WO2014206309A1

WO2014206309A1 - 新型发动机

Info

Publication number: WO2014206309A1
Application number: PCT/CN2014/080805
Authority: WO
Inventors: 刘勇
Original assignee: 袁丽君
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2014-06-26
Publication date: 2014-12-31
Also published as: CN104373205A

Abstract

本发明涉及一种新型发动机，其结构主要包括若干个共轴的圆环缸体组成，每个圆环缸体的结构包括：圆环涵道缸体、螺旋筋板、涵道圆盘、耦合转子、喷射装置、点火装置、排气装置，其中圆环涵道缸体是一个有圆环形空腔的缸体，空腔的轴面剖视图为圆形，螺旋筋板位于空腔内，沿空腔的圆弧面分布，并与圆环涵道缸体联结为一体，空腔的缸体开有缸体环槽，涵道圆盘位于缸体环槽中；耦合转子安装在涵道圆盘上，位于空腔内，其外径边缘与空腔的内表面形成机械配合，其转动轴线与涵道圆盘的转动轴线垂直或接近垂直，耦合转子沿半径方向开有耦合槽，螺旋筋板可以穿过耦合槽并与耦合槽产生滑动啮合。

Description

新型发动机技术领域

本发明涉及一种新型发动机。背景技术

现有普遍釆用发动机有直线往复活塞式发动机和燃气轮机，而直线往复活塞式一般是直线往复二冲程或四冲程工作形式。其中只有一个冲程是动力输出状态，其它冲程均为动力损耗状态。作为燃烧室产生动力的施压区和作为吸入空气、压缩空气、排出废汽的三个动力损耗的卸压区，都在同一个缸体内交替出现。活塞及其推杆处于不断加速、减速、停止、再加速、减速、停止的间歇性循环中，因此在大功率应用场合，会产生巨大的噪音和强烈的震动，其功率密度小，使得在大功率应用领域受到限制。

燃气轮机的主要优点是小而轻，功率密度大，用于船等运输机械时，既可节省空间，也可装备功率更大的燃气轮机以提高船的速度，但是其缺点是效率不够高，在部分负荷下效率下降快，空载时的燃料消耗量高，在中小功率应用领域，例如卡车、轿车等燃油消耗率高。发明内容

本发明涉及一种新型发动机，其结构主要由若干个共轴的圓环缸体组成，每个圓环缸体的结构包括：圓环涵道缸体（GT)、螺旋筋板（LJ)、涵道圓盘（P)、耦合转子（C), 喷射装置、点火装置、排气装置等；其中圓环涵道缸体（GT) 是一个有圓环形空腔（K)的缸体，圓环形空腔（K)的轴面剖视图形状为圓形；螺旋筋板（LJ )位于圓环形空腔（K)内，沿圓环形空腔（K)的圓弧面分布，并与圓环涵道缸体（GT)联结为一体，缸体（GT)开有缸体环槽，涵道圓盘（P)位于缸体环槽中；耦合转子（C)安装在涵道圓盘（P)上，位于圓环形空腔内，耦合转子（C) 的外径边缘与圓环形空腔的内表面形成机械配合，其转动轴线（R) 与涵道圓盘（P) 的转动轴线（0)垂直或接近垂直；耦合转子（C) 沿半径方向开有耦合槽，螺旋筋板（LJ ) 可以穿过耦合槽，当耦合转子（C)和涵道圓盘（P) 与圓环涵道缸体（GT)发生相对转动时，螺旋筋板（LJ ) 与耦合槽的滑动啮合推动耦合转子（C) 围绕自身转动轴线自转；螺旋筋板（LJ) 沿圓环形空腔的圓弧表面分布，使得耦合转子（C) 随涵道圓盘（P) 与圓环涵道缸体（GT)产生相对转动，并以均勾转速转动时，耦合转子（C) 因耦合槽与螺旋筋板（LJ) 的滑动啮合而围绕自身转动轴线（R)以均匀转速自转。螺旋筋板的起始端位于涵道圓盘的一侧，并与耦合转子的耦合槽开始滑动啮合，随着涵道圓盘与圓环涵道缸体之间的相对转动，耦合转子在螺旋筋板的推力作用下自转，到达涵道圓盘的另一侧的螺旋筋板的终止端，则螺旋筋板与耦合槽脱离啮合，并继续转动，回到螺旋筋板起始端的一侧，又开始下一次的滑动啮合；耦合转子将圓环涵道缸体的圓弧面、涵道圓盘、螺旋筋板三者之间的空间分隔为高压区和低压区。

