一種垂直向磁浮渦輪發動機的製作方法

2023-06-11 05:18:16 3

本發明涉及渦輪發動機領域，尤其是一種垂直向磁浮渦輪發動機。

背景技術：

渦輪發動機是一種高性能發動機，能達到較高的轉速，如能在發動機內部傳動結構上進一步減少摩擦，將能進一步提升發動機性能。

技術實現要素：

本發明提出一種垂直向磁浮渦輪發動機，能通過磁懸浮結構以磁力夾持發動機輸出端，從而減少發動機內部摩擦。

本發明採用以下技術方案。

一種垂直向磁浮渦輪發動機，所述磁浮渦輪發動機包括控制模塊、燃燒室、第一渦輪組件、第二渦輪組件和磁浮軌道，磁浮渦輪發動機的輸出端包括第一渦輪組件；所述第一渦輪組件環繞燃燒室並支承於磁浮軌道處；第一渦輪組件內設發電裝置，第一渦輪組件的上端、下端處均設有磁力件；第一渦輪組件和第二渦輪組件的渦輪葉片均為水平設置；所述燃燒室的上部設有進氣口，進氣口處設有第二渦輪組件；燃燒室的燃氣噴口位於燃燒室底部並向下方垂直噴氣，所述燃氣噴口處設有第一渦輪組件的渦輪葉片；當燃氣噴口噴氣推動第一渦輪組件的渦輪葉片時，發電裝置發電，第一渦輪組件環繞燃燒室旋轉並經傳動機構驅動第二渦輪組件的渦輪葉片轉動。

所述磁浮軌道分為上軌道和下軌道，上、下兩軌道分別與第二渦輪組件的上端、下端處的磁力件相鄰，所述磁浮軌道內置電磁線圈，所述電磁線圈由外部設備供電或是由第一渦輪組件內設的發電裝置供電，當磁浮渦輪發動機工作時，電磁線圈產生磁力使第一渦輪組件懸浮於磁浮軌道處。

所述磁浮渦輪發動機設有轉速傳感器對第一渦輪組件的轉速進行監測，所述控制模塊比對第一渦輪組件轉速與第一預設閾值來對電磁線圈供電進行控制，當第一渦輪組件的轉速低於第一預設閾值時，磁浮軌道內置的電磁線圈由外部設備供電，當第一渦輪組件的轉速達到或高於第一預設閾值時，所述電磁線圈由第一渦輪組件內設的發電裝置供電。

所述控制模塊還通過比對第一渦輪組件轉速與第二預設閾值來對電磁線圈供電進行控制，所述第二預設閾值大於第一預設閾值；所述磁浮軌道內均勻設置無動力線圈環路，所述無動力線圈環路與第一渦輪組件的磁力件形成被動磁懸浮結構，當第一渦輪組件的轉速高於第二預設閾值時，電磁線圈的供電切斷，旋轉狀態的第一渦輪組件以被動磁懸浮方式懸浮於磁浮軌道處。

所述磁浮渦輪發動機設有懸浮距離傳感器；所述懸浮距離傳感器對第一渦輪組件下端與下軌道間的距離進行監測，當懸浮態的第一渦輪組件下端與下軌道間的距離小於警戒閾值時，控制模塊發出告警。

所述警戒閾值為0.1mm。

所述發動機以化油組件供給燃料，所述化油組件的燃料噴嘴出口位於燃燒室內；第二渦輪組件的渦輪葉片轉動時把外部空氣從燃燒室進氣口吸入燃燒室內。

所述磁浮渦輪發動機以92號汽油、航空油或食品混合油為燃料。

所述進氣口處設有加熱網對流經進氣口的空氣加熱。

所述燃燒室的燃氣噴口的開口直徑可調；所述第一渦輪組件設有朝向燃燒室外壁的散熱風葉，當第一渦輪組件旋轉時帶動散熱風葉同步轉動對燃燒室外壁散熱。

所述燃燒室外壁、第一渦輪組件均與散熱風道相鄰，所述磁浮軌道處設有散熱片結構。

本發明中，所述第一渦輪組件環繞燃燒室並支承於磁浮軌道處；所述磁浮軌道分為上軌道和下軌道，上、下兩軌道分別與第二渦輪組件的上端、下端處的磁力件相鄰，所述磁浮軌道內置電磁線圈，所述電磁線圈由外部設備供電或是由第一渦輪組件內設的發電裝置供電，當磁浮渦輪發動機工作時，電磁線圈產生磁力使第一渦輪組件懸浮於磁浮軌道處；該設計使得第一渦輪組件能以無摩擦力方式啟動，讓發動機的響應更為迅速且磨損更小。

