定容式燃氣輪機結構方案的製作方法

2023-05-01 04:49:21 1

專利名稱:定容式燃氣輪機結構方案的製作方法
定容式燃氣輪機系熱機學中以定容循環方式工作的燃氣輪機。
在本世紀初的二、三十年間，定容式燃氣輪機比目前的定壓式燃氣輪機更受重視。當時因為氣體動力學理論尚不完善、高溫材料的耐溫性能又不佳，故定壓式燃氣輪機的研製曾出現得不到正功的情形，而定容式則無此情形。從文獻1、文獻5(見26頁參考文獻)知，當時研究的廠家及工程師頗多，(並統稱之為「爆炸氣輪」)，其中最有成就者，是德國人賀爾茲華司(HOLZWARTH)所研製的幾臺樣機，他1920年設計的「一臺500馬力，3000轉/分的燃氣輪機發電機組曾安裝在普魯士鐵路工廠，正式運行了兩、三年，在1923年以前，它一直號稱是全世界唯一正式運行的燃氣輪機。」(文獻2，P.272)，彼時其他人提出的結構，雖然也各有其優點，但有的未符諸試驗，有的未能不斷改進，故成功者甚少，著名學者斯達多拉(A.STODOLA)、舒連(щюле)等人曾大力提倡研究定容式燃氣輪機，並預言其必有「光輝的未來」。但是自從1937年瑞士布朗，鮑維利公司(BBC)製成第一臺完整的定壓式工業燃氣輪機以來，特別是第二次世界大戰對噴氣飛行的需要，定壓式燃氣輪機得以先行發展，定容式反被擱置下來。近年來，由於世界性能源緊張，考慮到定容式效率高的優點，國外又開始研究(見文獻4、P.32)(申請人曾在中國專利局德溫特館查FO2C5/12，查出78年、79年、80年的四件專利)本發明克服了前人結構中燃燒室容積大、結構複雜，工作不可靠，節流損失大，比功率小，應用範圍窄等缺點，提出了四種基本的、簡單易行的定容式燃氣輪機總體結構方案(分別稱為結構Ⅰ、結構Ⅱ、結構Ⅲ、結構Ⅳ)，設計了為這四種結構方案服務的兩個關鍵部件一獨立燃燒室和燃氣棘輪，兩者都以總成的形式存在，從而利用已有的各種壓氣機和供油、點火系統及潤滑泵、冷卻泵、起動裝置部件，即可依據積木原理，組合成各種性能及用途的定容式燃氣輪機。其中以圖1～4所介紹的四種結構方案為最基本的。這樣設計的定容式燃氣輪機不僅可以應用於無水發電，而且可以應用於水陸交通工具及航空、飛彈等方面，以天燃氣、煤氣、沼氣和汽油、煤油、酒精(柴油)為主要燃料。下面分章詳細介紹。
第一章 四種總體結構方案(一)結構Ⅰ見圖1，工作原理如下在起動力矩的驅動下，從容積式壓氣機1(主要指壓氣效率不隨轉速變化的壓氣機，一般轉速較低)出來的壓縮空氣，進入儲氣器4，這時平衡活塞5封閉著4的出氣口，待達到額定壓力(由自充氣閥6充入右側氣室的氣體量來控制)後，平衡活塞5右移，出氣口打開，壓縮空氣流向獨立燃燒室2(見圖5、圖6，第二章專門介紹，下同)，燃油噴入與其混合後(如果壓氣機直接壓縮可燃氣體，則不設噴油機構，下同)，被由正時齒輪組8驅動的旋轉閥片分配到某個分室，火花塞點火後即在定容下燃燒，燃燒完成後旋轉閥片打開，氣體噴出，並在拉伐爾噴管內膨脹後以切向作用於燃氣棘輪3(見圖7，第三章專門介紹，下同)，使燃氣棘輪接受其動能而旋轉，廢氣排出，燃氣棘輪再通過減速器7帶動壓氣機1工作，如此循環不已，穩定運轉後起動機構撤出，有用功率從軸端10取出。