发动机由至少二个共轴的圓环涵道转动缸体组成，其中至少一个圓环涵道转动缸体为压气机，其中至少一个圓环涵道转动缸体为动力产生缸体；压气机涵道圓盘一侧的低压区吸入空气，另一侧的高压区将空气压缩并输向动力产生缸体；动力产生缸体的圓环涵道转动缸体由涵道圓盘的一侧形成高压区，在高以及圓环涵道缸^ ί上，使?耦合转子与圓环涵道缸体发生相对转动并输出动力。

发动机为连续燃烧工作方式，喷射装置向压气机产生的压缩空气中连续地喷射燃烧介质，点火装置位于喷射装置附近并用于发动机的点火启动，排气装置位于动力产生缸体的涵道圓盘附近的低压区后侧；在压气机和动力产生缸体之间设有燃烧室，喷射装置和点火装置位于燃烧室区域；圓环涵道缸体为固定缸体时，涵道圓盘为转动盘传递扭矩；涵道圓盘为固定盘时被固定在发动机机体上，圓环涵道缸体为转动缸体传递扭矩；单个的圓环涵道缸体内，可以装有多个螺旋筋板和多个耦合转子；多个螺旋筋板可以并联排布也可以串联排布；涵道圓盘在圓环涵道转动缸体内所占的体积，最大可以超过所述圓环涵道转动缸体容积的一半。

多个共轴圓环缸体组成的所述压气机，其圓环缸体按照空气的压力升高的方向从低气压区排列到高气压区，使得所述发动机得到持续的高压空气；发动机拥有多个动力产生缸体时，其中一个或多个动力产生缸体与压气机联为一体，向压气机提供压缩空气所需的动力，而其余的一个或多个动力产生缸体为动力缸体并输出动力。这样设计的发动机，缸体受燃烧介质的膨胀产生的压力直接变成传动轴的扭力，缸体所承受的压力及温度都比较均衡，其输出功率因作功行程长而增大；整个系统没有曲轴、活塞及推杆，因此在高转速条件下，机构噪音小、震动轻微，工作稳定性好，可靠性高，与现有燃气轮机相比有高的效率。

本发明提供了一种全新的技术方案，具有结构简单、运行可靠、效率高的特点，也具有燃汽轮机的燃烧介质连续燃烧所具有的高转速、高扭矩和大功率的特点，同时还具有高压力输入、无压力或低压力排放的特点，在低压力输入时同样提供高的效率转换。本发明提出了一种全新的汽轮机的设计方案，具有结构简单、运行可靠、效率高的特点，同时还具有高压力输入、低压力排放的特点，膨胀介质的压力能量被全部或大部分转换为输出转矩。

本发明涉及一种新型发动机，可广泛应用于交通运输行业、工程机械、发电机组、大型轮船、飞机、极速赛车等经济领域。附图说明

图 1 本发明单个缸体实施例之一的剖视图；

图 2 图 1所示实施例转子和涵道圓盘组合示意图；

图 3 图 1所示实施例的工作原理简图；

图 4 本发明单个缸体实施例之二的剖视图；

图 5 本发明单个缸体实施例之三的剖视图；

图 6 图 5所示实施例的转子视图；

图 7 图 5所示实施例的工作原理简图；

图 8螺旋筋板的排列方式之一的示意图；

图 9本发明单个缸体实施例之四的剖视图；

图 10多缸体组合的实施例之一的剖视图；

图 11 多缸体组合的实施例之二的剖视图；

图 12多缸体组合的实施例之三的剖视图；

图 1 3多缸体组合的实施例之四的剖视图；

图 14 多缸体组合的实施例之五的剖视图。

在本发明专利的附图说明中，图示的零部件的结构、尺寸及形状并不代表实际的零部件的结构、尺寸及形状，也不代表零部件之间的实际大小比例关系，图示只是用简明的方式对本发明实施例予以说明。

