KR100486970B1 - 제트휘일엔진 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원심압축형 제트휘일엔진(Jet Wheel Engine)에 관한 것이다. 날개차와 와류실 몸체 중심을 동일중심선상의 좌측중심축과 우축의 중공출력축에 각각 고정하여 상호 반대방향으로 회전운동케 하고 와류실 접선방향의 연소가스 토출구(吐出口)에 연통하는 제트관내에는 연료펌프와 점화플러그가 장착된 연소실을 형성하고 와류실에 연통하는 그 연소실 입구에는 공기밸브를 설치하여서 된 것으로 고속회전하는 회전날개차에 의하여 압축된 가압공기가 회전하는 와류실내에서 일정한도에 달하면 공기밸브가 자동으로 열리고, 연소실내에 분입된 가압공기는 연료펌프에서 분사하는 연료와 혼합하여 점화플러그로 점화연소케 한 것으로, 이 고온 고압의 연소가스를 제트관 선단의 가스 토출구로부터 고속분출케 하므로서 그 분류(噴流)의 반작용에 의하여 와류실 몸체가 날개차와 반대방향으로 직접 회전동력을 얻게 한 것이다.

따라서 고속회전에 적합하고 연속연소의 경우 종래의 왕복형 피스톤 엔진보다 배기공해가 저감되고 가동마찰부분이 거의 없기 때문에 기계적 효율이 향상되고 마력당 중량 및 부피가 작고, 구조가 간단하여 연료 및 제조원가가 크게 절감되는 효과가 있다.

Description

제트휘일엔진{Jet Wheel Engine}

본 발명은 원심압축형 제트휘일엔진(Jet Wheel Engine)에 관한 것이다. 날개차(Impeller)와 와류실(Vortex Chamber) 중심을 동일 중심선상의 좌측회전축과 우측의 중공출력축에 각각 고정하여 상호반대방향으로 회전운동케 하고 와류실 접선방향의 연소가스 토출구(吐出口)에 연통하는 제트관 내에는 연료펌프와 점화플러그가 장착된 연소실을 형성하고 그 입구에는 스프링이 개입된 공기 밸브를 설치하여서 된 것으로 고속회전하는 날개차에 의하여 원심압축된 공기압력이 상대적으로 회전하는 와류실 내에서 일정한도 이상에 도달하면 연소실 초엽의 공기밸브가 자동으로 열림과 동시에 급속히 유입되는 가압공기가 연소실내의 연료펌프에서 분사하는 연료와 혼합하여 점화플러그에 의하여 점화연소케 한 것으로 그 고온고압의 연소가스를 와류실에 접선 방향으로 형성된 제트관(管) 선단의 토출구로부터 고속 분출케 하므로서, 그 분류의 반작용으로 인하여 와류실 몸체가 날개차의 회전방향과 반대방향으로 회전 동력을 얻게 한 것으로 종래의 피스톤 엔진과 같은 크랭크기구 및 기존 반켈(Wankel)형의 로우터리 엔진(Rotary Engine)에서 하우징내 삼각형 로우터(Rotor)와 같은 가동 마찰부분이 생략되기 때문에 기계적 효율이 향상되고, 고장성이 작고 출력당 중량 및 용적이 작고, 구조도 간단하여 연료 및 제조원가를 크게 절감하고 연속연소의 경우 배기공해도 적게 한 것인데 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

원심압축기(Centrifugal Compressor) 의 동일중심선상에서 와류실(Vortex Chamber)(1) 몸체의 우측 중심에는 축받침대(2)의 베어링 메탈(bearing metal)(3)에 지지되어서 회전하는 중공출력축(4)이 고정되고, 와류실(1)의 공기흡입관(5)끝은 베어링 메탈(8)에 형성한 공기흡입공(5')에서 지지되고 날개차(impeller)(6)는 좌측축받침대(7)의 베어링메탈(8)의 중심공(9')에서 회전하는 중심축(9)에 통상의 "키" 로 고정되고 회전하는 와류실(Vortex Chamber)(1)동력의 일부는 동력전달장치(10)(10')(11)(11')(12)(12')에 전달케 하여 날개차(Impeller)(6)를 반대방향으로 고속 회전케 하고, 와류실(1)접선방향의 토출구(吐出口)(13)에 연통되는 제트관(jet tube)(14)내에는 연료펌프(15)와 점화플러그(16)가 장착된 연소실(17)이 형성되고 와류실(1)에 연통되는 연소실(17)입구에는 공기밸브(18)와 스프링(19)이 개입된 밸브홀더(Valve Holder)(20)를 나착(螺着)하고 연료펌프(15)에 연통하는 급유관(15')끝은 중공출력축(4)의 중공부(4')내에 수장(收藏)되어서 베어링메탈(3)에 고정된 주유관(21)과 환상(環狀)의 유류실(油溜室)(22)내 연료에 연통케 하고 점화플러그(16)의 도선(16')도 중공출력축(4)의 중공부(4')내에 수장되어서 외부의 배전기(불도시)에 통상의 브러시(Brush)등으로 접속되고 축받침대(2)(7)의 베어링메탈(3)(8)의 측벽에는 분할형으로 된 배기섬프(Sump)(23)를 고정하여 와류실(1)을 감싸주고 축받침대(7)하방에는 배기섬프(23)에 연통되는 배기관(24)을 고정하여서 된 것이다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