幾點說明1、從燃氣棘輪排出之廢氣也可帶動一增壓器對壓氣機增壓;
2、應將自壓氣機至獨立燃燒室之間壓縮空氣通過的部分，用絕熱材料包裹或用工程陶瓷製造，亦可採用回熱。
3、最好採用強制閥結構的壓氣機以提高轉速，增大比功率，推薦採用圖14所示的強制閥;
4、獨立燃燒室總成的數目可以多於一隻，相應增加燃氣棘輪級數;
5、燃氣棘輪與壓氣機之間的減速器的速比i，可以先由一無級變速器調至最佳值，再設計之;
6、此結構可用於製備壓縮空氣，壓氣機壓出的壓縮空氣，進入獨立燃燒室2一部分，作定容循環，其餘用限壓閥取出作它用。
7、此方案主要作牽引交通工具使用。
(二)結構Ⅱ見圖2，起動電機4通過離合器7帶動速度式壓氣機1(指效率對轉速變化較敏感的壓氣機，一般轉速較高)轉動，壓氣機出來的壓縮空氣分成兩路約1/8左右通過A路進入獨立燃燒室2，象上面對結構Ⅰ所介紹的那樣被定容加熱，經過拉伐爾噴管膨脹後，以切向作用於燃氣棘輪3，驅動其旋轉以帶動壓氣機1工作(不對外輸出功率)，約7/8左右的壓縮空氣通過B路進入自由軸部分，重複上述工作過程，有用功率從自由軸端8取出，起動電機4A和4B一經運轉穩定，即停止工作，離合器7處於分離狀態。
幾點說明1、兩路空氣的比例由第四章(4-9)式確定;
2、主軸和自由軸上的獨立燃燒室總數目由設計決定;
3、根據需要也可以設計成一根軸的形式;
4、此結構也可用於對天然氣管道增壓，這時自由軸不存在;
5、此結構也可用於製備壓縮空氣，這時自由軸不存在;
6、壓縮空氣從壓氣機出來後也可象結構Ⅰ那樣進入儲氣器，這樣平衡活塞可起到減弱壓力脈動對壓氣機的影響作用;
7、也可設廢氣增壓系統;
8、廢氣也可以構成「三聯」或「二聯」循環，見圖15;
9、此方案可作為電站、大型艦船的動力。
(三)結構Ⅲ見圖3，工作原理與結構Ⅱ基本相同，只不過是另行布置，使從B路通過的約7/8左右的壓縮空氣進入獨立燃燒室4，(結構Ⅲ、Ⅳ與結構Ⅰ、Ⅱ的獨立燃燒室的主要區別是獨立燃燒室4，有四個以上的分室，獨立燃燒室2有二個分室，且二者的排氣體有所不同，見下章)，被定容加熱後直接噴入大氣，以產生推力。
幾點說明1、兩路空氣的比例第四章(4-9)式決定;
2、若將燃氣棘輪軸與壓氣機軸垂直交叉布置，用錐齒輪傳動，則有三點好處(1)可以減少迎風面積(燃氣棘輪藏於機翼內);(2)便於管道及獨立燃燒室4的布置;(3)可抵消一部分壓氣機的軸向力。缺點是傳動較複雜;
3、可按圖9製成垂直起落飛機等。
(四)結構Ⅳ見圖4。此方案為一折衷方案，以利用現有的定壓式燃氣輪機的技術。從速度式壓氣機1(主要是離心式、軸流式、結構Ⅲ亦如此)出來的壓縮空氣流入獨立燃燒室4，並事先與燃油混合均勻，然後由正時齒輪組5驅動獨立燃燒室4的旋轉閥片分配到各個分室，定容加熱後噴出，並產生引射作用，使外界冷空氣2與高溫燃氣混合，溫度降至允許值，然後作用於透平3上，帶動壓氣機轉動並高速從尾噴管6噴出，產生推力。小葉輪7鼓風以冷卻透平輪盤。
幾點說明1、獨立燃燒室4的數目由計算確定，靈活布置;
2、引射部分的設計應謹慎，保證溫度合適。
3、可以從壓氣機內引出小部分空氣對透平葉片吹風冷卻;
4、由於獨立燃燒室4的分室數較多，壓力脈動幅度較小。如果透平葉片仍無法承受或效率不高，則不用此方案，這是一個想用經濟的辦法改造目前的噴氣機的設計。
