專利名稱：開式循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種改進(jìn)的Brayton或開式循環(huán)(opencycle)型內(nèi)燃機(jī)。 開式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)可以被定義為一種內(nèi)燃機(jī)，其中，當(dāng)燃料被與壓縮空 氣混合吋，空氣的壓縮和燃料的燃燒連續(xù)發(fā)生。
產(chǎn)生軸功率的噴氣渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)最可以代表現(xiàn)有技術(shù)的開式循環(huán)發(fā) 動(dòng)機(jī)。這種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)被稱為渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)，且被典型地用于供給直 升機(jī)和較大的固定翼飛機(jī)動(dòng)力，因?yàn)樗鼈冇行省⒅亓枯p，燃燒清潔， 具有多燃料性能，且旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)而沒有往復(fù)移動(dòng)零件。
背景技術(shù)：
盡管具有上述特征，但通常渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)不被普遍用于在公共運(yùn)輸， 例如船舶、電車、卡車中提供動(dòng)力。這主要是因?yàn)闇u軸發(fā)動(dòng)機(jī)制造上 很昂貴，可能高達(dá)相同馬力的往復(fù)移動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)價(jià)格的十倍。另外， 渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)不能很快地改變它的轉(zhuǎn)速。這是因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件被以最小的 功率驅(qū)動(dòng)。遺憾的是，熱氣體的高速度會(huì)由于摩擦和湍流導(dǎo)致主要能 量損失，且寄生摩擦損失通常隨速度的平方增加。
因?yàn)闅怏w必須以非常高的速度沖擊初始列渦輪葉片，以提供葉片 最大的動(dòng)能作用力，所以需要上述的近聲速的氣體速度。隨后的葉片 列利用可以與機(jī)翼上方流動(dòng)的空氣產(chǎn)生的升程相比的反作用力產(chǎn)生動(dòng) 力。這些葉片列在熱氣體中也需要高速度。沖擊力和反作用力都隨熱 氣體速度的增加而大大增加。因?yàn)檫@個(gè)原因，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)被設(shè)計(jì)使用 盡可能高的氣體速度-僅低于會(huì)導(dǎo)致有害聲沖擊波形成的速度。此 外，由于這些高氣體速度引起的湍流和寄生阻力會(huì)有大量的能量損失。而且，在渦輪形式的動(dòng)力部分中，由很高的氣體速度和從葉片到 葉片的熱氣體導(dǎo)引引起的巨大湍流導(dǎo)致熱量相當(dāng)多地傳遞到動(dòng)力部分 的零件上，這就需要它們由外來的、高溫材料制造而成，以具有足夠 的強(qiáng)度。
相反，本發(fā)明的改進(jìn)的開式循環(huán)內(nèi)燃機(jī)不使用渦輪動(dòng)力部分。本 發(fā)明利用熱氣體對(duì)受限的旋轉(zhuǎn)葉片的壓力產(chǎn)生動(dòng)力，因此不需要渦輪 所需的超高氣速，本發(fā)明的動(dòng)力部分中的熱氣體速度較低，當(dāng)與渦軸 發(fā)動(dòng)機(jī)相比時(shí)，提供了寄生阻力的很大降低，使操作更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。熱 氣體速度被降低且不存在葉片對(duì)葉片的導(dǎo)引作用提供了渦流的減少， 這也降低了從熱氣體到動(dòng)力部分的金屬零件上的熱傳遞，提供了對(duì)外 來高溫材料需求的巨大減少。
