CN1828023A - 液压式混合燃料喷射轴流飞轮气涡转子高速发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液压式混合燃料喷射轴流飞轮气涡转子高速发动机。其主机部分的主轴与机壳连接，机壳尾端设有带排气管的轴流飞轮外壳，底端设有辅助及燃烧部分。主轴上设有涡轮风扇，发电机，首、中、尾端轴流飞轮气涡转子，两组液压气油泵及连接有起动机的轴流飞轮。液压气油泵与泵体连接，泵体与缸体连接，缸体上设有缸盖。该机采用高压液气油和高压空气与混合燃料燃烧产生的高温、高压燃气作动力，分别推动首、中端和尾端的轴流飞轮气涡转子循环地高速旋转，转速达8000转/分钟，运转平稳，噪音小，耗油少，节能80％。它结构紧凑、体积小，密封性强，散热好，对制造材料未特殊要求，成本低。适于飞机、火车、轮船、汽车等机动车辆作原动机使用。

Description

液压式混合燃料喷射轴流飞轮气涡转子高速发动机

技术领域

本发明属于发动机技术领域。

背景技术

NL-7415906公开的一种往复式发动机，是在按星形固定排列的三气缸转动体中装设由发动机凸轮槽内的滚柱来控制往复运动的活塞，空气被向上运动着的活塞吸入到活塞下面，借助溢流槽的作用将空气压缩，而活塞由连同燃烧室一起工作的锥形突出部分来装备，在膨胀期间，燃烧室内的表面压力在回转器上产生一个力偶，于是围绕燃烧室的中心轴旋转。由于活塞的往复式运动和机械运动的惯性作用，使频繁的振动造成功率损耗大，致使发动机运转不平稳，油耗大，输出功率小，转速低。

已有的渦轮喷气发动机靠由多级转子叶片和定子叶片组成的气压机去完成高转速的运行，其结构复杂，制造困难，体积大，成本高，因未设密闭气室，往往在低速旋转时其增压比急剧减少，输出扭矩剧减，使后轴承受高温影响，造成使用寿命短，起动困难。

国外使用的三角活塞旋转式发动机影响其耐久性的关健是缸体震纹未彻底解决，缸体震纹是出现在缸壁上的一种波状磨痕，它带有周期性，间距很密，如洗衣板状。该机不作往复运动，而作单向的旋转运动，尽管在某些局部环节上有其独特之点，但本质上并未改变原往复式发动机的基本原理。

三角活塞转子发动机因转子不同心，其主机构由一对相应的内外齿轮和偏心轴组成行星机构，转子的理论型线为气缸型线族的内络线，它结构较复杂，制造困难。呈扁平盒状的燃烧室面积大，燃烧效率低，气缸密封困难，致使发动机性能显著下降。

综上所述的各种发动机，其燃烧气体的温度均高达1800～2000度左右，使直接与燃烧气体接触的零部件因强力受热产生的的高温，导致金属部件的强度显著下降，膨胀变形、功率下降、油耗增加。

发明内容

本发明的目的在于针对综上所述的各种发动机存在着的弊端和问题，提供一种能克服机械运动的惯性作用，输出功率大、转速高、运转平稳、节能，且使用效果好，可广泛适用于飞机、火车、轮船、汽车、摩托车等各种机动车辆及发电、农用机械作原动机使用的液压式混合燃料喷射轴流飞轮气渦转子高速发动机。

本发明的发动机由主机、辅助、燃烧三大部分构成。主机部分主要由机壳、主轴、涡轮风扇、涡轮风扇外壳、轴承套、润滑油通道管、缸盖、轴流飞轮气涡转子、液压油喷嘴、液压气油泵、缸体、泵体、散热管、液压气油泵固定架、气缸体润滑管道、排气管、润滑油儲存分配管、润滑油儲存排出管、外函通风道、内函通风道组成。

辅助部分主要由进气外壳、密封盖、空气滤清器、润滑油滤清器、液压油滤清器、燃油滤清器、液压油管、起动控制阀、贮气管、高压气管、液压自控阀、液压回油箱、循环管、润滑油进油管、润滑油出油管、燃油进油管、液压油进油管、液压油出油管组成。

燃烧部分主要由燃烧室、空气加热管、燃油通道管、燃料加热管、火花塞组成。

本发明的发动机的主机部分的主轴经轴承套紧固于机壳上，机壳的尾端设置有带排气管的轴流飞轮外壳，底端分别设置有辅助及燃烧部分。涡轮风扇、发电机连接成一体紧固于主轴上。设置有散热管的至少两组四泵的液压气油泵与至少三个轴流飞轮气涡转子邻接，并分别紧固于主轴上。与起动机连接的轴流飞轮设置于主轴的尾端。液压气油泵经液压气油泵固定架与泵体连接，泵体与缸体连接，缸体上设置有缸盖。