本發明中，所述磁浮軌道內均勻設置無動力線圈環路，所述無動力線圈環路與第一渦輪組件的磁力件形成被動磁懸浮結構，當第一渦輪組件的轉速高於第二預設閾值時，電磁線圈的供電切斷，旋轉狀態的第一渦輪組件以被動磁懸浮方式懸浮於磁浮軌道處；該設計充分利用了渦輪發動機的高轉速特點，當第一渦輪組件高速旋轉時，第一渦輪組件的磁力件的磁力線高速切割磁浮軌道內的無動力線圈環路使環路內產生感應電流，從而形成無源方式的電磁式被動磁懸浮結構，對第一渦輪組件產生巨大的磁力，由於磁浮軌道為上下軌道結構，因此當第一渦輪組件以極高速度旋轉時，被動磁懸浮結構所產生的磁力就能把第一渦輪組件以無摩擦方式牢固地夾持、約束於上下軌道之間，讓第一渦輪組件以極高轉速輸出動力時仍能保持磁懸浮狀態。

本發明中，所述磁浮渦輪發動機設有懸浮距離傳感器；所述懸浮距離傳感器對第一渦輪組件下端與下軌道間的距離進行監測，當懸浮態的第一渦輪組件下端與下軌道間的距離小於警戒閾值時，控制模塊發出告警；該設計讓使用者能及時了解第一渦輪組件的懸浮狀態，避免磁懸浮狀態失效而造成發動機故障。

本發明中，磁浮渦輪發動機的輸出端包括第一渦輪組件；第一渦輪組件和第二渦輪組件的渦輪葉片均為水平設置；所述燃燒室的上部設有進氣口，進氣口處設有第二渦輪組件；燃燒室的燃氣噴口位於燃燒室底部並向下方垂直噴氣，所述燃氣噴口處設有第一渦輪組件的渦輪葉片；當燃氣噴口噴氣推動第一渦輪組件的渦輪葉片時，發電裝置發電，第一渦輪組件環繞燃燒室旋轉並經傳動機構驅動第二渦輪組件的渦輪葉片轉動；該設計創造性地把動力輸出端設計為能採用磁浮軌道支承的垂直結構，大大減小了發動機輸出端重心不平衡對磁懸浮結構的影響，從而使得具磁浮結構的動力輸出端能設計為具備較大重量的輸出端，在發動機運行時起到飛輪的作用，對於保持發動機的動力穩定輸出有益。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進一步詳細的說明：

附圖1是本發明的剖切示意圖；

附圖2是本發明的俯視向剖切示意圖

圖中：3-化油組件；52-散熱風葉；16-發電裝置；100-燃燒室；101-第二渦輪組件的渦輪葉片；102-燃燒室的燃氣噴口；103-第一渦輪組件的渦輪葉片；104-第一渦輪組件；105-磁浮軌道的上軌道；106-磁浮軌道的下軌道；107-磁浮軌道內置的電磁線圈；108-磁浮軌道；109-磁力件；110-進氣口；111-化油組件的燃料噴嘴出口；112-加熱網；113-散熱風道。