5、此方案可作為飛機或飛彈的動力，但不易改造成垂直起落飛機。
除以上方案外，還可以有其它組合形式，以上述四種為最基本。
第二章 獨立燃燒室獨立燃燒室服務於上述四種基本結構方案，本發明提出兩種結構形式，獨立燃燒室A和獨立燃燒室B，二者都以總成形式出現。前者可保證完全定容加熱，但零件多於後者;後者為混合加熱(定容一定壓)，只有三個主要另件，下面分別介紹(一)獨立燃燒室A見圖5，由七個主要零件組成進氣體1、壓緊活塞2、進氣旋轉閥片3、燃室體4、排氣旋轉閥片5、排氣體6(分為兩種形式6用於結構Ⅰ、Ⅱ及結構Ⅲ的A路中，6′用於結構Ⅲ、Ⅳ中)、驅動軸7。配氣相位完全由進氣旋轉閥片上的進氣角δ和排氣旋轉閥片上的排氣角σ及二者的相對安裝位置所確定的燃燒角β及掃氣角α所決定。由於沒有往復運動或偏心運動零件，故轉速可以甚高，一般可以高於或等於燃氣棘輪轉速。
1、工作過程從壓氣機來的壓縮空氣在進氣管裡(或進氣體氣腔裡)形成可燃混合汽，進入進氣體氣腔內，由進氣旋轉閥片上的長弧孔依次分配到各個燃燒分室內，繼而被封閉之，火花塞跳火，混合汽在定容下完全燃燒後，排氣旋轉閥片開啟(進氣旋轉閥片仍關閉)燃氣噴出對外作功。(見圖5A-A)2、密封措施(見圖5主視圖)由壓氣機來的一定壓力的氣體進入進氣腔後，將其壓力向各個方向傳遞，於是在進氣旋轉閥片的左側建立起背壓，使其緊貼在燃室體左端面上(進氣閥片與驅動軸為間隙配合，由排氣旋轉閥氣片左端的楔牙驅動，而排氣旋轉閥片與驅動軸用莫氏錐度配合，故爾進、排氣旋轉閥片都隨軸旋轉)，同時，氣體壓力推動壓緊活塞左移(活塞本身只能軸向移動而不轉動)，從而帶動驅動軸，排氣旋轉閥片一起左移，使排氣旋轉閥片緊貼在燃室體右端面上，從而消除了洩漏間隙。通過計算〔見第四章(4-12)(4-13)二式〕，可以使進、排氣旋轉閥片對燃室體兩端面的貼緊力大於或等於燃燒分室內氣體或燃氣產生的對閥片的最大總壓力，故不會因燃燒分室內的壓力變化引起閥片震動而產生洩漏。
為防止壓緊活塞左側的壓力增高，影響排氣閥片的密封效果，可從減壓孔引一根管子至油底殼，使洩漏過去的機油及氣體流走，保持外界大氣壓。
在燃室體的兩端面上可以車出幾道溝槽並與油腔鑽通，在氣口周圍噴鉬(厚度≤0.03mm)，這樣可在旋轉離心力和機油壓力的作用下建立起一層油膜，同時強化了密封。
3、冷卻與潤滑機油(起冷卻和潤滑雙重作用，不宜過稠)由進氣體前端的進油環套進入驅動軸上的中心油道，潤滑全部軸承，然後通過排氣旋轉閥片上的油腔，先通過高溫區，逆時針流動一周後，從上面的出油口流出(見圖5C-C)，經燃室體右端面上的環槽及油孔(見主視圖與B-B)，進入燃室體冷卻腔內，冷卻各燃燒分室後進入排氣體冷卻腔，最後經排氣口四周的出油孔(見圖5中F向)流出，直接進入燃氣棘輪冷卻腔(當然也可以從排氣體回油池，燃氣棘輪的冷卻液另引)，冷卻並潤滑氣棘輪各部位後流回油池。(見圖7)如果用在結構Ⅲ或Ⅳ中做噴氣之用，則排氣體a換成排氣體b，機油從燃室體上的備用回油孔流回油池(因排氣體b可以不用液體冷卻而用耐熱鋼或工程陶瓷製造)。
也可以用水冷卻燃室體及排氣體，用機油潤滑冷卻閥片和軸承，這時在燃室體外殼上設進水口，機油仍從原處進入，從E處引出，再通過油管進入燃氣棘輪主油道……。
