專利名稱：旋轉(zhuǎn)噴氣軸發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)，特別指車用、航空用旋轉(zhuǎn)噴氣軸發(fā)動(dòng)機(jī)。
目前，通用航空用發(fā)動(dòng)機(jī)還沒有一種較理想的機(jī)型，這是迄今為止通用航空器——特別是小型航空器和微型航空器不能迅速發(fā)展的一個(gè)主要原因。而現(xiàn)有的車用發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎全部采用了活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。由于活塞機(jī)燃燒的不連續(xù)性和缸體冷卻時(shí)對燃油燃燒的淬熄作用，使得其產(chǎn)生的尾氣成為當(dāng)今大氣污染的一個(gè)最主要的污染源。改善這種工作原理上的缺陷所花的代價(jià)是巨大的，根除則幾乎是不可能的。另一個(gè)困擾人們的問題是發(fā)動(dòng)機(jī)的效率問題。為保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作冷卻是必須的，而冷卻系統(tǒng)所散失的熱量又是令人痛心的。一條提高效率的捷徑是提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，而眾所周知的是往復(fù)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力將成為往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)不可逾越的障礙。旋轉(zhuǎn)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)雖成功地回避了慣性力的干擾，卻產(chǎn)生了排氣污染更嚴(yán)重、工作腔密封線長、低速漏氣嚴(yán)重、易產(chǎn)生震紋、徑向密封片易磨損等等不足而使得其商品化程度至今仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于往復(fù)式活塞機(jī)。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)采用連續(xù)燃燒方式，幾乎不產(chǎn)生污染，向人們展示了綠色環(huán)保發(fā)動(dòng)機(jī)的美好前景。然而它卻是以犧牲效率為代價(jià)而得到的。它那巨大的冷卻器散失了較一般發(fā)動(dòng)機(jī)大得多的熱量，因而也就帶走了人們研究、開發(fā)它的熱情。同時(shí)，它還存在工質(zhì)的密封和使用中的安全問題，這些問題的發(fā)生往往將產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。因此，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)也同樣受到了某些制約。
渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(如燃?xì)廨啓C(jī)、渦輪或渦扇噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī))的動(dòng)力渦輪或高壓渦輪是工作在高溫、高壓和高速條件下的。這對渦輪葉片的材料性能、加工工藝和制造精度提出了很高的要求。為了獲得更高的效率，渦輪葉片的工作條件將更加惡劣，這就對渦輪葉片的材料性能提出了更高的要求。除了將提高葉片的制造成本外，提高材料性能的路似乎也已經(jīng)走到了盡頭，一種解決問題的方法是對葉片進(jìn)行冷卻，但這又導(dǎo)致了發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的更加復(fù)雜化。另一個(gè)人們不愿意看到的事實(shí)是，渦輪的排能、排熱很大，并且存在喘震。
本實(shí)用新型的目的是針對以上背景技術(shù)中的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，提供一種無污染、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、使用壽命長的新型車用或通用航空用旋轉(zhuǎn)噴氣軸發(fā)動(dòng)機(jī)。