在本發(fā)明中，通過利用單一有效的反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)提取動(dòng)力， 而不是利用在渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)中發(fā)現(xiàn)的渦輪提取動(dòng)力，熱氣體速度的降低 成為可能。在循環(huán)的動(dòng)力產(chǎn)生部分期間，此雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)提供了對(duì)燃燒 的熱氣體的本質(zhì)上的正壓封裝。相比來說，通過渦輪式的動(dòng)力部分的 葉片氣體流動(dòng)相對(duì)自由，當(dāng)它們被在葉片到葉片導(dǎo)引時(shí)，在湍流和阻 力中損失有用能。本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力主要通過熱氣體對(duì)受限的旋轉(zhuǎn)葉 片表面的壓力，而不是通過在渦輪中使用的動(dòng)學(xué)的和反作用力產(chǎn)生。 這消除了對(duì)具有合成高能量損失和熱傳遞的超高速氣速的需要。
本發(fā)明利用由任意的大量不同燃料產(chǎn)生的熱的、被加壓的燃燒氣 體施加壓力到在被嚴(yán)密限制的箱內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的反向-旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子上的葉片突 起表面上。與壓力被施加于其上的這些表面相反的葉片表面通過排出 口與大氣氣體連通，且合成壓差提供作用力旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子。
與在渦輪動(dòng)力部分內(nèi)發(fā)現(xiàn)的大量的導(dǎo)向改變相比反，在本發(fā)明的 動(dòng)力部分中，熱氣體改變方向平穩(wěn)且不頻繁。氣體運(yùn)動(dòng)的這種容易性 提供了阻力和湍流的被減少的量，且有助于提供高于渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)明顯 提高的效率。
如前面所提到的，渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)只能在非常高的成本下才能獲得， 這限制了其在軍用和商用飛機(jī)、軍用運(yùn)輸例如坦克和艦船、和大型電 廠中的使用，而在這些地方，獲取費(fèi)用和重建的供應(yīng)在爭論中不太多。除了在渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)需要的外來材料的高成本之外，由于渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)速也招致了額外的成本，這需要特殊的軸承和潤滑系統(tǒng)，在制造中不允許有誤差。
相反，本發(fā)明的動(dòng)力部分具有相對(duì)較低的轉(zhuǎn)速，減少了對(duì)特殊軸承和潤滑系統(tǒng)的需求。另外地，在與渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)相比時(shí)，低轉(zhuǎn)速呈現(xiàn)的低慣性矩允許速度的改變被更容易和快速地實(shí)現(xiàn)。如在渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)中一樣，本發(fā)明中的速度改變是通過減少被計(jì)量進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃
