CN108361109B - 通用型宽能源旋喷发动机 - Google Patents
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Abstract
通用型宽能源旋喷发动机，一种完全区别于现有常见活塞与涡轮驱动原理而采用全新旋喷驱动技术的动力装置，它主要由主轴、环形燃烧室、增压涡轮、喷环、动力轮等组成，燃料在环形燃烧室中与通过增压涡轮压入其中的空气混合燃烧产生高压燃气，高压燃气进入喷环后从喷环中高速喷出而驱动动力轮旋转，旋转的动力轮带动主轴旋转而驱动增压涡轮旋转进气和产生动力。由于本发明采用了全新、巧妙、科学的驱动原理以及精巧、合理的设计，使得本发明不但具有超高的热转换效率，而且同时具有结构简单、制造成本超低、体积小、易保养维修、无振动、噪音小、运行稳定、应用能源宽泛等特点，可普适通用于航空、车船等各个方面，真正是一款革命性发动机。
Description
技术领域
本发明涉及一种将在机体内部利用化学燃料与空气混合燃烧产生的热能转换成机械能对外输出功率的动力装置。
背景技术
目前世界上出现的动力装置按动力来源特征主要可分为四种类型；活塞式发动机、转子式发动机、燃气涡轮式发动机、燃气冲压发动机。活塞式发动机与转子式发动机运行原理基本相同，都是通过气缸与活塞的配合使用或与此相类似原理机构来将燃料与空气燃烧产生的热能转换成机械能；燃气涡轮式发动机是利用高速燃气流冲击主轴上的叶轮旋转，由叶轮带动主轴旋转，从而将热能转换成机械能；燃气冲压发动机工作原理与前面三种发动机工作原理完全不同，它在工作中无需将燃烧产生的热能转换成机械能，而是直接以动能形式对外输出做功。活塞式发动机与转子式发动机明显存在着严重的结构缺陷：在运行过程中燃料的化学能需要通过复杂的机械运动和克服大量的摩擦阻力才能转化成旋转动能输出，因而热效率都不高，现被广泛使用的活塞式发动机虽然经历了人们百多年来长期、持续不懈的发展、完善，其如今热转化效率世界记录最高不过41％，大部分发动机热效率在28-33％，化学燃料浪费严重。转子式发动机由于存在油耗高、污染重、磨损严重、零部件寿命短等致命缺点，更是没有被普遍推广应用。就是现在正广泛使用的活塞式发动机，除其运行效率低下之外，其它的缺点也是明显而突出的：结构复杂、制造要求高、振动大、噪音大、保养难度大。倒是燃气涡轮式发动机，结构简单，运行平稳、无振动，由于其消除了前两种发动机中存在的大量无谓的机械运动，热效率应有所提高，但运行过程中其也存在着明显的无谓的能量消耗：高速燃气在沿轴向高速冲击叶轮转动的同时对涡轮内壁的强烈径向冲击与摩擦也是在大量无谓地消耗能量，这同样严重妨碍了热效率的提高，热效率也只在35％左右，并且燃气涡轮式发动机在运行上也有严重不足；转速极高，且只适合在高速稳定情况下运行，在加速或怠速时热效率相对要低很多，在怠速时油耗极高，瞬时响应极差，因而其多被使用在需要高功率的大型设备上，应用上受到广泛限制。燃气冲压发动机虽然结构与工作原理简单，但只能用在导弹、火箭等速度极快、极高且运行状态单一、稳定的运动物体上。
另外，现有的发动机中除应用了涡轮机的敞开式循环发动机之外，采用了封闭式循环的活塞式发动机与转子式发动机对使用的燃料对象要求极高，绝大部分化学能源不能长期使用，应用受到极大限制。由此可见，世界上显然缺少一种体积小、结构简单、制造容易、热效率高、无振动、噪音低、操控精准、应用能源宽泛、能得到极其广泛应用的普适通用型多能源的革命性发动机。
在此之前，本发明人已就上述相关背景技术与相关难点问题进行了先行研究，申请了发明专利《普适通用型多能源旋喷机》(申请号201711029786.X)，但这种机械装置自身内部不带动力源，其只有依靠来自外部的能量输入才能产生机械动力，是在一种包括了内燃发动机在内的更加广泛的范围内的推广应用。
发明内容
为了克服现有发动机热效率不高、成本高、制造复杂、振动与噪音大、不易保养、使用能源狭窄、应用受到多方限制等诸多缺点与不足，本发明提供一种能将压力燃气所产生的热能极其高效地转变成旋转机械动能的动力机械装置，外面的燃料与空气进入该动力机械装置燃烧室内部混合燃烧后产生压力燃气，随即该压力燃气被引导至该动力机械装置中的喷环中作环形、弦切状喷出，并同时冲击该动力机械装置中的动力轮使之发生旋转，旋转的动力轮又同时带动与之同心固定连接的主轴发生旋转，最后由旋转的主轴对外输出功率与产生动力。
