KR100486969B1

KR100486969B1 - 반동휘일엔진

Info

Publication number: KR100486969B1
Application number: KR1019970013302A
Authority: KR
Inventors: 변상복
Original assignee: 변상복
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 2005-07-28
Also published as: KR19980076554A

Abstract

본 발명은 통상의 원심압축기를 이용하여 압축된 압력공기를 출력축 중심선상의 중공부에 도입하여 그 선단에서 개폐케 된 공기밸브로부터 플라이휘일 중심에 형성한 연소실내에 간헐적으로 분사케 해서 통상의 연료펌프로부터 분사한 연료와 혼합하여 점화플러그의 점화로 연소케 하고 그 고온고압의 연소가스를 플라이휘일의 외주접선 방향으로 형성된 배기제트구에서 고속분출케 하여 그 반작용력으로 플라이휘일에 직접 회전동력을 발생케 한 것으로 고속회전에 적합하다. 따라서 종래의 크랭크 기구로 된 왕복운동형 피스톤엔진 또는 삼각형 로우터(rotor)를 사용하는 반켈(Wankel)형의 로우터리엔진(rotary engine)과 같은 가동마찰 부분이 거의 생략되기 때문에 기계적 효율이 높고 출력당 중량 및 용적이 작고 연비 및 내구성이 향상되며, 구조가 간단하여 제조원가가 크게 절감되는 잇점이 있다.

Description

반동휘일엔진{Reaction Fly Wheel Engine}

본 발명은 통상의 원심압축기(Centrifugal Compressor)를 사용하여 압축된 공기를 출력축 중심선상에 형성된 중공부에 도입하여 그 선단밸브 홀더에서 개폐되는 공기밸브로부터 플라이휘일(Fly wheel) 중심부에 형성한 연소실내에 가압공기를 간헐적으로 분사케 하고 연소실내에 장착된 연료펌프, 점화플러그에 의하여 연료를 분사, 점화 연소시켜서 그 고온고압의 연소가스를 플라이휘일의 외주접선 방향으로 형성된 배기제트구에서 고속 분출케 하여 그 분류의 반작용으로 플라이휘일이 직접 회전동력을 얻게 한 것으로 종래의 피스톤 엔진과 같이 피스톤의 직선 왕복운동을 크랭크기구를 매개로 출력축의 회전운동으로 변환하는 기계적 손실이 제거될 뿐 아니라 기존 로우터리엔진(rotary engine)에서 하우징내 삼각형 로우터(rotor)와 같은 기밀/마찰 부분이 생략되기 때문에 출력 및 기계적 효율이 높고 연비 및 내구성이 향상되고 출력당 중량 및 용적이 작고, 구조도 간단하여 제조원가가 크게 절감되게 안출한 것인데 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도, 제2도에 표시한 바와 같이 플랜지너트로 조립케 된 분할형의 플라이휘일(Fly wheel)(1) 중심에 연소실(2)을 형성하고 이 연소실(2) 중심선상의 좌우 양축에 고정된 출력축(3)(3')은 좌우축 받침대(4)(4')의 베어링메탈(5)(5')에 재치하여 지지하고 좌측출력축(3) 일단에는 임펠러(6)를, 베어링메탈(5) 측벽에는, 디퓨저(6') 및 와류형실(7)로 구성된 통상의 원심압축기(8) 몸체를 고정하고, 좌측출력축(3)에는 연소실(2)에 연통하는 중공부(9)와 공기공(9')을 천설하고 좌측 베어링 메탈(5)에는 공기공(9')에 연통토록 공기환류로(10)를 환설(環設)하여 원심 압축기(8)의 와류형실(7)에서 분기(分岐)된 공기파이프(11)공에 연통케 하고 전술한 중공부(9) 개단(開端) 나벽(螺壁)에는 스프링(11')이 개입된 공기 밸브(12) 홀더(holder)(13)를 나착(螺着)하고, 우측 출력축(3')에 형성한 중공부(14) 내벽에 나착된 연료폄프(17)의 유관(油管)(17') 끝은 우측베어링메탈(5') 위구멍에 고정된 급유관(15)에 연통토록 환설(環設)된 오일환류로(環流路)(16)에 연통케 하고, 연료펌프(17)와 나란히 나착된 점화플러그(18)의 도선(18')은 외부의 배전기(불도시)에 통상의 브러시(brush) 등으로 접속되고, 연소실(2) 주위에는 플라이휘일(1)의 외주접선방향으로 천설된 배기제트(Jet)구(19)에 연통토록 단면적을 점차 넓힌 와류형의 배기유출로(20)를 형성하고 축받침대(4)(4')의 베어링메탈(5)(5')의 측벽에는 분할형 케이스로 된 배기 섬프(sump)(21)를 고정하여서 된 것이다.