料的量實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)需要轉(zhuǎn)速極快速地改變時(shí)，額外的進(jìn)氣節(jié)流可以被實(shí)行。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，對(duì)外來金屬需求很少。這些特征幫助使其比渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的制造更便宜得多，且因?yàn)樗哂泻苌龠\(yùn)動(dòng)零件，它也可以比往復(fù)移動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)的制造大大便宜。設(shè)計(jì)中固有的低制造成本連同其空前的效率使其得到了在汽車(特別是混合型汽車)、船舶、火車、飛機(jī)、發(fā)電機(jī)中廣泛應(yīng)用的機(jī)會(huì)，和在其中簡單、成本低、效率高、燃燒清潔、多燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)可以使用的其它用途。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種開式循環(huán)內(nèi)燃機(jī)，其具有高于現(xiàn)有技術(shù)的開式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的被增加了的燃料效率，并減少排放和降低運(yùn)行成本。
本發(fā)明的另一目的是提供一種開式循環(huán)內(nèi)燃機(jī)，其比現(xiàn)有技術(shù)的開式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)制造更簡單，使制造更容易，并降低了購置成本。
本發(fā)明的另一目是提供一種開式循環(huán)內(nèi)燃機(jī)，其中，與現(xiàn)有技術(shù)中的開式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，傳遞到動(dòng)力部分零件上的熱量更少，降低了對(duì)外來、耐熱金屬的需要和它們伴隨的制造復(fù)雜性和成本。
本發(fā)明的另一目的是提供一種通用的開式循環(huán)內(nèi)燃機(jī)，其能夠在廣泛不同的燃料下清潔、高效和安全地運(yùn)行。
這些和其它目的在本發(fā)明中得以實(shí)現(xiàn)了，其從燃燒的熱氣體的壓力中提取動(dòng)力。熱氣體的壓力被施加于葉片的表面上，葉片與反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子是一體的或被剛性連接到其上面，轉(zhuǎn)子在被緊密限制的箱內(nèi)旋轉(zhuǎn)。使用受限的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子提供動(dòng)力允許熱氣體相對(duì)于動(dòng)力部分金屬 零件的速度，當(dāng)與渦輪動(dòng)力部分相比時(shí)，的很大程度上的降低。這個(gè) 速度的降低大大減小了阻力，其中阻力是速度的平方積，這相當(dāng)大程 度上提高了效率。較低的氣體速度也會(huì)使得傳遞到動(dòng)力部分金屬零件 上的熱量更少，這表示為熱傳遞方程式中的膜層散熱系數(shù)更低。此方 程式顯示降低熱氣體的速度會(huì)導(dǎo)致傳遞給相鄰零件的熱量大大減少。 降低熱傳遞的量減少或消除了對(duì)外來耐熱金屬的需要和它們伴隨的制 造成本。
在氣體被通過排氣口釋放到大氣中的循環(huán)部分期間，由于熱氣體 的膨脹和合成冷卻，本發(fā)明的動(dòng)力部分中零件的額外冷卻發(fā)生了。與 這些膨脹氣體氣流連通的葉片和轉(zhuǎn)子的部分被膨脹氣體提供冷卻。相 比來說，蝸軸發(fā)動(dòng)機(jī)的蝸輪零件則被持續(xù)暴露在高速熱氣體中，而對(duì) 膨脹氣體被歸因于的渦輪零件卻很少冷卻。