本发明解决其技术问题所采用的一种技术方案是：一种通用型宽能源旋喷发动机，包括主轴、轴承、燃料喷射装置、空气过滤装置、点火装置、进气增压涡轮，带有尾气排出口、空气进气窗以及上轴承套的上外壳与带有支撑固定座、下轴承套的下外壳通过连接螺栓相互连接闭合而共同组成完整的外壳，外壳内部被合围成一个相对封闭的中空圆柱体形式的内部空间；上外壳轴承套与下外壳轴承套相对接闭合在一起共形成2个完整轴承套，安装在主轴上的2个轴承被分别固定安装在以上2个完整轴承套中；在完整的外壳内部空间中，围绕主轴，紧靠开有空气进气窗的外壳端面内壁布置有燃料稳压环，燃料输入总管穿过下外壳上的对应设计穿孔而与燃料稳压环内部相通；相邻燃料稳压环旁边一定间距布置有环形燃烧室，与环形燃烧室另一端面相依靠且相互固定一起的是喷环，与喷环另一端面旁边间隔一定距离即是带尾气排出口的外壳端面内壁；喷环外圆柱外表面上固定有上、下两个喷环阻滚栓，喷环阻滚栓伸入上、下外壳侧壁间与之对应设计的开孔中；燃料稳压环端面与环形燃烧室端面之间，环形燃烧室外圆柱表面和喷环外圆柱表面一起同完整外壳圆柱侧壁内表面之间，以及喷环端面同其相邻完整外壳端面内壁面之间均被保温耐热材料填充；在燃料稳压环与环形燃烧室之间保持的一定间距中布置有燃料歧管，燃料歧管两端分别与燃料稳压环内部以及固定在环形燃烧室内部端面侧壁上的燃料喷射装置相连通；与壁面内侧安装有燃料喷射装置的环形燃烧室此端面相对向的环形燃烧室另一端面上设有环形燃烧室出气口，环形燃烧室内部外圆柱表面内壁上安装有点火装置，环形燃烧室内圆柱表面内壁上开有环形燃烧室进气口；与带有环形燃烧室出气口的环形燃烧室端面紧密相靠的喷环，其与环形燃烧室相靠的那个端面壁间开有喷环进气口，喷环上的喷环进气口与环形燃烧室上的环形燃烧室出气口大小形状完全相同，并且二者相对应连接而相通；环形燃烧室的内圆柱中空通道与喷环之间界面处被固定在环形燃烧室内环圆柱面内壁表面上的进气调节板隔离，进气调节板由一环状圆盘与一中空的圆筒两部分组合而成，主轴穿过进气调节板上的此圆筒中心而不与圆筒接触；在环形燃烧室的内环圆柱面里面的主轴上面通过进汽增压涡轮固定键固定有进汽增压涡轮；环形燃烧室进气口在进气增压涡轮与进气调节板之间且靠近进气调节板；喷环的内环圆柱面里面的主轴上面通过动力轮固定键固定有动力轮，动力轮的最外轮廓面与喷环的内环圆柱面内壁面之间保持有一定缝隙；上外壳上的空气进气窗的入口处安装有空气过滤装置，尾气排出管的进口端与上外壳上的尾气排出口相固定连通；在一轴承套外侧旁边的主轴一端头上固定安装有输出功率的带轮及其固定键：燃料稳压环、环形燃烧室、喷环、动力轮、进气增压涡轮、进气调节板诸部件都以主轴的中心线为中心对称线。
本发明解决其技术问题所采用的另一种技术方案是：一种通用型宽能源旋喷发动机，包括主轴、轴承、燃料喷射装置、空气过滤装置、点火装置，带有尾气排出口、空气进气窗以及上轴承套的上外壳与带有支撑固定座、下轴承套的下外壳通过连接螺栓相互连接闭合而共同组成完整的外壳，外壳内部被合围成一个相对封闭的中空圆柱体形式的内部空间；上、下外壳轴承套相对接闭合在一起共形成2个完整轴承套，安装在主轴上的2个轴承被分别固定安装在此2个完整轴承套中；在完整的外壳内部空间中，围绕主轴，紧靠开有尾气排出口的外壳端面内壁布置有燃料稳压环，燃料输入总管穿过下外壳上的对应设计穿孔而与燃料稳压环内部相通；相邻燃料稳压环旁边一定间距布置有环形燃烧室，与环形燃烧室另一端面相依靠且相互固定一起是喷环，与喷环另一端面旁边间隔一定距离即是带空气进气窗的外壳端面内壁；喷环外圆柱外表面上固定有上、下两个喷环阻滚栓，喷环阻滚栓伸入上外壳与下外壳侧壁间与之对应设计的开孔中；燃料稳压环端面与环形燃烧室端面之间，环形燃烧室外圆柱表面和喷环外圆柱表面一起同完整外壳圆柱侧壁内表面之间，以及喷环端面同其相邻完整外壳端面内壁面之间均被保温耐热材料填充；在燃料稳压环与环形燃烧室之间保持的一定间距中布置有燃料歧管，燃料歧管两端分别与燃料稳压环内部以及固定在环形燃烧室内部端面侧壁上的燃料喷射装置相连通；与壁面内侧安装有燃料喷射装置的环形燃烧室此端面相对向的环形燃烧室另一端面上设有环形燃烧室出气口，环形燃烧室内部外圆柱表面内壁上安装有点火装置，环形燃烧室内圆柱表面内壁上开有环形燃烧室进气口；与带有环形燃烧室出气口的环形燃烧室端面紧密相靠的喷环，其与环形燃烧室相靠的那个端面壁间开有喷环进气口，喷环上的喷环进气口与环形燃烧室上的环形燃烧室出气口大小形状完全相同，并且二者相对应连接而相通；在靠近安装有燃料喷射装置的环形燃烧室端面的环形燃烧室内圆柱中空通道出口处安装有被固定在环形燃烧室内环圆柱面外壁表面上的进气调节板，进气调节板由一环状圆盘与一中空的圆筒两部分组合而成，主轴穿过进气调节板上的此圆筒中心而不与圆筒接触；环形燃烧室进气口靠近进气调节板的环状圆盘部分；喷环的内环圆柱面里面的主轴上面通过动力轮固定键固定有动力轮，动力轮的最外轮廓面与喷环的内环圆柱面内壁面之间保持有一定缝隙；上外壳上的空气进气窗的入口处安装有空气过滤装置，尾气排出管的进口端与上外壳上的尾气排出口相固定连通；在一轴承套外侧旁边的主轴一端头上固定安装有输出功率的带轮及其固定键；燃料稳压环、环形燃烧室、喷环、动力轮、进气调节板诸部件都以主轴的中心线为中心对称线。
