活塞式壓氣機壓氣且燃燒室殼體旋轉的燃氣輪機及其實現方法
2023-10-05 18:44:34 1
專利名稱：活塞式壓氣機壓氣且燃燒室殼體旋轉的燃氣輪機及其實現方法
技術領域：
本發明涉及一種燃氣輪機，尤其是一種以活塞式壓氣機壓氣而燃燒室殼體旋轉工作的燃氣輪機。
背景技術：
傳統燃氣輪機以葉輪式壓氣機將空氣壓入燃燒室，葉輪式壓氣機的主要缺點是發動機工作在低速時，其效率大幅下降，難以滿足發動機的工作條件；而且傳統燃氣輪機的渦輪冷卻困難，導致渦輪前溫度不能太高，從而導致發動機的熱效率較低，發動機工作在低速時其熱效率更大幅下降。
發明內容
本發明提供一種活塞式壓氣機壓氣且燃燒時殼體旋轉的燃氣輪機及其實現方法能改善背景技術中的不足。
本發明採用的壓氣機是活塞式壓氣機，燃燒室殼體的出氣端內壁上安裝有葉輪，燃燒室殼體能繞軸線旋轉，發動機工作時燃燒室內產生的燃氣推動葉輪連同燃燒室殼體一起繞軸線旋轉，而旋轉的燃燒室殼體又驅動活塞式壓氣機工作，將空氣壓進燃燒室與燃料混合燃燒，產生的燃氣再推動葉輪及燃燒室殼體轉動，這樣實現發動機持續穩定地工作。當然，燃燒室殼體驅動活塞式壓氣機的方式包括間接驅動的方式，即先由燃燒室殼體驅動發電機發電，然後將發出的電輸給電動機，通過電動機驅動活塞式壓氣機工作。
上述的活塞式壓氣機是指所有以活塞(或柱塞)在氣缸內往復運動而實現壓氣的這一類壓氣機，包括曲軸連杆活塞式壓氣機、斜盤活塞式壓氣機等。
由於本發明採用活塞式壓氣機，並且葉輪和燃燒室殼體形成一個整體並能繞軸線旋轉，所以本發明具有以下特點低速性能優越，響應快；葉輪容易實現冷卻；壓氣機增壓比大，燃氣溫度高，所以功率和效率高；體積小重量輕。
圖1是本發明的內部結構示意圖，也是本發明的原理圖； 圖2是本發明與相關附件組合時的結構示意圖； 圖3是本發明與葉輪式壓氣機組合時的局部結構示意圖； 圖4是本發明實施例2的結構示意圖； 圖5是本發明實施例3的結構示意圖。
具體實施例方式 為了能簡單地進行說明起見，下面幾個實施例中的活塞式壓氣機均採用曲軸連杆活塞式壓氣機。
事實例1 如圖1所示，本實施例中的活塞式壓氣機由曲軸1、連杆4、活塞3、氣缸2、進氣道5、氣門6、氣門7、通道17組成，曲軸1與連杆4鉸接，連杆4與活塞3鉸接，活塞3在氣缸2內並與氣缸2配合，氣缸2與通道17連接，氣缸2靠近通道17端的側壁上有開口，開口處裝有氣門6並接有進氣道5，而靠近通道17端的埠上安裝有氣門7，壓氣機的出氣口端(通道17末端)與燃燒室的殼體10配合連接，殼體10的出氣口端與尾管14配合連接，殼體10能繞軸線旋轉，殼體10前端的外部安裝有齒輪的輪齒11而末端的內壁上安裝有葉輪(渦輪)13，齒輪9與轉軸8連接並與輪齒11嚙合，轉軸8的另一端上的圓錐齒輪與曲軸上的圓錐齒輪嚙合，燃料管12從通道17端通入燃燒室16內，燃料管12的末端是噴嘴15，燃料管12末端的噴嘴15附近裝有點火器(圖中未畫出)。當然通道17末端與殼體10進氣端之間的配合面、殼體10末端與尾管14之間的配合面要採取密封措施，如安裝密封圈，以防止漏氣；並且安裝止推件防止殼體10軸向串動。
發動機的工作過程發動機起動時，由起動機帶動壓氣機工作，即帶動曲軸1旋轉，曲軸1通過連杆4帶動活塞3在氣缸2中往復運動，當活塞3從右向左運動的過程中氣門7處於關閉狀態而氣門6處於打開狀態，空氣從進氣道5流入氣缸2內，當活塞從左向右運動的過程中，氣門6處於關閉狀態而氣門7處於打開狀態，空氣被壓進燃燒室16內並與噴嘴15噴出的燃料混合，然後被點火器點燃，燃燒產生的高溫高壓氣體衝向葉輪13，推動葉輪13連同殼體10一起繞軸線旋轉，殼體10上的輪齒11帶動齒輪9連同轉軸8轉動，轉軸8再通過圓錐齒輪驅動曲軸轉動，使壓氣機繼續工作將空氣壓進燃燒室與燃料混合燃燒，產生的燃氣再推動葉輪13和殼體10旋轉，這樣循環工作下去，當發動機工作穩定後，起動機可以脫離曲軸並停止工作。當然，在轉軸8上可安裝減速器18如圖2所示，以降低曲軸的轉速。本實施例安裝的曲軸連杆活塞式壓氣機其實是有兩個，為使壓氣機供氣具有更好的連續性，可在曲軸上安裝兩個以上的活塞式壓氣機。