도면중 미설명부호 22는 냉각수재킷, 23은 배기관, 24는 기밀링, 25는 동력전달 기어를 표시한 것임.

이상과 같이 구성된 본 발명의 작용 효과를 표시하면 다음과 같다.

출력축(3)단에 고정된 통상의 임펠러(impeller)(6)가 축받침대(4)의 베어링메탈(5)에 교정된 원심압축기(8) 몸체내에서 고속회전하면 공기흡입구로부터 흡입된 공기가 원심력에 의하여 압축되고 이 공기의 속도에너지는 디퓨저(diffuser)(6')에 의하여 압력에너지로 변하여 와류형실(7)에서 분기(分岐)된 공기파이프(11)를 통하여 베어링메탈(5)에 환설(環設)된 공기환류로(10)로 유입되고 출력축(3)의 회전으로 공기공(9')이 고속으로 변위(變位)해도 공기가 유통되므로 중공부(9)내에는 가압공기가 계속 분출되고 이 공기압력이 일정한도에 도달하면 스프링(11') 개입으로 밀폐되어 있는 공기밸브(12)가 자동으로 열려서 플라이휘일(1) 중심에 형성한 연소실(2)에 공기가 강력히 분사함과 동시에 우측의 출력축(3')의 중공부(14) 내벽에 나착된 연료펌프(17)에서 분사하는 적당량의 연료와 혼합하여 출력축(3')의 중공부(14) 내벽에 연료펌프(17)와 나란히 나착된 점화플러그(15)에 의하여 점화연소하면 연소실(2) 내의 연소가스 압력이 크게 상승하여 공기밸브(12)가 자동으로 닫히고, 고온 고압의 연소가스가 플라이휘일(1)의 분활면에 만곡 형성된 배기유출로(20)를 고속유출하여 그 끝의 배기제트(Jet)구(19)에서 플라이휘일(1)의 외주접선 방향으로 배기섬프(21)내에 고속 분출하면 이 분류의 반작용에 의하여 플라이휘일(1)은 화살표 방향으로 고속회전을 지속하여 출력축(3, 3')에 회전동력을 발생한다. 이때 배기관성의 펄스(pulse) 작용에 의하여 연소실(2)내의 압력이 저하하면 재차 스프링(11') 탄력으로 밀폐되어 있는 공기밸브(12)가 열리면서 출력축(3) 중공부(9)내의 압력공기가 흡입되고 전술과 같은 작용으로 간헐적인 연소를 반복하여 플라이휘일(1)은 회전운동을 지속한다. 이와 같은 작동으로 축받침대(4, 4')의 베어링메탈(5, 5') 측벽에 고정된 분할형케이싱으로 된 배기섬프(sump)내에 배출된 배기는 그 측벽에 고정된 배기관(23)을 통하여 외부로 배출된다.

스프링(11')의 탄력을 약하게 하면 공기밸브(12)는 간헐적인 개폐속도가 더욱 빠르기 때문에 거의 열린 상태로 있어서 연소실(2)내에서는 거의 연속 연소를 하게 되어서 플라이휘일(1)의 속도는 더욱 향상된다. 따라서 연소실(2) 자체의 고열로 연소가 지속된다.

상술과 같이 출력축(3')의 중공부(14) 내벽에 나착한 연료펌프(17) 및 유관(油管)(17')은 우측 축받침대(4')의 베어링메탈(5')에 환설한 오일환류로(16)에 연통되어 급유관(15)으로부터 연료공급을 적시에 받는다. 점화플러그(18)의 도선(18')은 외부의 배전기(불도시)에 통상의 브러시(brush) 등으로 접속되어 점화시기에 맞추어 통전된다. 그러나 연속연소의 경우는 한번만 점화하면 연소실(2) 자체 고열로 點火된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 분할형으로 구성된 플라이휘일(1) 내부 중심에 연소실(2)을 형성하여 플라이휘일(1)의 외주접선 방향으로 형성된 배기제트(Jet)구(19)로부터 고속분출하는 연소가스의 반작용에 의하여 출력축(3, 3')에 회전운동 동력을 발생케 하였기 때문에 고속회전에 적합하고 종래의 왕복운동 피스톤에 의한 내연기관 및 삼각형 로우터(rotor)가 하우징(housing)내에서 회전하는 반켈(Wankel)형의 로우터리 엔진(rotary engine)과 같은 복잡한 기구(機構)가 생략될 뿐 아니라 가동마찰부분이 거의 없어서 기계적 손실이 적으며 출력당 중량 및 용적이 적고 연비와 내구성이 향상되고 제조원가가 저렴하며, 연속연소의 경우 배기공해도 크게 저감되는 효과가 있다.

