CN102251851A

CN102251851A - 一种涡轮转子发动机

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Publication number: CN102251851A
Application number: CN2011101597586A
Authority: CN
Inventors: 毛中义
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2011-11-23
Anticipated expiration: 2031-06-15
Also published as: CN102251851B

Abstract

一种涡轮转子发动机，包括外壳、带进气口的端盖和外壳内部的转子；在转子的转轴上相向对称设有中部一体对接的两双头螺旋体，双头螺旋体上设有末端相对设置的两螺旋式变容导质槽，在两双头螺旋体对接部的中间位置圆周表面上沿顺时针方向均匀设有与两螺旋式变容导质槽的末端位置对应的两内侧部分燃烧室，两内侧部分燃烧室两侧设有两密封环槽，密封环槽与外壳内壁之间设有密封圈；在外壳内壁上对应两内侧部分燃烧室的位置沿圆周均匀设有四个外侧部分燃烧室，在每相邻两个外侧部分燃烧室之间的外壳内壁上沿顺时针依次设有排气孔和连接槽，在每个外侧部分燃烧室对应位置的外壳上设有火花塞和燃气入口。本发明工效高，无磨损，寿命长，维修方便。

Description

一种涡轮转子发动机

技术领域：

本发明涉及一种发动机，尤其是一种涡轮转子发动机。

背景技术：

目前，汽车上使用的发动机是四行程往复式内燃机，这种发动机具有活塞、活塞环、连杆、曲轴、齿轮以及进、排气活门等二十多个活动部件组成，其结构较为复杂，而且体积很大，其曲轴连杆需要旋转720°才能有一次作功行程，热工效不高，且能源消耗大，工作环境恶劣，零件易磨损，难修复，寿命短，维修成本高。

发明内容：

本发明提供了一种涡轮转子发动机，它结构简单，设计合理，体积小，工作稳定，效率高，无磨损，使用寿命长久，维修方便，解决了现有技术中存在的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：它包括外壳，设在外壳两端的带进气口的端盖，设在外壳内部的转子两端通过轴承固定在端盖上；所述转子包括两端通过轴承固定在端盖上的转轴，在转轴上相向对称设有两双头螺旋体，两双头螺旋体设在转轴侧面以转轴为旋转轴沿轴向螺旋前进分别从转轴两外端延伸至中部，且一体对接，双头螺旋体的两螺旋叶片内沿与转轴密闭贴合，两螺旋叶片相邻叶身与转轴之间对应形成槽，整个双头螺旋体在转轴上形成从其外端延伸至中部且槽横截面面积从外向内呈等比差递减的两螺旋式变容导质槽，两螺旋式变容导质槽的末端相对设置，在两双头螺旋体对接部的中间位置圆周表面上沿顺时针方向均匀设有两个内侧部分燃烧室，两内侧部分燃烧室的位置分别与两螺旋式变容导质槽的末端位置相对应，在两内侧部分燃烧室两侧的两双头螺旋体对接部的圆周表面上以两内侧部分燃烧室为中心对称设有两密封环槽，在密封环槽与外壳内壁之间设有密封圈；在外壳内壁上对应转子上的两内侧部分燃烧室的位置沿圆周均匀设有四个外侧部分燃烧室，内侧部分燃烧室与其位置相对的外侧部分燃烧室在转子顺时针转动时吻合形成一完整的圆柱形燃烧室，在每相邻两个外侧部分燃烧室之间的外壳内壁上沿顺时针圆周方向依次设有排气孔和连通内侧部分燃烧室与螺旋式变容导质槽末端的连接槽，沿顺时针圆周方向设在外侧部分燃烧室前方的连接槽与外侧部分燃烧室之间的距离为内侧部分燃烧室长度的一半，设在外侧部分燃烧室后方的排气孔与外侧部分燃烧室之间的距离为内侧部分燃烧室长度的一半，沿顺时针圆周方向设在排气孔后方的连接槽与其前方的排气孔之间的距离大于内侧部分燃烧室的长度，所述连接槽包括两个左侧连接槽和两个右侧连接槽，左侧连接槽和右侧连接槽在外壳内壁上沿顺时针圆周方向间隔设置，在每个外侧部分燃烧室对应位置的外壳上设有伸入外侧部分燃烧室的火花塞和与外侧部分燃烧室相通的燃气入口。