本发明的发动机的液压气油泵为每组二泵，两组四泵，其结构相同，用途不同，它们依次为空气泵、润滑油泵、液压油泵、燃油泵。液压气油泵由外排气道、内排气道、滑片和设置有压力轨道的气泵转子依次连接组成。每组散热管的一端经散热管连接件分别与液压气油泵的空气泵、润滑油泵、液压油泵、燃油泵连接，该四泵分别经进气管与分别设置有密封盖的空气滤清器、润滑油滤清器、液压油滤清器、燃油滤清器连接，各种滤清器的底部分别设置有放油螺栓。液压油滤清器、燃油滤清器分别与液压油进油管、燃油进油管连接。

本发明的发动机，其主轴上设置相同结构的首、中、尾端三个轴流飞轮气涡转子上，分别设置有相同结构的首、中、尾端液压油喷嘴。首端液压油喷嘴的一侧与设置有液压自控阀的高压气管和设置有隔板的贮气管，起动控制阀、液压油管及散热管的另一端依次连接。首端液压油喷嘴的另一侧与液压回油箱、循环管依次连接。中端液压油喷嘴的一侧与循环管连接，另一侧与液压回油箱、液压油出油管、液压油进油管、液压油滤清器依次连接。尾端液压油喷嘴与燃烧室连接，燃烧室分别与空气加热管、燃料加热管连接。空气加热管、燃料加热管上分别设置有热气喷嘴、热油喷嘴。火花塞分别与空气加热管、燃料加热管连接，燃料加热管与燃油通道管连接。轴流飞轮气涡转子的两侧设置有密封圈，转子的槽内沿圆周由内向外设置有内函通风道、气缸体润滑管道、密封片、外函通风道。

本发明的发动机的机壳首端设置的涡轮风扇外壳与首端的上、下缸盖连接，首、中、尾端的缸盖与首、中、尾端的缸体经螺栓紧固。首、中、尾端的上、下缸盖上分别设置有润滑油儲存分配管、润滑油儲存排出管。润滑油儲存分配管与润滑油进油管连接，润滑油儲存排出管与润滑油出油管连接。润滑油儲存分配管、润滑油儲存排出管上分别设置有润滑油通道管。进气外壳经进气外壳螺栓紧固于机壳的底端。

本发明依靠首、中端及尾端轴流飞轮气涡转子同时高速旋转所产生的巨大能量作动力。其工作原理是先启动起动机，使轴流飞轮旋转而带动主轴上的渦轮风扇旋转，则将机外空气吸入，并流经空气滤清器过滤后进入液压气油泵的空气泵压缩成高压空气。高压空气经散热管散热、冷却，通过起动控制阀进入贮气管内，再经高压气管进入首端液压油喷嘴喷出而进入液压油滤清器内，经尾端液压气油泵的液压油泵压缩成高压油。

高压油经散热管散热、冷却，进入液压油管，通过起动控制阀进入贮气管，再经高压气管进入首端液压油喷嘴，此时空气与液压油混合后喷出的液压气油，则推动首端轴流飞轮气涡转子旋转一周，即进入液压回油箱内，再经循环管至中端液压油喷嘴喷出，则推动中端轴流飞轮气涡转子旋转一周，即进入液压回油箱内，再经液压油出油管、液压油进油管、液压油滤清器，进入尾端液压气油泵的液压油泵压缩成高压油。该高压油经散热管散热、冷却，进入液压油管，通过起动控制阀进入贮气管，再经高压气管进入首端液压油喷嘴喷出，则推动首端轴流飞轮气涡转子旋转一周，如此周而复始循环地运转。

润滑油经润滑油进油管进入润滑油滤清器，再经液压气油泵的润滑油泵压缩成高压润滑油，高压润滑油经散热管散热、冷却，进入贮气管，再经润滑油儲存分配管、润滑油儲存排出管进入润滑油通道管后再经润滑油滤清器进入液压气油泵的润滑油泵压缩成高压润滑油，如此周而复始地运转，从而达到本发明的发动机减少摩擦阻力和减轻零部件之间的摩损，降低功率损失，确保其正常运行和延长使用寿命的目的。

燃油经燃油通道管至燃油进油管而进入燃油滤清器过滤后，通过进气管进入尾端液压气油泵的燃油泵压缩成高压油，再经散热管散热、冷却，进入燃料加热管加热后进入燃烧室，并与经空气加热管加热后进入燃烧室的热空气混合成高压燃油气。高压燃油气经尾端液压油喷嘴喷出，则推动尾端轴流飞轮气涡转子旋转一周，其散热空气与废气由轴流飞轮外壳上设置的排气管排出。