具有一定粘度的燃油混合汽亦能幫助潤滑閥片，正象航模發動機所作的那樣。
4、幾點說明(1)、這種閥門的最大優點是結構簡單、配氣準確、轉速高且平穩，節流損失較小(與早年的往復式閥門、自動閥門相比)，並且閥片一旦達到全部開啟，即不再對氣流有阻礙作用，同時也就減少了燒蝕的危險和節流損失。(雖然如此，節流損失在閥片開啟初期仍是相當大的，但節流損失的動能可以部分地轉化為熱能而被再利用。後面介紹的獨立燃燒室B可以避免這種節流損失)(2)、進、排氣閥片可用導熱率高的鐵素體類鋼或合金精鑄或焊制。也可以用金屬陶瓷或工程陶瓷，這時可考慮閥片上的冷卻腔有無必要。
(3)、進氣體、排氣體、燃室體亦可考慮用工程陶瓷製造。
(4)、燃室體排氣口的技術處理應能保證燃燃氣噴出時不與其邊緣接觸(如倒小圓角或有錐度)，以改善那裡的潤滑條件。
(5)、如果在結構Ⅰ中採取的壓縮比很高，燃油可自燃，則噴油嘴須安置在燃燒分室上並改為定時噴油，火花塞可以考慮取捨。同時最好能利用廢氣回熱，以免壓縮空氣在流入獨立燃燒室前溫度降低過多。(各零部件最好用工程陶瓷製造)(6)、燃室體的分室數目，一般不應少於兩個。在結構Ⅰ、Ⅱ中，其數目為兩個(或4個，兩兩合併成一股入燃氣棘輪);在結構Ⅲ、Ⅳ的噴氣部分中，其數目至少不少於4個，並採用圖5中雙點劃線所示的排氣體b)，分室數目越多，進氣越連續，脈衝頻率越高，幅值越小，在集噴口處越可以得到均勻連續的燃氣流。
(7)、為了保證不同燃燒特性的燃料，在同一機組內實現定容燃燒，驅動軸與排氣閥片的配合採用莫氏錐度，排氣閥片再通過楔牙驅動進氣閥片隨軸一同轉動，通過調整排氣閥片楔牙上的「β」形套內的兩個鑲塊，即可方便地改變燃燒角β，達到定容燃燒的目的。一般在燃料固定的情況下不用這樣設計，出於方便的考慮也可以不這樣設計。當然燃燒角β增大後，掃氣角α必減小，掃氣將更充分，但須注意勿使新鮮混合汽流失。
(8)、點火正時的控制最好由獨立燃燒室驅動軸來完成，這樣可提高點火準確度並杜絕回火現象。
(9)、獨立燃燒室的分室的剖面形狀及結構可以有多種形式，如魚腹式、流線式、蝸殼式等。
(10)、獨立燃燒室的通流能力見第四章式(4-3C)(二)獨立燃燒室B見圖6，由三個主要另件組成燃室體1、進、排氣組合閥片2，進排氣組合體3。主要為了簡單可靠而設計，不能保證定容工作，而以混合(定容一定壓)方式工作，轉速可以高於或等於燃氣棘輪。
1、工作過程壓縮空氣進入進、排氣組合體3之前，先與燃油混合，然後進入進、排氣組合閥片2的氣腔內，同時氣流動能使閥片緊貼在燃室體1右端面上，通過進氣窗口進入燃燒分室內，在燃室體上的氣口被閥片關閉的過程中，由於圖中B-B所示的設計，形成一封閉氣口的氣膜，使已進入的可燃混合汽流不出去，一經進氣窗全部轉過氣口，即與閥片上的排氣窗口溝通，火花塞(每個分室有二個)即同時跳火，燃氣高速噴出，毫不衝刷閥片。
2、密封措施進、排氣功能集中於進、排氣組合閥片2之一身，由於它的左端面不承受除機油壓力外的任何軸向力，故只靠進、排氣組合體進入閥片的氣流之動能即可使其緊貼在燃室體端面上，保持密封。氣口周圍噴鉬(厚度≤0.03mm)。
