| 主权项 |
1.一种产生电力之设备,该设备包括: (a)一进气口,用以供应燃烧用空气; (b)一燃料入口,用以供应能氧化之燃料; (c)一转子,该转子有一中央轴线且适于绕中央轴线 旋转,该转子由该中央轴线往外径向延伸到有一件 缘之外表面部; (d)一周围壁,该周围壁系 (i)由该中央轴线向外径向设置,以及 (ii)由该转子外缘稍微向外径向设置,以及 (iii)有一内表面部; (e)一或多个冲压式喷射发动机,该一或多个冲压式 喷射发动机包括: (i)位于该转子外缘之旋转部,以及 (ii)一周围壁部, (f)该一或多个冲压式喷射发动机之旋转部及周围 壁部一起合作将二者之间的燃烧用空气一部分压 缩; (g)一或多个箍,各箍设置在该一或多个冲压式喷射 发动机其中一者附近,各箍至少一部分从该转子外 表面部至少一部分向外延伸到在周围壁内表面部 附近一点; (h)其中该一或多个箍在该一或多个冲压式喷射发 动机压缩及氧化燃料因而产生废气时有效地将所 供应的燃烧用空气与废气隔开,并产生推力使转子 进行绕旋转轴线之旋转运动。2.如申请专利范围 第1项之设备,其中各箍包括由转子外表面部向外 径向延伸之螺旋构造。3.如申请专利范围第2项之 设备,其中螺旋状箍数目为N,冲压式喷射发动机数 目为X,N和X相等。4.如申请专利范围第1项之设备, 其中周围壁表面部更包括一磨损环密封,磨损环密 封用于有效地密封各箍与周围壁内表面部之间的 界面。5.如申请专利范围第1项之设备,其中转子外 表面部包括多个环段。6.如申请专利范围第5项之 设备,其中至少一环段系以可拆卸方式固定在转子 上。7.如申请专利范围第1或2项之设备,其中各冲 压式喷射发动机更包括一个部分未覆盖之排气喷 嘴,且其中各冲压式喷射发动机至少利用周围壁内 表面部一部分来使逸出之废气解压缩。8.如申请 专利范围第1项之设备,其中转子外表面部更包括 至少一面可冷却壁,该可冷却壁包括: (a)一内冷却壁面, (b)一热外壁面, (c)多个冷却通道,其在热外壁面有出口,该冷却通 道在冷却壁面与热外壁面之间提供一流体管路,并 使在内冷却壁面供应之冷却空气通过,使冷却空气 离开出口,以在转子外表面部提供冷却空气薄膜冷 却。9.如申请专利范围第5项之设备,其中各环段更 包括一冷却空气容室,其中各冷却空气容室有效地 容纳冷却空气,并将冷却空气推出。10.如申请专利 范围第1项之设备,更包括: (a)一空气阻隔通道,其与空气入口和一出口阻隔空 气位置连通,该空气阻隔通道结构让该一或多个冲 压式喷射发动机起动,该空气阻隔通道是由在周围 壁的一个通壁部所形成,以及 (b)一或多个可位移阀,各可位移阀在下列二位置之 间建构: (i)一关闭位置,其中该一或多个可位移阀在周围壁 通壁部内形成密封,因而不让进气空气逸至该出口 阻隔空气位置,以及 (ii)一开启位置,其中该阀让空气进气口与空气阻 隔位置经由周围壁通壁部连通,让进气空气至少一 部分逸出空气阻隔通道; (c)因而各冲压式喷射发动机能利用空气阻隔通道 将压缩的进气空气一部分阻隔而开始燃烧。11.如 申请专利范围第10项之设备,其中该可位移阀包括 一环状闸阀,该环状闸关系可操作地沿周围壁一部 分设置,其中该环状闸阀在各冲压式喷射发动机旋 转时系定位在冲压式喷射发动机径向外侧且靠近 冲压式喷射发动机。12.