上述的通用型宽能源旋喷发动机，所述的燃料稳压环，其基本结构特征是：其由内、外两圆柱面与上、下两相同圆环端面封闭而组成内部中空的环体，其封闭的环体的一端面上开有供燃料输入环体内的接口，其环体的另一端面上开有至少一个及以上的燃料输出孔。
上述的通用型宽能源旋喷发动机，所述的外壳结构特征是：由上外壳与下外壳组合而成的完整外壳，其外形主体为圆柱体形状，其内部被合围成一个相对封闭的中空圆柱体形式的内部空间，其两端面中心部位凸出在端面外的是由上轴承套、下轴承套组合而成的完整轴承套；沿着内部主体均为半中空圆柱体的上外壳、下外壳的端面接缝的两边外侧有凸出端面并与轴承套圆周侧面两边相互成一体连接的裙边，裙边上有供上下外壳连接螺栓固定连接使用的开孔；裙边与轴承套两边的上外壳一端面侧壁中间部位处开有空气进气窗；下轴承套下面的下外壳端面侧壁上开有燃料输入总管穿孔，上外壳另一端面位于轴承套上面的侧壁上开有尾气排出口；位于下外壳两端面底部的两支撑固定座上均开有安装固定孔；完整外壳靠近带尾气排出口端面的圆柱侧壁间开有2个喷环阻滚栓插孔，此2个喷环阻滚栓插孔中心线同在垂直于外壳中心线的横截面内截面圆周的一条直径上。
上述的通用型宽能源旋喷发动机，所述的环形燃烧室的基本结构特征是：其由内、外两圆柱面与上、下两相同圆环端面封闭而组成内部中空的环体；其一端面上有至少一个及以上的燃料喷射装置安装孔，其另一端面上接近环体外环圆柱侧面处有若干个整体成圆环状排列的环形燃烧室出气口；其外环圆柱面侧壁上开有若干个点火装置安装孔；其内环圆柱面侧壁上开有若干个环形燃烧室进气口。
上述的通用型宽能源旋喷发动机，所述的喷环的基本结构特征是：其由内、外两圆柱面与上、下两相同圆环端面封闭而组成内部中空的环体；其一端面上有若干个整体成圆环状排列的喷环进气口；在其两端面面壁之间的较厚的内环圆柱面侧壁中设有均匀分布于喷环内环圆柱面侧壁中并贯穿此侧壁的若干条喷道，所有喷道的中心线均在与喷环的中心线相垂直的同一平面内，且均不通过此平面内的中心，所有喷道的朝向均顺着同一时针旋转方向排列；喷道的中心线垂直截面上的截口形状为类椭圆形，该类椭圆形由两平行直线段以及此二平行直线段之间相对且相反的两圆弧段共同封闭而成；在喷道的垂直于喷环中心线的截面内，喷道内壁上距离喷环中心线最远的平直内壁面在此截面内形成的内壁线同喷环内环圆柱面在此截面内形成的内圆周线相弦切。
上述的通用型宽能源旋喷发动机，所述动力轮的基本结构特征是：动力轮由带有键槽的轴套、轴流涡轮叶片、轮基三部分组成，轮基的上面有若干锯齿，相邻两锯齿之间是齿槽，轮基的底面为圆柱侧表面，齿槽的两侧边缘，也即轮基两端面上接近侧面部分有齿槽护边；构成齿槽的两个槽面互相垂直，并且其中一个槽面的延伸面经过动力轮的中心轴线；所有锯齿与其对应的齿槽指向均沿同一时针旋转方向排列一致。同是动力轮轮辐的轴流涡轮叶片，其两端分别固定在轴套表面与轮基的底面上，若干数量的轴流涡轮叶片旋向一致，并且与轮基的底面、轴套、主轴及其动力轮固定键一起组成一轴流涡轮风扇，轮基的底面即为此轴流涡轮风扇的风道内壁面。
上述的通用型宽能源旋喷发动机，所述进气调节板的基本结构特征是；其由环状圆盘与中空的圆筒两部分组成，中空圆筒的一端与环状圆盘的中心圆周部分相固定连接。
本发明的有益效果是：与现有的各类内燃发动机相比，本发明构思科学、巧妙，设计合理，在工作过程中没有无谓、复杂的机械运动，更不存在无谓消耗能量的机械摩擦，几乎没有什么明显的能量损失点，无疑具有超高的热转换效率和超低的制造成本，并且由于本发明属于敞开式气循环，结构不那么复杂，零部件制作无需多么精密，显然可普适通用各种燃料，以及可应用于各类需要动力的机械装置中，具有极其广泛的应用范围而不受限制，另外，本发明显然具有体积小、易保养维修、运行平稳无振动、噪音小等特点，是一真正的革命性发动机。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
图1为本发明实施例1示意图；
图2为本发明实施例2示意图；
图3为沿着图1中E-E线的示意图；
图4为带局部剖的燃料稳压环正面结构示意图；
图5为沿着图4中E-E线的示意图；
图6为外壳的俯视半剖结构示意图；
图7为沿着图6中E-E线的示意图；
图8为沿着图6中F-F线的示意图；
图9为环形燃烧室的正面半剖结构示意图；
图10为沿着图9中E-E线的示意图；
图11为带局部剖的喷环正面结构示意图；
图12为沿着图11中E-E线的示意图；
图13为带局部剖的动力轮正面结构示意图；
图14为沿着图13中E-E线的示意图；
图15为沿着图13中A向的示意图；