3、潤滑與冷卻機油(兼起潤滑與冷卻雙重作用)從冷卻潤滑油入口進入，先冷卻燃室體，並潤滑軸承。再通過小油孔進入燃室體右端面上的凹槽內，在離心力作用下形成油膜。(圖中進、排氣組合體內未布置冷卻腔，也可以仿照獨立燃室A布置)，進、排氣組合閥片內充滿了可燃混合汽，其溫度低於燃氣，具有冷卻閥片的作用，故不設冷卻腔。
幾點說明(1)、這種閥片結構更簡單，且無有開啟初期的節流損失;
(2)、進、排氣組合閥片2可用耐熱鋼或工程陶瓷製造。
(3)、進、排氣組合體，燃室體亦可考慮用工程陶瓷製造;
(4)、與對獨立燃室A的幾點說明中的(4)、(5)、(6)、(8)、(9)、(10)項相同;
(5)、亦可在燃室體前面設壓緊活塞，充入壓縮空氣或利用彈簧張力，使進、排氣組合閥片貼燃室體更緊，同時增設燃燒角β，使之定容工作;
(6)、用於結構Ⅲ、Ⅳ的噴氣部分時，將圖5中的排氣體b接裝於進排氣組合體右端即可;
(7)、按圖6設計進、排氣組合時，燃氣棘輪的冷卻潤滑油須另引;而仿照圖5設計進、排氣組合體時，不用另引。
(8)、由於進氣窗口、排氣窗口所佔面積很大，故進排氣組合閥片與燃室體的磨擦表面很少，便於潤滑。
獨立燃燒室的結構還可以有多種形式，綜合考慮後認為以圖5、圖6兩種結構最適合用於定容式燃氣輪機。
第三章 燃氣棘輪本章介紹的燃氣棘輪可用於結構Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，級數靈活掌握。
1、工作過程見圖7從獨立燃燒室排氣口噴出的燃氣經過排氣體的排氣口與燃氣棘輪進氣口形成的拉伐爾噴管而膨脹，速度大大提高，沿切向衝擊在燃氣棘輪的棘齒上，推動棘輪旋轉後排出。由於棘輪的固有特性，反向阻力很小。
2、密封措施通過調整棘輪殼的徑向位置(調好後打銷釘固定)和銅一石棉墊片的厚度，可以得到合理的徑向與軸向間隙，使棘齒圈4與端蓋1，5，中隔板3，棘輪殼在100°左右的區域內恰配，從而形成密封腔，棘輪齒圈4的結構對密封亦有利，兩法蘭面在燃氣的壓力作用下向兩側作彈性壓緊(燃氣作用在由兩法蘭面與棘齒構成的凹坑內)，加上離心力的作用，很難向軸心方向洩漏，逆旋轉方向而上也很困難，故只有推動棘輪旋轉後從切向排出。由於棘輪主要承受動能，對密封的要求也不象往復發動機的活塞那樣嚴格。
3、冷卻與潤滑從獨立燃燒室排氣口四周流來的機油(或直接從機油泵處引來)、先進入棘輪殼再流向前端蓋1，中隔板3，後端蓋5(見圖7中E-E)，然後通過機油道潤滑各滑動軸承後，進入棘輪軸上的中心油道，再沿徑向流入(有離心力幫助)輪盤6上的冷卻腔，最後從洩油孔流出，被離心力甩至輪盤和棘齒圈的兩法蘭面上，然後沿切線飛出，再被棘輪殼激濺到棘齒上，再被離心力甩掉或彈性刮油唇刮掉……這樣，就能很好地潤滑冷卻配合部位，另外，在配合區域內，棘輪兩法蘭面經常受到端蓋和中隔板冷卻腔內機油的浸泡，既被潤滑又被冷卻。(見圖7中B-B的潤滑吸熱孔)，轉過配合區域後，還可以受到外界大氣的冷卻。且由於與燃氣接觸的棘齒不斷更替，故冷卻頗易。
幾點說明
(1)由結構可知，燃氣棘輪的焓降比衝擊式透平還大，唯通流能力弗如，但在結構Ⅰ中，容積式壓氣機的流量本來就不大，棘輪轉速又比壓氣機高得多，若設置的級數再多些，通流更不成問題。關於通流問題的討論詳見第四章(4-4)式;