关于本发明专利叙述中的名词解释：

1.转动轴线：转动体或旋转空间的转动轴线，如图 1和图 4中的转动轴线 0。

2.轴面剖视图：与转动轴线相重合的平面上剖切所得的视图，如图 1和图 4 所示。

3.圓环轴线：轴面剖视图为圓形的三维体圓环，其圓环的环绕轴线，如图 1、图 4和图 5中的轴线 Q。具体实施方式

图 1显示了本发明单个缸体实施例之一的轴面剖视图，图 2显示了本实施例的涵道圓盘和耦合转子组合体的三维视图。其结构包括圓环涵道缸体 GT、螺旋筋板 LJ 、涵道圓盘 P 、耦合转子 C , 圓环涵道缸体 GT是一个有圓环形空腔 K的缸体，其圓环形空腔的轴面剖视图形状为圓形。圓环涵道缸体 GT 沿圓环形空腔 Κ开有缸体环槽，涵道圓盘 Ρ 位于缸体环槽内。螺旋筋板 LJ 位于圓环形空腔 Κ 中，沿 Κ的圓弧面分布，并与圓环涵道缸体 GT联结成一体。耦合转子 C 安装在涵道圓盘 Ρ 上，并位于圓环形空腔 Κ 内，耦合转子 C 的外圓边缘与圓环形空腔 Κ 的内表面形成机械配合，也就是说它们之间的配合可以是大的间隙配合，也可以是小的间隙配合，耦合转子 C 的转动轴线 R与涵道圓盘 Ρ 的转动轴线 0相垂直或接近垂直，耦合转子 C 沿半径方向开有耦合槽（如图 2所示），螺旋筋板 LJ 可以穿过耦合槽，耦合转子 C 随着涵道圓盘 Ρ 转动时，螺旋筋板 LJ 与耦合槽发生滑动啮合，并推动耦合转子 C 围绕自身转动轴线 R 自转。螺旋筋板 LJ 沿圓环形空腔 Κ 的圓弧面分布，使得耦合转子 C 随涵道圓盘 Ρ 以均匀速度公转时，耦合转子 C 因耦合槽与螺旋筋板 LJ 的滑动啮合而围绕自身转动轴线 R以均勾转速自转。

如果设定耦合转子按图 1所示的方向旋转，则耦合转子 C 与螺旋筋板 LJ 的起始端从涵道圓盘 Ρ 的左侧开始啮合，随着涵道圓盘 Ρ与圓环涵道缸体 GT的相对转动，耦合转子 C 在螺旋筋板 LJ 的推动力作用下自转一周到达涵道圓盘 Ρ 的右侧的螺旋筋板 LJ 的终止端，则耦合槽与螺旋筋板 LJ 脱离啮合。耦合槽随耦合转子 C 的自转又回到涵道圓盘 Ρ 的左侧，与螺旋筋板 LJ 的起始端开始下一个啮合过程。耦合转子 C 将圓环涵道缸体 GT 的圓弧面、涵道圓盘 Ρ 和螺旋筋板 U 三者之间的空间分隔为高压区和低压区。如果作为动力产生缸体，则缸体 GT 在涵道圓盘 Ρ 的左侧开始形成高压区，高压区充满压缩空气和燃烧介质混合后燃烧膨胀从涵道圓盘左侧的开孔 V进入,压力作用在耦合转子 C和缸体 GT 上，推动耦合转子 C和缸体 GT围绕转动轴线 0发生相对旋转，从而输出动力；在涵道圓盘右侧的低压区，燃烧之后已经推动耦合转子 C和缸体 GT旋转做功的气体从开孔 Ε挤压排出。如果作为压气机，则缸体 GT 在涵道圓盘 Ρ 的左侧开孔 V 开始吸入空气，并将涵道圓盘 Ρ右侧的空气进行压缩，从而形成高压区，高压区充满压缩空气在缸体 GT和转子 C的挤压力作用下从右侧开孔 Ε送向动力产生缸体。为了便于理解，图 2所示的组合之前后的转动盘 Ρ釆用剖视方式。在本实施例中圓环涵道缸体 GT为固定缸体时，涵道圓盘 Ρ为转动盘传递扭矩。

为了说明上述过程，用图 3显示了螺旋筋板 LJ 在圓环形空腔 Κ的圓弧面 1- m-n上沿周向展开一周的平面图。尽管空间的圓弧面展开为一个圓形的平面会失去精确性，但可简明地显示其工作原理。