图16为沿着图17中E-E线的示意图。
图17为进气调节板正面结构示意图；
图中1.主轴，2.下外壳，3.轴承，4.上外壳轴承套，5.喷环，6.喷环上的进气口，7.环形燃烧室上的出气口，8.动力轮，9.环形燃烧室上的点火装置，10.保温耐热材料，11.环形燃烧室，12.下外壳上的支撑固定座，13.动力轮固定键，14.燃料输入总管，15.进气增压涡轮，16.进气增压涡轮固定键，17.上下外壳连接螺栓，18.下外壳上的轴承套，19.进气调节板，20.环形燃烧室进气口，21.带轮，22.上外壳上的空气进气窗，23.空气过滤装置，24.燃料歧管，25.燃料稳压环，26.上外壳，27.环形燃烧室里的燃料喷射装置，28.上外壳上的尾气排出口，29.尾气排出管，30.喷环阻滚栓，32.动力轮轮基，33.动力轮上的齿槽，34.动力轮上的锯齿，35.喷环上的喷道，36.动力轮上的轴流涡轮叶片，38.燃料稳压环上的燃料输入总管接口，39.燃料稳压环上的燃料歧管接口，40.外壳上的连接螺栓安装孔，41.外壳裙边，42.下外壳支撑固定座上的安装孔，43.燃料输入总管穿孔，44.喷环阻滚栓插孔，45.燃料喷射装置安装孔，46.点火装置安装孔，47.垂直于喷道中心线的喷道横截面内喷道截口类椭圆形形状，53.动力轮的轴套，54.键槽，56.齿槽护边，58.进气调节板上的环状圆盘，59.进气调节板上的中空圆筒。
具体实施方式
【实施例1】
如图1所示，通用型宽能源旋喷发动机，包括主轴1、轴承3、燃料喷射装置27、点火装置9、空气过滤装置23、进气增压涡轮15，带有尾气排出口28、空气进气窗22以及上轴承套4的上外壳26与带有支撑固定座12、下轴承套18的下外壳2通过连接螺栓17相互连接闭合而共同组成完整的外壳，外壳内部被合围成一个相对封闭的中空圆柱体形内部空间；上外壳轴承套4与下外壳轴承套18相对接闭合在一起共形成2个完整轴承套，安装在主轴1上的2个轴承3被分别固定安装在此2个完整轴承套中；在完整的外壳内部空间中，围绕主轴1，紧靠开有空气进气窗22的外壳端面内壁布置有燃料稳压环25，燃料输入总管14穿过下外壳2端面上对应设计的穿孔而与燃料稳压环25内部相通；相邻燃料稳压环25旁边一定间距布置有环形燃烧室11，与环形燃烧室11另一端面相依靠且相互固定一起的是喷环5，与喷环5另一端面旁边间隔一定距离即是带尾气排出口28的外壳端面内壁；喷环5外圆柱外表面上固定有上、下两个喷环阻滚栓30，喷环阻滚栓30伸入上外壳26和下外壳2侧壁间与之对应设计的开孔中；燃料稳压环25端面与环形燃烧室11端面之间，环形燃烧室11外圆柱表面和喷环5外圆柱表面一起同完整外壳圆柱侧壁内表面之间，以及喷环5端面同其相邻完整外壳端面内壁面之间均被保温耐热材料10填充；在燃料稳压环25与环形燃烧室11之间保持的一定间距中布置有燃料歧管24，燃料歧管24两端分别与燃料稳压环25内部以及固定在环形燃烧室11内部端面侧壁上的燃料喷射装置27相连通；与壁面内侧安装有燃料喷射装置27的环形燃烧室11此端面相对向的环形燃烧室11另一端面上设有环形燃烧室出气口7，环形燃烧室11内部外圆柱表面内壁上安装有点火装置9，环形燃烧室11内圆柱表面内壁上开有环形燃烧室进气口20；与带有环形燃烧室出气口7的环形燃烧室11端面紧密相靠的喷环5，其与环形燃烧室11相靠的那个端面壁间开有喷环进气口6，喷环5上的喷环进气口6与环形燃烧室11上的环形燃烧室出气口7大小形状完全相同，并且二者相对应连接而相通；环形燃烧室11的内圆柱中空通道与喷环5之间交界处被固定在环形燃烧室11内环圆柱面外壁表面上的进气调节板19隔离，进气调节板19由一环状圆盘与一中空的圆筒两部分组合面成，主轴1穿过进气调节板19上的此圆筒中心而不与圆筒接触；在环形燃烧室11的内环圆柱面里面的主轴1上面通过进气增压涡轮固定键16固定有进汽增压涡轮15；环形燃烧室进气口20在进气增压涡轮15与进气调节板19之间且靠近进气调节板19；喷环5的内环圆柱面里面的主轴1上面通过动力轮固定键13固定有动力轮8，动力轮8的最外轮廓面与喷环5的内环圆柱面内壁面之间保持有一定缝隙；空气进气窗22的入口处安装有空气过滤装置23，尾气排出管29的进口端与上外壳26上的尾气排出口28相固定连通；在一轴承套外侧旁边的主轴1一端头上固定安装有输出功率的带轮21及其固定键；燃料稳压环25、环形燃烧室11、喷环5、动力轮8、进气增压涡轮15、进气调节板19诸部件都以主轴1的中心线为中心对称线。
【实施例2】
