CN1209552C - 涡轮发动机 - Google Patents

Abstract

一种提高效率的涡轮发动机以及提高效率的方法，该涡轮发动机具有一个转子(25)和一个流体流动通道(31)，该体流动通道(31)延伸通过压缩(63)、燃烧(65)和膨胀(67)或涡轮阶段，其中流体流经流体流动通道而对转子进行驱动。涡轮发动机具有一个或多个定子-转子-定子组件(4-25-24)并使用一个具有涡轮叶片(57/58)的平转子盘。在燃烧期间捕获流体从而能升高温度和压力且同时在燃烧期间将流体保持在接近于定容的状态。流体被多次重新进入到转子中从而使得涡轮发动机的移动部件周期性地暴露给发动机循环的不同部分，为了减低部件的平均温度因而允许有更高的压缩比率和燃烧温度。

Description

涡轮发动机

技术领域

本发明涉及一种改进的和提高效率的涡轮发动机。

发明背景

涡轮发动机是公知的，虽然有些发动机例如活塞型内燃机具有涡轮发动机到现在为止尚未有的有益特性，但是涡轮发动机具有这些发动机所没有的多种优点。

众所周知，典型的涡轮发动机使用其中有流体流过的压缩和燃烧阶段，在燃烧时利用接近于恒定的高压进行燃烧(至少在许多涡轮发动机中实际可用的压力受通过压缩机(即压缩失速)的倒流和多个阶段的实际要求达到的必需的高压的大小所限制)，并且具有通过发动机的一个主要的流动方向，该主要的流动方向大致平行于旋转轴(在离心式压缩机中可具有圆周分量，但这些分量不能在发动机的连续阶段之间提供流体流动)。

业已知道，热机的效率直接与热量增加(heat is added)的工作温度有关并且提高工作压力通常也可以升高工作温度以及在加热过程中约束流体可以提高热机的效率，所有这些都可以提高效率并且发现前述的方式可被应用到通过燃烧或在工作流体而增加热量的热机中。例如，在加热阶段将工作流体约束到接近于定容对内燃机是很平常的，而迄今为止该特性还没有被应用到所公知的涡轮发动机中。

在燃烧期间现今所公知的涡轮发动机通常不能经受住压力的升高，这是因为伴随的温度升高达到不能接受的水平和/或因为压力升高到超过了压缩机出口的压力从而会导致经过压缩机的压力流倒流，这样的压力流倒流经常使压缩机失速。

虽然在脉冲喷气式发动机中通过在燃烧室和压缩机/入口之间，例如，设置一个阻挡层(barrier)可以防止燃烧过程期间压缩机/入口失速的发生，从而在燃烧期间能使温度和压力升高到高于压缩机所能提供的温度和压力，因而可以增加工作效率；虽然通过使用具有工作活塞的入口阀和出口阀，这种相同的理念也被应用到活塞驱动的内燃机中，因此在燃烧过程中得到了接近定容的状态从而提高了工作效率，但是迄今为止上述方式尚未被应用到公知的涡轮发动机中。

在涡轮发动机中，最高的工作温度一般出现在燃烧室的出口处，该出口处通常也是发动机的涡轮部分的入口，在涡轮部分的材料或表面经常要连续地经受最高容许工作温度或者接近于最高容许工作温度的温度。

由于目前公知的涡轮发动机的涡轮部分在最高容许温度下的材料强度至少是涡轮机效率的主要决定性因素中的一个，这样涡轮部分的材料的耐高温的能力限制了发动机的效率(虽然提高公知涡轮机的效率可通过改进涡轮部分材料的耐高温强度实现，但由于其价格很昂贵并非总是能做到的)。

迄今为止在涡轮发动机中尚未见到对于提高已知涡轮发动机(例如在美国专利第1289960号、第4693075号、第4503669号、第3877219号和第3685287号中所披露的)工作效率的改进，因此这种改进是很有益的和/或目前是很需要的。

发明概述

本发明提供一种改进的和提高效率的涡轮发动机和方法，用于具有一个转子和一个流体流动通道的涡轮发动机，该流体流动通道延伸通过压缩、燃烧以及膨胀或涡轮各阶段，其中流体流动经过流体流动通道驱动转子转动。

该涡轮发动机具有一个或者多个定子-转子-定子装置，并且在本发明的一个优选实施例中使用一个具有涡轮叶片的平转子盘而且该平转子盘制造简单、安装简单和保持涡轮叶片的间隙。

在燃烧期间压力升高到高于压缩机或压缩阶段的压力，可防止从燃烧室或燃烧阶段向压缩机倒流，这样可以允许燃烧室具有较高的可用压力因而在燃烧期间可以得到更高的温度以便提高发动机的效率。