本发明的发动机采用高压液气和高压空气与混合燃料燃烧产生的高温、高压燃气作动力，分别推动首、中端与尾端的轴流飞轮气涡转子循环地高速旋转，转速达8000转/分钟。它运转平稳，噪音小，功率大，耗油少，节能80％。其结构紧凑，体积小，密封性強，散热、冷却效果好，对制造材料未特殊要求，成本低。适于飞机、火车、轮船、汽车等各种车辆及发电、农用机械作原动机使用。

附图说明

图1，系本发明的发动机的主视图；

图2，系图1的左侧剖视图；

图3，系图1底部的俯视图；

图4，系液压气油泵的主(剖)视图；

图5，系液压气油泵的俯视图；

图6，系首端液压气油泵与辅助部分连接的剖视图；

图7，系尾端液压气油泵与辅助部分连接的剖视图；

图8，系首端轴流飞轮气涡转子与辅助部分连接的剖视图；

图9，系中端轴流飞轮气涡转子与辅助部分连接的剖视图；

图10，系尾端轴流飞轮气涡转子与燃烧室连接的剖视图；

图11，系轴流飞轮外壳与燃烧部分连接的剖视图。

具体实施方式

以下结合上述附图实例对本发明的发动机具体实施方式作进一步详述。本发明的发动机的实例包括主机、辅助、燃烧三大部分构成。主机部分主要由机壳65、主轴1、涡轮风扇3、涡轮风扇外壳5、轴承套6、润滑油通道管7、缸盖8、轴流飞轮气涡转子10、液压油喷嘴38、液压气油泵11、缸体12、泵体15、散热管14、液压气油泵固定架16、气缸体润滑管道17、排气管22、润滑油儲存分配管49、润滑油儲存排出管50、外函通风道30、内函通风道31组成。

辅助部分主要由进气外壳24、密封盖25、空气滤清器26、润滑油滤清器55、液压油滤清器56、燃油滤清器57、液压油管33、起动控制阀29、贮气管32、高压气管35、液压自控阀34、液压回油箱37、循环管28、润滑油进油管40、润滑油出油管41、燃油进油管52、液压油进油管53、液压油出油管54组成。

燃烧部分主要由燃烧室23、空气加热管42、燃油通道管66、燃料加热管43、火花塞46组成。

本发明的发动机，其主机部分的主轴1经设置有轴承21的轴承套6紧固于机壳65上，机壳65的尾端设置有带排气管22的轴流飞轮外壳18，底端分别设置有辅助及燃烧部分。涡轮风扇3与发电机4的磁瓦连接成一体，并经紧固件2紧固于主轴1首端的键槽48上。设置有散热管14的至少两组四泵液压气油泵11与至少三个轴流飞轮气涡转子10邻接，并分别经紧固件20紧固于主轴1的键槽48上。与起动机47连接的轴流飞轮19设置于主轴1尾端的键槽48上。液压气油泵11的两侧经液压气油泵固定架16与泵体15连接，泵体15与缸体12连接，缸体12上设置有缸盖8。

本发明的发动机上设置的液压气油泵11为每组二泵，两组四泵。其结构相同，用途不同，它们是产生高压液气油作动力能量的重要部件，且依次为空气泵、润滑油泵、液压油泵、燃油泵。液压气油泵11由外排气道60、内排气逍62、滑片63、气泵转子59依次连接组成。气泵转子59与液压气油泵11的缸壁之间构成压力轨道64。每组散热管14的一端经散热管连接件61分别与液压气油泵11的空气泵、润滑油泵、液压油泵、燃油泵连接。该四泵分别经进气管58与分别设置有密封盖25的空气滤清器26、润滑油滤清器55、液压油滤清器56、燃油滤清器57连接，各种滤清器的底部分别设置有放油螺栓27，它们将过滤后的尘土和砂粒排出。液压油滤清器56、燃油滤清器57分别与液压油进油管53、燃油进油管52连接。

本发明的发动机，其主轴1上设置相同结构的首、中、尾端三个轴流飞轮气涡转子10是产生推动力的重要部件。它们分别设置有相同结构的首、中、尾端液压油喷嘴38。首端液压油喷嘴38的一侧与设置有液压自控阀34的高压气管35和设置有隔板51的贮气管32，起动控制阀29、液压油管33及散热管14的另一端依次连接。隔板51分别将贮气管32内的空气、润滑油、液压油、燃油隔开，使其各行其道。首端液压油喷嘴38的另一侧与液压回油箱37、循环管28依次连接。中端液压油喷嘴38的一侧与循环管28连接，另一侧与液压回油箱37、液压油出油管54、液压油进油管53、液压油滤清器56依次连接。尾端液压油喷嘴38与燃烧室23连接，燃烧室23分别与空气加热管42、燃料加热管43连接。空气加热管42、燃料加热管43上分别设置有热气喷嘴44、热油喷嘴45。火花塞46分别与空气加热管42、燃料加热管43连接，燃料加热管43与燃油通道管66连接。轴流飞轮气涡转子10的两侧设置有密封圈13，转子的槽内沿圆周由内向外设置有内函通风道31、气缸体润滑管道17、密封片39、外函通风道30。