(2)、棘輪殼、中隔板及前後端蓋可考慮用工程陶瓷製造，並相應簡化冷卻部分;
(3)、因為燃氣棘輪為高速旋轉部件，故將輪盤與軸合鍛為一體，棘齒圈單獨模鍛(或軋制焊接)，然後焊成一完整的燃氣棘輪盤，並形成冷卻腔;
(4)、各級棘輪軸頭處有十字楔牙結合，中心鑲定心軸套(見B-B)這樣方便加工與安裝。各級加工完畢以後應裝在一起進行磨削以保證同軸度，然後作好記號後卸床安裝。(當然應進行嚴格的靜、動平衡)(5)、為防止蠕變效應的影響，棘輪殼內表面的配合部位應塗(或嵌)軟的磨合層(厚度0.003～0.004D，其中D為棘輪直徑);
(6)、為減弱上述蠕變效應，亦可考慮用高強度工程陶瓷製造燃氣棘輪輪盤(此時棘輪盤內可不設冷卻腔，由端蓋和中隔板上設機油噴嘴向其兩法蘭面噴射機油)，因為棘輪的整體性和剛性比通常的葉輪好;
(7)、前後端蓋、中隔板的配合表面應噴鉬或鍍多孔鉻，以減輕磨損，加強潤滑(也可在棘齒圈兩法蘭面上噴鉬或鍍多孔鉻);
(8)、也可以參照圖8的設計，將燃氣口提前90°，讓棘輪殼與棘輪保持較大的徑向間隙，僅保持軸向密封(這樣可不塗嵌磨合層)因此就使衝擊動能分配到多個棘齒上，有利於降低轉速;
(9)、燃氣棘輪的剖面形狀及變形結構的設計可以有多種;
(10)、油平面高度應低於棘輪邊緣20毫米以上;
(11)、對脈衝燃氣流，燃氣棘輪的效率比燃氣葉輪要高，但能否達到目前燃氣葉輪對穩定氣流的水平，有待實驗。
第四章 主要設計參數的計算與選擇在選定了基本結構方案以後，可按工程熱力學的方法，參考下列各式確定設計參數。
先將本章中所使用的符號規定如下a1獨立燃燒室的進氣口面積; (m2)a2獨立燃燒室的排氣口面積; (m2)A1進氣旋轉閥片左側的有效承壓面積; (m2)A2圖5中壓緊活塞右側的有效承壓面積; (m2)Cmax燃氣最大理想流速; (m/s)C1氣體充滿燃燒分室過程中的平均流速; (m/s)C2燃氣流出燃燒分室過程中的平均流速; (m/s)CV定容比熱; (kcal/kg·k)D 空氣與燃料的理論質量比;
E 壓氣機耗功與燃氣棘輪所得膨脹功之比;
F 理論推力; (N)g 理論耗油率; (克/馬力小時)ga實際耗油率; (″/〃)Gr容積流量; (l/s)Hu燃料熱值; (kcal/kg)i 燃氣棘輪與壓氣機速比;
i′ 壓氣機與獨立燃燒室速比;
k 比熱比;
M 飛行馬赫數;
n1壓氣機轉速; (rev/s)n2獨立燃燒室轉速; (rev/s)
n3燃氣棘輪轉速; (rev/s)Nt理論輸出功率; (PS)P1大氣壓力; (kgf/Cm2)P2壓氣機壓縮後的壓力; (kgf/Cm2)R 空氣的氣體常數; (J/kg·k)T0飛行場的溫度; (k)T1壓縮始點溫度; (k)T＊氣流滯止溫度; (k)△t 完成一次定容燃燒所需時間; (S)V 壓氣機(在P1下)的排量; (l/rev)V 獨立燃燒室的分室容積; (l)v′ 燃氣棘輪相鄰二棘齒與棘輪殼、棘齒圈兩法蘭面構成的容積;(l)x 獨立燃燒室的分室的數目;
X 獨立燃燒室的總成數目;
x′ 燃氣棘輪的棘齒數目;
X′ 燃氣棘輪的級數;