一种产生动力之设备,包括 : (a)一支撑结构,包括: (i)具有一内侧表面之周围罩框,以及 (ii)一氧化剂供应管路,该周围罩框包括该氧化剂 供应管路的至少一壁; (iii)燃料供应通道,该燃料供应通道用于将可氧化 燃料喷入在氧化剂供应通道内所含之氧化剂之内; (b)一第一输出轴,其系沿相对于支撑结构的一旋转 轴线以可旋转方式固定; (c)一转子,其系以可旋转方式附接在该第一输出轴 上,俾相对于支撑结构转动,该转子更包括一周围 部,周围部有多个个别环段; (d)一或多个冲压式喷射发动机,其各包括一旋转部 ,各旋转部(i)与转子周围部一体成型而成为其一部 分, (ii)用来利用周围罩框内侧表面至少一部分来压缩 被供应之氧化剂及可氧化燃料,以及 (iii)其中各旋转部与周围罩框内侧表面至少一部 分配合而将该一或多个旋转部与周围罩框内侧表 面至少一部分之间的进气燃烧用空气压缩, (iv)其中该旋转部更包括一排气喷嘴供燃料氧化后 的废气逸出,沿输出轴旋转轴线切线推动各冲压式 喷射发动机; (e)一或多个箍,各箍系为各冲压式喷射发动机而设 ,其中各箍从转子周围部至少一部分向外延伸到在 周围罩框内侧表面附近的一点。13.如申请专利范 围第1或12项之设备,其中该设备更包括热回收段, 该热回收段包括一废气入口及一废气出口,以及一 热交换段,热交换段内容纳第二工作流体,第二工 作流体在热交换段循环,因而藉由第二工作流体热 能回收而将热废气冷却。14.如申请专利范围第13 项之设备,其中第二工作流体包括水,且藉由第二 工作流体之加热而产生蒸汽。15.如申请专利范围 第14项之设备,更包括一蒸汽涡轮,其中蒸汽系进给 到蒸汽涡轮而在蒸汽涡轮输出轴产生有用之功。 16.如申请专利范围第12项之设备,更包括一第一发 电机,其中该第一输出轴系与第一发电机行操作连 接,且第一输出轴提供之机械功使第一发电机转动 而产生电力。17.如申请专利范围第15项之设备,其 中蒸汽涡轮输出轴系与第一发电机行操作连接,且 蒸汽涡轮输出轴产生的有用功使第一发电机转动 而产生电力。18.如申请专利范围第16项之设备,更 包括一第二发电机,其中蒸汽涡轮输出轴产生的有 用功使第二发电机转动而产生电力。19.如申请专 利范围第12项之设备,其中,该设备在进气速度至少 三马赫下操作时所产生的轴动力占燃料输入能量 对机械输出能比率的简单循环效率至少37%。20.如 申请专利范围第12项之设备,其中该设备在进气速 度至少3.5马赫下操作时所产生的轴动力占燃料输 入能量对机械输出能比率的简单循环效率至少45% 。21.如申请专利范围第12项之设备,其中该设备在 进气速度至少4马赫下操作时所产生的轴动力占燃 料输入能量对机械输出能比率的简单循环效率至 少52%。22.如申请专利范围第1或12项之设备,其中至 少转子一材料之强度超过683,220英寸。23.如申请专 利范围第1或12项之设备,其中至少转子一材料之强 度在683,220英寸与1,300,250英寸之间。24.如申请专利 范围第1或12项之设备,其中至少转子材料一部分之 强度几为1,300,250英寸。25.如申请专利范围第1或12 项之设备,其中至少转子材料一部分之强度大于1, 300,250英寸。26.如申请专利范围第1或12项之设备, 其中至少转子材料一部分之强度在约1,300,250英寸 至约3,752,600英寸之间。27.如申请专利范围第1或12 项之设备,其中至少转子材料一部分之强度大约为 3,752,600英寸。28.如申请专利范围第1或12项之设备, 其中至少转子材料一部分之强度大约为3,752,600英 寸。29.如申请专利范围第1或12项之设备,其中至少 转子材料一部分之强度在3,752,600英寸与15,000,000英 寸之间。30.如申请专利范围第1或12项之设备,其中 至少转子材料一部分之强度约为1,500,000英寸。31. 如申请专利范围第1或12项之设备,其中该至少一个 冲压式喷射发动机在进气速度Mo为约1.5至2马赫之 间时运作。