本實(shí)用新型由機(jī)架、飛輪、壓氣機(jī)三大部件組成，其裝配結(jié)構(gòu)為壓氣機(jī)通過空心軸套裝在飛輪軸上，飛輪通過飛輪軸經(jīng)軸承和軸承座裝在機(jī)架上；飛輪外周設(shè)有進(jìn)氣道、高壓氣室和切向噴口，套裝在飛輪外的燃?xì)鉁u輪盤對應(yīng)飛輪噴口處設(shè)有渦輪葉片，燃?xì)鉁u輪盤與壓氣機(jī)空心軸固接，空心軸上還設(shè)有內(nèi)旋葉片和葉輪，機(jī)架內(nèi)裝有換熱器，它與外罩固接。
高溫高速燃?xì)鈴娘w輪上的噴嘴沿切線方向高速噴出(飛輪上有一個(gè)或多個(gè)這樣的噴嘴)，在動(dòng)量矩作用下，飛輪按與噴氣速度相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過飛輪軸對外輸出機(jī)械能。為了減少排能損失，同時(shí)利用噴氣速度與飛輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的切線速度之差，驅(qū)動(dòng)另一設(shè)有燃?xì)鉁u輪葉片的輪盤和空心軸旋轉(zhuǎn)。輪盤的一端設(shè)有離心式風(fēng)扇葉片進(jìn)行吸氣，另一端帶動(dòng)與飛輪同軸線旋轉(zhuǎn)的空心軸。空心軸的一端設(shè)有軸流式壓氣機(jī)的葉片和離心式高壓壓氣機(jī)的葉輪進(jìn)行壓氣，另一端則對外輸出機(jī)械能。為了減少排熱損失，作功后的燃?xì)饨?jīng)集氣罩收集后進(jìn)入換熱器，對新鮮空氣進(jìn)行加熱(燃?xì)獗旧肀焕鋮s)從而完成排熱回收。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作詳細(xì)說明


圖1是發(fā)動(dòng)機(jī)的主視圖圖2是
圖1的B-B剖視圖，圖2的A-A剖視圖即為
圖1圖3是壓氣機(jī)組件主視圖圖4是圖3的A向視圖圖5是圖3的C-C剖視圖圖6是換熱器主視圖圖7是圖6D-D剖視圖從
圖1可知，發(fā)動(dòng)機(jī)由三大部件組成1、機(jī)架其上設(shè)有軸承(1)和軸承座(2)，用以支承飛輪軸(3)及輔助動(dòng)力輸出軸(4)，支承飛輪軸的一端設(shè)有空氣濾網(wǎng)(5)、進(jìn)氣口(6)。機(jī)架兩端及外周設(shè)有外罩(7)，外罩里面襯有絕熱層(8)用以阻止熱量散失。外罩(7)內(nèi)裝有換熱器(9)與外罩固接。換熱器(9)與絕熱層之間設(shè)有空氣通道(10)以便新鮮空氣流過。換熱器(9)的一端設(shè)有燃?xì)饧瘹庹?11)與燃?xì)鉁u輪盤(12)相套合，其間設(shè)有密封金屬絲環(huán)(13)以避免燃?xì)馔庑埂Q熱器(9)的另一端設(shè)有排氣管(14)穿過外罩(7)與消聲器(圖中未畫)相連接。
2、飛輪這是發(fā)動(dòng)機(jī)的主要部件。飛輪(15)用鑄剛制成。其外周設(shè)有進(jìn)氣道(16)、高壓氣室(17)和切向噴口(18)，進(jìn)氣道、高壓氣室、切向噴口三者串聯(lián)相通。高壓氣室內(nèi)設(shè)有燃燒器(19)。燃燒器為一形如棗核的筒狀薄壁體，薄壁上開有許多進(jìn)氣小孔(圖中未畫出)與高壓氣室相通。燃燒器(19)一端設(shè)有燃油噴嘴(20)和火花塞(21)，另一端為尾噴口(22)。飛輪(15)的一端設(shè)有燃油泵(23)和電子點(diǎn)火組件(24)。燃油泵(23)通過輸油管(圖中未畫出)與燃油噴嘴(20)相連，電子點(diǎn)火組件通過高壓電線(圖中未畫出)與火花塞(21)相連。飛輪(15)的另一端設(shè)有一筒狀胴體(27)，胴體內(nèi)設(shè)有軸流式壓氣機(jī)外旋葉片(28)。飛輪(15)中心有一空腔，即為高壓壓氣機(jī)的壓氣腔。壓氣腔與進(jìn)氣道(16)相通。飛輪(15)與飛輪軸(3)固接一體，飛輪軸(3)的一端通過軸承(1)和軸承座(2)支承在機(jī)架上，另一端通過軸承(1)與空心軸(31)相聯(lián)接。飛輪軸(3)與機(jī)架軸承相連的一端為空心，燃油通過這里進(jìn)入燃油泵(圖中未畫出)。
3、壓氣機(jī)它的基本零件為一空心軸(31)，通過軸承套裝在飛輪軸(3)上，尾端部固接一輔助動(dòng)力輸出軸(4)，通過軸承與軸承座支承在機(jī)架上?？招妮S(31)上設(shè)有軸流式壓氣機(jī)的內(nèi)旋葉片(32)，端部設(shè)有離心式高壓壓氣機(jī)的葉輪(33)?？招妮S(31)通過連接體(34)與燃?xì)鉁u輪盤(12)固接。燃?xì)鉁u輪盤(12)中間設(shè)有渦輪葉片(35)，另一端設(shè)有離心式風(fēng)扇葉片(36)。燃?xì)鉁u輪盤(12)與飛輪(15)外周邊套裝，其間亦有密封金屬絲環(huán)(13)以免燃?xì)馔庑埂?br> 工作原理如下在起動(dòng)力矩作用下，飛輪和壓氣機(jī)作相對轉(zhuǎn)動(dòng)。