圖1和1A示出了本發(fā)明的開式循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)選實(shí)施例的剖視 圖。齒輪驅(qū)動(dòng)的離心式空氣壓縮機(jī)1通過壓縮空氣導(dǎo)管2提供壓縮空 氣到高壓腔4內(nèi)，以允許通過燃燒器內(nèi)襯9，在燃燒器內(nèi)襯9內(nèi)，壓 縮空氣被與燃料混合并點(diǎn)燃，這樣，燃燒就發(fā)生了。離心式空氣壓縮 機(jī)由于其高效性在此實(shí)施例中被使用。但空氣壓縮機(jī)的其它類型，包 括從本發(fā)明的燃燒氣體中提取動(dòng)力的機(jī)構(gòu)的實(shí)施例，也可以被使用。 在壓縮空氣和燃料點(diǎn)燃后，產(chǎn)生的燃燒熱氣體提供壓力給兩個(gè)反向旋 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子13的整體空心葉片19，這兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子13具有在轉(zhuǎn)子箱 3內(nèi)以1: 1的傳動(dòng)比反向旋轉(zhuǎn)的整體葉片從動(dòng)腔16。
壓縮機(jī)1還通過轉(zhuǎn)子軸導(dǎo)管34提供冷卻用排放空氣給空心轉(zhuǎn)子軸 21以冷卻轉(zhuǎn)子和葉片。轉(zhuǎn)子齒輪28保證了這兩個(gè)轉(zhuǎn)子以相同的速度 反向旋轉(zhuǎn)，這樣，空心葉片19的末端和相鄰表面可以以相當(dāng)高的精度 跟隨葉片從動(dòng)腔16的表面輪廓?？招娜~片19表面與葉片從動(dòng)腔16 表面之間的密閉鄰接防止了燃燒氣體，在空心葉片的表面跟隨葉片從 動(dòng)腔表面的循環(huán)部分期間，在所述表面之間任何大量的泄漏。在循環(huán)
8的剩余部分期間，通過轉(zhuǎn)子外徑表面的密閉鄰接，燃燒氣體被相當(dāng)大
程度上防止了從到轉(zhuǎn)子13之間流走。轉(zhuǎn)子的側(cè)面31和轉(zhuǎn)子箱3側(cè)面 的內(nèi)表面之間的泄漏也通過所述表面的密閉鄰接而被相當(dāng)大程度上防 止了?？招娜~片19的末端和轉(zhuǎn)子箱3的內(nèi)輪廓9之間熱氣體的泄漏也 通過它們表面的密閉鄰接被相當(dāng)大程度上防止了 。迷宮式或其它形式 的密封可以增加一些其中熱氣體泄漏可能發(fā)生的密閉鄰接區(qū)域。動(dòng)力 可以從被連接到轉(zhuǎn)子軸21上的驅(qū)動(dòng)齒輪29獲得。
圖2示出了具有反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子13和11的本發(fā)明的另一實(shí)施例 的剖視圖。其具有固定連接到轉(zhuǎn)子13上的實(shí)心轉(zhuǎn)子葉片12。葉片從 動(dòng)轉(zhuǎn)子11包含葉片從動(dòng)腔16并以2: 1的傳動(dòng)比通過齒輪連接到轉(zhuǎn)子 13上，轉(zhuǎn)子13以兩倍于轉(zhuǎn)子13的速度驅(qū)動(dòng)葉片從動(dòng)轉(zhuǎn)子11。通過葉 片從動(dòng)轉(zhuǎn)子11和葉片從動(dòng)轉(zhuǎn)子箱輪廓22之間許用公差內(nèi)的密閉鄰接， 燃燒的熱氣體被相當(dāng)大程度上防止了在這兩者之間的泄漏。另外，迷 宮式或其它形式的密封可以增加一些其中熱氣體泄漏可能發(fā)生的密用 鄰接區(qū)域。在本實(shí)施例中具有一個(gè)葉片從動(dòng)腔，但其它實(shí)施例可以提 供具有兩個(gè)或多個(gè)葉片從動(dòng)腔的葉片從動(dòng)轉(zhuǎn)子，且可以以除2: 1的速 度比之外的速度比被驅(qū)動(dòng)，以允許葉片從動(dòng)腔跟隨一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片或多 個(gè)葉片合作。在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片12不被制成空心以進(jìn)行冷卻， 而是通過傳導(dǎo)到轉(zhuǎn)子13的材料中被冷卻。通過提供轉(zhuǎn)子腔IO冷卻液， 轉(zhuǎn)子的材料被依次冷卻，冷卻液可以是通過側(cè)箱上的冷卻導(dǎo)管15的液 體或氣體。葉片從動(dòng)轉(zhuǎn)子11也可以被制成空心以進(jìn)行冷卻。