如图2所示，本发明另一种具体实施方式可通过对实施例1的具体实施方式作如下改动而完成：除去进气增压涡轮15及其固定键16；改换进气调节板安装位置，将进气调节板19的环状圆盘与燃料稳压环25相靠的环形燃烧室11端面下的内环圆柱面外表面相固定连接，进气调节板19上的圆筒伸入环形燃烧室11内环圆柱面内；环形燃烧室11内环圆柱面侧壁上的进气口20靠近进气调节板19的环状圆盘部分；将实施例1中的尾气排出口28与空气进气窗22位置对换，其它零部件的布局与设置均与实施例1具有实施方式相同。
如图4、图5所示，燃料稳压环25的基本结构特征是：其由内、外两圆柱面与上、下两相同圆环端面封闭而组成内部中空的环体，其封闭的环体的一端面上开有供燃料输入环体内的接口38，其环体的另一端面上开有至少一个及以上的(这里以4个作图示例)燃料输出孔39。
如图6、图7、图8所示，由上外壳26与下外壳2组成的完整外壳基本结构特征是：其外形主体为圆柱体形状，其内部被合围成一个相对封闭的中空圆柱体形式的内部空间，其两端面中心部位凸出在端面外的是由上轴承套4与下轴承套18组合而成的完整轴承套；沿着内部主体均为半中空圆柱体的上外壳26和下外壳2的端面接缝的两边外侧有凸出端面并与轴承套圆周侧面两边相互成一体连接的裙边41，裙边41上有供上下外壳连接螺栓17固定连接使用的开孔40；裙边41与轴承套两边的上外壳26一端面侧壁中间部位处开有空气进气窗22；下轴承套18下面的下外壳2端面侧壁上开有燃料输入总管穿孔43，上外壳26另一端面位于轴承套上面的侧壁上开有尾气排出口28；位于下外壳2两端面底部的两支撑固定座12上均开有安装固定孔42；完整外壳靠近带尾气排出口28端面的圆柱侧壁间开有2个喷环阻滚栓插孔44，此2个喷环阻滚栓插孔44中心线同在垂直于外壳中心线的横截面内截面圆周的一条直径上。
如图9、图10所示，环形燃烧室11的基本结构特征是：其由内、外两圆柱面与上、下两相同圆环端面封闭而组成内部中空的环体；其一端面上有至少一个及以上的(这里以4个作图示例)燃料喷射装置安装孔45，其另一端面上接近环体外环圆柱侧面处有若干个(这里以4个作图示例)整体成圆环状排列的环形燃烧室出气口7；其外环圆柱面侧壁上开有若干个(这里以4个作图示例)点火装置安装孔46；其内环圆柱面侧壁上开有若干个(这里以4个作图示例)环形燃烧室进气口20。
如图11、图12所示，喷环5的基本结构特征是：其由内、外两圆柱面与上、下两相同圆环端面封闭而组成内部中空的环体；其一端面上有若干个(这里以4个作图示例)整体成圆环状排列的喷环进气口6；在其两端面面壁之间的较厚的内环圆柱面侧壁中设有均匀分布于喷环5内环圆柱面侧壁中并贯穿此侧壁的若干条(这里以4个作图示例)喷道35，所有喷道35的中心线均在与喷环5的中心线相垂直的同一平面内，且均不通过此平面内的中心，所有喷道35的朝向均顺着同一时针旋转方向排列；喷道35的中心线垂直截面上的截口形状为类椭圆形47，该类椭圆形47由两平行直线段以及此二平行直线段之间相对且相反的两圆弧段共同封闭而成；在喷道35的垂直于喷环5中心线的截面内，喷道35内壁上距离喷环中心线最远的平直内壁面在此截面内形成的内壁线同喷环5内环圆柱面在此截面内形成的内圆周线相弦切。
如图3、图13、图14、图15所示，动力轮8的基本结构特征是：动力轮8由带有键槽54的轴套53、轴流涡轮叶片36、轮基32三部分组成，轮基32的上面有若干锯齿34，相邻两锯齿34之间是齿槽33，齿槽33的两侧边缘，也即轮基32两端面上接近侧面部分有齿槽护边56，构成齿槽33的两个槽面互相垂直，并且其中一个槽面的延伸面经过动力轮8的中心轴线；所有锯齿34与其对应的齿槽33指向均沿同一时针旋转方向排列一致；轮基32的底面为圆柱侧表面。同是动力轮8轮辐的轴流涡轮叶片36，其两端分别固定在轴套53表面与轮基32的底面上，若干数量的轴流涡轮叶片36旋向一致，并且与轮基32的底面、轴套53、主轴1及其动力轮固定键13一起组成一轴流涡轮风扇，轮基32的底面即为此轴流涡轮风扇的风道内壁面。
如图16、图17所示，进气调节板19的基本结构特征是：其由环状圆盘58与中空的圆筒59两部分组成，中空圆筒59的一端与环状圆盘58的中心圆周部分相固定连接。
实施例1工作原理与过程说明是：参照图1和图3，在本发明启动之前，外面空气在大气压力作用下显然自动经过上外壳上的空气过滤装置23和空气进气窗22，以及环形燃烧室11上的进气口20而充满环形燃烧室11内部空间，当启动环形燃烧室上的点火装置9点火的同时环形燃烧室11里的燃料喷射装置27开始同步朝环形燃烧室里面喷射燃料，此喷射出的燃料与环形燃烧室11里的空气混合形成的易燃混合气体在点火装置9的点火引发下发生燃烧而形成压力燃气，压力燃气在热力运动作用下膨胀从环形燃烧室上的出气口7和喷环5上的进气口6而进入喷环5的内部，压力燃气在充满喷环5内部后即从喷环5上的喷道35中高速喷出，从喷道35中喷出的高速气流旋即冲击动力轮8上的齿槽33与锯齿34，显