壓氣機(jī)上的離心式風(fēng)扇葉片(36)將新鮮空氣(圖中用細(xì)實(shí)線箭頭表示)通過空氣濾網(wǎng)(5)從進(jìn)氣口(6)吸入，經(jīng)過風(fēng)扇葉片(36)后甩入空氣通道(10)，流經(jīng)換熱器(9)和連接體(34)后被軸流式壓氣機(jī)吸入。軸流式壓氣機(jī)的內(nèi)旋葉片(32)與外旋葉片(28)作相對轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣在這里被劇烈壓縮后流向離心式高壓壓氣機(jī)的葉輪(33)，在這里空氣被進(jìn)一步壓縮并改變流動(dòng)方向，沿離心式高壓壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)的切線方向甩出，進(jìn)入飛輪進(jìn)氣道(16)。因飛輪旋向與壓氣機(jī)旋向相反，空氣在這里迅速滯止并被進(jìn)一步壓縮?？諝馔ㄟ^進(jìn)氣道(16)后進(jìn)入高壓氣室(17)。由于高壓氣室(17)截面比進(jìn)氣道(16)截面突然加大，空氣流速驟減，壓力進(jìn)一步增高。部分空氣從燃燒器(19)的壁孔進(jìn)入燃燒器內(nèi)，與燃油噴嘴(20)噴出的燃油混合形成混合燃油氣，被火花塞(21)放電點(diǎn)燃后燃燒，放出所含熱能，產(chǎn)生高溫、高壓燃?xì)?圖中用虛線箭頭表示)。從燃燒器(19)尾噴口(22)噴出進(jìn)入切向噴口(18)，切向噴口(18)將其熱能和壓力勢能迅速轉(zhuǎn)變成動(dòng)能，再與高壓氣室(17)空氣混合后從切向噴口高速噴出，在動(dòng)量矩作用下使飛輪(15)高速反向旋轉(zhuǎn)，通過飛輪軸(3)將燃?xì)鈩?dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能對外輸出。作功后的燃?xì)馊跃哂泻艽蟮膭?dòng)能和熱能。從切向噴口(18)噴出的燃?xì)鈬姷斤w輪(15)外周的燃?xì)鉁u輪葉片(35)上，燃?xì)鈱⑹Ｓ鄤?dòng)能傳給渦輪葉片使其反向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)離心式風(fēng)扇(36)進(jìn)行吸氣并通過連接體(34)驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行壓氣，同時(shí)通過輔助動(dòng)力輸出軸(4)向外輸出機(jī)械能，從而完成動(dòng)能回收。從渦輪作功出來的燃?xì)?，?jīng)集氣罩(11)導(dǎo)入換熱器(9)，在此釋放余熱對新鮮空氣進(jìn)行加熱，從而完成余熱回收。同時(shí)燃?xì)庾陨肀焕鋮s，最后經(jīng)排氣管(14)進(jìn)入消聲器進(jìn)一步冷卻，降壓后形成尾氣排入大氣。
發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，點(diǎn)火系統(tǒng)停止工作，燃油噴入燃燒器進(jìn)行連續(xù)、干凈的燃燒，釋放熱能推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。(燃油徑由飛輪軸芯進(jìn)入油泵，再經(jīng)油管進(jìn)入噴嘴，圖中未畫出。)
由上述過程可知，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、無污染燃油在燃燒器內(nèi)進(jìn)行連續(xù)、干凈的燃燒，爾后與外函道空氣匯合可繼續(xù)氧化，無氮氧，碳氧化合物等有害氣體產(chǎn)生。
2、效率高獨(dú)特的壓氣形成，較大的涵道比和簡潔的運(yùn)動(dòng)形式，將使發(fā)動(dòng)機(jī)能長時(shí)間可靠地運(yùn)行在高壓、高速狀態(tài)。
3、結(jié)構(gòu)簡單配氣、冷卻、潤滑系統(tǒng)與其工作原理渾然天成。因此制造方便，工作可靠，使用壽命長。
4、運(yùn)動(dòng)形式簡單三個(gè)部件中，一個(gè)靜止，兩個(gè)僅作相對、定軸、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。除軸承外，無其它運(yùn)動(dòng)副存在，因此摩擦耗能小，磨損小。
5、支承形式靈活，可立式，亦可臥式。
6、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無脈動(dòng)，亦無反轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生。
