CN1049047A - 复合喷气涡轮发动机 - Google Patents

Abstract

复合喷气涡轮发动机是一种无活塞旋转式热 机。它采用喷气和涡轮的复合结构，使其具有结构简 单、造价低廉、热效率高、运转平稳，适用于驱动各种 机械等优点。

该机主要技术特征是：

气缸6、气缸7、废气缸8为依次增大的短圆筒 形。气缸6套装于气缸7中，气缸7又套装于废气缸 8中。为使它们之间有相对转动，其间有浮动轴承 22支承。气缸6中的燃气依次流经喷嘴28、涡轮叶 片30、喷嘴29、导流叶片31、喷嘴35、涡轮叶片34， 以此推动气缸6和气缸7旋转，向外输出动力。

Description

本发明是一种无活塞旋转式热机。

本发明应用流体力学和工程热物理学原理设计而成。它与现代航空涡轮喷气发动机虽然工作原理相同，但因结构与其根本不同，而使它不但能应用于航空器上，并且能作汽车、轮船、火车、发电机等各种机械的动力装置。现代航空涡轮喷气发动机（包括涡扇发动机）依据反冲运动原理，用朝一个方向喷气的方法，使航空器朝其相反的方向运动。本发明采用旋转喷气的方法，所产生的扭力由旋转缸的轴输出，从而实现驱动机械的目的。本发明的喷气是在密封环境中进行的，所以它能实用于各种机械。

现代往复活塞式发动机由于结构的限制，使其性能难以继续提高。比如用提高转速的方法来增大功率，那么转速的提高将导致往复运动件的惯性质量增大，发动机震动加强，零部件磨损加快，进排气阻力增加，混合气质量变差等等，其结果往往伴随着热效率下降。总之，如要对现代往复活塞式发动机的性能作一点点小改进，都会带来一列技术问题。三角活塞转子发动机虽然取消了一些往复运动件，但因其结构复杂。对工艺、材质的要求均很高，热效较低等，至今难以实施。燃气轮机的比质量和比容积较大，且热效率也较低。

本发明的目的是为了克服诸如以上这些发动机的不足或缺陷。本发明取消了几乎所有的往复运动件，采用了旋转喷气及复合结构，使其结构简化、制造简单，比质量和比容积均较小，热效率大幅度提高且运转平稳等。

本发明的具体内容和结构由以下的实施例及附图给出。

图1是复合喷气涡轮发动机的纵剖面图，图2、图3和图4是不同部位的横剖面图。

如图所示，一号气缸（6）、二号气缸（7）、废气缸（8）为依次增大的短圆筒形。一号气缸（6）套装于二号气缸（7）之中，二号气缸（7）又套装于废气缸（8）之中。为使它之间有相对的转动，其间用浮动轴承（22）支承。为防止气体或液体漏出，在各有关部位设有密封静环（23）、密封动环（24）和膜片弹簧（25）。在进气口（42）处还设有浮动间隔环（39）。为保证它们之间及浮动轴承（22）的可靠润滑，在这些部件上都开有润滑油槽。此槽与润滑油道（27）相通。机油泵（5）泵出的压力润滑油，通过连接在机油泵（5）和润滑油管接口（26）之间的导管以及润滑油道（27）流到各润滑部位。动力输出轴（9）以其轴承（41）支承于废气缸的一号延伸体（43）上。压气机轴（14）以其轴承（15）支承于废气缸的二号延伸体（44）上。连接燃油泵（4）和点火喷油器（11）的输油管通道中设有电磁阀。

以下是复合喷气涡轮发动机的工作过程。

接通点火开关给电磁阀和电动机（3）通电。于是，电磁阀开启，电动机齿轮（40）与一号气缸动力输出齿轮（18）啮合;而后一齿轮又是与燃油泵齿轮、压气机从动齿轮（16）啮合着的;压气机轴（14）左端上的传动齿轮（46）与机油泵齿轮（47）相啮合。随着电动机（3）的转动，一号气缸（6）、压气机（2）、机油泵（5）和燃油泵（4）也转动起来。这样，压缩空气通过扩压器（45）和进气口（42）被压入一号气缸（6）。燃油通过常规喷油器（10）和点火喷油器（11）也被喷射进去。点火喷油器（11）较常规喷油器（10）要短，其喷孔位于扩压器（45）内，且正好对准火花塞（12）的两电极间的跳火空间。在电动机（3）通电的同时，电子高压脉冲器的电源也被接通。它所输出的高压电流通过连接在它与火花塞（12）之间的高压线而在后者两极间产生火花放电现象。电火花点燃从点火喷油器（11）中喷射出的燃油-燃气。燃气迅速地进入一号气缸（6）内，将从常规喷油器（10）中喷射出的燃油点燃-燃气。此时，发动机的启动完成。断开点火开关，电动机（3）和电磁阀回复到初始状态，点火喷油器（11）停止喷油，火花塞停止跳火。