α 獨立燃燒室A的掃氣角;(係數) (0)β 獨立燃燒室A的燃燒角;(係數) (0)γ1進氣口角; (0)γ2排氣口角; (0)δ 進氣角; (0)ε 壓氣機容積壓縮比;
εk增壓器容積壓縮比; (有時用ε表示ε·εk)ηt理論熱效率;
θ 燃氣噴出排氣口時假設其體積被固定，噴氣全過程中被固定的體積與V之比;
λ 定容升壓比(＝升溫比);
σ 排氣角 (0)φ 安全係數; (取1.5～2)Ψ 安全係數; (取12～1.7)opt 最佳值(腳標用)其它符號，量綱按常規。下面介紹公式。
一、燃氣棘輪與壓氣機速比i＝n3/n1(4-1)注1、在結構Ⅰ中，i有一最佳值，在此值時，燃氣棘輪和壓氣機都可以達到各自的最大允許轉速，發出最大功率;
2、當結構Ⅰ中採用多檔變速器代替7時，i有多個值;當採用無級變速器代替7時，i有無窮個值。這樣可大大擴充結構Ⅰ的功率範圍，使用也更經濟。但不管何種變速器，最小值不能小於iopt;
3、若在圖1所示的A處設一離合器，高速時分離，則機動車可利用燃氣棘輪儲存的動能滑行相當一段距離，以節省燃料;
4、結構Ⅱ、Ⅲ中，若燃氣棘輪與壓氣機的轉速不能一致時，i值也可以不等於1(即增設一協調變速器)。也可以借改變燃氣棘輪的直徑與轉動慣量達到與壓氣機一致，或採用圖8所示的燃氣棘輪。
二、壓氣機與獨立燃燒室速比i′＝n1/n2＝n3/i·n2(4-2)注在結構Ⅰ、Ⅱ中，i·i′之值最好設計成小數，且小數點後面的值最好是1/x′或(1-1/x′)。因為i·i′＝n3/n2表明，燃氣棘轉每轉i·i′圈，獨立燃燒室轉一圈，各個分室爆發一次。取上述值時，可使最先承受爆發燃氣的棘齒不斷依次更替，對冷卻和均衡熱負荷有利。(結構Ⅲ、Ⅳ的噴氣部分不用這樣取值)三 容積壓縮比
ε＝ (Vi′)/(vxX) (4-3d)注此式表明，改變ε的途徑很多。這意味著在結構Ⅰ中，不增加活塞行程也可以提高ε，這就有利於增大壓氣機轉速n1以提高比功率。而且當工作一段時間以後ε減小時，可以通過改變v、x、Xi′等途徑而增大ε，而不用修理或更換壓氣機。
四、獨立燃燒室的分室容積V＝ (Vi′)/(εxX) (4-3b)在結構Ⅰ中，若取i′＝1/5，ε＝8，x＝2，X＝2，則，v＝ 1/160 V;
在結構Ⅱ中，若取i′＝49/50，ε＝6，x＝2，X＝8。則，v＝ 1/98 V;
在結構Ⅲ、Ⅳ中，若取i′＝49/50，ε＝6，x＝6，X＝8。則，V＝ 1/282 V顯然，燃燒室的容積比早年大為減小，特別是在結構Ⅲ、Ⅳ中更是如此，這將帶來一系列好處。
五、獨立燃燒室的通流能力當 V＝vεxX/i′ 時，(4-3C)通流能力可滿足要求。而當左邊大於右邊時，可對外供應壓縮空氣。對於結構Ⅰ，可在燃料噴入之前的儲氣器4上設一限壓閥取出壓縮空氣。這樣將結構Ⅰ用於機動車輛時，可不用再設制動用的空氣壓縮機。結構Ⅱ，Ⅲ亦可如此。這樣，可以認為各種壓氣機都是定容式燃氣輪機的一個職能機構，負責進氣、壓縮兩個衝程，與此同時，獨立燃燒室與燃氣棘輪負責爆發膨脹，排出廢氣兩個衝程(實際上機組進行的是二衝程循環，理論功率應比四衝程增大一倍)。按照圖9，還可以製成垂直起落飛機。這也是定容式燃氣輪機的獨特優點之一。
六、燃氣棘輪的通流能力當
時 (4-4)通流能力可滿足要求。