图 3所示，为螺旋筋板 LJ 的展开曲线 G , 螺旋筋板 LJ 的起始端位于小直径处的 31点位。耦合转子 C 围绕轴线 0顺时针方向开始旋转，其耦合槽从 31 点位起与螺旋筋板 LJ 开始啮合，当耦合转子 C 转过 ¼周，其耦合槽随耦合转子 C 转到 33点位时，如果作为动力产生缸体，则高压区为 31-32-33三个点之间的 p区， 32-33弧线约是 1 ~ n圓弧长度的 ¼; 耦合转子 C 自转½周，其耦合槽到达 35点位时，高压区增加 32-33-35-34四点之间的 q区；耦合转子 C 自转过¾周，其耦合槽到达 37点位时，高压区再增加 34-35-37-36四点之间的 r区；耦合转子 C 自转过一周，其耦合槽到达 38点位时，高压区增加 36-37-38-31四点之间的 s区。 34-35、 36-37、 31-38弧线长度分别约为 1 ~ n圓弧长的 ½、 ¾ 及全长。如果将 31-32以及 38-41之间设为开孔区域，耦合转子 C 转到 32-33 位置时开始受膨胀气体的压力，将 31-38-39-33、 33-39-40-35、 35-40-41-37、 37-41-38点位之间的区域分别称为 t、 u、 v、 w区，则除去 p区域，耦合转子 C 所经过的 q的部分区域，以及 r、 s、 t、 u、 v均为动力输出位置的区域。从 ρ 区到 s区，耦合转子 C 的受力面积迅速增大，从 t区到 w区，随着介质膨胀的继续，耦合转子 C 的受力面积又逐步减少，从 q区到 s区的超过 180°范围内，扭矩的输出的连续性变大。当耦合转子 C 转到 t区时，耦合转子 C从起始位置已转过一周的行程。这时，耦合转子 C 的耦合槽与螺旋筋板 LJ 的终止端脱离啮合，并开始进入涵道圓盘 P 的起始端一侧，与螺旋筋板 LJ 的起始端再一次进入啮合状态，进入下一个作功周期。与本次循环相同，从 31→33→35开始下一个做功行程。因此，当耦合转子 C 转至 38点位到 39点位进入 u区时，下一个膨胀作功状态同时进行。前面提到耦合转子 C 从 31点位开始循环之时，本次的上一个工作循环已进入到了 t区，因此，每一次作功行程都有 1¼周至 1½周，也就是 450° ~ 540°的作功范围。在 2周 720°的旋转行程中，约有 360°的行程是两个膨胀做功同时进行。在耦合转子 C 的高压区一侧作功的同时，另一侧逐步变为低压区，同时正在排出气体，而无需专门的排气行程，因此与直线往复式活塞发动机和现有燃气轮机相比，本实施例具有很高的效率和输出扭矩，这也是本发明与现有技术相比，能够节约燃烧介质的一个重要原因。

同样的如果作为压气机，转子相对于缸体 GT前进方向的前方区域为压气的高压区，转子相对于缸体 GT前进方向的后方区域为吸气的低压区，耦合转子 C 自点位 31_33_35_37再转至点位 38时，缸体 GT吸入 p、 q、 r、 s区的空气，再到达 32-39位置，则开始将 d、 r、 s、 t区的气体进行压缩，在上述过程中也同时对上一次行程所吸入的气体予以压缩，从 39-40再到 41点位， C将上述 d、 r、 s、 t的区域的气体向高压区挤压，将上一次行程所吸入的气体从 41-38的开孔区压出缸体的同时，又继续从 31-32 的开口区吸入空气，因此作为压气机，其吸气和压气的过程在同时进行。

图 4 所示为本发明单个缸体实施例之二的轴面剖视图，其结构包括圓环涵道缸体 GTo、螺旋筋板 LJo 、涵道圓盘 Po 、耦合转子 Co, 圓环涵道缸体 GTo的圓环形空腔 K的的轴面剖视图形状、螺旋筋板 LJo的分布、耦合转子 Co与圓环形空腔 K 的配合、螺旋筋板 LJo 在圓环形空腔 K的圓弧面 1-m-n上展开的平面图、螺旋筋板 LJo 与耦合槽的啮合、耦合转子 Co的转动方式、高压区和低压区等等与图 1所示实施例相同，与图 1所示实施例不同的是涵道圓盘 Ρο为固定盘，圓环涵道缸体 GT 0为转动缸体输出扭矩。

图 5所示，为本发明单个缸体实施例之三的轴面剖视图，与上述实施例相同，其结构包括圓环涵道缸体 GT 、螺旋筋板、涵道圓盘 P (本实施例为转动盘）、耦合转子如图 6所示的三维图像，以及缸体开孔 V和 E , 和这些开口的位置。涵道圓盘 P 的安装、耦合转子的公转及自转的方式，圓环涵道缸体 GT 的工作方式等与上述图 1所示实施例相同。所不同的是：圓环涵道缸体 GT的圓弧表面分布着以圓环轴线 Q为对称的 4道螺旋筋板 LJ 、 LJ₂ 、 LJ₃ 、 LJ₄, 分别对应图 6所示耦合转子的 4道耦合槽，在图 5所示的上半部剖切位置，螺旋筋板 LJ₄ 刚好处于起始端和终止端之间的螺旋涵道缸体开口槽的位置，因此被涵道圓盘 P 占据，为了方便说明，依然在图 5中指出了 LJ₄的位置，图 7显示了图 5所述实施例的工作原理图，在图中显示了 3个耦合转子 Ci、 C2、 C3的安装位置及工作状态， 3个耦合转子以圓弧轴线 Q为对称相互之间成同平面状态，图 5所示的涵道圓盘 P和传动轴 X联为一体，实际联结的细节本行业技术人员均已知晓多种方式，在这里不再赘述。

