CN104373247B - 内爆式推动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内爆式推动器，包括进气管、设有可开合密封腔的燃烧装置和点火装置，进气管与密封腔相连通，所述燃烧装置包括底座和可开合的壳体，所述壳体由至少两个壳体单元气密扣合而成，壳体与底座之间构成中空密封腔，至少一个壳体单元与底座之间可活动连接，底座设有与密封腔相连通的点火孔和进气孔，进气孔与进气管相连，点火装置安装在点火孔上。该内爆式推动器燃料燃烧完全，油耗低，气体喷出的压力大，提供的驱动力大，且结构简单、加工容易。

Description

内爆式推动器

技术领域

本发明属于推动器领域，尤其是涉及一种内爆式推动器，用于间歇燃烧脉冲喷气提供推动力。

背景技术

内燃机是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入汽缸内部的高压燃烧室燃烧爆发产生动力。这也是将热能转化为机械能的一种热机。广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等。喷气发动机是一种通过加速和排出的高速流体做功的热机或电机，使燃料燃烧时产生的气体高速喷射而产生动力。大部分喷气发动机都是依靠牛顿第三定律工作的内燃机。

脉动喷气发动机是喷气发动机的一种，采用间歇燃烧原理。这种发动机的前部装有单向活门，之后是含有燃油喷嘴和火花塞的燃烧室，最后是特殊设计的长长的尾喷管。脉动喷气发动机工作时，首先把压缩空气打入单向活门，或使发动机在空中运动，这时便有气流进入燃烧室，然后油咀喷油，火花塞点火燃烧。这时长尾喷管在燃气喷出后，由于燃气流的惯性作用，虽然燃烧室内的压强同外面大气的压强相等，仍会继续向外喷，所以在燃烧室内造成空气稀薄的现象，使压强显著降低到小于大气压，于是空气再次打开单向活门流入燃烧室，喷油点火燃烧，开始第二个循环。这样周而复始，发动机便可不断地工作了。传统的脉冲喷气发动机燃烧室直接与喷尾管相连通，燃烧室内的燃油没有经过完全燃烧就从喷尾管中喷出，并且未充分燃烧的燃气还会与喷入的燃油混合再次燃烧，使油耗增大，同时过高的温度也会影响发动机的寿命。并且燃气直接从喷尾管中喷出，喷出气体的压力小，所以喷射时产生的反作用力也小，所以脉冲喷气发动机不适于作为飞机动力装置，无法达到现代燃气涡轮发动机的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、燃烧效率高、产生推力强的内爆式推动器，尤其适合应用于飞机、汽车、船舶的动力装置。

本发明的技术方案是：内爆式推动器，包括进气管、设有可开合密封腔的燃烧装置和点火装置，进气管与密封腔相连通，所述燃烧装置包括底座和可开合的壳体，所述壳体由至少两个壳体单元气密扣合而成，壳体与底座之间构成中空密封腔，至少一个壳体单元与底座之间可活动连接，底座设有与密封腔相连通的点火孔和进气孔，进气孔与进气管相连，点火装置安装在点火孔上。

本发明燃烧装置采用可开合的密封腔，首先将密封腔扣合密封，从燃烧装置底座的进气孔充入燃油和空气，点火孔内的点火装置将燃油点燃后，密封腔内的压强瞬间增大，密封腔打开喷出高压气体，然后密封腔闭合，继续喷油点火燃烧，开始第二个循环。该内爆式推动器燃油燃烧完全，瞬时喷出的气体压力大，提供的推动力大。燃油和空气通过燃烧装置底部的进气孔充入燃烧装置密封腔中。进气管内可设有球阀，间歇性的向燃烧装置的密封腔内充入燃油和空气。密封腔内燃油和空气充满后点火装置间歇性点火，燃油燃烧产生高压气体，气体压力使壳体打开喷出，气体压力变小，壳体重新闭合。壳体单元通过与底座间的可活动连接打开或闭合壳体。底座、壳体由耐高温合金材料制备而成。能够承受燃油燃烧产生的热量和爆炸产生的冲击力。