通过在一个约束流动部分捕获位于转子的涡轮叶片之间的在压缩阶段被压缩的流体从而基本上可防止流体由燃烧阶段倒流回压缩阶段，上述约束流动部分是用于在压缩阶段和燃烧阶段之间起到阀门作用从而将压缩流体向前输送而不会产生压力的倒流，因此在燃烧阶段的流体的温度和压力被升高并同时被维持在一个接近于定容的状态从而可以提高发动机的效率。通过阀门作用和/或在流体通道中使用约束流动区域也可以进一步增强定容燃烧。

流体的流动优选地是在一个圆周方向上进行并且流体多次通过或者重新进入到转子中从而周期地将涡轮发动机的运动部件暴露给发动机循环的不同部分，为了大大降低移动部件所经受的平均温度，因而允许有更高的压缩比率和燃烧温度并也提高了效率。

增强效率的涡轮发动机包括一个单元，该单元具有压缩、燃烧和膨胀阶段并且在正常运行期间压缩阶段和燃烧阶段之间存在有压力差，该单元也包括至少一个具有多个室的定子和一个相邻的转子。具有一个在燃烧阶段可引起燃烧的燃烧发生器和一个流体流动通道延伸穿过压缩和燃烧阶段，该流体流动通道在定子和相邻的转子之间延伸。该转子具有安装在流体流动通道内的叶片，该叶片用于保持叶片之间的流体并在压缩和燃烧阶段之间输送保持在叶片之间的流体，因而在燃烧期间能够使流体保持在接近定容的状态。

涡轮发动机单元可包括第一和第二定子，流体流动通道结构包括一个第一部分、一个第二部分、一个第三部分及一个第四部分，该第一部分延伸穿过第一定子，该第二部分延伸穿过第二定子，该第三和第四部分延伸穿过转子。穿过流体流动通道的第三部分的流体的方向与穿过流体流动通道的第四部分的流体的方向相反，因此流体沿着流动通道流动多次穿过转子，由于流体沿通到流动而驱动转子转动。在正常运行期间压缩阶段和燃烧阶段在其内具有形成的压力，并且在燃烧期间可以基本上防止燃烧阶段的压力流倒流回压缩阶段，因此在燃烧期间允许燃烧阶段的流体压力升高到高于在压缩阶段的流体压力。

位于第一和第二定子之间的转子具有第一和第二组涡轮叶片，该涡轮叶片组相互径向邻近地位于转子上。来自第一和第二定子的流体穿过转子，因此多次与涡轮叶片的每一组相作用。

定子和转子优选为盘型，转子盘位于第一和第二定子盘之间，且转子盘具有涡轮叶片。一个可调节的间隙控制与第一和第二定子盘相连接以便能对盘之间的工作间隙进行调节。

设有一个间歇暴露控制器，通过获得流经涡轮发动机的混合流而对转子表面暴露给高温进行控制。

本发明提高涡轮发动机效率的方法，所述涡轮发动机具有一个压缩阶段和一个接收来自压缩阶段流体的燃烧阶段，该方法包括：使流体流经涡轮发动机的压缩阶段和燃烧阶段，在燃烧阶段提高流体的压力使得该流体压力高于在压缩阶段时流体的压力，防止燃烧阶段的高压流体倒流回压缩阶段，因而可以在燃烧阶段时用更高的流体压力。

从前述可知，本发明的一个发明目的在于通过提供前述的优点和有益的效果对涡轮发动机进行改进和提高其效率以及相关的方法。

本发明的第二个目的在于提供一种改进的涡轮发动机和方法，它具有压缩、燃烧和膨胀或涡轮阶段，其中有流体流经上述各个阶段从而提高了效率。

本发明的第三个目的在于提供一种改进的和增强效率的涡轮发动机，该涡轮发动具有平转子盘。

本发明的第四个目的在于提供一种改进的和增强效率的涡轮发动机，该涡轮发动具有一个或者多个定子-转子-定子组件并在圆周方向上有流体流经其中，流体多次重新进入到转子中从而将涡轮发动机的运动部件暴露给发动机循环的不同部分。

本发明的第五个目的在于提供一种改进的和增强效率的涡轮发动机，其中对流体的流动进行控制，这样基本上可以防止高压流体倒流回压缩阶段从而在燃烧阶段允许更高的可用压力。

本发明的第六个目的在于提供一种改进的和增强效率的涡轮发动机，其中在燃烧阶段升高流体的温度和压力而同时燃烧期间使流体保持在接近于定容状态。

随着进一步对本发明的说明，本领域技术人员会更加清楚地理解本发明的这些及其它优点和有益的效果，本发明具有在下文中特别是附后的权利要求所描述的部件和方法的新颖的结构、组合和布置。很容易理解的是，对在此披露的本发明的准确的实施例的改变也包括在权利要求述的范围之内。