殼體10與尾管14的連接方式可採用如圖2所示的方式，尾管14內固定有支撐杆23，固定軸24固定在支撐杆23上，葉輪13通過軸承(圖中未畫出)支撐在固定軸24上，即葉輪13與固定軸24之間安裝有軸承，殼體10末端外部安裝有葉片22，殼體10旋轉時，葉片22往尾管壓氣以防止燃氣從殼體10與尾管14之間漏出，當然固定軸24前端可安裝葉片25為葉輪13導流。
由於活塞式壓氣機和殼體10存在慣性，在發動機加速時，或多或少地出現遲滯現象，此時可用電動機輔助加速，如圖2所示，在曲軸1的一端與電動機21接合，曲軸1上安裝有離合器20，轉軸8上安裝離合器19。當發動機要迅速加速時，離合器19分離，而離合器20接合，同時電動機21工作，輸出動力驅動曲軸1加速轉動，使壓氣機迅速往燃燒室壓進更多的空氣，只要噴嘴相應地迅速噴入更多的燃料，發動機就會迅速地輸出更多的功率，從而改善發動機的加速性能，當發動機工作穩定後，離合器19接合，離合器20分離，同時電動機21停止工作。
為增加發動機的功率和提高發動機的高速性能，可以為發動機安裝一個葉輪式壓氣機輔助壓氣。如圖3所示，在轉軸8上安裝一個葉輪式壓氣機26，進氣道5可分為兩條支管，一條通往活塞式壓氣機，另一條通往葉輪式壓氣機26，葉輪式壓氣機26的出氣道27與通道17連接，出氣道27的出氣埠上裝有氣門28，當發動機運行在低速時，通道17內的氣壓大於出氣道27內的氣壓，氣門28處於關閉狀態，當發動機運行在高速時，葉輪式壓氣機產生足夠高的氣壓，推開氣門28，空氣經通道17流入燃燒室內，增加了發動機的進氣量和氣壓，只要增加燃料的輸入量，發動機就可以發出更大的功率，當發動機要運行在更高速時，可使離合器19分離，也就是活塞式壓氣機停止工作，只有葉輪式壓氣機工作。
實施例2 本實施例與實施例1基本相同，不同的是壓氣機的驅動方式。如圖4所示，在殼體10進氣端內安裝支撐杆29，再將轉軸30固定在支撐杆29上，轉軸30從兩活塞式壓氣機之間直通至曲軸端，再通過圓錐齒輪直接帶動曲軸轉動，此時燃料管(圖中未畫出)可從轉軸30內部通入燃燒室內。
實施例3 本實施例中的壓氣機不是由殼體直接驅動，而是由電動機驅動。如圖5所示，在殼體10進氣端內安裝支撐杆29，在支撐杆29上安裝發電機轉子31，在通道17內安裝發電機定子32，曲軸的一端與電動機21接合，當發動機工作時，殼體10連同發電機轉子31一起轉動，使發電機發電，發出的電再輸往電動機21，電動機21輸出的動力驅動曲軸轉動，使壓氣機工作。當然，發電機發出的電可以先儲存於電池內，再由電池輸給電動機，最後驅動壓氣機的工作。
權利要求
1.活塞式壓氣機壓氣且燃燒室殼體旋轉的燃氣輪機及其實現方法其特徵在於壓氣機採用活塞式壓氣機，燃燒室殼體的出氣端內壁上安裝有葉輪，燃燒室殼體能繞軸線旋轉，發動機工作時燃燒室內產生的燃氣推動葉輪連同燃燒室殼體一起繞軸線旋轉，而旋轉的燃燒室殼體驅動活塞式壓氣機工作，將空氣壓進燃燒室與燃料混合燃燒，產生的燃氣再推動葉輪及燃燒室殼體轉動，這樣實現發動機持續穩定地工作。
全文摘要
活塞式壓氣機壓氣且燃燒室殼體旋轉的燃氣輪機及其實現方法。本發明採用的壓氣機是活塞式壓氣機，燃燒室殼體的出氣端內壁上安裝有葉輪，燃燒室殼體能繞軸線旋轉，發動機工作時燃燒室內產生的燃氣推動葉輪連同燃燒室殼體一起繞軸線旋轉，而旋轉的燃燒室殼體又驅動活塞式壓氣機工作，將空氣壓進燃燒室與燃料混合燃燒，產生的燃氣再推動葉輪及燃燒室殼體轉動，這樣實現發動機持續穩定地工作。由於本發明採用活塞式壓氣機，並且葉輪和燃燒室殼體形成一個整體並能繞軸線旋轉，所以本發明具有以下特點低速性能優越，響應快；葉輪容易實現冷卻；壓氣機增壓比大，燃氣溫度高，所以功率和效率高；體積小重量輕。
文檔編號F02C3/16GK101109325SQ200610106599
公開日2008年1月23日 申請日期2006年7月17日 優先權日2006年7月17日
發明者李志文 申請人:李志文