32.如申请专利范围第1或12项之设备,其 中该至少一个冲压式喷射发动机在进气速度Mo至 少为约2马赫时运作。33.如申请专利范围第1或12项 之设备,其中该至少一个冲压式喷射发动机在进气 速度Mo至少为2.5马赫时运作。34.如申请专利范围 第1或12项之设备,其中该至少一个冲压式喷射发动 机在进气速度Mo至少为3.0马赫时运作。35.如申请 专利范围第1或12项之设备,其中该至少一个冲压式 喷射发动机在进气速度Mo为3.0至4.5马赫之间时运 作。36.如申请专利范围第1或12项之设备,其中该至 少一个冲压式喷射发动机在进气速度Mo为约3.5马 赫时运作。37.如申请专利范围第1或12项之设备,其 中转子包括一中央盘子。38.如申请专利范围第37 项之设备,其中该中央盘子为锥状。39.如申请专利 范围第1或12项之设备,其中该转子包括一金属矩阵 复合物。40.如申请专利范围第39项之设备,其中金 属矩阵复合物包含钛。41.如申请专利范围第39项 之设备,其中金属矩阵复化物包含碳化矽。42.如申 请专利范围第1或12项之设备,其中转子包括嵌在一 钛金属层内之碳化矽包覆碳纤维。43.如申请专利 范围第1或12项之设备,其中转子包括碳纤维环氧树 脂复合物。44.如申请专利范围第43项之设备,其中 转子更包括高强度纤维绕组。45.如申请专利范围 第44项之设备,其中高强度纤维绕组包括单丝碳纤 维。46.如申请专利范围第44项之设备,其中高强度 纤维绕组包括凯夫拉(Kevlar)纤维。47.如申请专利 范围第39项之设备,其中金属矩阵复合物更包括碳 化矽丝。48.如申请专利范围第1或12项之设备,其中 该一或多个冲压式喷射发动机更包括一个碳化矽 燃烧室。49.如申请专利范围第48项之设备,其中燃 烧室包括单体碳化矽部。50.如申请专利范围第1或 12项之设备,其中该一或多个冲压式喷射发动机包 括一个可替换之燃烧室嵌入物。51.一种产生动力 之方法,包括: (a)在一转子上提供一或多个冲压式喷射发动机推 力模组,该转子系以可转动方式相对于有一内表面 之外罩框固定; (b)对该一或多个冲压式喷射发动机推力模组提供 包含一氧化剂及一可氧化燃料之气流; (c)在该一或多个冲压式喷射发动机推力模组与该 外罩框之间使该燃料氧化;以 (i)产生燃烧后气体,气体并且由该处逸出,以 (ii)藉由该燃烧后气体由(A)各冲压式喷射发动机推 力模组与(B)该外罩框之间逸出而产生推力作用来 产生动力; (d)利用该动力经由在超过1马赫进气速度下供应气 流而驱动该一或多个冲压式喷射发动机推力模组, 当各冲压式喷射发动机推力模组通过供应气流附 近时,冲压式喷射发动机靠在外罩框内表面至少一 部分来协助对供应气流一部分之压缩; (e)利用沿转子周围设置的一或多个箍来有效地将 进气空气与燃烧后气体隔开,各箍至少一部分从转 子外表面至少一部分向外延伸到外罩框内表面附 近的一点; (f)使与该一或多个冲压式喷射发动机推力模组行 操作连接的一输出轴转动; (g)藉此由输出轴产生动力。52.如申请专利范围第 51项之方法,其中该一或多个冲压式喷射发动机推 力模组之进气速度为至少2.5马赫。53.如申请专利 范围第51项之方法,其中该一或多个冲压式喷射发 动机推力模组之进气速度在2.5至4马赫之间。54.如 申请专利范围第51项之方法,其中该一或多个冲压 式喷射发动机推力模组之进气速度约为3.5马赫。 55.如申请专利范围第51项之方法,其中该燃料是从 气态碳氢燃料族群中选出。56.如申请专利范围第 51项之方法,其中该燃料主要为天然瓦斯。57.