附图说明

根据为本发明原理的实际应用而设计的最佳实施方式，附图示出了本发明的一个完整的实施例，其中：

图1为本发明涡轮发动机的透视图，该涡轮发动机具有一个单定子-转子-定子组件；

图2为图1所示的涡轮发动机的侧视剖面图；

图3为图2所示的转子的透视图；

图4为图2和3所示的转子的俯视图；

图5为沿图4中剖面线5-5转子的剖视图；

图6和7分别为图2所示的转子的顶板和底板的俯视图；

图8为示出流体流过图2所示的转子和顶部及底部定子的简化俯视草图；

图9为示出转子和定子的局部放大侧视图，该转子和定子具有在压缩和燃烧阶段之间的被捕获流动区域；

图10为一个涡轮发动机的剖面侧视图，该涡轮发动机具有多个定子-转子-定子组件，上述定子-转子-定子组件具有与其相联系的阀(valving)；

图11为示出图10中涡轮发动机流体流动的端视图，其中流体多次通过转子；

图12为沿图11的剖面线12-12的剖面图；

图13～15为如图10所示的涡轮发动机的剖面侧视图(图13和14)和端视图(图15)，但是示出了间歇燃烧方式(图13)、流动转向(图14)和使用圆周分离的混合流动(图15)。

本发明的实施方式以及工业适用性

因为涡轮发动机的效率直接与热量增加的温度有关，所以在燃烧时通过增加燃烧的压力和温度和/或在燃烧过程中约束流体可提高涡轮发动机的效率。

图1～9示出了改进的和高效率的涡轮发动机20。如图2最清楚地所示，涡轮发动机20优选地包括一个单定子-转子-定子组件21，如图1和2清楚地所示，该涡轮发动机小巧紧凑、重量轻。

如图2清楚地所示，涡轮发动机20包括顶部定子23、底部定子24和转子25，该转子位于顶部定子和底部定子之间并具有位于转子的相对侧边的转子顶板26和转子底板27。转子25也具有一个与其相连接的衬套28并能对其旋转进行约束，上述衬套通过负载连接螺帽29与一个常规的输出驱动装置相连接。

在涡轮发动机内形成一个流体流动通道31，流体由流体入口或进入口33进入到流体通道中并通过流体出口或排出口34流出流体通道。如图所示，燃烧发生器36设置在顶部定子23上并可包括一个燃料插入器或喷射器38和一个点火器39。

如图2清楚地所示，转子25优选地是一个扁平转子盘(该转子盘可以是陶瓷的)，该转子盘位于顶部定子23和底部定子24之间(定子23和24也可以是定子盘)，定子盘通过一个保持环41而相互之间隔开。定子盘之间的间距通过间距控制器43来控制，所示的间距控制器43包括一个由间隙控制驱动部件46(图1中)控制的起重螺旋45(在图109中)。

在如图1～9所示的本发明的实施例中，转子25是以发动机速度转动的仅有的部件。如图2所示，转子25被安装在设有旋转轴的两个内部高速轴承47之上。固定的定子轴49支撑着轴承，该定子轴与顶部定子23一体形成或者连接在顶部定子上。转子的垂直位置由转子盘顶部和底部表面的运行的空气轴承支撑。

如图2所示的流体流动通道31包括一个第一部分51、一个第二部分52以及第三部分54和第四部分55，第一部分延伸穿过顶部定子23，第二部分延伸穿过底部定子24，第三部分和第四部分延伸穿过转子25的不同区域或部分。

如图3和4所示(图3为仅示出转子的外圆周部分的半透明斜视透视图，图4为仅示出转子的外圆周部分的俯视图)，转子25具有两组涡轮叶片57和58并且叶片分别被安装在转子外圆周附近的内环60和外环61上，因此每一组涡轮叶片分别穿过第三通道54和第四通道55中的其中的一个。

如图5所示，涡轮叶片被构造或造型成能对流体流动产生反应并对流体的流动产生阻力，除非叶片旋转。每一组涡轮叶片的相对末端或边缘被安装及固定在顶板26和底板27上以减小应力，涡轮叶片组57(在内环60处)安装成一个角度，使经过流体流动通道31的第三通道54的向上的圆周流动可驱动转子进行顺时针转动，涡轮叶片组58(在外环61处)安装成一角度，该角度与安装涡轮叶片组57的角度相反，使经过流体流动通道31的第四通道55的向下的圆周流动也驱动转子顺时针转动。

在涡轮发动机的单定子-转子-定子组件的实施例中(如图1～9所示)，在转子每个旋转期间，一个包括压缩、燃烧和膨胀的完整发动机循环可连续和/或间断地进行。在图6和7中用箭头示出了流经顶部定子和底部定子的流体(通常是空气)，在图8中用箭头示出了混合流动，并且图8中特别示出了与从流体进入口33进入而从流体排出口34流出的流体流动相关的压缩阶段63、燃烧阶段65和膨胀阶段67。

流体流动在底部定子24的流体进入口33处进入发动机并经过转子25的内环或通道部分54向上流动，以螺旋形式在圆周方向上连续地通过顶部定子23，向前及向下通过转子25的外环或通道部分55，然后向前及向上通过底部定子24。流体的前进是螺旋式的，如图6所示在顶部定子23内在圆周方向上向外流动，如图7所示在底部定子24内向内流动。