在外侧部分燃烧室与排气孔之间的外壳内壁上设有燃烧室增容孔。

所述螺旋式变容导质槽的槽深和槽宽由外向内呈等比差递减。

本发明结构简单，设计合理，工作稳定，它将传统的发动机气缸分成两部分，一部分设在涡轮转子上，另一部分设在外壳上。采用涡轮高速运转产生高压，将高压气体脉冲式送入燃烧室，当转子上内侧部分燃烧室与外壳上的外侧部分燃烧室吻合后，将可燃气体送入燃烧室与高压气体混合，通过火花塞点火，产生推力，推动转子上的内侧部分燃烧室高速运转，转子和涡轮互为一体，从而带动转子高速运转并输出功率。本发明主要优点：一是涡轮和转子互为一体。二是利用气缸分离技术，将传统的一个整体气缸分成两部分，一部分在转子上，一部分在外壳上，三是将活塞式发动机往复直线运动转化为圆周运动，取消了无用的直线运动，可进行动力连接，运转更平稳，动力更强劲。四是气缸在转子的最外侧，扭矩更大。五是取消了活塞、活塞环、连杆、曲轴、以及齿轮等复杂结构，整个发动机只有一个转动部件，与一般四冲程发动机具有进、排气活门等二十多个活动部件相比，结构大大简化，故障的可能性也大大减小，没有传统发动机将直线运动变成圆周的过程，提高了工作效率。六是涡轮转子是由两个双头螺旋体相向对接而成，工作中没有轴向力。七是转子与外壳无磨擦，即无磨损，使得发动机效率更高、更轻，维修更方便，价格更低，寿命更长久。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的剖视结构示意图。

图3为本发明外壳的部分俯视结构示意图。

图4为本发明外壳的部分剖视结构示意图。

图5为本发明燃烧室位置的截面剖视结构示意图。

图6至图21为本发明工作示意图。

图中，1、外壳；2、端盖；3、进气口；4、转轴；5、螺旋叶片；6、螺旋式变容导质槽；7、内侧部分燃烧室；8、密封环槽；9、密封圈；10、外侧部分燃烧室；11、排气孔；12、左侧连接槽；13、右侧连接槽；14、火花塞；15、燃气入口；16、燃烧室增容孔。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

