[发明专利]燃气轮机及热力功率生成系统

权利要求书

1.一种燃气轮机，包括：

旋转部件，所述旋转部件配置为具有第一平面和第二平面的大致为圆形的盘，所述旋转部件还包括与所述第一平面和所述第二外表面相邻的周边外表面；

叶片，安装在所述旋转部件的所述周边外表面上，并且所述叶片具有由所述周边外表面径向向外延伸的高度以及在所述第一平面和所述第二平面之间延伸的宽度，所述叶片在其第一侧上具有凹面，在其第二侧上具有凸面，所述凸面和所述凹面从邻近于所述第一平面的位置延伸至邻近于所述第二平面的位置；

气态工作流体源；

机架，包围所述旋转部件，所述机架具有至少一个气体入口、至少一个气体排放口以及腔体，所述腔体的大小被配置为用于容纳所述旋转部件，所述至少一个气体入口中的每个均包括产生非常高速率的气流的喷嘴，所述喷嘴在其出口处具有锥形末端，以用于以非常小的角度将很高速率的气流引导至所述叶片的所述凹面上，

其中所述高速气流离开所述喷嘴并几乎垂直地入射到所述叶片的所述凹面上，然后，所述高速气流转变方向并沿着所述凹面的曲率前进，并且以与所述高速气流入射到所述叶片的所述凹面上的方向呈几乎120度的方向流动离开所述叶片的所述凹面，从而施加几乎两倍于所述高速气流的动量的动量。

2.如权利要求1所述的燃气轮机，其中越过所述叶片的所述凹面的所述高速气流在邻近于所述叶片的所述凹面产生的压强比在邻近于所述叶片的所述凸面产生的压强大，从而由所述叶片的所述表面乘以压强差所产生的力用于使所述旋转部件转动。

3.如权利要求2所述的燃气轮机，其中所述喷嘴具有会聚的内流动路径，以使热的气体以很高的速率流动。

4.如权利要求3所述的燃气轮机，其中所述喷嘴还具有发散的内流动路径，所述发散的内流动路径将使所述速率加速至超声流动，从而使热的气体的有用动量增加。

5.如权利要求1所述的燃气轮机，其中所述旋转部件具有至少一个燕尾形安装槽，所述叶片能够从侧面滑入所述安装槽内，所述叶片具有楔形基座，所述楔形基座具有安装孔，螺钉和螺栓穿过所述安装孔安装，从而使所述叶片在滑入所述安装槽中后保持所述叶片的位置。

6.如权利要求5所述的燃气轮机，其中所述旋转部件具有多个燕尾安装槽，并且所述叶片中的一个安装在每个所述安装槽中。

7.如权利要求1所述的燃气轮机，其中在所述流动入口和所述叶片之间以大约10度的很小的角度引导气流。

8.如权利要求1所述的燃气轮机，其中所述机架包括左端钟状件、右端钟状件和环状件，所述左端钟状件、右端钟状件和环状件的大小配置为包围、密封并支撑所述旋转部件。

9.如权利要求8所述的燃气轮机，其中所述旋转部件安装在轴上，所述轴由轴承支撑，所述轴承安装在所述左端钟状件和所述右端钟状件中。

10.如权利要求9所述的燃气轮机，其中所述轴操作性地连接于发电机或其他机械装置，从而从所述旋转部件获取能量。

11.一种功率生成系统，包括：

热力热源回路，具有约150°F或更低温度的外部热源以及与热源具有热交换关系的第一工作流体；

第一泵，处于所述热源回路内，以使所述第一工作流体和换热器循环；

热力热引擎回路，具有第二工作流体和泵，所述第二工作流体为制冷剂，所述泵处于所述热力热引擎回路内，以使所述第二工作流体循环，并在热循环过程中提高所述第二工作流体的压强；所述热力热引擎回路还具有热引擎，所述热引擎与所述第二工作流体处于流体连通；

热力热回收回路，具有第三工作流体和压缩机，所述第三工作流体为制冷剂，所述压缩机处于所述热力热回收回路中，以使所述第三工作流体循环并提高所述热回收回路中的所述第三工作流体的压强和温度，并且所述换热器将热从所述第一工作流体转移至所述第三工作流体；

所述热回收回路具有热输入换热器和单独的热输出换热器，从而使所述输入换热器将热从所述热引擎回路转移至所述热回收回路，并使所述输出换热器将热从所述热回收回路转移至所述热引擎回路。

12.如权利要求11所述的功率生成系统，其中所述第二工作流体将在小于300°F的温度下、小于200psig的压强下工作，并且所述工作流体在通过所述热力热引擎回路循环时，将在低至80°F的温度下凝结，以及在约70°F汽化。