如图8所示的混合流动在流体入口向上(标记为1)、在外环上向下(标记为2)、以及向上(标记为3)等等在圆周方向上经过压缩阶段，并向着燃烧阶段不断地增加压缩和压力。如图8所示，在燃烧阶段之后，在膨胀阶段膨胀进程以相似的方式通过逐渐变大的流体通道，直到流体从流体排出口排出为止。

虽然没有特别说明，应当认识到在转子的顶板和/或底板内使用适当的阀以控制流体流动和/或在需要之处使流体产生旁通。

在压缩和膨胀阶段，为了将流体通道保持的尽可能大而将流体流动的速度保持在最小实用速度。空气动力学计算表明流体(空气)流动的上述特性，并且这些计算表明在下列条件下流体通道的面积与体积压缩成比例，上述条件为流经涡轮的流体以恒定低速在压缩的法向向上进行压缩并且在膨胀过程中小于200米/秒。

对于一个给定的入口面积和固定的流动速度，在一个连续压缩过程中有一个点，其中流动的体积与转子内部的空隙容积相等，即叶片之间的容积乘以叶片速度等于流动的体积。经过适当的结构选择可以达到流动的相同的点上，在这点可以获得所需的压缩比率。

图9示出了通过转子的运动流体流动可以被送入到一个被捕获或者限定的流动区域。在限定的流动区域中，定子紧紧地与转子和叶片装配在一起，以防止在任何速度下将被捕获的流体(空气)泄漏出去。该限定区域也将燃烧过程与压缩过程分开，因此可利用任何所需的燃烧过程而不会产生压缩机阶段的附加载荷的倒流。

在流动在叶片之间被捕获期间，通过例如喷射燃料和点火使燃烧发生可以得到接近等容的燃烧，或者如图9所示如果需要较慢的燃烧，在限定区域之后流体通道可被扩大到一个燃烧室，该燃烧室具有能得到所需燃烧时间的横截面。

在本发明的一个实施例中使用了一个单定子-转子-定子组件(如图1～9所示)，该组件具有四个要求具有特别制造精度的表面。转子的顶部和底部以及定子的顶部和底部的连接表面必须是空气轴承精确平面，而且必须有足够的刚性以在燃烧过程的整个时间和温度下保持附近区域的平面度。扁平的转子盘具有一个短尺寸通道(大约1厘米)并且在高压下面积很小(在一个100马力设计中大约为40cm²或者6平方英寸)，这样可以显著地减少存在的问题。

通过在顶部定子23的外部边缘上提供正向螺纹并在底部定子24上反向螺纹，通过旋转保持环可以将定子和转子之间的缝隙减小到空气轴承间隙。保持环在一个方向相对于定子旋转将使定子的缝隙减小，在相反方向旋转将增加发动机空隙。

通过使用如图2所示的起重螺旋45和如图1所示的间隙控制器46，保持环在运行期间的运动变得很易于操作。通过该装置，唯一关键的发动机公差，即转子和定子之间的间隙可以在发动机的整个使用寿命期间进行调整以能对磨损进行补偿，并且在运行期间如果需要可以具有更好的性能。发动机中的其他公差不会明显地影响性能并且可以采用发动机工业中通用的标准。

燃烧阶段的出口可经过一个第二限定区域或者被直接转向废气涡轮中。只要某些流体允许从燃烧阶段进入到废气涡轮中，发动机即可在零速时产生转矩。低速转矩由提供给燃烧过程的流体的低压缩状态来限定，但在任何有效的压缩比率/速度下仍是一个从定容燃烧过程获得的能量的基本部分。在低速下，压缩阶段产生很小的压力，并因此需要很少的能量，由于摩擦损失很少，所以基本上所有的仍是一个有效转矩都是轴输出功率。

在低压缩发动机中，多个发动机循环中可使用一个折衷的发动机间隙设定。对于以高压缩比率运行的发动机而言，在发动机启动期间压缩机失速是一个很大的问题。因为压缩机的后期阶段不能获得所需的质量流量直到在高速时达到高压，所以会产生压缩机失速。在低速下，低压阶段的质量流量容量超过了后期阶段的质量流量容量，压缩机失速的前期阶段防止压力的进一步升高。

在启动阶段和低发动机速度时，主动间隙控制(例如可通过使用计算机程序或定时器对间隙驱动46进行自动控制而得到)可通过增大发动机的间隙来克服上述困难。增大发动机间隙允许过量的流体流量通过渗漏而耗散掉，从而能防止压缩机失速。当速度和压力升高时，增加压缩机后一部分的质量流量，间隙可被逐渐地减小而得到最优的性能。

如图1～9所示的本发明的实施例很简单，仅具有四个主部件、四个精密平面以及简单的附件并且重量很轻(100马力的发动机大约75磅)。该发动机与以相同压缩比运行的现今的最好的公知发动机相比预计提高了大约30％的热力学性能，具有非常低的摩擦损失、连续的转扭矩、零速转矩、低涡轮应力、材料的热优点以及制造简单。