회전하는 와류실(Vortex Chamber)(1)내에서 반대방향으로 고속회전하는 날개차(Impeller)(6)의 원심력으로 베어링메탈(8)에 형성한 공기흡입공(5')과 와류실(1)의 공기흡입관(5)으로부터 흡입되는 공기가 와류실(1)내에서 일정 한도 이상의 고압력으로 압축되면 스프링(19)탄력으로 밀폐된 공기밸브(18)가 자동으로 열리고 연소실(17)내에 급속히 유입되는공기는 연료펌프(15)에서 분사하는 연료와 혼합하여 점화플러그(16)에 의하여 점화연소하여 공기밸브(18)가 밀폐되는 한편 고온 고압의 연소가스는 와류실(1)에 접선방향으로 형성된 제트란(14)의 선단 토출구(13)로부터 배기섬프(23) 내에 고속분출하는 것으로서 그 분류(噴流)의 반작용에 의하여 와류실(1)몸체는 날개차(6)의 회전방향과 반대방향으로 회전동력을 얻게 되므로 중공출력축(4)이 강력히 회전운동을 지속한다.

연소실(17)에서 간헐적으로 폭발할 때는 배기관성의 펄스(Pulse)작용에 의하여 연소실(17)내의 압력이 저하하며 스프링(19)으로 밀폐된 공기밸브(18)가 다시 열리면서 압력공기가 재차 흡입되어서 전술한 연소작용이 반복된다. 그리고 동력전달장치는 중공출력축(4)단에 별개의 기어 또는 벨트 휘일 등을 고정해서 동력을 얻게 되며 또 출력의 일부는 동력전달장치(10)(10')(11)(11')(12)(12')를 통하여 날개차(Impeller)(6)를 와류실(1)회전방향과 반대방향으로 고속회전케 하였기 때문에 와류실(1)내에서 고압공기가 신속히 조성된다. 그리고 축받침대(2)(7)의 측벽에 고정된 분할형의 배기섬프(23)내에 토출구(13)에서 분출된 배기가스는 배기관(24)을 통하여 외부로 급속히 배출된다.

상술과 같이 중공출력축(4)의 중공부(4')에 수장되어서 연소실(17)에 나착(螺着)된 연료펌프(15)의 급유관(15')의 말단은, 중공출력축(4)의 중공부(4')내벽에 고정 되어 있어서 베어링메탈(3)에 고정된 주유관(注油管)(21)과 환상(環狀)의 유류실(油溜室)(22)내 연료에 구멍이 연통되어 유입하기 때문에 고압으로 주유관(21)에 압입되는 연료는 연료펌프(15)로 압송되고 적시에 분무상태로 연소실(17)내에 분사된다.

그리고 연소실(17)에 나착된 점화플러그(16)의 도선(16')도 중공출력축(4)의 중공부(4')내에 수장되어서 외부의 배전기(配電器)(불도시)에 통상의 브러시(brush)로 접속되어 있기 때문에 적시에 점화작용을 한다. 그러나 공기밸브(18)를 생략하던가 스프링(19)을 약하게 하면 연소실(17)에서 연속연소가 가능하므로 한번만 점화플러그(16)가 작동하면 그 다음부터는 연소실(17)의 자체고열로 분무연료가 지속적으로 연소된다.

이와 같이 본 발명의 연소실(17)은 와류실(1)에 연통되어서 함께 회전하는 것이 큰 특징이며 연소실(17)에서 폭발적으로 연소하는 고온고압의 연소가스가 제트관(14)선단의 토출구(13)로부터 배기섬프(23)내에 고속분출하는 분류(噴流)의 반작용에 의하여 중공출력축(4)의 직접 회전 동력을 얻게 되므로 고속회전에 적합하고, 종래의 피스톤에 의한 왕복운동형 내연기관의 결점이 제거되고, 또 반켈(Wankel)형의 로우터리엔진(Rotary Engine)의 결점도 제거되며 가스터어빈(GasTurbine)에 있어서는 날개(Blade)의 내열성 한계로 인한 출력저하의 결점도 해결된다. 또 구조면에서 가동마찰부분이 거의 없고 간단하기 때문에 기계적 손실이 적으며, 마력당 중량 및 용적이 적고, 연소실(17)에서 연속연소의 경우 배기 공해도 저감되고, 연비와 내구성이 향상되며, 제조원가도 크게 절감되는 잇점이 있다.