高温高压燃气从设在一号气缸（6）的圆周边缘上的一号喷嘴（28）中沿切线方向喷出。依据反冲运动原理，该气缸作旋转运动。此运动所产生的扭力驱动压气机、燃油泵、机油泵等机械，以保证整个发动机的连续运转。燃气喷射到设在二号气缸（7）内的一号涡轮叶片（30）上，使该气缸作相反方向的旋转运动。燃气顺势进入一号导气槽（32），又从设在二号气缸（7）的圆周边缘上的二号喷嘴（29）中沿切线方向喷出，进一步推动它作旋转运动。燃气喷射到设在废气缸（8）内的导流叶片（31）上，通过二号导气槽（33），又从三号喷嘴（35）中喷出。燃气喷射到二号涡轮叶片（34）上，则更进一步地推动二号气缸（7）作旋转运动。此运动所产生的扭力，通过二号气缸动力输出齿轮（19）、动力输出轴从动齿轮（20）、动力输出轴（9）和动力输出轴主动齿轮（21）向外输出，驱动各种机械。最后，所余废气经排气管接口（37）及排气管等排出。

根据流体的附壁效应，本发明在一号气缸（6）内设有导气锥（36），使燃气与整个气缸壁之间形成一层隔热空气层，以减少燃气对气缸的加热-减少热损失，延长气缸的寿命。

（1）为空气滤清器、（13）为压气机叶片、（17）为机油滤清器、（38）为回润滑油管接口。

以上仅是复合喷气涡轮发动机的一种实施例。本发明不受这个实施例的限制。利用本发明的结构原理和工作原理，还可以设计出多种变体的复合喷气涡轮发动机。比如，逐个套装的气缸可以是三个以上。

本发明具有如下特点：

1、没有活塞、连杆等往复运动件，且不象往复式发动机那样间歇运动，而是连续地旋转运动，因此运转平稳，机械损失少;

2、没有水箱、风扇、水泵等，热损失减少，冬季启动方便;

3、比质量和比容积较小;

4、对燃料的要求不高，可采用任何一种液态燃料工作;

5、由于本发明的特殊结构，使一号气缸内的空气相对于常规喷油器不仅有旋转运动，而且有由气缸中心向周围扩散的运动。在这种条件下，从常规喷油器中喷出的燃油便能与空气充分混合，使燃烧十分完全，对环境污染小;

6、由于采用了多级结构，使燃气膨胀比较高;

7、由于工作气缸旋转所产生的离心现象，对气缸内的燃气具有增压作用，从而提高了热效率;

8、由于采用了复合结构，不仅利用了从一号喷嘴中喷射出的燃气所产生的反作用力，而且同时利用了它的作用力;

9、由于本发明是一次点火，连续燃烧，所以对点火时刻没有严格要求，因而使得点火系统异常简单。

综合以上各点，便是本发明具有现实性、创造性、经济性和实用性。

Claims (11)

1、本发明是一种无活塞旋转式热机，其特征在于它由一号气缸(6)、二号气缸(7)、废气缸(8)、浮动轴承(22)、密封静环(23)、密封动环(24)、膜片弹簧(25)、压气机(2)、燃油泵(4)、点火系统、供给系统、润滑系统等有组合而成为一个结构简单、造价低廉、热效率高和运转平稳的复合喷气涡轮发动机。

2、如权利要求1所述的热机，其特征在于一号气缸（6）、二号气缸（7）、废气缸（8）为依次增大的短圆筒形。

3、如权利要求1和权利要求2所述的热机，其特征在于一号气缸（6）套装于二号气缸（7）之中，然后又将二号气缸（7）套装于废气缸（8）之中。

4、如权利要求1、权利要求2和权利要求3所述的热机，其特征在于该热机工作过程中，气缸本身旋转。

5、如权利要求1和权利要求3所述的热机，其特征在于二号气缸（7）与废气缸（8）之间、一号气缸（6）与一号延伸体（43）及二号延伸体（44）之间以浮动轴承（22）相支承，并装有密封静环（23）、密封动环（24）和膜片弹簧（25）。

6、如权利要求1所述的热机，其特征在于一号气缸动力输出齿轮（18）与压气机从动齿轮（16）、燃油泵齿轮相啮合，二号气缸动力输出齿轮（19）与动力输出轴从动齿轮（20）相啮合，压气机轴（14）左端上的传动齿轮（46）与机油泵齿轮（47）相啮合。

7、如权利要求1所述的热机，其特征在于一号喷嘴（28）二号喷嘴（29）分别位于一号气缸（6）和二号气缸（7）的圆周边缘上，它们的“轴线”分别与一号气缸（6）和二号气缸（7）的某同轴圆的圆周相切。

8、如权利要求1所述的热机，其特征在于供给系统由压气机（2）、燃油泵（4）、扩压器（45）、常规喷油器（10）、点火喷油器（11）及导管组成。

9、如权利要求1所述的热机，其特征在于点火系统由电源、点火开关、电子高压脉冲器、火花塞（12）及导线组成。

10、如权利要求1和权利要求5所述的热机，其特征在于润滑系统由机油泵（5）、润滑油道（27）、导管以及设在浮动轴承（22）、密封静环（23）、密封动环（24）、浮动间隔环（39）上的润滑油槽所组成。

11、如权利要求1所述的热机，其特征在于一号气缸（6）中设有导气锥（36）。

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