然此高速气流会给锯齿34的直立面产生正面冲击力，此冲击力作用方向与动力轮8径向垂直，从而喷环5与高速气流对动力轮8中心产生最大的转动力矩，根据作用力与反作用力力学原理，动力轮8同样对喷环5产生同样的转动力矩而让喷环5发生旋转，但此时的喷环5由于其上的喷环阻滚栓30被外壳卡住而不能发生自旋转，这样在高速气流的直接作用力以及喷环5通过高速气流所给予的反作用转动力矩共同作用下动力轮8显然会围绕其中心发生旋转，旋转的动力轮8带动主轴1转动，主轴1转动则带动进气增压涡轮15转动，转动的进气增压涡轮15会将环形燃烧室11内环面里的空气驱动，并在进气调节板19的阻拦下，进气增压涡轮15输送的空气经环形燃烧室11进气口20输送进环形燃烧室内部而与燃料喷射装置27喷射出的燃料混合发生燃烧。环形燃烧室11内环里的空气被输送完后，环形燃烧室11外面的空气在大气压作用下经过上外壳上的空气进气窗22而被吸入环形燃烧室11内环里，进而又被进气增压涡轮15驱动输送于环形燃烧室11内部，就这样，点火装置9启动本发明装置后，只要燃料经燃料输入总管14进入燃料稳压环25，再经燃料稳压环25稳压、调配后进入各燃料歧管24中，并进而经燃料喷射装置27喷入环形燃烧室11内部，在环形燃烧室11内部不断被喷入的燃料以及不断被输送入的空气相互混合形成连续不断的混合气体，在不停歇的点火装置9帮助下不断形成新的高压燃气，此新的高压燃气又经过上面的循环过程驱动主轴1不停旋转。高压燃气在冲击动力轮8并驱使动力轮8转动后变成低速尾气，尾气从喷环5与动力轮8之间的缝隙中泄漏进动力轮8中间部位的轴流涡轮页片36的两侧，旋转的动力轮8带动其上自带的轴流涡轮同步旋转而驱动尾气以及从进气调节板19中遗漏过来的由进气增压涡轮15输送进环形燃烧室11内部以外的余气一起穿过上外壳26上的尾气排出口28而进入尾气排出管29中，最后经尾气排出管29而排出机体外。如此循环反复，化学燃料所拥有的化学能在本发明的帮助下转化成机械能通过旋转的主轴1和主轴1上的带轮21而对外输出功率和产生动力。
实施例2工作原理与过程说明是：参照图1、图2和图3，当启动环形燃烧室上的点火装置9的同时环形燃烧室里的燃料喷射装置27开始同步朝环形燃烧室11里面喷射燃料，依上面同理，从喷环喷道35中喷出的高压高速燃气推动动力轮8旋转，旋转的动力轮8带动主轴1转动而对外输出功率。动力轮8旋转的同时其自身带的轴流涡轮页片36则驱动动力轮8两侧的尾气以及从上外壳26上的空气过滤装置23和空气进气窗22被吸入进来的空气一起进入环形燃烧室11的内环中空圆柱通道中，这混合气体其中适当部分在进气调节板19的帮助下通过环形燃烧室11进气口20进入环形燃烧室11里面供与喷射进的燃料再混合燃烧，这混合气体其它多余部分经进气调节板19中心以及尾气排出口28与尾气排出管29而排向大气。如此循环反复，化学燃料所拥有的化学能在本发明的帮助下转化成机械能通过旋转的主轴1和主轴1上的带轮21而对外输出功率和产生动力。
Claims (10)
1.一种通用型宽能源旋喷发动机，包括主轴(1)、轴承(3)、燃料喷射装置(27)、点火装置(9)、空气过滤装置(23)、进气增压涡轮(15)，其特征在于：带有尾气排出口(28)、空气进气窗(22)以及上外壳轴承套(4)的上外壳(26)与带有支撑固定座(12)、下外壳轴承套(18)的下外壳(2)通过连接螺栓(17)相互连接闭合而共同组成完整外壳，完整外壳内部被合围成一个相对封闭的中空圆柱体形内部空间；上外壳轴承套(4)与下外壳轴承套(18)相对接闭合在一起共形成2个完整轴承套，安装在主轴(1)上的2个轴承(3)被分别固定安装在此2个完整轴承套中；在完整外壳内部空间中，围绕主轴(1)，紧靠开有空气进气窗(22)的完整外壳端面内壁布置有燃料稳压环(25)，燃料输入总管(14)穿过下外壳(2)端面上对应设计的穿孔而与燃料稳压环(25)内部相通；相邻燃料稳压环(25)旁边一定间距布置有环形燃烧室(11)，与环形燃烧室(11)另一端面相依靠且相互固定一起的是喷环(5)，与喷环(5)另一端面旁边间隔一定距离即是带尾气排出口(28)的完整外壳端面内壁；喷环(5)外圆柱外表面上固定有上、下两个喷环阻滚栓(30)，喷环阻滚栓(30)伸入上外壳(26)与下外壳(2)侧壁间与之对应设计的开孔中；燃料稳压环(25)端面与环形燃烧室(11)端面之间，环形燃烧室(11)外圆柱表面和喷环(5)外圆柱表面一起同完整外壳圆柱侧壁内表面之间，以及喷环(5)端面同其相邻完整外壳端面内壁面之间均被保温耐热材料(10)填充；在燃料稳压环(25)与环形燃烧室(11)之间保持的一定间距中布置有燃料歧管(24)，燃料歧管(24)两端分别与燃料稳压环(25)内部以及固定在环形燃烧室(11)内部端面侧壁上