本发明的发动机的机壳65的首端设置的涡轮风扇外壳5与首端的上、下缸盖8连接，首、中、尾端的缸盖8与首、中、尾端的缸体12经螺栓9紧固。首、中尾端的上、下缸盖8上分别设置有润滑油儲存分配管49、润滑油儲存排出管50。润滑油儲分配管49与润滑油进油管40连接，润滑油儲存排出管50与润滑油出油管41连接。润滑油儲存分配管49、润滑油儲存排出管50上分别设置有润滑油通道管7。进气外壳24经进气外壳螺栓36紧固于机壳65的底端。

Claims (9)

1、一种液压式混合燃料喷射轴流飞轮气涡转子高速发动机，其特征在于主机部分的主轴(1)经轴承套(6)紧固于机壳(65)上，机壳(65)的尾端设置有带排气管(22)的轴流飞轮外壳(18)，底端分别设置有辅助部分及燃烧部分，涡轮风扇(3)、发电机(4)连接成一体紧固于主轴(1)上，设置有散热管(14)的至少两组四泵的液压气油泵(11)与至少三个轴流飞轮气涡转子(10)邻接，并分别紧固于主轴(1)上，与起动机(47)连接的轴流飞轮(19)设置于主轴(1)的尾端，液压气油泵(11)经液压气油泵固定架(16)与泵体(15)连接，泵体(15)与缸体(12)连接，缸体(12)上设置有缸盖(8)。

2、根据权利要求1所述的发动机，其特征在于液压气油泵(11)由外排气道(60)、内排气道(62)、滑片(63)和设置有压力轨道(64)的气泵转子(59)依次连接。

3、根据权利要求1所述的发动机，其特征在于散热管(14)一端经散热管连接件(61)分别与液压气油泵(11)的空气泵、润滑油泵、液压油泵、燃油泵连接，该四泵分别经进气管(58)与分别设置有密封盖(25)的空气滤清器(26)、润滑油滤清器(55)、液压油滤清器(56)、燃油滤清器(57)连接，液压油滤清器(56)、燃油滤清器(57)分别与液压油进油管(53)、燃油进油管(52)连接。

4、根据权利要求1所述的发动机，其特征在于三个轴流飞轮气涡转子(10)分别按首、中、尾端设置液压油喷嘴(38)，首端液压油喷嘴(38)的一侧与设置有液压自控阀(34)的高压气管(35)和设置有隔板(51)的贮气管(32)，起动控制阀(29)、液压油管(33)及散热管(14)的另一端依次连接，首端液压油喷嘴(38)的另一侧与液压回油箱(37)、循环管(28)依次连接，中端液压油喷嘴(38)的一侧与循环管(28)连接，另一侧与液压回油箱(37)、液压油出油管(54)、液压油进油管(53)、液压油滤清器(56)依次连接，尾端液压油喷嘴(38)与燃烧室(23)连接，燃烧室(23)分别与空气加热管(42)、燃料加热管(43)连接，空气加热管(42)、燃料加热管(43)上分别设置有热气喷嘴(44)、热油喷嘴(45)，火花塞(46)分别与空气加热管(42)、燃料加热管(43)连接，燃料加热管(43)与燃油通道管(66)连接。

5、根据权利要求1或4所述的发动机，其特征在于轴流飞轮气涡转子(10)的两侧设置有密封圈(13)，转子的槽内沿圆周由内向外设置有内函通风道(31)、气缸体润滑管道(17)、密封片(39)、外函通风道(30)。

6、根据权利要求1所述的发动机，其特征在于涡轮风扇外壳(5)与首端的上、下缸盖(8)连接，首、中、尾端的缸盖(8)与首、中、尾端的缸体(12)经螺栓(9)紧固。

7、根据权利要求1或6所述的发动机，其特征在于首、中、尾端的上、下缸盖(8)上分别设置有润滑油儲存分配管(49)、润滑油儲存排出管(50)，润滑油儲存分配管(49)与润滑油进油管(40)连接，润滑油儲存排出管(50)与润滑油出油管(41)连接，润滑油儲存分配管(49)、润滑油儲存排出管(50)上分别设置有润滑油通道管(7)。

8、根据权利要求3所述的发动机，其特征在于空气滤清器(26)、润滑油滤清器(55)、液压油滤清器(56)、燃油滤清器(57)的底部分别设置有放油螺栓(27)。

9、根据权利要求1所述的发动机，其特征在于进气外壳(24)经进气外壳螺栓(36)紧固于机壳(65)的底端。

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