圖3示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例的剖視圖，兩個(gè)轉(zhuǎn)子13具有整體 的葉片從動(dòng)腔16。如圖2中所示，轉(zhuǎn)子葉片12不被制成空心以進(jìn)行 冷卻，相反通過傳導(dǎo)到轉(zhuǎn)子13的材料中和通過熱氣體在葉片低壓側(cè)膨 脹而被冷卻。轉(zhuǎn)子13被制成空心，以使被通過發(fā)動(dòng)機(jī)殼體側(cè)面上的冷 卻導(dǎo)管15引入的冷卻液可以通過轉(zhuǎn)子腔10。
在本實(shí)施例中，用于燃燒的壓縮空氣被由從排氣導(dǎo)管14的剩余熱 氣體提供動(dòng)力的蝸輪增壓器37提供。本實(shí)施例中的渦輪增壓器是具有 離心式壓縮機(jī)的徑向輸入型，但其它類型的蝸輪增壓器或壓縮機(jī)也可 用被使用。
具體實(shí)施例方式
圖1和1A示出了本發(fā)明的開式循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)選實(shí)施例的剖視 圖。圖1的剖面是從通過轉(zhuǎn)子13、燃燒器內(nèi)襯9和高壓強(qiáng)4中點(diǎn)的線 剖開獲得的。在圖1A中示出的轉(zhuǎn)子軸活塞23在此視圖中沒有被描述 出來。圖1A的剖面是從通過空心轉(zhuǎn)子軸的中心縱向剖開得到的。
在工作中
由其中一個(gè)轉(zhuǎn)子軸21上的驅(qū)動(dòng)齒輪29驅(qū)動(dòng)的離心式壓縮機(jī)1迫 使壓縮空氣通過壓縮空氣導(dǎo)管2并進(jìn)入高壓腔4。高壓腔4將壓縮空 氣傳遞給燃燒器護(hù)罩8，其再將壓縮空氣傳導(dǎo)給渦旋式噴嘴7和燃燒 器內(nèi)襯9。燃料被提供燃料計(jì)量噴嘴6引入燃燒區(qū)域，噴嘴6由傳統(tǒng) 設(shè)計(jì)的燃料計(jì)量泵供給，其在圖中沒有被示出。渦旋式噴嘴制造湍流 以均勻混合壓縮空氣和可以是液體、固體顆粒物或氣體的燃料。
燃料-空氣混合物在燃燒腔內(nèi)襯內(nèi)被點(diǎn)火器5點(diǎn)燃，且被與通過空 氣計(jì)量孔30進(jìn)入燃燒器內(nèi)襯的壓縮空氣進(jìn)一步混合。引起的燃燒膨脹 的熱氣體提供壓力給與轉(zhuǎn)子13是一體的空心葉片19，轉(zhuǎn)子13反向旋 轉(zhuǎn)，即使在載荷的作用下速度也足夠快以允許燃燒內(nèi)襯內(nèi)充足的燃燒 壓力被釋放，保證燃燒器內(nèi)襯內(nèi)的壓力始終稍低于內(nèi)襯外壓縮空氣的 壓力，這樣，燃燒氣體不會(huì)通過計(jì)量孔30向后排放。
在本實(shí)施例中，直徑相同的轉(zhuǎn)子13，由于固定連接到轉(zhuǎn)子軸21 上的一對(duì)轉(zhuǎn)子齒輪28的作用，以l: l的精確傳動(dòng)比反向旋轉(zhuǎn)。在圖 1中，轉(zhuǎn)子在箭頭所示出的方向內(nèi)圍繞描述燃燒氣體的轉(zhuǎn)子圓周旋轉(zhuǎn)。 通過葉片19的表面和葉片從動(dòng)腔16表面的密閉鄰接，在它們鄰接的 旋轉(zhuǎn)部分期間，加壓熱氣體被相當(dāng)大程度上防止了在葉片19和葉片從 動(dòng)腔之間16泄漏。除被示出的那些之外的葉片和葉片從動(dòng)腔的形狀也 可以是很有用的，只要在葉片略過葉片從動(dòng)腔的循環(huán)的部分期間葉片 和葉片從動(dòng)腔的表面保持鄰接。在循環(huán)期間的任何其它時(shí)候，通過轉(zhuǎn) 子13外徑的密閉鄰接，氣體被相當(dāng)大程度上防止了在轉(zhuǎn)子之間的泄 漏。
通過葉片19的末端和內(nèi)部發(fā)動(dòng)機(jī)箱輪廓35的密閉鄰接，加壓熱
10氣體被相當(dāng)大程度上防止了在所述零件之間的泄漏。通過轉(zhuǎn)子的側(cè)面