与图 3相同，图 7显示了 4道螺旋筋板 LJ 、 LJ₂ 、 LJ₃ 、 LJ₄在圓环形空腔 K的圓弧面 1 m n (图 5所示）上沿周向展开一周的平面图，图 7所示，内圓 1-2-3-4 表示与转动盘 P —侧相邻的螺旋筋板起始端的圓弧 1 , 外圓 8-12-16-20表示与转动盘 P另一侧相邻的螺旋筋板的终止端的圓弧 n, 4条螺旋筋板、 LJ₂ 、 LJ₃ 、 LJ₄分别从点位 1、 1、 3、 4开始，终止于点位 8、 12、 16、 20 , 每两条相邻的螺旋筋板之间的角度分别占有 90度的圓弧空间，也就是耦合转子上的两个相邻的耦合槽的径向夹角为 90度（图 5所示），例如 1 ~ 17、 17 ~ 14、 14 ~ 11、 11 ~ 8分别占有 1 ~ 8线段的长度 1 /4 , 其它如 2 ~ 12、 3 ~ 16、 4 ~ 20之间依此相同。在涵道圓盘两侧的缸体开口 V 、 E均沿着缸体的周向开口一圈（如图 5所示），在图 7中显示，在耦合转子旋转时作为进气口和出气口的 V和 E至少被一个耦合转子隔开，这对压气机和动力产生缸体都是必要的。图中显示了 3个耦合转子 Ci、 C2、 C3的安装位置及工作状态， 3个耦合转子 Ci、 C2、 C3以圓弧轴线 Q为对称相互之间的夹角为 120度，当然，可以釆用二个或四个耦合转子或者更多耦合转子的方案，釆用三个耦合转子，可以使得三个转子处于不同的受力状态，这样有利于作为发动机的涵道圓盘输出相对均匀的扭力。

图 8 显示了本发明的螺旋筋板的排列方式之一的示意图，其工作原理与上述实施例相同，不同的是： 4个螺旋筋板之中，螺旋筋板 LJ" 和螺旋筋板 LJ₂₁ 为串联，螺旋筋板 LJ₁₂与螺旋筋板 LJ₂₂为串联，也就是螺旋筋板和螺旋筋板 1_」₁₂的起始端或终止端分别与涵道圓盘 P另一侧的螺旋筋板 LJ₂₁和螺旋筋板 LJ₂₂ 的终止端或起始端相对应，每个耦合转子围绕转动轴 0公转一周，耦合转子的同一个耦合槽与前后两个螺旋筋板滑动啮合，也就是耦合转子要自转 2 周；而螺旋筋板 LJ"和螺旋筋板 1_」₁₂为并联，螺旋筋板 LJ₂₁与螺旋筋板 LJ₂₂并联，也就是本实施例中的 2并联 2 串联螺旋筋板结构，并有若干个耦合转子，但每个耦合转子只有两个耦合槽，涵道圓盘每转动一周，螺旋涵道缸体则吸入及排除 2 倍的缸体容积的气体。

图 9显示了本发明单个缸体实施例之四的轴面剖视图，与图 5所示实施例相同，其结构包括圓环涵道缸体 GT 、螺旋筋板 LJ 、 LJ₂ 、 LJ₃ 、 LJ₄、涵道圓盘 P (本实施例为转动盘）、耦合转子之一 C , 其形状如图 6所示的三维图像，以及缸体开孔 V和 E , 耦合转子的公转及自转的方式，圓环涵道缸体 GT 的工作方式等与图 5 所示实施例相同。所不同的是：转动盘 P 的结构和安装方式、 V 和 E开口的位置，在图 9所示的上半部剖切位置，螺旋筋板 LJi刚好处于起始端和终止端之间的螺旋涵道缸体开口槽的位置，因此被 P 占据，为了方便说明，依然在图 7中指出了 LJi 的位置，与上述实施例相同，本实施例可以安装 3个耦合转子，并以圓弧轴线 Q为对称相互之间的夹角为 120度，当然，可以釆用四个耦合转子或者更多耦合转子的方案，如果釆用三个耦合转子，可以使得三个转子处于不同的受力状态，这样有利于作为压气机的涵道圓盘接受均勾的转矩用于压缩空气，或者作为动力产生缸体输出相对均匀的扭力。