如图1～5所示，本发明包括外壳1，设在外壳1两端的带进气口3的端盖2，设在外壳1内部的转子两端通过轴承固定在端盖2上；所述转子包括两端通过轴承固定在端盖2上的转轴4，转轴4一端伸出端盖2外侧与电动机输出轴相连，另一端连接负载输出功率。在转轴4上相向对称设有两双头螺旋体，两双头螺旋体设在转轴4侧面以转轴4为旋转轴沿轴向螺旋前进分别从转轴4两外端延伸至中部，且一体对接，双头螺旋体的两螺旋叶片5内沿与转轴4密闭贴合，两螺旋叶片5相邻叶身与转轴4之间对应形成槽，整个双头螺旋体在转轴4上形成从其外端延伸至中部且槽横截面面积从外向内呈等比差递减的两螺旋式变容导质槽6，两螺旋式变容导质槽6的末端相对设置，在两双头螺旋体对接部的中间位置圆周表面上沿顺时针方向均匀设有两个内侧部分燃烧室7，两内侧部分燃烧室7的位置分别与两螺旋式变容导质槽6的末端位置相对应，在两内侧部分燃烧室7两侧的两双头螺旋体对接部的圆周表面上以两内侧部分燃烧室7为中心对称设有两密封环槽8，在密封环槽8与外壳1内壁之间设有密封圈9，两密封圈9可阻止燃烧室内的高压膨胀气体外泄；在外壳1内壁上对应转子上的两内侧部分燃烧室7的位置沿圆周均匀设有四个外侧部分燃烧室10，内侧部分燃烧室7与其位置相对的外侧部分燃烧室10在转子顺时针转动时吻合形成一完整的圆柱形燃烧室，在每相邻两个外侧部分燃烧室10之间的外壳1内壁上沿顺时针圆周方向依次设有排气孔11和连通内侧部分燃烧室7与螺旋式变容导质槽6末端的连接槽，所述每个工位上的排气孔11为两个。沿顺时针圆周方向设在外侧部分燃烧室10前方的连接槽与外侧部分燃烧室10之间的距离为内侧部分燃烧室7长度的一半，设在外侧部分燃烧室10后方的排气孔11与外侧部分燃烧室10之间的距离为内侧部分燃烧室7长度的一半，沿顺时针圆周方向设在排气孔11后方的连接槽与其前方的排气孔11之间的距离大于内侧部分燃烧室7的长度，所述连接槽包括两个左侧连接槽12和两个右侧连接槽13，左侧连接槽12和右侧连接槽13在外壳1内壁上沿顺时针圆周方向间隔设置，左侧连接槽12右端不超过右测的密封圈9，左端不超过左侧的螺旋式变容导质槽6末端，右侧连接槽13左端不超过左侧的密封圈9，右端不超过右侧的螺旋转式变容导质槽6末端；在每个外侧部分燃烧室10对应位置的外壳1上设有伸入外侧部分燃烧室10的火花塞14和与外侧部分燃烧室10相通的燃气入口15。

在外侧部分燃烧室10与排气孔11之间的外壳1内壁上设有燃烧室增容孔16。设在外侧部分燃烧室10与排气孔11之间的燃烧室增容孔16为一组共9个，分三排设置。

所述螺旋式变容导质槽6的槽深和槽宽由外向内呈等比差递减。

本发明外壳内壁上的四个外侧部分燃烧室10沿顺时针圆周方向互成90°设置；外壳上的四个火花塞14沿顺时针圆周方向互成90°设置，四个燃气入口15沿顺时针圆周方向互成90°设置，四组排气孔11沿顺时针圆周方向互成90°设置，四组燃烧室增容孔16沿顺时针圆周方向互成90°设置，四个连接槽沿顺时针圆周方向互成90°设置。