31和發(fā)動(dòng)機(jī)箱3內(nèi)側(cè)的密閉鄰接，加壓熱氣體也被相當(dāng)大程度上防止 了在所述零件之間的泄漏。在本實(shí)施例中，為了制造容易，轉(zhuǎn)子的側(cè) 面31和發(fā)動(dòng)機(jī)箱的側(cè)面3的側(cè)面二者的表面被描述為平面，同時(shí)提供 更輕的重量，所述轉(zhuǎn)子和發(fā)動(dòng)機(jī)箱的側(cè)面也可以分別是凸的和凹的， 反之亦然，這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)箱的側(cè)面可以提供更高的強(qiáng)度以抵抗熱氣體 的壓力，同時(shí)重量更輕了。迷宮式或其它形式的密封可以被用于任意 或所有鄰接的區(qū)域，以提供燃燒氣體泄漏的額外密封。
轉(zhuǎn)子軸21被轉(zhuǎn)子軸軸承26支撐，在本實(shí)施例中它們是球軸承， 但軸承也可可以是普通型或滾子型。用于潤滑的潤滑油被圖中未示出 的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的油泵通過供油管24泵吸到軸承中。潤滑油流動(dòng)到或被噴 射到軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)零件上，且通過軸承密封件27被包含在軸承外殼36 內(nèi)。從壓縮機(jī)排放空氣的壓力可以被施加到軸承密封件27和發(fā)動(dòng)機(jī)箱 3最里面之間的腔內(nèi)，通過密封腔口 36，以防止熱氣體泄漏出密封件。 多余的潤滑油通過回油管25被返回封傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的潤滑油冷卻器和貯 油槽中，它們?cè)趫D中沒有被示出。
轉(zhuǎn)子13、轉(zhuǎn)子軸21、轉(zhuǎn)子葉片19和葉片從動(dòng)腔16被通過排放空 氣進(jìn)口 34引入空心轉(zhuǎn)子軸21的壓縮機(jī)排放空氣冷卻。其它泵吸構(gòu)件 和其它液體也可以被用于冷卻，例如水冷卻?？招霓D(zhuǎn)子軸在它們的中 部具有轉(zhuǎn)子軸活塞23，以迫使空氣通過轉(zhuǎn)子軸活塞的空氣進(jìn)入側(cè)上的 很多轉(zhuǎn)子軸導(dǎo)管輸送孔18，達(dá)到冷卻轉(zhuǎn)子內(nèi)壁、葉片和葉片從動(dòng)腔的 目的?？諝鈴霓D(zhuǎn)子、葉片、葉片從動(dòng)腔中吸收熱量，再通過轉(zhuǎn)子軸活 塞23的空氣出口側(cè)上的轉(zhuǎn)子軸導(dǎo)管輸送孔18流出。
壓縮機(jī)排放空氣被從排放空氣出口管33管道輸送給排放空氣進(jìn) 口 34，通過導(dǎo)管輸送，排放空氣出口管33與高壓腔4氣體連通，這 在圖中沒有被示出。轉(zhuǎn)子葉片19具有轉(zhuǎn)子葉片排放孔17，以幫助冷 卻葉片末端和發(fā)動(dòng)機(jī)箱輪廓35。在被暴露于熱氣體中的區(qū)域內(nèi)使用絕 緣陶瓷或其它高溫涂層，冷卻要求可以被降低。
旋轉(zhuǎn)動(dòng)力可以利用驅(qū)動(dòng)齒輪29中的一個(gè)或兩個(gè)從發(fā)動(dòng)機(jī)獲得。可 替代地，所述旋轉(zhuǎn)動(dòng)力可以從被嵌入的轉(zhuǎn)子齒輪28中的一個(gè)或兩個(gè)獲得，動(dòng)力可以被獲得用以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，在這種情況下，驅(qū)動(dòng)齒輪29 中的一個(gè)或兩個(gè)可以被去除。
權(quán)利要求