如申 请专利范围第51项之方法,其中供应燃料之步骤包 括在外罩框与任一冲压式喷射发动机推力模组之 间将供应气流部分压缩之前将燃料沿径向向外罩 框内部喷入到供应气流的一部分。58.如申请专利 范围第51项之方法,其中该方法更包括产生电力之 步骤。59.如申请专利范围第51项之方法,其中该方 法更包括由燃烧后气体回收热能之步骤。60.如申 请专利范围第59项之方法,其中热能回收步骤包括 将热能由燃烧后气体转移到一第二工作流体。61. 如申请专利范围第60项之方法,其中第二工作流体 为水,且对水加热产生蒸汽。62.如申请专利范围第 60项之方法,其中热能回收步骤包括以燃烧后气体 对第二工作流体间接加热。63.如申请专利范围第 61项之方法,更包括将第二流体导至有一工作轴之 涡轮以及利用第二工作流体让涡轮转动产生动力 之步骤,俾由涡轮产生轴功。64.如申请专利范围第 63项之方法,更包括由涡轮轴功产生电力之步骤。 65.如申请专利范围第51项之方法,更包括使该一或 多个推力模组在超音速下转动时将气动阻力减至 最小之步骤。66.如申请专利范围第65项之方法,其 中使气动阻力减至最小之步骤包括沿转子径向部 保持一部分真空之步骤。67.如申请专利范围第51 项之方法,其中转子外罩框更包括可通风转子盖, 且其中该方法更包括供应冷却空气流至且穿过可 通风转子盖之步骤。68.如申请专利范围第51项之 方法,其中各冲压式喷射发动机推力模组系沿圆周 间隔设置,俾结合通过任一冲压式喷射发动机推力 模组一给定圆周位置的前一通道来的大致上没有 紊流之供应气流。69.一种产生动力之设备,包括: (a)一圆周壁,进气空气及燃料压靠圆周壁上而被供 应; (b)一输出轴,其系绕一中央轴线以可旋转方式固定 ; (c)一转子,其系固设在输出轴且更包括一外表面部 ; (d)至少一冲压式喷射发动机,其系: (i)包括一压缩部,该压缩部系固接到转子; (ii)利用圆周壁做为压缩抗力部,使圆周壁做为一 定止表面供该至少一冲压式喷射发动机压缩斜面 部圆周地压缩进气空气之用; (e)一或多个箍,各箍系设在一或多个冲压式喷射发 动机附近,且各箍至少一部分从转子外表面部向外 延伸到周围壁内表面部附近一点; (f)藉此该一或多个箍在该一或多个冲压式喷射发 动机压缩及氧化燃料因而产生废气时有效地将所 供应的燃烧用空气与废气隔开,并产生推力使转子 进行绕旋转轴线之旋转运动。70.如申请专利范围 第69项之设备,其中该至少一个冲压式喷射发动机 在至少一马赫的进气速度下运作。71.如申请专利 范围第69项之设备,其中该至少一个冲压式喷射发 动机在至少3马赫的进气速度下运作。72.如申请专 利范围第69项之设备,其中该至少一个冲压式喷射 发动机在3.0至4.5马赫的进气速度下运作。73.如申 请专利范围第69项之设备,其中该至少一个冲压式 喷射发动机在大约3.5马赫的进气速度下运作。74. 如申请专利范围第69项之设备,其中转子更包括多 个可通风之转子盖。75.如申请专利范围第74项之 设备,其中转子盖系以可拆卸方式固定在转子上。 76.一种产生动力之设备,包括: (a)一圆周壁,进气空气及燃料压靠圆周壁上而被供 应; (b)一输出轴,其系绕一中央轴线以可旋转方式固定 ; (c)一转子,其系: (i)固设在输出轴上,以及 (ii)在周围设有多个可拆卸环段,环段包括有出口 之多个冷却通道; (d)至少一个冲压式喷射发动机,其系: (i)包括一个固定在转子上之压缩部,压缩部更包括 一压缩斜面, (ii)利用圆周壁做为一抗力表面供该至少一个冲压 式喷射发动机压缩斜面压缩进气空气之用; (iii)在进气速度超过1马赫之下运作; (e)一或多个箍,各箍系设在一或多个冲压式喷射发 动机其中一者附近,且各箍至少一部分从环段向外 延伸到周围壁内表面部附近一点; (f)藉此该一或多个箍在该一或多个冲压式喷射发 动机压缩及氧化燃料因而产生废气时有效地将所 供应的燃烧用空气与废气隔开,并产生推力使转子 进行绕旋转轴线之旋转运动。