工作时，电动机带动转子按顺时针旋转，如图6所示，当转子的两双头螺旋体对接部圆周上的两内侧部分燃烧室7通过两左侧连接槽12接通两左侧的螺旋式变容导质槽6时，两螺旋式变容导质槽6末端的高压气体分别经各自对应的左侧连接槽12进入对应的内侧部分燃烧室7。然后，转子继续转动，当转至图7所示位置时，内侧部分燃烧室7接通外侧部分燃烧室10，螺旋式变容导质槽6末端的高压气体经内侧部分燃烧室7进入外侧部分燃烧室10。当转子转至图8所示位置时，两内侧部分燃烧室7与两外侧部分燃烧室10分别吻合形成两完整的圆柱形燃烧室，左侧连接槽12与内侧部分燃烧室7之间的气路被切断。此时，分别通过各自的燃气入口15向两燃烧室内直喷可燃气体，并通过各自的火花塞14同时点火，使两燃烧室内的混合气体燃烧产生推力，转子转动，内侧部分燃烧室7与外侧部分燃烧室10分离，转子上的内侧部分燃烧室7转动将外侧部分燃烧室10与其后方的燃烧室增容孔16接通，燃烧室增容孔16可引导燃烧室内的高压膨胀气体的方向，保证发动机的平稳运转。然后，转子继续转动，当转子转至图9所示位置时，内侧部分燃烧室7将外侧部分燃烧室10与排气孔11接通，燃烧室内的高压膨胀气体开始通过排气孔11向外排气。随着转子的转动，内侧部分燃烧室7逐渐与外侧部分燃烧室10分离，直至完全脱离，此时，排气孔11与外侧部分燃烧室10之间的通路被切断，内侧部分燃烧室7与外侧部分燃烧室10内的高压膨胀气体被排空。当转子转至图10所示位置时，发动机完成第一次点火，第一次工作。然后，转子在发动机第一次点火的推力作用下继续转动，当转子上的两内侧部分燃烧室7通过两右侧连接槽13接通两右侧的螺旋式变容导质槽6时，螺旋式变容导质槽6末端的高压气体分别经各自对应的右侧连接槽13进入各自对应的内侧部分燃烧室7。然后，转子继续转动，当转至图11所示位置时，内侧部分燃烧室7接通外侧部分燃烧室10，螺旋式变容导质槽6末端的高压气体经内侧部分燃烧室7进入外侧部分燃烧室10。当转子转至图12所示位置时，两内侧部分燃烧室7与两外侧部分燃烧室10分别吻合形成两完整的燃烧室，右侧连接槽13与内侧部分燃烧室7之间的气路被切断。此时，分别通过各自的燃气入口15向燃烧室内直喷可燃气体，并通过各自的火花塞14同时点火，使两燃烧室内的混合气体燃烧产生推力，转子转动，内侧部分燃烧室7与外侧部分燃烧室10分离，转子上的内侧部分燃烧室7转动将外侧部分燃烧室10与其后方的燃烧室增容孔16接通。然后，转子继续转动，当转子转至图13所示位置时，内侧部分燃烧室7将外侧部分燃烧室10与排气孔11接通，燃烧室内的高压膨胀气体开始通过排气孔11向外排气。随着转子的转动，内侧部分燃烧室7逐渐与外侧部分燃烧室10分离，直至完全脱离，此时，排气孔11与外侧部分燃烧室10之间的通路被切断，内侧部分燃烧室7与外侧部分燃烧室10内的高压膨胀气体被排空。发动机完成第二次点火，第二次工作。然后，转子继续转动，当转子转至图14所示位置时，此时转子转动180°，其上的两内侧部分燃烧室7再次通过两左侧连接槽12接通两左侧的螺旋式变容导质槽6，螺旋式变容导质槽6末端的高压气体经左侧连接槽12进入内侧部分燃烧室7。然后，转子继续转动，当转至图15所示位置时，内侧部分燃烧室7接通外侧部分燃烧室10，螺旋式变容导质槽6末端的高压气体经内侧部分燃烧室7进入外侧部分燃烧室10。当转子转至图16所示位置时，两内侧部分燃烧室7与两外侧部分燃烧室10再次吻合形成两完整的燃烧室，左侧连接槽12与内侧部分燃烧室7之间的气路被切断。此时，分别通过各自的燃气入口15向两燃烧室内直喷可燃气体，并通过各自的火花塞14同时点火，使两燃烧室内的混合气体燃烧产生推力，转子转动，内侧部分燃烧室7与外侧部分燃烧室10分离，转子上的内侧部分燃烧室7转动将外侧部分燃烧室10与其后方的燃烧室增容孔16接通。转子继续转动，当转子转至图17所示位置时，内侧部分燃烧室7将外侧部分燃烧室10与排气孔11接通，燃烧室内的高压膨胀气体开始通过排气孔11向外排气。随着转子的转动，内侧部分燃烧室7逐渐与外侧部分燃烧室10分离，直至完全脱离，此时，排气孔11与外侧部分燃烧室10之间的通路被切断，内侧部分燃烧室7与外侧部分燃烧室10内的高压膨胀气体被排空。转子转至图18所示位置时，发动机完成第三次点火，第三次工作。然后，转子继续转动，当转子上的两内侧部分燃烧室7再次通过两右侧连接槽13接通两右侧的螺旋式变容导质槽6时，螺旋式变容导质槽6末端的高压气体经右侧连接槽13进入内侧部分燃烧室7。然后，转子继续转动，当转至图19所示位置时，内侧部分燃烧室7接通外侧部分燃烧室10，螺旋式变容导质槽6末端的高压气体经内侧部分燃烧室7进入外侧部分燃烧室10。当转子转至图20所示位置时，两内侧部分燃烧室7与两外侧部分燃烧室10再次吻合形成两完整的燃烧室，右侧连接槽13与内侧部分燃烧室7之间的气路被切断。此时，分别通过各自的燃气入口15向两燃烧室内直喷可燃气体，并通过各自的火花塞14同时点火，使两燃烧室内的混合气体燃烧产生推力，转子转动，内侧部分燃烧室7与外侧部分燃烧室10分离，转子上的内侧部分燃烧室7转动将外侧部分燃烧室10与其后方的燃烧室增容孔16接通。此时，转子继续转动，当转子转至图21所示位置时，内侧部分燃烧室7将外侧部分燃烧室10与排气孔11接通，燃烧室内的高压膨胀气体开始通过排气孔11向外排气。随着转子的转动，内侧部分燃烧室7逐渐与外侧部分燃烧室10分离，直至完全脱离，此时，排气孔11与外侧部分燃烧室10之间的通路被切断，内侧部分燃烧室7与外侧部分燃烧室10内的高压膨胀气体被排空。发动机完成第四次点火，第四次工作。