본 발명을 실시함에 있어서 원심압축기(8)의 와류형실(7)에서 분기(分岐)된 공기파이프(11)는 필요에 따라 베어링메탈(5) 둘레에 여러개 증설(增設)이 가능하다. 그리고 연소실(2)의 과열을 냉각처리하기 위하여 축받침대(4, 4')의 양측베어링메탈(5, 5')과 출력축(3, 3')에 급수통로와 배수통로를 각각 마련하고(불도시) 이 통로를 플라이휘일(1) 중심의 연소실(2) 주변에 형성한 냉각수 재킷(Jacket)(22)의 순환통로에 연통케 하고 급수통로 입구로부터 물펌프에 의하여 냉각수를 압송하면 물이 원활히 순환되어서 배수통로 출구로부터 온수가 배출된다. 또 축(3)의 공기공(9') 측근에 기밀링(Seal ring)(20)을 환설하면 가압공기의 기밀(Sealing)이 보전된다.

제1도는 본 발명의 내부구조를 나타낸 단면도

제2도는 제1도의 A-A선 방향에서 본 단면도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

1 : 플라이휘일(Fly wheel) 2 : 연소실 3, 3' : 출력축

4, 4' : 축받침대 5, 5' : 베어링메탈(Bearing medal)

6 : 임펠러(Impeller) 6' : 디퓨저(Diffuser) 7 : 와류형실

8 : 원심압축기 9 : 중공부 9' : 공기공

10 : 공기환류로(環流路) 11 : 공기파이프 11' : 스프링

12 : 공기밸브 13 : 밸브홀더(Holder) 14 : 중공부

15 : 급유관 16 : 오일환류로(環流路) 17 : 연료펌프

17' : 유관(油管) 18 : 점화플러그 18' : 도선

19 : 배기제트(Jet)구 20 : 배기유출로 21 : 배기섬프(Sump)

22 : 냉각수 재킷(Jacket) 23 : 배기관 24 : 기밀링(Seal ring)

25 : 동력전달기어

Claims

분할형으로 조립케 된 플라이휘일(Fly wheel)(1) 중심에 연소실(2)을 형성하고 이 연소실(2) 중심선상의 좌우 양측에 고정된 출력축(3)(3')은 축받침대(4)(4')의 베어링메탈(5)(5')로 지지하고, 좌축 출력축(3) 일단에는 임펠러(6)를 고정하고 베어링메탈(5) 측벽에는 통상의 원심압축기(8) 몸체를 고정하고 좌측출력축(3)에는 연소실(2)에 연통하는 중공부(9)와 공기공(9')을 천설하고 좌측베어링메탈(5)에는 출력축(3)의 공기공(9')에 연통토록 공기환류로(還流路)(10)를 환설(環設)하여 원심압축기(8)의 와류형실(7)에서 분기된 공기파이프(11)공에 연통케 하고, 전술한 중공부(9) 개단(開端) 나벽에는 스프링(11')이 개입된 공기밸브(12) 홀더(Valve holder)(13)를 나착하고 우측 출력축(3')에 형성된 중공부(14) 내벽에 나착된 연료펌프(17)의 유관(油管)(17') 끝은 우측베어링메탈(5') 위 구멍에 고정된 급유관(15)에 연통토록 환설된 오일환류로(16)에 연통케 하고 연료 펌프(17)와 나란히 나착된 점화플러그(18)의 도선(18')은 외부의 배전기(불도시)에 접속되고 연소실(2) 주위에는 플라이휘일(1)의 외주접선방향으로 여러개 천설된 배기제트구(19)에 연통토록 단면적을 점차 넓힌 와류형의 배기유출로(20)를 형성하고, 베어링메탈(5)(5') 측벽에는 분할형 케이스로 된 배기섬프(21)를 고정하여서 된 것을 특징으로 하는 반동휘일엔진.