權(quán)利要求1.一種旋轉(zhuǎn)噴氣軸發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于它由機(jī)架、飛輪、壓氣機(jī)三大部件組成，其裝配結(jié)構(gòu)為壓氣機(jī)通過空心軸(31)套裝在飛輪軸(3)上，飛輪(15)通過飛輪軸(31)裝在機(jī)架上；飛輪(15)外周設(shè)有進(jìn)氣道(16)、高壓氣室(17)和切向噴口(18)，套裝在飛輪外的燃?xì)鉁u輪盤(12)對應(yīng)飛輪(15)噴口處設(shè)有渦輪葉片(35)，燃?xì)鉁u輪盤(12)與壓氣機(jī)空心軸(31)固接，空心軸(31)上還設(shè)有內(nèi)旋葉片(32)和葉輪(33)，機(jī)架內(nèi)裝有換熱器(9)，它與外罩(7)固接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)噴氣軸發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于機(jī)架上設(shè)有軸承(1)和軸承座(2)，用以支承飛輪軸(3)用輔助動(dòng)力輸出軸(4)，支承飛輪軸的一端設(shè)有空氣濾網(wǎng)(5)、進(jìn)氣口(6)，機(jī)架兩端及外周設(shè)有外罩(7)，外罩里面襯有絕熱層(8)用以阻止熱量散失，外罩(7)內(nèi)裝有換熱器(9)與外罩固接，換熱器(9)與絕熱層之間設(shè)有空氣通道(10)以便新鮮空氣流過，換熱器(9)的一端設(shè)有燃?xì)饧瘹庹?11)與燃?xì)鉁u輪盤(12)相套合，其間設(shè)有密封金屬絲環(huán)(13)以避免燃?xì)馔庑?，換熱器(9)的另一端設(shè)有排氣管(14)穿過外罩(7)與消聲器相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)噴氣軸發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于進(jìn)氣道(16)、高壓氣室(17)、切向噴口(18)三者串聯(lián)相通，高壓氣室內(nèi)設(shè)有燃燒器(19)，它一端設(shè)有燃油噴嘴(20)和火花塞(21)，另一端為尾噴口(22)，飛輪(15)的另一端設(shè)有一筒狀胴體(27)，胴體內(nèi)設(shè)有軸流式壓氣機(jī)外旋葉片(28)，飛輪(15)中心有一空腔，即為高壓壓氣機(jī)的壓氣腔，壓氣腔與進(jìn)氣道(16)相通，飛輪(15)與飛輪軸(3)固接一體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)噴氣軸發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于壓氣機(jī)通過軸承套裝在飛輪軸(3)上，尾端部固接一輔助動(dòng)力輸出軸(4)，通過軸承與軸承座支承在機(jī)架上，空心軸(31)上設(shè)有軸流式壓氣機(jī)的內(nèi)旋葉片(32)，端部設(shè)有離心式高壓壓氣機(jī)的葉輪(33)，空心軸(31)通過連接體(34)與燃?xì)鉁u輪盤(12)固接，燃?xì)鉁u輪盤(12)中間設(shè)有渦輪葉片(35)，另一端設(shè)有離心式風(fēng)扇葉片(36)，燃?xì)鉁u輪盤(12)與飛輪(15)外周邊套裝，其間亦有密封金屬絲環(huán)(13)以免燃?xì)馔庑埂?br> 專利摘要一種旋轉(zhuǎn)噴氣軸發(fā)動(dòng)機(jī),其特征在于它由機(jī)架、飛輪、壓氣機(jī)三大部件組成,其裝配結(jié)構(gòu)為壓氣機(jī)通過空心軸(31)套裝在飛輪軸(3)上,飛輪(15)通過飛輪軸(31)裝在機(jī)架上;飛輪(15)外周設(shè)有進(jìn)氣道(16)、高壓氣室(17)和切向噴口(18),套裝在飛輪外的燃?xì)鉁u輪盤(12)對應(yīng)飛輪(15)噴口處設(shè)有渦輪葉片(35),燃?xì)鉁u輪盤(12)與壓氣機(jī)空心軸(31)固接,空心軸(31)上還設(shè)有內(nèi)旋葉片(32)和葉輪(33),機(jī)架內(nèi)裝有換熱器(9),它與外罩(7)固接。本實(shí)用新型無污染、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠。
文檔編號F02C3/00GK2387274SQ9923411
公開日2000年7月12日 申請日期1999年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月22日
發(fā)明者蔡盛龍 申請人:蔡盛龍