热力学优点来自接近定容的燃烧和膨胀至环境压力，非常低的摩擦损失来自使用空气轴承密封。该发动机可固有地保持平衡并可从一个单燃烧室提供连续的转矩，该燃烧室仅需要一个燃料喷射器和一个点火器。

将燃烧室与压缩机分开的馨定流动区域也会影响发动机循环的属性，也包括产生显著的零速和低速转矩。在低速下，压缩机需要很少的能量，这样摩擦损失很小，基本上所有的有效转矩都成为轴输出功率。

涡轮叶片经过了发动机工作循环的所有部分并在平均流体流动温度下运行(而不是在目前所公知的涡轮发动机典型的峰值流动温度)。因为叶片在其两端被支撑着，所以仅仅关键(critical)尺寸和密封尺寸很小而且是可调节的。尺寸的小型化和较少的部件可在温度和时间上产生稳定性，并且可调节性大大地简化了制造(在初始运行期间通过磨损可以得到空气轴承表面的精加工)。

通过使用多个定子-转子-定子组件也可以实现改进的和高效的涡轮发动机，特别是设置阀门来防止从燃烧阶段到压缩阶段的压力流倒流、在燃烧阶段约束流体从而在燃烧期间以产生接近定容的状态、流体多次通过多个定子-转子-定子组件中的一个或多个的转子，和/或使用一个间断暴露控制器从而将表面间断地暴露给高温流体。

在图10所示的本发明的实施例中，涡轮发动机70具有多个(图示为三个)阶段压缩机或者压缩阶段72、一个燃烧室或者燃烧阶段77和多个(图示为两个)涡轮79以及中心体84、一个燃烧发生器或点火器86和一个壳体88，上述压缩阶段72具有转子74和定子75，上述涡轮79具有转子81和定子82。图中也示出了一个燃烧入口阀90以及一个燃烧出口阀92。

在燃烧期间当压缩机压力超过燃烧室压力时，燃烧入口阀90允许流体从压缩机72流到燃烧室77中，并且当燃烧室压力超过压缩机压力时，可防止燃烧室77内的流体的倒流。这样可允许在燃烧室内具有较高的有效压力并能导致更高的运行效率。

在燃烧期间所用的燃烧出口阀92被控制在点火之前立即关闭而将燃烧室内的流体限定为接近定容(当燃烧室的压力超过压缩机的压力时，与燃烧入口阀90的关闭连同作用来防止流体的倒流)。这样能够使温度和压力升高到高于仅用燃烧入口阀而的到的温度和压力。在入口阀90关闭之前关闭燃烧出口阀92也可增强燃烧压力的声学性能。

除了如图10所示的阀门之外或者作为另一种选择，图10中所示的一个或多个定子-转子-定子组件可具有一个流体流动通道94，如图11和12所示，该流通通道94被构造成可使流体多次流经转子。如图11和图12中箭头所示，流体在围绕发动机轴线的圆周方向上以螺旋的方式流动(即流体多次流经主动阶段的平面并多次遇到相同的主动阶段)。可以理解的时，每一个转子可以如同制造单个转子一样被制造，叶片被夹在定子板之间的并且仍可具有多阶段的压缩和功率输出。

通过间歇地将表面暴露给不同温度的流体因而能降低被暴露表面要经受的总平均温度，因此能使用比相同材料所经受的高温如燃烧室出口温度更高的温度，所以涡轮发动机的效率被提高。使用至少一个间歇燃烧可获得间歇暴露，通过使用流动交换阀使流体变向以间歇地交换经过发动机的热和冷却器旁通温度，通过圆周分离而得到的混合流。

如图13所示，通过在一个如图10(图中有或者没有阀)所示的涡轮发动机70中使用燃烧发生器95可获得间歇燃烧，图示的燃烧发生器95为一个燃料喷射器96和一个点火器97。点火的中断可以引起燃烧的终止，这样会导致较冷的工作流体流动。

如图14所示，当导热流体和冷却旁通流体流经发动机时，通过使用流动交换阀间歇地交换上述流体的通道而实现流体转向。如图14所示，通过使用内部壳体99和流动交换阀104，热的和较冷的流体相互之间在径向上被分开(将燃烧流101与较冷旁通流102分开)。

流动交换阀可以通过保持流经废气涡轮内部的热流体和流体流经废气涡轮的外部的较冷流体而使流体保持平直，或者使流经废气涡轮外部的热燃烧流体和流体流经废气涡轮内部冷流体进行流体交换。

交换阀的间歇地运行可以得到基本上流经所有的废气涡轮的混合流，这样使得废气涡轮中的所有表面在一个低的平均温度下运行而同时允许具有一个非常高的燃烧温度。在该实施例中，压缩机的旁通部分与燃烧室出口末端的压力相匹配，这样提供不同于流动交换阀的非常低的工作压力。