所述壳体单元包括侧壁和顶盖，侧壁和顶盖之间具有一定空间，所述壳体单元的侧壁下端和底座之间相接触。

所述壳体单元分别与底座之间可活动连接。

壳体单元分别与底座之间可活动连接，可使壳体单元在燃油点燃后都能够打开，高压气体从壳体单元打开后产生的间隙中喷出。这样壳体单元承受的爆炸冲击力小，能够延长壳体的使用寿命。

壳体单元的内侧向内凹陷形成侧壁和顶盖，壳体单元的侧壁和顶盖为一体结构，壳体单元的侧壁和顶盖相接触构成中空密封腔。

所述壳体单元组成的壳体具有一锥台结构，所述壳体单元的侧壁和顶盖内壁平滑过渡连接。

采用锥台结构的壳体单元，底部大，顶部小，燃油点燃后产生的高压气流从壳体顶部喷出，能够产生速度更高的气流，产生的推动力更大。

所述壳体单元与底座之间通过扭转弹簧可活动连接，扭转弹簧的一个臂固定在底座上，扭转弹簧的另一个臂固定在壳体侧壁上。

采用扭转弹簧可使壳体单元在喷出高压气体后自动闭合，同时还能够缓和密封腔内气体燃烧爆炸对壳体单元产生的震动和冲击，延长燃烧装置的使用寿命。

所述壳体外部设有弹性闭合装置，弹性闭合装置包括设置在可活动连接在底座上的壳体单元外部的固定壁，固定壁与可活动安装在底座上的壳体单元一一对应设置，固定壁的下端与底座相连接，弹性闭合装置固定壁内侧设有与可活动连接在底座上的壳体单元相配合的弹簧片，弹簧片分别与壳体单元的外侧壁相接触并将壳体单元压合形成密封腔。

弹性闭合装置设置在壳体的外部，其弹簧片分别与壳体单元的外侧壁相接触，弹簧片给壳体单元一个向内的压力，使壳体单元密闭扣合形成密封腔。当密封腔内压力增大时，壳体单元打开排出高压气体，当密封腔内压力减少时，壳体单元又重新闭合。

所述壳体单元分别与底座之间可活动连接，所述弹性闭合装置固定壁将壳体围合在固定壁的内部，固定壁的高度大于或等于壳体的高度。

所述弹簧片分别与可活动连接在底座上的壳体单元的外侧壁上端相接触。

所述壳体单元侧壁间相接触的两侧边分别设有相配合的凹槽和凸起。

本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，内爆式推动器燃烧效率高、产生推力强；具有结构简单，维修方便，加工成本低等优点，适合应用于飞机、汽车、船舶的动力装置。

附图说明

图1是本发明实施例1燃烧装置结构示意图

图2是本发明实施例2燃烧装置结构示意图

图3是本发明实施例2燃烧装置俯视图

图4是底座结构示意图

图5是图1的A-A截面图

图中：

1、壳体2、进气孔3、点火孔4、底座5、密封腔

6、扭转弹簧7、固定壁8、弹簧片11、顶盖12、侧壁

具体实施方式

实施例1

本发明内爆式推动器燃烧装置包括进气管、设有可开合密封腔的燃烧装置和点火装置，进气管与密封腔5相连通，如图1所示，燃烧装置包括底座4和可开合的壳体1，壳体1由至少两个壳体单元气密扣合而成，壳体1与底座4之间构成中空密封腔5，至少一个壳体单元与底座4之间可活动连接。密封腔5可以通过壳体单元与底座4之间的可活动连接实现开合。

如图4所示底座4设有与密封腔5相连通的点火孔3和进气孔2，进气孔2与进气管相连，点火装置安装在点火孔3上。燃油和空气的混合气体从进气管2内加入到密封腔5内，点火装置点火，密封腔5内的燃油发生爆炸生成大量高温高压气体，壳体1在压力的作用下打开，密封腔内5的高温高压气体排出。壳体1重新扣合，再次充入燃油和空气的混合气体，开始下一个循环。

