壳体(1)上，所述永磁体(3)与所述旋转电感线圈(5)相互作用在所述旋转电感线圈(5)产生电动势，或所述永磁体(3)设在所述旋转外壳体(1)上，所述旋转电感线圈(5)设在所述叶轮独立转子(2)上，所述永磁体(3)与所述旋转电感线圈(5)相互作用在所述旋转电感线圈(5)产生电动势；所述旋转电感线圈(5)经电刷对外输出电力，或所述旋转电感线圈(5)设为闭合电感线圈，所述闭合电感线圈对静止发电线圈(14)形成电磁感应，所述静止发电线圈(14)对外输出电力，或所述旋转电感线圈(5)设为闭合电感线圈，所述闭合电感线圈对电感转子(15)形成电磁感应，所述电感转子(15)对外输出机械动力，或所述旋转电感线圈(5)设为闭合电感线圈，所述闭合电感线圈对永磁转子(16)形成电磁感应，所述永磁转子(16)对外输出机械动力。

2.如权利要求1所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述永磁体(3)设为柱面永磁体(301)，所述旋转电感线圈(5)设为旋转柱面电感线圈(501)。

3.如权利要求1所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述永磁体(3)设为端面永磁体(302)，所述旋转电感线圈(5)设为旋转端面电感线圈(502)。

4.一种分置转壳朗肯循环发动机，包括旋转外壳体(1)、叶轮独立转子(2)、汽化器(4)和角动量反制体(17)，其特征在于：在所述旋转外壳体(1)上设工质分配通道(6)，内射喷射通道(7)与所述旋转外壳体(1)有矩设置，所述工质分配通道(6)的气相工质出口与所述内射喷射通道(7)的工质入口连通，所述叶轮独立转子(2)设置在所述旋转外壳体(1)的内部，所述叶轮独立转子(2)的旋转轴线与所述旋转外壳体(1)的旋转轴线共线，所述叶轮独立转子(2)与所述旋转外壳体(1)旋转配合设置，所述角动量反制体(17)设置在所述叶轮独立转子(2)上，所述内射喷射通道(7)喷射的气体工质冲击到所述叶轮独立转子(2)的叶轮结构后改变流动方向，在所述旋转外壳体(1)上设乏气导出口(8)，被所述叶轮独立转子(2)的叶轮结构改变流动方向的工质经所述乏气导出口(8)进入静止工质回收壳体(9)，在所述静止工质回收壳体(9)上设冷凝冷却器(10)或所述静止工质回收壳体(9)与冷凝冷却器(10)连通，在所述静止工质回收壳体(9)上设有所述冷凝冷却器(10)的结构中，所述静止工质回收壳体(9)的液体出口与液体加压泵(11)的工质入口连通，在所述静止工质回收壳体(9)与所述冷凝冷却器(10)连通的结构中，所述冷凝冷却器(10)的液体出口与液体加压泵(11)的工质入口连通；所述液体加压泵(11)的工质出口与所述汽化器(4)的液体入口连通，所述汽化器(4)的气体出口经旋转接头与所述工质分配通道(6)的工质入口连通；所述旋转外壳体(1)对外输出机械动力，或在所述旋转外壳体(1)上设置永磁体(3)，所述永磁体(3)对静止发电线圈(14)形成电磁感应，所述静止发电线圈(14)对外输出电力。

5.如权利要求4所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述角动量反制体(17)设为阻尼叶轮(171)。

6.如权利要求4所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述角动量反制体(17)设为重力偏心结构体(172)。

7.如权利要求4所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述角动量反制体(17)设为反制永磁体(173)，所述反制永磁体(173)与静止永磁体(31)相互作用，所述静止永磁体(31)设置在机体上。

8.如权利要求4所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述角动量反制体(17)设为反制永磁体(173)，所述反制永磁体(173)与静止励磁体相互作用，所述静止励磁体设置在机体上。

9.如权利要求4所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述角动量反制体(17)设为反制电感线圈，所述反制电感线圈与静止永磁体(31)相互作用，所述静止永磁体(31)设置在机体上。

10.如权利要求4所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述角动量反制体(17)设为反制电感线圈，所述反制电感线圈与静止励磁体相互作用，所述静止励磁体设置在机体上。

11.如权利要求1至10中任一项所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述分置转壳朗肯循环发动机还包括回热器(13)，所述回热器(13)设置在所述汽化器(4)的液体入口和所述乏气导出口(8)之间的工质流通通道上。

12.如权利要求1至10中任一项所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述内射喷射通道(7)与所述旋转外壳体(1)轴向有矩设置，所述叶轮结构设为轴流透平。

13.如权利要求1至10中任一项所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述内射喷射通道(7)与所述旋转外壳体(1)径向有矩设置，所述叶轮结构设为径流透平。

14.如权利要求11所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述内射喷射通道(7)与所述旋转外壳体(1)轴向有矩设置，所述叶轮结构设为轴流透平；或所述内射喷射通道(7)与所述旋转外壳体(1)径向有矩设置，所述叶轮结构设为径流透平。

15.如权利要求1至10中任一项或14所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：在所述旋转外壳体(1)的内侧壁上设至少一个壳体轴流叶轮结构，在所述叶轮独立转子(2)上设与所述壳体轴流叶轮结构同数量的转子轴流叶轮结构。

16.如权利要求1至10中任一项或14所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：在所述旋转外壳体(1)的内侧壁上设至少一个壳体轴流叶轮结构，在所述叶轮独立转子(2)上设个数为所述壳体轴流叶轮结构的数量减一个的转子轴流叶轮结构。