通过如图15所示的将热流体和较冷流体在圆周分离也可以得到混合流。如图所示，径向壁106使燃烧流108和较冷旁通流109能沿着相同的圆形环111相互之间平行。由于涡轮叶片的运动在圆周方向进行，叶片在每一周都要多次穿过高温流体和冷却流体。这样涡轮机的旋转部件经受低的平均温度，即使有非常高的燃烧温度间歇中也是如此。虽然不能冷却定子部件，但定子在一个较低的应力下工作从而可以更好地耐高温。

从前述可以看出，本发明提供一种具有高效率的改进的涡轮发动机和在涡轮发动机中提高效率的改进的方法。

Claims (41)

1.一种涡轮发动机，包括：

一单元，该单元具有压缩、燃烧和膨胀阶段并且在正常运行期间在所述压缩阶段和燃烧阶段之间存在有压差，所述单元也包括至少一个定子和一个相邻的转子，上述定子具有多个腔室；

一燃烧发生器，该燃烧发生器用于在所述燃烧阶段引起燃烧；

一流体流动通道，该流通通道延伸穿过所述压缩和燃烧阶段，所述流体流动通道在所述至少一个定子和所述相邻的转子之间延伸；

所述的至少一个定子的所述多个腔室在相对于所述转子的旋转方向上其大小是实际地渐进地变化的；和

所述转子具有设置在所述流体流动通道内的叶片，该叶片用于容纳所述叶片之间的流体并在所述压缩和燃烧阶段之间输送所述叶片之间被容纳的流体，因而在燃烧期间将流体保持在接近定容状态。

2.如权利要求1所述的涡轮发动机，其中所述的用于维持压力差的装置是通过所述流体流动通道结构中的至少一个、所述流体流动通道中的阻力和在所述流体流动通道处的阀来实现。

3.如权利要求1或2所述的涡轮发动机，其中所述转子是一个平转子盘。

4.如权利要求3所述的涡轮发动机，其中所述的叶片包括第一和第二组叶片，该两组叶片相互邻近地位于所述平转子盘上。

5.如权利要求3所述的涡轮发动机，其中所述的至少一个定子包括第一和第二定子盘，该第一和第二定子盘位于所述平转子盘的相对两侧。

6.如权利要求1或2所述的涡轮发动机，其中所述单元还包括一个单个的定子-转子-定子组件，该组件具有所述的压缩、燃烧和膨胀阶段。

7.如权利要求6所述的涡轮发动机，其中所述的单个定子-转子-定子组件包括一个平转子盘。

8.如权利要求1或2所述的涡轮发动机，其中所述燃烧发生器包括一燃料喷射器和一个点火器，该燃料喷射器在所述燃烧阶段用来喷射入燃料，该点火器在所述燃烧阶段用来点燃所述燃料。

9.如权利要求1或2所述的涡轮发动机，其中所述流体流动通道在一通过所述单元的圆周方向上形成所述流体流动。

10.如权利要求1或2所述的涡轮发动机，其中对所述流体流动通道构造成使所述流体可以多次流经所述转子。

11.一种涡轮发动机，包括：

一单元，该单元具有压缩、燃烧和膨胀阶段，所述单元还包括一转子及第一和第二定子，所述定子中的至少一个具有多个腔室，用来在其中接纳流体，并且所述腔室的尺寸在相对于所述转子的旋转方向上实际地渐进变化；

一燃烧发生器，该发生器在所述燃烧阶段可引起燃烧；

一流体流动通道，该通道延伸通过所述压缩和燃烧阶段，所述流体流动通道结构包括包括一个第一部分、一个第二部分、一个第三部分和一个第四部分，该第一部分延伸穿过所述第一定子，该第二部分延伸穿过所述第二定子，该第三和第四部分延伸穿过所述转子，所述流体穿过所述流体流动通道的所述第三部分的方向与流体穿过所述流体流动通道的所述第四部分的方向相反，因而由于流体沿着所述流通通道流动，沿所述流体流动通道流动的所述流体多次穿过所述转子而驱动所述转子转动，在正常运行期间所述压缩阶段和所述燃烧阶段具有形成的压力，并且在所述燃烧期间可以防止燃烧阶段的所述压力倒流回所述压缩阶段，由此在所述燃烧期间允许燃烧阶段的所述压力升高到高于在所述压缩阶段的所述流体的压力。

12.在一种涡轮发动机中，该发动机具有压缩、燃烧和膨胀阶段以及一个在所述燃烧阶段用来引起燃烧的燃烧发生器，一个组件包括：

第一和第二定子；

一转子，该转子位于第一和第二定子之间并且所述转子具有第一和第二组涡轮叶片，所述第一和第二组涡轮叶片相互径向邻近地位于所述转子上，所述定子具有多个腔室，所述腔室的尺寸在相对于所述转子的旋转方向上实际地渐进变化；

一流体入口和一流体出口；和

一流体流动通道，该流体流动通道从所述流体入口延伸到所述流体出口并穿过所述第一和第二定子而到达所述转子，所述流体由所述第一和第二定子而流经所述转子从而使得流体多次与所述涡轮叶片相作用。