具體實施方式

如圖1-2所示，一種垂直向磁浮渦輪發動機，所述磁浮渦輪發動機包括控制模塊、燃燒室100、第一渦輪組件104、第二渦輪組件和磁浮軌道108，磁浮渦輪發動機的輸出端包括第一渦輪組件104；所述第一渦輪組件104環繞燃燒室100並支承於磁浮軌道108處；第一渦輪組件104內設發電裝置16，第一渦輪組件104的上端、下端處均設有磁力件109；第一渦輪組件和第二渦輪組件的渦輪葉片均為水平設置；所述燃燒室100的上部設有進氣口110，進氣口110處設有第二渦輪組件；燃燒室的燃氣噴口102位於燃燒室底部並向下方垂直噴氣，所述燃氣噴口處設有第一渦輪組件的渦輪葉片103；當燃氣噴口噴氣推動第一渦輪組件的渦輪葉片103時，發電裝置106發電，第一渦輪組件104環繞燃燒室100旋轉並經傳動機構驅動第二渦輪組件的渦輪葉片101轉動。

所述磁浮軌道108分為上軌道105和下軌道106，上、下兩軌道分別與第二渦輪組件的上端、下端處的磁力件相鄰，所述磁浮軌道內置電磁線圈107，所述電磁線圈107由外部設備供電或是由第一渦輪組件內設的發電裝置供電，當磁浮渦輪發動機工作時，電磁線圈產生磁力使第一渦輪組件104懸浮於磁浮軌道108處。

所述磁浮渦輪發動機設有轉速傳感器對第一渦輪組件的轉速進行監測，所述控制模塊比對第一渦輪組件轉速與第一預設閾值來對電磁線圈供電進行控制，當第一渦輪組件的轉速低於第一預設閾值時，磁浮軌道內置的電磁線圈由外部設備供電，當第一渦輪組件的轉速達到或高於第一預設閾值時，所述電磁線圈由第一渦輪組件內設的發電裝置供電。

所述控制模塊還通過比對第一渦輪組件轉速與第二預設閾值來對電磁線圈供電進行控制，所述第二預設閾值大於第一預設閾值；所述磁浮軌道內均勻設置無動力線圈環路，所述無動力線圈環路與第一渦輪組件的磁力件形成被動磁懸浮結構，當第一渦輪組件的轉速高於第二預設閾值時，電磁線圈107的供電切斷，旋轉狀態的第一渦輪組件以被動磁懸浮方式懸浮於磁浮軌道108處。

所述磁浮渦輪發動機設有懸浮距離傳感器；所述懸浮距離傳感器對第一渦輪組件下端與下軌道間的距離進行監測，當懸浮態的第一渦輪組件下端與下軌道間的距離小於警戒閾值時，控制模塊發出告警。

所述警戒閾值為0.1mm。

所述發動機以化油組件3供給燃料，所述化油組件3的燃料噴嘴出口111位於燃燒室內；第二渦輪組件的渦輪葉片101轉動時把外部空氣從燃燒室進氣口110吸入燃燒室100內。

所述磁浮渦輪發動機以92號汽油、航空油或食品混合油為燃料。

所述進氣口處設有加熱網112對流經進氣口的空氣加熱。

所述燃燒室的燃氣噴口102的開口直徑可調；所述第一渦輪組件設有朝向燃燒室外壁的散熱風葉52，當第一渦輪組件旋轉時帶動散熱風葉52同步轉動對燃燒室外壁散熱。

所述燃燒室外壁、第一渦輪組件均與散熱風道113相鄰，所述磁浮軌道處設有散熱片結構。

實施例：

當磁浮渦輪發動機工作時，燃氣噴口噴氣推動第一渦輪組件的渦輪葉片；發電裝置發電，第一渦輪組件環繞燃燒室旋轉並經傳動機構驅動第二渦輪組件的渦輪葉片轉動。

當第一渦輪組件的轉速低於第一預設閾值時，磁浮軌道內置的電磁線圈由外部設備供電，當第一渦輪組件的轉速達到或高於第一預設閾值時，所述電磁線圈由第一渦輪組件內設的發電裝置供電；電磁線圈產生磁力使第一渦輪組件懸浮於磁浮軌道處。

當第一渦輪組件的轉速高於第二預設閾值時，電磁線圈的供電切斷，旋轉狀態的第一渦輪組件以被動磁懸浮方式懸浮於磁浮軌道處；磁浮軌道的被動磁懸浮結構產生的磁力把第一渦輪組件以無摩擦方式牢固地夾持於上下軌道之間，使第一渦輪組件在無摩擦環境下高速旋轉。