17.如权利要求11所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：在所述旋转外壳体(1)的内侧壁上设至少一个壳体轴流叶轮结构，在所述叶轮独立转子(2)上设与所述壳体轴流叶轮结构同数量的转子轴流叶轮结构或在所述叶轮独立转子(2)上设个数为所述壳体轴流叶轮结构的数量减一个的转子轴流叶轮结构。

18.如权利要求12所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：在所述旋转外壳体(1)的内侧壁上设至少一个壳体轴流叶轮结构，在所述叶轮独立转子(2)上设与所述壳体轴流叶轮结构同数量的转子轴流叶轮结构或在所述叶轮独立转子(2)上设个数为所述壳体轴流叶轮结构的数量减一个的转子轴流叶轮结构。

19.如权利要求13所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：在所述旋转外壳体(1)的内侧壁上设至少一个壳体轴流叶轮结构，在所述叶轮独立转子(2)上设与所述壳体轴流叶轮结构同数量的转子轴流叶轮结构或在所述叶轮独立转子(2)上设个数为所述壳体轴流叶轮结构的数量减一个的转子轴流叶轮结构。

20.如权利要求1至10中任一项或14或17至19中任一项所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述内射喷射通道(7)设为内射拉瓦尔喷管。

21.一种分置转壳朗肯循环发动机，包括旋转外壳体(1)、喷管独立转子(21)、永磁体(3)、汽化器(4)和旋转电感线圈(5)，其特征在于：在所述喷管独立转子(21)上设工质分配通道(6)，外射喷射通道(71)与所述喷管独立转子(21)有矩设置，所述工质分配通道(6)的气相工质出口与所述外射喷射通道(71)的工质入口连通，在所述旋转外壳体(1)的内侧设叶轮结构，所述喷管独立转子(21)设置在所述旋转外壳体(1)的内部，所述喷管独立转子(21)的旋转轴线与所述旋转外壳体(1)的旋转轴线共线，所述喷管独立转子(21)与所述旋转外壳体(1)旋转配合设置，所述外射喷射通道(71)喷射的气体工质对所述叶轮结构做功推动所述旋转外壳体(1)旋转，在所述旋转外壳体(1)上设乏气导出口(8)，所述乏气导出口(8)与静止工质回收壳体(9)连通；在所述静止工质回收壳体(9)上设冷凝冷却器(10)或所述静止工质回收壳体(9)与冷凝冷却器(10)连通，在所述静止工质回收壳体(9)上设有所述冷凝冷却器(10)的结构中，所述静止工质回收壳体(9)的液体出口与液体加压泵(11)的工质入口连通，在所述静止工质回收壳体(9)与所述冷凝冷却器(10)连通的结构中，所述冷凝冷却器(10)的液体出口与液体加压泵(11)的工质入口连通；所述液体加压泵(11)的工质出口与所述汽化器(4)的液体入口连通，所述汽化器(4)的气体出口经旋转接头与所述工质分配通道(6)的工质入口连通；所述永磁体(3)设在所述喷管独立转子(21)上，所述旋转电感线圈(5)设在所述旋转外壳体(1)上，所述永磁体(3)与所述旋转电感线圈(5)相互作用在所述旋转电感线圈(5)产生电动势，或所述永磁体(3)设在所述旋转外壳体(1)上，所述旋转电感线圈(5)设在所述喷管独立转子(21)上，所述永磁体(3)与所述旋转电感线圈(5)相互作用在所述旋转电感线圈(5)产生电动势；所述旋转电感线圈(5)经电刷对外输出电力，或所述旋转电感线圈(5)设为闭合电感线圈，所述闭合电感线圈对静止发电线圈(14)形成电磁感应，所述静止发电线圈(14)对外输出电力，或所述旋转电感线圈(5)设为闭合电感线圈，所述闭合电感线圈对电感转子(15)形成电磁感应，所述电感转子(15)对外输出机械动力，或所述旋转电感线圈(5)设为闭合电感线圈，所述闭合电感线圈对永磁转子(16)形成电磁感应，所述永磁转子(16)对外输出机械动力。

22.如权利要求21所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述永磁体(3)设为柱面永磁体(301)，所述旋转电感线圈(5)设为旋转柱面电感线圈(501)。

23.如权利要求21所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述永磁体(3)设为端面永磁体(302)，所述旋转电感线圈(5)设为旋转端面电感线圈(502)。

24.如权利要求21至23中任一项所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述分置转壳朗肯循环发动机还包括回热器(13)，所述回热器(13)设置在所述汽化器(4)的液体入口和所述乏气导出口(8)之间的工质流通通道上。

25.如权利要求21至23中任一项所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述外射喷射通道(71)与所述喷管独立转子(21)轴向有矩设置，所述叶轮结构设为轴流透平。

26.如权利要求21至23中任一项所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述外射喷射通道(71)与所述喷管独立转子(21)径向有矩设置，所述叶轮结构设为径流透平。

27.如权利要求24所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述外射喷射通道(71)与所述喷管独立转子(21)轴向有矩设置，所述叶轮结构设为轴流透平；或所述外射喷射通道(71)与所述喷管独立转子(21)径向有矩设置，所述叶轮结构设为径流透平。

28.如权利要求21至23中任一项或27所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述外射喷射通道(71)设为外射拉瓦尔喷管。

29.如权利要求1至10中任一项或14或17至19中任一项或21至23中任一项或27所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述汽化器(4)的承压能力大于5MPa。

30.如权利要求1至10中任一项或14或17至19中任一项或21至23中任一项或27所述分置转壳朗肯循环发动机，其特征在于：所述汽化器(4)产生的工质的温度和压力符合类绝热关系。