13.如权利要求12所述的组件，其中所述转子的所述第一组涡轮叶片位于所述第二组涡轮叶片的径向外面，其中所述流体流动通道包括第一和第二部分以及穿过所述转子的第三和第四部分，所述第一和第二部分分别穿过所述第一和第二定子中的一个，所述流体流动通道的所述第三和第四部分在其内分别具有所述第一和第二组涡轮叶片中的一组，由此穿过所述通道的所述第三和第四部分的流体驱动所述转子转动。

14.如权利要求12所述的组件，其中在正常运行期间所述压缩阶段和燃烧阶段在其内具有形成的压力，其中通过流体流动通道结构中的至少一个、所述流体流动通道内的涡轮叶片和所述流体流动通道上的阀门防止在所述燃烧阶段的所述压力倒流回所述压缩阶段。

15.如权利要求14所述的组件，其中所述流体流动通道的所述结构包括一个被捕获流动区域，该被捕获流动区域位于所述压缩阶段和所述燃烧阶段之间。

16.如权利要求12至15中任一项所述的组件，其中对所述流体流动通道进行约束，因此升高所述燃烧阶段的流体的温度和压力，使所述升高的压力高于所述压缩阶段的出口处的压力并且在所述燃烧期间使所述流体被保持在接近于定容状态。

17.如权利要求12至15中任一项所述的组件，其中所述流体流动通道围绕所述第一和第二定子和所述转子的周边以螺旋形式延伸，由此所述流体在圆周方向上流经所述流体流动通道。

18.如权利要求12至15中任一项所述的组件，其中对所述涡轮叶片设定位成使其可以连续地暴露于燃烧温度、排出温度和流入的流体，并且因此可暴露于一混合流，因而所述涡轮叶片经受了较低的平均流体温度。

19.在一种涡轮发动机中，该发动机具有至少压缩、燃烧和膨胀阶段以及一个燃烧发生器，上述燃烧发生器用于在所述燃烧阶段引起燃烧，一个组件包括：

第一和第二定子盘；

一转子盘，该转子盘位于第一和第二定子盘之间并且所述转子盘具有涡轮叶片，所述定子盘中的至少一个具有多个腔室，所述腔室的尺寸在相对于所述转子的旋转方向上实际地渐进变化；

一流体入口和一流体出口；

一流体流动通道，该流体流动通道从所述流体入口延伸到所述流体出口并穿过所述转子和所述第一及第二定子，流经所述转子盘的所述流体多次与所述涡轮叶片相作用；和

一可调节的间隔控制器，该间隔控制器与所述第一和第二定子盘相连接从而能调节所述第一和第二定子盘之间的工作间隔。

20.如权利要求19所述的组件，其中所述可调节间隔控制器包括一个可移动环，该可移动环围绕所述定子和转子盘，并对所述定子盘进行互相定位。

21.如权利要求19或20所述的组件，其中在所述组件正常运行期间，所述可调节间隔控制器可以对所述定子盘之间的间隔进行调节。

22.如权利要求19或20所述的组件，其中所述的可调节间隔控制器包括一个用于调节所述定子盘之间间隔的间隙控制驱动器。

23.一种增强涡轮发动机效率的方法，该涡轮发动机具有压缩、加热和膨胀阶段，所述方法包括：

提供一转子，该转子具有在其之间能容纳流体的叶片；

提供至少一个与所述转子相邻的定子，并且具有用于接收流体的多个腔室，其中，相对于所述转子的旋转方向所述腔室的尺寸实际地渐进地发生变化。和

提供一至少经过压缩和加热阶段的流体流动通道，并且在正常运行期间在压缩和加热阶段之间存在有压差，在所述流体流动通道中的流体在所述至少一个定子和所述转子之间延伸，而位于所述转子的所述流体流动通道中的流体容纳于所述转子的所述叶片之间，且流动在压缩和加热添加剂的阶段之中，当所述转子旋转时遇到所述至少一个定子中的所述多个腔室内。

24.如权利要求23所述的方法，其中所述的提供一具有能将流体容纳于其间的叶片的转子的步骤能够在加热阶段将所述流体保持在接近定容的状态。

25.如权利要求23所述的方法，其中所述的在正常工作期间在压缩和加热阶段之间存在有一压差的步骤包括利用所述流体流动通道结构中的至少一个、所述流体流动通道的阻力和所述流体流动通道处的阀。

26.如权利要求23所述的方法，其中所述方法包括通过在燃烧阶段提供燃料和在所述加热阶段点燃所述燃料而在加热阶段引起燃烧。

27.如权利要求23所述的方法，其中所述方法包括提供一单个定子-转子-定子组件，该组件其内具有压缩、加热和膨胀阶段，并且提供通过所述组件的所述流体流动通道。

28.如权利要求27所述的方法，其中所述方法包括所述单定子-转子-定子组件中提供一平转子盘。

29.如权利要求23至28中任一项所述的方法，其中所述方法包括使所述流体多次流经所述转子。

30.如权利要求29所述的方法，其中所述的提供一具有叶片的转子的步骤包括在所述转子上提供两组叶片，而且其中所述的方法包括使所述流体在相反的方向流经所述转子，以便当流体在所述相反的方向上流经所述转子时能接触到所述两组叶片中的不同的叶片。