본 발명은 고온의 연소실(17)은 와류실(11)몸체와 함께 회전하기 때문에 저온의 배기섬프(23)내에서 냉각효과도 있지만 거의 연속연소할 때의 연소실(17)의 과열을 냉각처리코저 할 경우에는 연소실(17)의 원형단면 주변에 다수의 구멍을 환설하고 이 구멍에 와류실(1)내의 압축공기 일부를 통과시켜서 배기섬프(23)로 배출케 하면 흡열(吸熱)효과가 크다.

본 발명을 실시함에 있어서 압축기 날개차(6)의 디퓨저(Diffuser)에 연통하는 압축공기통로선단에 토출구(13)가 형성된 회전동력형의 연소실(17)을 균형이 잡히도록 증설(增設)하고 공기밸브(18)를 생략하여 디퓨저(Diffuser)에서 발산하는 가압공기 도입으로 연속연소케 하면 평형 회전으로 진동이 없고 출력이 더욱 증강되며 배기공해도 크게 저감(低減)되는 효과가 있다.

그리고 공기압축비를 높이기 위하여 다단식축류형 압축기를 대용해도 무방하다.

제1도는 본 발명의 내부구조를 나타낸 단면도

제2도는 제1도의 A-A선 방향에서 본 단면도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

1 : 와류실(Vortex Chamber) 2 : 축받침대

3 : 베어링메탈(Bearing Metal) 4: 중공출력축 4' : 중공부

5 : 공기흡입관 5' : 공기흡입공 6: 날개차(Impeller)

7 : 축받침대 8 : 베어링메탈 9 : 중심축 9' : 중심공

10, 10', 11, 11', 12, 12' : 동력전달장치 13 : 토출구(吐出口)

14 : 제트관(Jet Tube) 15 : 연료펌프 15' : 급유관 16 : 점화플러그

16' : 도선 17 : 연소실 18 : 공기밸브 19 : 스프링

20 : 밸브홀더 21 : 주유관(注油管) 22 : 유류실(油溜室)

23 : 배기섬프(Sump) 24 : 배기관

Claims (1)

1. 원심압축기의 동일중심선상에서 와류실(1) 몸체의 우측 중심에는 축받침대(2)의 베어링메탈(bearing metal)(3)에서 지지되어 회전하는 중공출력축(4)이 "키" 로 고정되고 와류실(1)의 공기흡입관(5)끝은 베어링메탈(8)에 형성한 공기흡입공(5')에서 지지되고 날개(impeller)차(6)는 좌측받침대(7)의 베어링메탈(8)의 중심공(9')에서 회전하는 중심축(9)에 키로 고정되고 와류실(1)의 공기흡입관(5)끝은 베어링메탈(8)에 형성한 공기흡입공(5')에서 지지되고 날개차(impeller)(6)는 좌측축받침대(7)의 베어링메탈(8)의 중심공(9')에서 회전하는 중심축(9)에 통상의 키로 고정되고 회전하는 와류실(Vortex Chamber)(1)동력의 일부는 동력전달장치(10) (10')(11)(11')(12)(12')에 전달케 하여 날개차(Impeller)(6)를 반대방향으로 고속 회전케 하고, 와류실(1) 접선방향의 토출구(吐出口)(13)에 연통되는 제트관(Jet tube)(14)내에는 연료펌프(15)와 점화플러그(16)가 장착된 연소실(17)이 형성되고 와류실(1)에 연통되는 연소실(17)입구에는 공기밸브(18)와 스프링(19)이 개입된 밸브홀더(20)를 나착(螺着)하고, 연료펌프(15)에 연통하는 급유관(15')끝은 중공출력축(4)의 중공부(4')내에 수장(收藏)되어서 베어링메탈(3)에 고정된 주유관(21)과 환상(環狀)의 유류실(油溜室)(22)내 연료에 연통케 하고 점화플러그(16)의 도선(16')도 중공출력축(4)의 중공부(4')내에 수장되어서 베어링메탈(3)에 고정된 주유관(21)과 환상(環狀)의 유류실(油溜室)(22)내 연료에 연통케 하고 점화플러그(16)의 도선(16')도 중공출력축(4)의 중공부(4')내에 수장되어서 외부의 배전기(불도시)에 접속되고 축받침대(2)(7)의 베어링메탈(3)(8)측벽에는 배기섬프(23)를 고정하여 와류실(1)을 감싸주고, 축받침대(7)하방에는 배기섬프(23)에 연통하는 배기관(24)을 고정하여서 된 것을 특징으로 하는 제트휘일엔진