壳体单元可以包括侧壁12和顶盖11，侧壁12和顶盖11之间具有一定空间，壳体单元的侧壁12下端和底座4之间相接触。侧壁12和顶盖11可以由壳体单元的内侧向内凹陷形成，壳体单元的侧壁12和顶盖11为一体结构，壳体单元的侧壁12和顶盖11相接触构成中空密封腔5。壳体单元组成的壳体1可进一步具有一锥台结构，侧壁12和顶盖11的内侧壁平滑过渡连接，形成顶部封闭的炉膛。在燃油点燃爆炸时，产生的高温高压气体以极高的速率从顶部喷出，锥台结构底面大、顶面小的结构能够增大高温高压气体喷出的流速，增强内爆式推动器的推动力。

壳体单元与底座4之间通过扭转弹簧6可活动连接，扭转弹簧6的一个臂固定在底座4上，扭转弹簧6的另一个臂固定在壳体侧壁上。壳体单元通过扭转弹簧6的产生扭矩或旋转力扣合在一起形成密封腔5。当密封腔5内压力过大时，壳体单元打开，密封腔5内高压气体喷出，密封腔5内压力随之变小不足以克服扭转弹簧6产生的扭矩或旋转力，壳体单元重新扣合。

进一步的，如图5所示，壳体单元侧壁12间相接触的两侧边分别设有相配合的凹槽和凸起。通过凹槽和凸起之间的配合连接，进一步增强了密封腔5的密封性，防止燃油或高压气体发生泄漏，影响内爆式推动器的喷出高压气体的流速。

实施例1的工作过程：燃油和空气从进气孔2充入到燃烧装置闭合的密封腔5内，点火装置从点火孔3将密封腔5内的燃油和空气点燃。密封腔5内大压力急剧增大，壳体1在内部压力的作用下打开，密封腔5内的高温高压气体从壳体单元的间隙中喷出，密封腔5内压力减小，壳体1在扭转弹簧6的作用下重新闭合，开始下一个充气-燃烧-喷出的循环。高温高压气体从燃烧装置中间歇喷出，给予燃烧装置一个反作用力，实现了内爆式推动器的整个工作过程。

实施例2

本发明内爆式推动器燃烧装置包括进气管、设有可开合密封腔的燃烧装置和点火装置，进气管与密封腔5相连通，点火装置安装在密封腔5内。如图2、图3所示，燃烧装置包括底座4和可开合的壳体1，壳体1由至少两个壳体单元气密扣合而成，壳体1与底座4之间构成中空密封腔5，壳体单元分别与底座4之间可活动链接。密封腔5可以通过壳体单元与底座4之间的可活动连接实现开合。壳体单元与底座4之间可以通过铰链连接，也可通过扭转弹簧6可活动连接。扭转弹簧6的一个臂固定在底座4上，扭转弹簧6的另一个臂固定在壳体侧壁上。壳体单元通过扭转弹簧6的产生扭矩或旋转力扣合在一起形成密封腔5。

壳体1外部设有弹性闭合装置，弹性闭合装置包括设置在可活动安装在底座上壳体单元外部的固定壁7，固定壁7与可活动安装在底座上的壳体单元一一对应设置。固定壁7的下端与底座4相连接，弹性闭合装置固定壁7内侧设有与壳体单元相配合的弹簧片8，弹簧片8分别与壳体单元的外侧壁相接触，并将壳体单元压合在一起构成气密的密封腔5。弹簧片8给壳体单元一个向内的压力，使壳体单元密闭扣合形成密封腔5。当密封腔5内压力增大时，壳体单元打开排出高压气体，当密封腔5内压力减少时，壳体单元在弹簧片8压力的作用下又重新扣合。弹性闭合装置固定壁7可以将壳体1围合在固定壁7的内部，固定壁7的高度大于或等于壳体1的高度。弹簧片8可分别与壳体单元的外侧壁上端相接触以增强密封腔5的密封效果。