1. 一種開式循環(huán)內(nèi)燃機(jī)，包括空氣壓縮機(jī)，燃燒器，允許燃料進(jìn)入所述燃燒器的計(jì)量構(gòu)件，在所述燃燒器內(nèi)混合壓縮空氣和燃料的混合構(gòu)件，在所述燃燒器內(nèi)點(diǎn)燃?jí)嚎s空氣和燃料的混合物的點(diǎn)火構(gòu)件，和從產(chǎn)生的燃燒氣體中提取動(dòng)力的動(dòng)力提取構(gòu)件；所述動(dòng)力提取構(gòu)件包括轉(zhuǎn)子箱；與所述轉(zhuǎn)子箱的腔氣體連通的進(jìn)氣口；與所述轉(zhuǎn)子箱的腔氣體連通的排氣口；大致圓柱形的第一轉(zhuǎn)子，其具有沿縱向與所述第一轉(zhuǎn)子排成一線的至少一個(gè)葉片突起，且可選地具有沿縱向與所述第一轉(zhuǎn)子排成一線的至少一個(gè)葉片從動(dòng)腔；大致圓柱形的第二轉(zhuǎn)子，其具有沿縱向與所述第二轉(zhuǎn)子排成一線的至少一個(gè)葉片從動(dòng)腔，且可選地具有沿縱向與所述第二轉(zhuǎn)子排成一線的至少一個(gè)葉片突起；設(shè)在所述第一轉(zhuǎn)子中心處的軸構(gòu)件；設(shè)在所述第二轉(zhuǎn)子中心處的軸構(gòu)件；被連接到第一轉(zhuǎn)子的軸構(gòu)件上的軸承構(gòu)件和被連接到第二轉(zhuǎn)子的軸構(gòu)件上的軸承構(gòu)件，所述軸承構(gòu)件在第一轉(zhuǎn)子的軸構(gòu)件和轉(zhuǎn)子箱之間以及在第二轉(zhuǎn)子的軸構(gòu)件和轉(zhuǎn)子箱之間提供旋轉(zhuǎn)接合；密封構(gòu)件，其防止可被用于軸承構(gòu)件內(nèi)的潤滑劑從所述軸承構(gòu)件流出；固定連接到第一轉(zhuǎn)子的軸構(gòu)件上的齒輪傳動(dòng)構(gòu)件；以及固定連接到第二轉(zhuǎn)子的軸構(gòu)件上的齒輪傳動(dòng)構(gòu)件；其中，第一轉(zhuǎn)子的軸上的所述齒輪傳動(dòng)構(gòu)件與第二轉(zhuǎn)子的軸上的所述齒輪傳動(dòng)構(gòu)件嚙合，以在轉(zhuǎn)子箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)所述第一轉(zhuǎn)子和所述第二轉(zhuǎn)子之間的反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這樣，在通過反向旋轉(zhuǎn)的齒輪傳動(dòng)而將轉(zhuǎn)子的葉片突起和葉片從動(dòng)腔轉(zhuǎn)動(dòng)至彼此鄰接的循環(huán)期間內(nèi)，所述葉片突起和葉片從動(dòng)腔進(jìn)入彼此精確地鄰接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，動(dòng)力提取構(gòu)件的第一轉(zhuǎn) 子和第二轉(zhuǎn)子長度相等，且在轉(zhuǎn)子箱內(nèi)在緯度方向上和縱向上相互對(duì) 齊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，第一轉(zhuǎn)子的外表面的圓柱形成形部分和第二轉(zhuǎn)子的外表面的圓柱形成形部分通過轉(zhuǎn)子箱內(nèi)軸 承構(gòu)件的間隔而保持密閉鄰接，所述密閉鄰接使得在所述第一轉(zhuǎn)子 的外表面的圓柱形成形部分和所述第二轉(zhuǎn)子的外表面的圓柱形成形部 分鄰接的循環(huán)期間內(nèi)，最小化加壓熱氣體在所述第一轉(zhuǎn)子的外表面的 所述圓柱形成形部分和所述第二轉(zhuǎn)子的外表面的所述圓柱形成形部分 之間的泄漏。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，在第一轉(zhuǎn)子的葉片突起 的外表面的一段長度和第二轉(zhuǎn)子的葉片從動(dòng)腔的外表面的一段長度彼 此鄰接的循環(huán)時(shí)間期間，所述第一轉(zhuǎn)子的葉片突起的外表面的所述長 度和所述第二轉(zhuǎn)子的葉片腔的外表面的所述長度進(jìn)入密閉鄰接，所述 密閉鄰接使得最小化加壓熱氣體在所述第一轉(zhuǎn)子的葉片突起的外表面 的所述長度部分和所述第二轉(zhuǎn)子的葉片從動(dòng)腔的外表面的所述長度部 分之間的泄漏。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，在葉片突起的最外表面 的一段長度與轉(zhuǎn)子箱的圓柱形輪廓的內(nèi)表面的一段長度鄰接的循環(huán)時(shí) 間期間，葉片突起的最外表面的所述長度與轉(zhuǎn)子箱的圓柱形輪廓的內(nèi) 表面的所述長度進(jìn)入密閉鄰接，所述密閉鄰接使得最小化加壓熱氣體 在葉片突起的最外表面的所述長度部分與轉(zhuǎn)子箱的圓柱形輪廓的內(nèi)表 面的所述長度部分之間的泄漏。