图 10显示了一种 4缸体组合的发动机（燃气轮机）之一的实施例的剖示图，图示的燃气轮机由螺旋涵道缸体 GT11、 GT12、 GT1 3、 GT14组成，它们各自的涵道圓盘（转动盘） Pl l、 P12、 P1 3、 P14与传动轴 X联结在一起，其中 GT1 1、 GT12、 GT1 3 组成压气机，火焰筒 F位于环形燃烧室内部， GT14为动力产生缸体；缸体 GT11和 GT12为多道螺旋筋板并联多道螺旋筋板串联结构，例如 4并联 5串联螺旋筋板结构；釆用多个耦合转子结构，例如 10个或者 15 个转子； GT1 3为 4并联螺旋筋板的隔离缸体，有 2个或者 3个耦合转子，作为压气机的输出缸体并将燃烧室的高压高温气体与压气机压缩缸体 GT11、 GT12隔离开来，压气机的压缩缸体 GT11、 GT12分别有进气口 VI、 V2 , 出气口与 GT1 3的进气口相通，喷射装置位于火焰筒 F上并将燃烧介质喷向火焰筒 F 内部，点火装置位于火焰筒 F 内部并在启动初期将燃烧介质在压缩空气中点燃，火焰筒的出口对向动力产生缸体 GT14的进气口，同时在火焰筒 F的周围有压气机送来的压缩空气对火焰筒进行冷却，动力产生缸体 GT14为 4并联螺旋筋板结构，有 2个或 3个耦合转子，加热后的高温燃气的作功能力显著提高，动力产生缸体 GT14的转子的受力面积和受力半径均大于隔离缸体 GT1 3的转子的受力面积和受力半径，因而动力产生缸体在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功，做功之后的气体从排气口 E4排出并输向排气装置，燃气轮机由静止起动时，需用起动机带着旋转，待加速到能独立运行后，起动机才脱开，启动的工作过程可以与现有的燃气轮机相同，不再——赘述。

图 11显示了一种 5缸体组合的燃气轮机的实施例的剖示图，图示的燃气轮机由螺旋涵道缸体 GT11、 GT12、 GT13、 GT14、 GT15组成，也就是在图 10所示实施例上增加一个动力缸体 GT15 ,缸体 GT14的排气口 E4与缸体 GT15的进气口 K5相连，因为动力缸体 GT15釆用图 9所示的转动盘形式，因此转动盘釆用涡轮通气结构， GT14排出的压力燃气经过转动盘 P15的涡轮片 PW5、进气口 K5进入动力缸体 GT15 推动转子旋转做功，图中可见动力缸体的输出轴与缸体 GT11、 GT12、 GT13、 GT14 所组成的燃气发生器的传动轴相分离，其特点与现有技术的燃气轮机一样，在此不再赘述。

图 12显示了一种多缸体组合的发动机之三的实施例的剖示图，图示的燃气轮机由螺旋涵道缸体 GT31、 GT32、 GT33、 GT34、 GT35、 GT36 (本实施例为转动缸体）组成，其中缸体 GT31、 GT32、 GT33、 GT34、 GT35与传动轴 X3联结在一起与环形燃烧室组成燃气发生器，缸体 GT36与传动轴 X4连接在一起，它们各自的涵道圓盘为固定盘 P31、 P32、 P33、 P34、 P35、 P36与发动机外壳联结在一起，其中 GT31、 GT32、 GT33、 GT34 组成压气机，火焰筒 F位于环形燃烧室内部， GT35 和 GT36为动力产生缸体；缸体 GT31、 GT32、 GT33的出气口 E31、 E32、 E33分别与 GT32、 GT33、 GT34的进气口 V32、 V33、 V34连通，因此压气机的进气口就是 GT 31 的进气口 V31 ,压气机的出气口就是 GT34的出气口 E34 ,图示可以看出 GT31、 GT32、 GT33、 GT34的缸体直径和体积依次减小，缸体 GT31、 GT32、 GT33、 GT34釆用多道螺旋筋板并联多道螺旋筋板串联结构，例如 GT31釆用 4并联 4串联结构， GT32 釆用 4并联 3串联结构， GT33釆用 4并联 2串联结构；同时釆用多个耦合转子结构，例如 GT31、 GT32、 GT33、 GT34分别釆用 8个、 6个、 4个、 2个转子的结构；这样传动轴 XI每转动一周缸体 GT31、 GT32、 GT33、 GT34分别通过自身体积的 4倍、 3 倍、 2倍、 1倍的气体，如果 GT31的圓环涵道缸体的工作容积是 GT34的 10倍，贝' J 从进气口 V31到出气口 E34 , 空气的体积被压缩了约 40倍；喷射装置位于火焰筒 F 上并将燃烧介质喷向火焰筒 F内部，点火装置位于火焰筒区域并在启动初期将燃烧介质在压缩空气中点燃，火焰筒的出口对向动力产生缸体 GT35的进气口 V35 , 同时在火焰筒 F的周围有压气机送来的压缩空气对火焰筒进行冷却，动力产生缸体 GT35可以为 4并联螺旋筋板结构，有 2个或 3个耦合转子，加热后的高温燃气的作功能力显著提高，动力产生缸体 GT35的受力面积和受力半径均大于压气机缸体 GT34的受力面积和受力半径，因而动力产生缸体带动压气机转动并产生持续的压缩气体。动力产生缸体 GT36的进气口 V36与 GT35的出气口 E35连通并接收 GT35排出的还有做功能量的高温燃气， GT36可以釆用 4并联 4串联结构或者 4并联 3串联结构，釆用 12个、 8个或 6个转子的结构；同时 GT36与传动轴 X4连接为一体并输出扭矩，实施例中，取消缸体 GT3