77.如申请专利范围 第76项之设备,其中转子至少一部分是限制在一气 密罩框内,且罩框是保持在真空来降低转子气动阻 力。78.一种产生动力之方法,包括: (a)在一圆周壁上以可旋转方式固设一或多个冲压 式喷射发动机推力模组; (b)对该一或多个冲压式喷射发动机推力模组提供 包含一氧化剂及一可氧化燃料之气流; (c)在该一或多个冲压式喷射发动机推力模组与该 圆周壁之间使该燃料氧化,以 (i)产生燃烧后气体,气体并且由该处逸出,以 (ii)藉由该燃烧后气体由(A)各冲压式喷射发动机推 力模组与(B)该圆周壁至少一部分之间逸出而产生 推力作用来产生动力; (d)利用该动力经由在超过1马赫进气速度下供应气 流而驱动该一或多个冲压式喷射发动机推力模组, 当各冲压式喷射发动机推力模组通过供应气流附 近时,冲压式喷射发动机靠在圆周壁至少一部分来 协助对供应气流一部分之压缩; (e)提供一或多个箍,各箍系设在该一或多个冲压式 喷射发动机其中一者附近,各箍至少一部分从转子 向外延伸到圆周壁附近一点,该一或多个箍在该一 或多个冲压式喷射发动机压缩及氧化燃料因而产 生废气时有效地将进气空气与废气隔开,并产生推 力使转子进行绕旋转轴线之旋转运动, (f)使与该一或多个冲压式喷射发动机推力模组行 操作连接的一输出轴转动; (g)藉此由输出轴产生动力。79.如申请专利范围第 78项之方法,其中该一或多个冲压式喷射发动机推 力模组之进气速度为至少2.5马赫。80.如申请专利 范围第79项之方法,其中该一或多个冲压式喷射发 动机推力模组之进气速度为至少3.0马赫。81.如申 请专利范围第80项之方法,其中该一或多个冲压式 喷射发动机推力模组之进气速度在3.0至4马赫之间 。82.如申请专利范围第80项之方法,其中该一或多 个冲压式喷射发动机推力模组之进气速度约为3.5 马赫。83.如申请专利范围第78项之方法,其中该燃 料是从气态碳氢燃料族群中选出。84.如申请专利 范围第78项之方法,其中该燃料主要为天然瓦斯。 85.如申请专利范围第78项之方法,其中供应燃料之 步骤包括在圆周壁与任一冲压式喷射发动机推力 模组之间将供应气流部分压缩之前将燃料沿径向 喷入到供应气流的一部分。86.如申请专利范围第 78项之方法,其中该方法更包括产生电力之步骤。 87.如申请专利范围第78项之方法,其中该方法更包 括由燃烧后气体回收热能之步骤。88.如申请专利 范围第87项之方法,其中热能回收步骤包括将热能 由燃烧后气体转移到一第二工作流体。89.如申请 专利范围第88项之方法,更包括将第二流体导至有 一工作轴之涡轮以及利用第二工作流体让涡轮转 动产生动力之步骤,俾由涡轮产生轴功。90.如申请 专利范围第89项之方法,更包括由涡轮轴功产生电 力之步骤。91.如申请专利范围第78项之方法,其中 提供氧化剂到该一或多个冲压式喷射发动机推力 模组之步骤系藉由提供在所供应气流中之氧气,其 中所供应气流系在圆周壁附近提供,且其中各冲压 式喷射发动机推力模组系沿圆周间隔设置,俾结合 通过任一冲压式喷射发动机推力模组一给定圆周 位置的前一通道来的大致上没有紊流之供应气流 。92.如申请专利范围第78项之方法,其中圆周壁为 固定者。93.