31.如权利要求23至28中任一项所述的方法，其中所述的方法包括在圆周方向上使所述流体流动以通过所述压缩和加热阶段。

32.如权利要求23至28中任一项所述的方法，其中所述方法包括在运行期间使发动机部件间歇性地与不同的温度相接触。

33.如权利要求23至28中任一项所述的方法，其中所述的将至少一个相邻的定子提供至所述转子的步骤包括提供第一和第二定子使它们邻近于所述转子并位于所述转子的相对两侧，并且其中所述方法包括使流经所述流体流动通道的第一部分的所述流体延伸穿过所述第一定子，使流经所述流体流动通道的第二部分的所述流体延伸穿过所述第二定子，并使流经所述流体流动通道的第三和第四部分的所述流体延伸穿过所述转子，而且所述流体流经所述流体流动通道的所述第三部分的方向与流体流经所述流体流动通道的所述第四部分的方向是相反的，因此，沿着所述流体流动通道而流动的所述流体多次地流经所述转子。

34.一种用于在涡轮发动机中提高效率的方法，该涡轮发动机具有压缩，加热和膨胀阶段，所述方法包括：

提供在相互间隔开的第一和第二定子，及位于所述第一和第二定子之间的转子，所述第一和第二定子具有多个腔室，用来在其中接纳流体，并且所述腔室的尺寸在相对于所述转子的旋转方向上实际地渐进变化，所述转子和所述第一和第二定子至少延伸经过压缩和加热阶段，并且所述转子具有第一和第二组转子叶片，所述两组叶片相互径向邻近地位于所述转子上；

提供一流体入口和一流体出口；和

在所述流体入口和所述流体出口之间提供一流体流动通道，该流体流动通道延伸通过所述转子和第一和第二定子，使流体流动通过述流体流动通道，包括流体从所述第一定子向所述第二定子方向流动通过所述转子，当通过所述转子时与所述第一组转子叶片作用，从所述第一定子通过所述转子而被第二定子接收的流体在其后流回到所述第一定子，当流经所述转子时，与所述第二组转子叶片作用。

35.如权利要求34所述的方法，其中所述提供流体流经所述流体流动通道的步骤包括所述流体流经分别在所述第一和第二定子的流体流动通道的第一和第二部分，并且流经在所述转子中的所述流体流动通道的第三和第四部分，由于所述流体流动通道的所述第三和第四部分分别具有所述第一和第二组转子叶片中的一组，因此，所述转子由沿着所述流体流动通道的所述第三和第四部分流动的流体所旋转。

36.如权利要求34或35所述的方法，其中在正常工作期间，至少在压缩和加热阶段其内具有形成的压力，而且其中所述方法包括防止加热阶段的压力流向压缩阶段，着是通过流体流动通道结构中的至少一种、流体流动通道中的转子叶片，和流体流动通道处的阀来实现。

37.如权利要求34或35所述的方法，其中所述方法包括约束所述流体流动通道，因而加热阶段流体的温度和压力会升高，使升高的压力大于在压缩阶段的出口处的压力，并且在加热阶段的加热时期间，使所述流体保持在接近定容状态。

38.一种用于在涡轮发动机中提高效率的方法，该涡轮发动机具有压缩、加热和膨胀阶段，所述方法包括：

提供一转子，该转子延伸通过至少压缩和加热阶段；

提供位于所述转子相对两侧的第一和第二定子，所述第一和第二定子也延伸通过至少压缩和加热阶段，所述第一和第二定子具有多个腔室，用来在其中接纳流体，并且所述腔室的尺寸在相对于所述转子的旋转方向上实际地渐进变化；

提供一流体流动通道，它延伸多次通过所述转子及所述第一和第二定子；和

根据提高涡轮发动机的效率的需要，可以控制地调节所述第一和第二定子之间的工作间隔。

39.如权利要求38所述的方法，其中所述的调节所述第一和第二定子之间工作间隔的步骤包括，在正常运行期间调节所述涡轮发动机的所述间隔。

40.如权利要求38或39所述的方法，其中所述提供所述第一和第二定子及所述转子的步骤包括，提供第一和第二定子盘和一个转子盘，并且其中所述调节所述第一和第二定子之间工作间隔的步骤包括提供一围绕着所述定子和转子盘的可移动环，并且利用所述的可移动环以使所述定子盘之间相对定位。

41.如权利要求40所述的方法，其中所述调节所述第一和第二定子之间工作间隔的步骤包括提供一个用来调节所述定子盘之间间隔的间隙控制驱动器。

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