静止 ^动时，需用起动机带着旋转，待加速到能独立运行后，起动机才脱开，启动的工作过程可以与现有的燃气轮机相同，不再——赘述。

图 13显示了多缸体组合的实施例之四的剖视图，图示的燃气轮机由螺旋涵道转动缸体 GT21、 GT22、 GT23、 GT24、 GT26、 GT27组成，其中缸体 GT21、 GT22、 GT23、 GT24、 GT26与传动轴 X6联结在一起与环形燃烧室 P25组成燃气发生器，缸体 GT27与传动轴 X7连接在一起，它们各自的固定盘 P21、 P22、 P23、 P24、 P26、 P27 与发动机外壳联结在一起，其中 GT21、 GT22、 GT23、 GT24 组成压气机，火焰筒 F位于环形燃烧室 P25 内部， GT26和 GT27为动力产生缸体；缸体 GT2 GT22、 GT23的出气口 E21、 E22、 E23分别与 GT22、 GT23、 GT24的进气口 V22、 V23、 V24连通，因此压气机的进气口就是 GT21 的进气口 V21 , 压气机的出气口就是 GT24的出气口 E24 , 图示可以看出圓环缸体 GT21、 GT22、 GT23、 GT24 的圓环轴线的直径和缸体容积依次减小，与图 12所示实施例相同，每个缸体釆用多道螺旋筋板并联多道螺旋筋板串联结构和釆用多个耦合转子结构，从进气口 V21到出气口 E24 , 空气的体积被压缩了 40约倍；喷射装置、火焰筒 F以及点火装置的位置和工作方式与上述实施例相同，动力产生缸体 GT26、 GT27的工作方式、燃气轮机的启动方式等也与上述实施例相同，不再——赘述。

图 14显示了多缸体组合的实施例之五的剖视图，图示的燃气轮机由螺旋涵道转动缸体 GT21、 GT22、 GT23、 GT24、 GT26、 GT7组成，其中缸体 GT21、 GT22、 GT23、 GT24、 GT26、传动轴 X6与火焰筒 F和环形燃烧室 P25组成的燃气发生器与图 13所示的燃气发生器相同，而动力产生缸体 GT7则釆用图 9所示实施例的形式，涵道圓盘为固定盘 P7安装在发动机的壳体上，缸体 GT7可以与传动轴 X7 连接为一体输出动力，燃气发生器的出气口 E26 通过动力缸体的通气栅与进气口 V7连通，做功之后的气体从排气口 E7排出并输向排气装置。与图 13所示实施例相比，本实施例的动力输出效率进一步提高。

本发明可以通过若干个缸体的不同组合，例如缸体容积、转子直径、缸体的直径、涵道圓盘的形式、螺旋筋板的数量和排列方式、转子的数量等等的调整，最终将燃料的能量最大限度地转换成传动轴的输出扭矩。关于喷射装置、点火装置、排汽装置、吸空气装置、安全装置、燃烧室、火焰筒、还有密封装置、润滑系统、燃烧介质的供应系统、冷却系统、起动系统等等，本领域的技术人员均已知晓，并在本领域广泛应用，不再在此——赘述。

本发明可以应用于现有技术的燃气轮机当中，可以作为现有燃气轮机的燃气发生器，或者作为压气机，或者作为压气机的一部分，也可以替代现有燃气轮机的动力涡轮，或者动力涡轮之后的燃气余压转换成旋转动力，例如图 5、图 9、图 1 0等所示实施例作为压气机或者作为压气机的一部分，图 5、图 9、图 1 0 等所示实施例也可以替代现有燃气轮机的动力涡轮或者动力涡轮之后的燃气余压转换成旋转动力，这样可以使得燃烧介质的能量得到最大程度的利用。