如图4所示底座4设有与密封腔5相连通的点火孔3和进气孔2，进气孔2与进气管相连，点火装置安装在点火孔3上。燃油和空气的混合气体从进气管2内加入到密封腔5内，点火装置点火，密封腔5内的燃油发生爆炸生成大量高温高压气体，壳体1在压力的作用下打开，密封腔内5的高温高压气体排出。壳体1重新扣合，再次充入燃油和空气的混合气体，开始下一个循环。

壳体单元可以包括侧壁12和顶盖11，侧壁12和顶盖11之间具有一定空间，壳体单元的侧壁12下端和底座4之间相接触。侧壁12和顶盖11可以由壳体单元的一侧向内凹陷形成，壳体单元的侧壁12和顶盖11为一体结构，壳体单元的侧壁12和顶盖11相接触构成中空密封腔5。所述壳体单元组成的壳体1可进一步具有一锥台结构。在燃油点燃爆炸时，产生的高温高压气体以极高的速率从顶部喷出，锥台结构底面大、顶面小的结构能够增大高温高压气体喷出的流速，增强内爆式推动器的推动力。

实施例2的工作过程：燃油和空气从进气孔2充入到燃烧装置闭合的密封腔5内，点火装置从点火孔3将密封腔5内的燃油和空气点燃。密封腔5内大压力急剧增大，壳体1在内部压力的作用下打开，密封腔5内的高温高压气体从壳体单元的间隙中喷出，密封腔5内压力减小，壳体1在弹性闭合装置固定壁7上的弹簧片8作用下重新闭合，开始下一个充气-燃烧-喷出的循环。高温高压气体从燃烧装置中间歇喷出，给予燃烧装置一个反作用力，实现了内爆式推动器的整个工作过程。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.内爆式推动器，其特征在于：包括进气管、设有可开合密封腔的燃烧装置和点火装置，进气管与密封腔相连通，所述燃烧装置包括底座和可开合的壳体，所述壳体由至少两个壳体单元气密扣合而成，壳体与底座之间构成中空密封腔，至少一个壳体单元与底座之间可活动连接，底座设有与密封腔相连通的点火孔和进气孔，进气孔与进气管相连，点火装置安装在点火孔上。

2.根据权利要求1所述的内爆式推动器，其特征在于：所述壳体单元包括侧壁和顶盖，侧壁和顶盖之间具有一定空间，所述壳体单元的侧壁下端和底座之间相接触。

3.根据权利要求2所述的内爆式推动器，其特征在于：所述壳体单元分别与底座之间可活动连接。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的内爆式推动器，其特征在于：壳体单元的内侧向内凹陷形成侧壁和顶盖，壳体单元的侧壁和顶盖为一体结构，壳体单元的侧壁和顶盖相接触构成中空密封腔。

5.根据权利要求4所述的内爆式推动器，其特征在于：所述壳体单元组成的壳体具有一锥台结构，所述壳体单元的侧壁和顶盖内壁平滑过渡连接。

6.根据权利要求1所述的内爆式推动器，其特征在于：所述壳体单元与底座之间通过扭转弹簧可活动连接，扭转弹簧的一个臂固定在底座上，扭转弹簧的另一个臂固定在壳体侧壁上。

7.根据权利要求1或6所述的内爆式推动器，其特征在于：所述壳体外部设有弹性闭合装置，弹性闭合装置包括设置在可活动连接在底座上的壳体单元外部的固定壁，固定壁与可活动安装在底座上的壳体单元一一对应设置，固定壁的下端与底座相连接，弹性闭合装置固定壁内侧设有与可活动连接在底座上的壳体单元相配合的弹簧片，弹簧片分别与壳体单元的外侧壁相接触并将壳体单元压合形成密封腔。

8.根据权利要求7所述的内爆式推动器，其特征在于：所述壳体单元分别与底座之间可活动连接，所述弹性闭合装置固定壁将壳体围合在固定壁的内部，固定壁的高度大于或等于壳体的高度。

9.根据权利要求7所述的内爆式推动器，其特征在于：所述弹簧片分别与可活动连接在底座上的壳体单元的外侧壁上端相接触。

10.根据权利要求2所述的内爆式推动器，其特征在于：所述壳体单元侧壁间相接触的两侧边分别设有相配合的凹槽和凸起。