的燃料喷射装置(27)相连通；与壁面内侧安装有燃料喷射装置(27)的环形燃烧室(11)此端面相对向的环形燃烧室(11)另一端面上设有环形燃烧室出气口(7)，环形燃烧室(11)内部外圆柱表面内壁上安装有点火装置(9)，环形燃烧室(11)内圆柱表面内壁上开有环形燃烧室进气口(20)；与带有环形燃烧室出气口(7)的环形燃烧室(11)端面紧密相靠的喷环(5)，其与环形燃烧室(11)相靠的那个端面壁间开有喷环进气口(6)，喷环(5)上的喷环进气口(6)与环形燃烧室(11)上的环形燃烧室出气口(7)大小形状完全相同，并且二者相对应连接而相通；环形燃烧室(11)的内圆柱中空通道与喷环(5)之间交界处被固定在环形燃烧室(11)内环圆柱面外壁表面上的进气调节板(19)隔离，进气调节板(19)由环状圆盘(58)与中空的圆筒(59)两部分组合而成，主轴(1)穿过进气调节板(19)上的此圆筒中心而不与圆筒接触；在环形燃烧室(11)的内环圆柱面里面的主轴(1)上面通过进气增压涡轮固定键(16)固定有进气增压涡轮(15)；环形燃烧室进气口(20)在进气增压涡轮(15)与进气调节板(19)之间且靠近进气调节板(19)；喷环(5)的内环圆柱面里面的主轴(1)上面通过动力轮固定键(13)固定有动力轮(8)，动力轮(8)的最外轮廓面与喷环(5)的内环圆柱面内壁面之间保持有一定缝隙；上外壳(26)上的空气进气窗(22)的入口处安装有空气过滤装置(23)，尾气排出管(29)的进口端与上外壳(26)上的尾气排出口(28)相固定连通；在一轴承套外侧旁边的主轴(1)一端头上固定安装有输出功率的带轮(21)及其固定键；燃料稳压环(25)、环形燃烧室(11)、喷环(5)、动力轮(8)、进气增压涡轮(15)、进气调节板(19)诸部件都以主轴(1)的中心线为中心对称线。
2.一种通用型宽能源旋喷发动机，包括主轴(1)、轴承(3)、燃料喷射装置(27)、点火装置(9)、空气过滤装置(23)，其特征在于：带有尾气排出口(28)、空气进气窗(22)以及上外壳轴承套(4)的上外壳(26)与带有支撑固定座(12)、下外壳轴承套(18)的下外壳(2)通过连接螺栓(17)相互连接闭合而共同组成完整外壳，完整外壳内部被合围成一个相对封闭的中空圆柱体形内部空间；上外壳轴承套(4)和下外壳轴承套(18)相对接闭合在一起共形成2个完整轴承套，安装在主轴(1)上的2个轴承(3)被分别固定安装在此2个完整轴承套中；在完整外壳内部空间中，围绕主轴(1)，紧靠开有尾气排出口(28)的完整外壳端面内壁布置有燃料稳压环(25)，燃料输入总管(14)穿过下外壳(2)端面上对应设计的穿孔而与燃料稳压环(25)内部相通；相邻燃料稳压环(25)旁边一定间距布置有环形燃烧室(11)，与环形燃烧室(11)另一端面相依靠且相互固定一起的是喷环(5)，与喷环(5)另一端面旁边间隔一定距离即是带空气进气窗(22)的完整外壳端面内壁；喷环(5)外圆柱外表面上固定有上、下两个喷环阻滚栓(30)，喷环阻滚栓(30)伸入上外壳(26)和下外壳(2)侧壁间与之对应设计的开孔中；燃料稳压环(25)端面与环形燃烧室(11)端面之间，环形燃烧室(11)外圆柱表面和喷环(5)外圆柱表面一起同完整外壳圆柱侧壁内表面之间，以及喷环(5)端面同其相邻完整外壳端面内壁面之间均被保温耐热材料(10)填充；在燃料稳压环(25)与环形燃烧室(11)之间保持的一定间距中布置有燃料歧管(24)，燃料歧管(24)两端分别与燃料稳压环(25)内部以及固定在环形燃烧室(11)内部端面侧壁上的燃料喷射装置(27)相连通；与壁面内侧安装有燃料喷射装置(27)的环形燃烧室(11)此端面相对向的环形燃烧室(11)另一端面上设有出气口(7)，环形燃烧室(11)内部外圆柱表面内壁上安装有点火装置(9)，环形燃烧室(11)内圆柱表面内壁上开有环形燃烧室进气口(20)；与带有环形燃烧室出气口(7)的环形燃烧室(11)端面紧密相靠的喷环(5)，其与环形燃烧室(11)相靠的那个端面壁间开有进气口(6)，喷环(5)上的喷环进气口(6)与环形燃烧室(11)上的环形燃烧室出气口(7)大小形状完全相同，并且二者相对应连接而相通；在靠近安装有燃料喷射装置(27)的环形燃烧室(11)端面的环形燃烧室(11)内圆柱中空通道出口处安装有被固定在环形燃烧室(11)内环圆柱面外壁表面上的进气调节板(19)，进气调节板(19)由一环状圆盘与一中空的圆筒两部分组合而成，主轴(1)穿过进气调节板(19)上的此圆筒中心而不与圆筒接触；环形燃烧室进气口(20)靠近进气调节板(19)的环状圆盘部分；喷环(5)的内环圆柱面里面的主轴(1)上面通过动力轮固定键(13)固定有动力轮(8)，动力轮(8)的最外轮廓面与喷环(5)的内环圆柱面内壁面之间保持有一定缝隙；上外壳(26)上的空气进气窗(22)的入口处安装有空气过滤装置(23)，尾气排出管(29)的进口端与上外壳(26)上的尾气排出口(28)相固定连通；在一轴承套外侧旁边的主轴(1)一端头上固定安装有输出功率的带轮(21)及其固定键；燃料稳压环(25)、环形燃烧室(11)、喷环(5)、动力轮(8)、进气调节板(19)诸部件都以主轴(1)的中心线为中心对称线。