如申请专利范围第78项之方法,其中转 子更包括多个外环段,至少其中一些外环段有至少 一可冷却壁,该至少一可冷却壁包括: (a)一内冷壁面, (b)一件热壁面, (c)多个冷却通道,其出口在外热壁面, (d)该方法更包括在内冷壁面后方提供一冷却流体 并使某量冷却流体向外通过冷却通道到该出口之 步骤,冷却流体之量足以进行外环段外热壁面之薄 膜冷却。94.如申请专利范围第93项之方法,其中提 供冷却流体之步骤更包括提供某量之冷却流体来 对该一或多个箍进行薄膜冷却。95.如申请专利范 围第78或93项之方法,其中该箍包括多个孔,且其中 该方法更包括使冷却气体通过该孔藉此降低该箍 的气动阻力之步骤。96.如申请专利范围第1,2,3或69 项之设备,其中该一或多个箍更包括多个冷却气体 孔,该冷却气体孔供冷却气体通过该箍。图式简单 说明: 第一图系本发明新颖动力厂设备部分立体图,揭示 在一罩框内旋转的动力厂主转子,其用以驱动一输 出轴部,输出轴部通常结合一齿轮箱,再连接到一 发电机来运作。 第二图系发明本冲压式喷射发动机动力厂设备部 分剖面图,其揭示固接到转子且与转子一起旋转之 转动输出轴部以及与转子一体设置之未覆盖冲压 式喷射发动机推力模组。此外,空气进气管道亦已 示出,以及通到在燃烧区有一周围壁区的环形通道 之过渡区;亦示出离开燃烧区之废气出口和废气导 管。亦示出用来协助转子附近气动阻力之冷空气 、冷却水及真空管路。 第三图系一炭质转子立体图,与其一体成型者有(a) 环,(b)未覆盖冲压式喷射发动机,及(c)箍,第三图特 别示出具有箍段之环段,以及(i)在环段内之冷空气 入口和(ii)在箍内之界面层控制孔。 第四图系转子周围边缘视图,从第三图中转子周围 之4-4线开始,转子边缘去掉且展开呈平面状,揭示 一对未覆盖冲压式喷射发动机推力模组以及其与 具有一体箍段的环段之关系。 第四图A为转子周围边缘视图,与第四图相似,但本 实施例为有五箍及五个冲压式喷射发动机。 第五图为一环段立体图,其包括一未覆盖冲压式喷 射发动机推力模组及相关一体成型箍段,其中箍包 括界面层控制孔。 第六图为碳纤维转子,未覆盖冲压式喷射发动机推 力模组及相关周围壁剖面图。 第七图系本发明旋转总成第二实施例剖面图,揭示 钢转子、未覆盖冲压式喷射发动机推力模组及相 关周围壁。 第八图为具有一体成型箍段之环段,亦示出冷空气 通道及其槽孔型出口通路(亦即薄膜冷却孔)以及 箍内之界面层控制孔。 第九图系沿第八图中9-9面部分所取之部分剖面图, 揭示转子箍与周围壁内表面之密合关系,并指示流 经箍内界面层控制孔之空气流。 第十图为止推模组及具有界面层控制孔之一体箍 实施例的部分剖面图。 第十一图为第十图中止推模组及一体箍立体图。 第十二图为具有一体箍之转子段实施例立体图,揭 示利用孔之薄膜冷却实施例,以及在箍(包括界面 层控制孔)上的相关径向界面层流。 第十三图系沿第二图中13-13线一部分在靠近箍的 区域所取之动力厂周围壁部一段的剖面图,揭示在 关闭位置的环段闸阀形式之气体旁通阀。 第十四图系动力厂周围壁部一段的剖面图,与第十 三图相似,但旁通阀在开启位置,用来在一或多个 冲压式喷射发动机起动时使空气通过周围侧壁。 第十五图系沿第二图中15-15线所取之本发明动力 厂架体一实施例垂直端视图,揭示在架体、废气通 道、周围壁及冷空气及冷却水的通道。 第十六图系使用本发明新颖超音速冲压式喷射发 动机驱动转子做为原动机之组合式循环动力厂平 面图,所示者使用一发电机及一蒸汽涡轮之组合, 所示者系用于发电。 第十七图系使用本发明新颖冲压式喷射发动机驱 动转子做为原动机之组合式循环动力厂侧视图,如 第十六图中所示者,与一发电机及一蒸汽涡轮之组 合。 第十八图系本发明新颖动力厂变化部分剖面图,其 揭示冷却系统、旁通阀、及在转子绕其旋转轴线 转动时位置会变化的箍之详细结构图。 |