至此，涡轮转子发动机已运转一周，四个燃烧室共点火八次，工作八次。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims

1.一种涡轮转子发动机，其特征在于：包括外壳，设在外壳两端的带进气口的端盖，设在外壳内部的转子两端通过轴承固定在端盖上；所述转子包括两端通过轴承固定在端盖上的转轴，在转轴上相向对称设有两双头螺旋体，两双头螺旋体设在转轴侧面以转轴为旋转轴沿轴向螺旋前进分别从转轴两外端延伸至中部，且一体对接，双头螺旋体的两螺旋叶片内沿与转轴密闭贴合，两螺旋叶片相邻叶身与转轴之间对应形成槽，整个双头螺旋体在转轴上形成从其外端延伸至中部且槽横截面面积从外向内呈等比差递减的两螺旋式变容导质槽，两螺旋式变容导质槽的末端相对设置，在两双头螺旋体对接部的中间位置圆周表面上沿顺时针方向均匀设有两个内侧部分燃烧室，两内侧部分燃烧室的位置分别与两螺旋式变容导质槽的末端位置相对应，在两内侧部分燃烧室两侧的两双头螺旋体对接部的圆周表面上以两内侧部分燃烧室为中心对称设有两密封环槽，在密封环槽与外壳内壁之间设有密封圈；在外壳内壁上对应转子上的两内侧部分燃烧室的位置沿圆周均匀设有四个外侧部分燃烧室，内侧部分燃烧室与其位置相对的外侧部分燃烧室在转子顺时针转动时吻合形成一完整的圆柱形燃烧室，在每相邻两个外侧部分燃烧室之间的外壳内壁上沿顺时针圆周方向依次设有排气孔和连通内侧部分燃烧室与螺旋式变容导质槽末端的连接槽，沿顺时针圆周方向设在外侧部分燃烧室前方的连接槽与外侧部分燃烧室之间的距离为内侧部分燃烧室长度的一半，设在外侧部分燃烧室后方的排气孔与外侧部分燃烧室之间的距离为内侧部分燃烧室长度的一半，沿顺时针圆周方向设在排气孔后方的连接槽与其前方的排气孔之间的距离大于内侧部分燃烧室的长度，所述连接槽包括两个左侧连接槽和两个右侧连接槽，左侧连接槽和右侧连接槽在外壳内壁上沿顺时针圆周方向间隔设置，在每个外侧部分燃烧室对应位置的外壳上设有伸入外侧部分燃烧室的火花塞和与外侧部分燃烧室相通的燃气入口。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮转子发动机，其特征在于：在外侧部分燃烧室与排气孔之间的外壳内壁上设有燃烧室增容孔。

3.根据权利要求1或2所述的一种涡轮转子发动机，其特征在于：所述螺旋式变容导质槽的槽深和槽宽由外向内呈等比差递减。