本发明所涉及的发动机，可以釆用多种材料制造，例如各种金属材料、高强度合金材料以及陶瓷材料等等。

上述实施例以图示的方式说明了本发明，但是以图示方式说明的上述实施例不是对本发明的限制，本发明由权利要求限定。

Claims

权利要求书

1.本发明涉及一种新型发动机，其结构包括若干个共轴的圓环缸体组成，每个圓环缸体的结构包括：圓环涵道缸体、螺旋筋板、涵道圓盘、耦合转子、喷射装置、点火装置、排气装置，其特征在于：所述圓环涵道缸体是一个有圓环形空腔的缸体，所述圓环形空腔的轴面剖视图形状为圓形，所述螺旋筋板位于所述圓环形空腔内，沿圓环形空腔的圓弧面分布，并与所述圓环涵道缸体联结为一体，所述圓环形空腔的缸体开有缸体环槽，所述涵道圓盘位于缸体环槽中；

所述耦合转子安装在涵道圓盘上，位于所述圓环形空腔内，耦合转子的外径边缘与圓环形空腔的内表面形成机械配合，其转动轴线与涵道圓盘转动轴线垂直或接近垂直，所述耦合转子沿半径方向开有耦合槽，螺旋筋板可以穿过耦合槽，当耦合转子和涵道圓盘与圓环涵道缸体发生相对转动时，螺旋筋板与耦合槽的滑动啮合推动耦合转子围绕自身转动轴线自转；

所述螺旋筋板沿所述圓环形空腔的圓弧表面分布，使得耦合转子随涵道圓盘与圓环涵道缸体产生相对转动并以均勾转速转动时，耦合转子因耦合槽与螺旋筋板的滑动啮合而围绕自身转动轴线以均匀转速自转；

所述螺旋筋板的起始端位于涵道圓盘的一侧，并与耦合转子的耦合槽开始滑动啮合，随着涵道圓盘与圓环涵道缸体之间的相对转动，耦合转子在螺旋筋板的推力作用下自转，耦合槽到达涵道圓盘的另一侧的螺旋筋板的终止端，则螺旋筋板与耦合槽脱离啮合，并继续转动，回到螺旋筋板起始端的一侧，又开始下一次的滑动啮合；

所述耦合转子将圓环涵道缸体的圓弧面、涵道圓盘、螺旋筋板三者之间的空间分隔成高压区和低压区；

所述发动机由至少二个共轴的圓环涵道缸体组成，其中至少一个圓环涵道缸体为压气机，其中至少一个圓环涵道缸体为动力产生缸体，所述压气机涵道圓盘一侧的低压区吸入空气，另一侧的高压区将空气压缩并输向动力产生缸体，所述动力产生缸体的圓环涵道缸体由涵道圓盘的一侧形成高压区，在高压区压环涵道缸^上，使^耦合转子与所述圓环涵道缸体发生相对转动并输出动力。

2.根据权利要求 1所述的新型发动机，其特征在于：所述发动机为连续燃烧工作方式，所述喷射装置向压气机产生的压缩空气中连续地喷射燃烧介质，所述点火装置位于喷射装置附近并用于所述发动机的点火启动，所述排气装置位于动力产生缸体的涵道圓盘附近的低压区后侧。

3.根据权利要求 1 所述的新型发动机，其特征在于：在所述压气机和所述动力产生缸体之间设有燃烧室，所述喷射装置和点火装置位于燃烧室内。

4.根据权利要求 1所述的新型发动机，其特征在于：所述圓环涵道缸体为固定缸体时，所述涵道圓盘为转动盘并传递扭矩。

5.根据权利要求 1 所述的新型发动机，其特征在于：所述涵道圓盘为固定盘时，其固定在发动机机体上，所述圓环涵道缸体为转动缸体并传递扭矩。

6.根据权利要求 1所述的新型发动机，其特征在于：所述单个的圓环涵道缸体内，装有多个螺旋筋板和多个耦合转子。

7.根据权利要求 6 所述的新型发动机，其特征在于：所述单个的圓环涵道缸体内的多个螺旋筋板，并联排布或串联排布。

8.根据权利要求 1所述的新型发动机，其特征在于：所述涵道圓盘在圓环涵道转动缸体内所占的体积，最大超过所述圓环涵道转动缸体容积的一半。

9.根据权利要求 1 所述的新型发动机，其特征在于：由多个共轴圓环缸体组成的所述压气机，其圓环缸体按照空气的压力升高的方向从低气压区排列到高气压区，使得所述发动机得到持续的高压空气。

10.根据权利要求 1所述的新型发动机，所述发动机拥有多个动力产生缸体时，其中一个或多个动力产生缸体与压气机联为一体，向压气机提供压缩空气所需的动力，而其余的一个或多个动力产生缸体为动力缸体并输出动力。