3.根据权利要求1或2所述的通用型宽能源旋喷发动机，其特征在于：所述燃料稳压环(25)，其由内、外两圆柱面与上、下两相同圆环端面封闭而组成内部中空的环体，其封闭的环体的一端面上开有供燃料输入环体内的接口(38)，其环体的另一端面上开有至少一个及以上的燃料输出孔(39)。
4.根据权利要求1或2所述的通用型宽能源旋喷发动机，其特征在于：由上外壳(26)与下外壳(2)共同组成的所述的完整外壳，其外形主体为圆柱体形状，其内部被合围成一个相对封闭的中空圆柱体形式的内部空间，完整外壳两端面中心部位凸出在端面外的是由上外壳轴承套(4)与下外壳轴承套(18)组合而成的完整轴承套；沿着内部主体均为半中空圆柱体的上外壳(26)和下外壳(2)的端面接缝的两边外侧有凸出端面并与完整轴承套圆周侧面外壳两边相互成一体连接的裙边(41)，裙边(41)上有供上下外壳连接螺栓(17)固定连接使用的开孔(40)；裙边(41)与上外壳轴承套(4)两边的上外壳(26)一端面侧壁中间部位处开有空气进气窗(22)，上外壳(26)另一端面位于上外壳轴承套(4)上面的侧壁上开有尾气排出口(28)；空气进气窗(22)下面的下外壳(2)端面侧壁上开有燃料输入总管穿孔(43)，位于下外壳(2)两端面底部的两支撑固定座(12)上均开有安装固定孔(42)；完整外壳靠近带尾气排出口(28)端面的圆柱侧壁间开有2个喷环阻滚栓插孔(44)，此2个喷环阻滚栓插孔(44)中心线同在垂直于外壳中心线的横截面内截面圆周的一条直径上。
5.根据权利要求1或2所述的通用型宽能源旋喷发动机，其特征在于：所述的环形燃烧室(11)，其由内、外两圆柱面与上、下两相同圆环端面封闭而组成内部中空的环体，其一端面上有至少一个及以上的燃料喷射装置安装孔(45)，其另一端面上接近环体外环圆柱侧面处有若干个整体成圆环状排列的环形燃烧室出气口(7)，其外环圆柱面侧壁上开有若干个点火装置安装孔(46)；其内环圆柱面侧壁上开有若干个环形燃烧室进气口(20)。
6.根据权利要求1或2所述的通用型宽能源旋喷发动机，其特征在于：所述的喷环(5)，其由内、外两圆柱面与上、下两相同圆环端面封闭而组成内部中空的环体；其一端面上有若干个整体成圆环状排列的喷环进气口(6)；在其两端面面壁之间的较厚的内环圆柱面侧壁中设有均匀分布于喷环(5)内环圆柱面侧壁中并贯穿此侧壁的若干条喷道(35)，所有喷道(35)的中心线均在与喷环(5)的中心线相垂直的同一平面内，且均不通过此平面内的中心，所有喷道(35)的朝向均顺着同一时针旋转方向排列。
7.根据权利要求1或2所述的通用型宽能源旋喷发动机，其特征在于：所述的喷环(5)，其喷道(35)的中心线垂直截面上的截口形状为类椭圆形(47)，该类椭圆形(47)由两平行直线段以及此二平行直线段之间相对且相反的两圆弧段共同封闭而成；在喷道(35)的垂直于喷环(5)中心线的截面内，喷道(35)内壁上距离喷环中心线最远的平直内壁面在此截面内形成的内壁线同喷环(5)内环圆柱面在此截面内形成的内圆周线相弦切。
8.根据权利要求1或2所述的通用型宽能源旋喷发动机，其特征在于：所述的动力轮(8)，其由带有键槽(54)的轴套(53)、轴流涡轮叶片(36)、轮基(32)三部分组成，轮基(32)的上面有若干锯齿(34)，相邻两锯齿(34)之间是齿槽(33)，所有锯齿(34)与其对应的齿槽(33)指向均沿同一时针旋转方向排列一致；轮基(32)的底面为圆柱侧表面。
9.根据权利要求1或2所述的通用型宽能源旋喷发动机，其特征在于：所述的动力轮(8)的齿槽(33)，其由互相垂直的两个槽面构成，并且其中一个槽面的延伸面经过动力轮(8)的中心轴线；齿槽(33)的两侧边缘，也即轮基(32)两端面上接近侧面部分有齿槽护边(56)。
10.根据权利要求1或2所述的通用型宽能源旋喷发动机，其特征在于：所述的动力轮(8)的轴流涡轮叶片(36)，其同时是动力轮(8)的轮辐，其两端分别固定在轴套(53)表面与轮基(32)的底面上；若干数量的轴流涡轮叶片(36)旋向一致，并且与轮基(32)的底面、轴套(53)、主轴(1)及其动力轮固定键(13)一起组成一轴流涡轮风扇，轮基(32)的底面即为此轴流涡轮风扇的风道内壁面。
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