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，轉(zhuǎn)子的側(cè)面表面，包括葉片突起的側(cè)面表面和葉片從動(dòng)腔的側(cè)面表面，移動(dòng)進(jìn)入與轉(zhuǎn)子箱側(cè) 面的內(nèi)表面密閉鄰接，所述密閉鄰接使得最小化加壓熱氣體在包括葉 片突起和葉片從動(dòng)腔的側(cè)面在內(nèi)的轉(zhuǎn)子側(cè)面的表面與轉(zhuǎn)子箱側(cè)面的所 述內(nèi)表面的之間的泄漏。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，內(nèi)燃機(jī)的一些或所有零 件被制成空心的以允許液體流動(dòng)進(jìn)行冷卻，所述零件包括第一轉(zhuǎn)子、第二轉(zhuǎn)子、軸構(gòu)件、轉(zhuǎn)子箱和葉片。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，葉片是與轉(zhuǎn)子一體的， 或是分離的且固定連接到所述轉(zhuǎn)子上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，葉片從動(dòng)腔是與轉(zhuǎn)子一 體的，或是分離的且固定連接到所述轉(zhuǎn)子上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，轉(zhuǎn)子的軸構(gòu)件是與轉(zhuǎn) 子一體的，或是分離的且固定連接到所述轉(zhuǎn)子上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，提供轉(zhuǎn)子反向旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)的齒輪傳動(dòng)構(gòu)件只位于轉(zhuǎn)子的一側(cè)，或位于轉(zhuǎn)子的兩側(cè)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，壓縮機(jī)排放空氣被允 許進(jìn)入軸承的密封構(gòu)件和發(fā)動(dòng)機(jī)箱之間，以使處于比壓縮機(jī)排放空氣 更低壓力下的燃燒熱氣體不會(huì)通過轉(zhuǎn)子的軸構(gòu)件和發(fā)動(dòng)機(jī)箱之間的間 隔泄漏。 '
13. —種機(jī)構(gòu)，其包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)中的動(dòng)力提 取構(gòu)件，當(dāng)所述機(jī)構(gòu)通過軸構(gòu)件的其中一個(gè)或兩個(gè)而被逆向驅(qū)動(dòng)時(shí)， 所述機(jī)構(gòu)可被用作空氣壓縮機(jī)或用作根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)中 的空氣壓縮機(jī)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，旋轉(zhuǎn)動(dòng)力可從轉(zhuǎn)子的 軸構(gòu)件的其中一個(gè)或兩個(gè)獲取。
全文摘要
一種開式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，旋轉(zhuǎn)動(dòng)力由熱氣體對(duì)受限的旋轉(zhuǎn)葉片的壓力產(chǎn)生。
文檔編號(hào)F02K3/00GK101512136SQ200780032710
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月5日
發(fā)明者T·M·范布拉瑞科姆 申請(qǐng)人:T·M·范布拉瑞科姆