在結構Ⅰ中，若取i＝10.1，x′＝50，X′＝4，λ＝6，k＝1.41，則，V′＝ 1/567 V;
在結構Ⅱ中，若取i＝1，x′＝65，X′＝20，λ＝6，k＝1.41，則，V′＝ 1/365 V。
注1、在結構Ⅲ中，以流過A路的氣體排量代替式中的V;
2、由於從獨立燃燒室的各分室噴出的燃氣流在很高的壓差下形成衝激波，而衝激波的密度不一致，其前陣面附近密度很大，不等充分膨脹就衝出了棘輪，故這樣設計的v′一般偏大，僅供參考。
七、定容燃燒時的理論升壓比(＝升溫比)λ= (Hu)/(CvT1εk-1(D+1)) +1(4-5)將Hu＝10000kcol/kg，Cv＝0.173kcol/kg。k，T1＝300k，ε＝8，D＝15，k＝1.41，代入得，λ＝6.134;
仍取上述數據，但ε＝
＝5.12時，得，λ＝7.165，八、理論熱效率ηt= 1 -1(εkε)k - 1·k (λ1k- 1 )( λ - 1 )]]>(4-6)1、在結構1中，若取ε＝8，k＝1.41，λ＝6.134，則ηt＝69.33%;
2、若對結構1採取強化措施，使用柴油作燃料，靠壓燃點火，(此為最難的一種試驗，非在全部成功後才進行這個試驗)，獨立燃燒室，儲氣器，燃氣棘輪等都用工程陶瓷製造，並使用耐高溫的潤滑油(如汽輪機油等)。則可取εkε＝30，k＝1.41，λ＝4，得ηt＝80.5%;
3、在結構Ⅱ中，若取εkε＝5.12，k＝1.41，λ＝7.165則ηt＝64.4%。
由此可見，定容式燃氣輪機的ηt為各種熱機之首，取上面3中的相同參數，現代定壓式燃氣輪機ηt＝48.81%，比定容式小31.9%。(而且定壓式取k＝1.41是偏大的，若取合理的k值，則其ηt更小)九、比熱比k = α eβPT]]>(4-7)其中e為自然對數的底，p為壓力，T為溫度，α，β為待定係數。此為申請人利用文獻11中p、6-13之數據在一九八三年歸納出的一個適用於實際氣體的經驗公式，以用於理論分析。
十、理論輸出功率Nt=98 k ηtVn1P1(λ εk - 1- λ1k)735 (k - 1 )( P S )]]>(4-8)在結構Ⅰ中，若取k＝1.41，p1＝1kgf/Cm2V＝5.51/rev(解放牌汽車CA10B發動機的排量)，n1＝40rev/s ε＝8，ηt＝69.33%，λ＝6.134，得Nt＝753.12(ps)將美國的pG5301機組的壓氣機的排量用於結構Ⅱ中，取k＝1.41，p1＝1kgf/Cm2，GV＝Vn1＝101800l/s，ε＝5.12，ηt＝64.4% λ＝7.165，得Nt＝299259.4(ps)＝219955.66(kW)由此可見，均比採用原來循環及結構時的Nt大得多。其原因是多方面的，主要則是由於ηt的提高，膨脹過程進行得充分，四衝程變為二衝程，壓縮空氣全部定容加熱而不用摻冷等，這就使得比功率大大增加。
十一、壓氣機耗功與燃氣棘輪所得膨脹功之比(＝驅動壓氣機所需的定容加熱的空氣量/壓氣機排量)
E =εk - 1- 1λ εk - 1- λ1k]]>(4-9)取ε＝5.12，λ＝7.165，k＝1.41，得E＝1/10.44;
取ε＝8，λ＝6.134，k＝1.41，得E＝1/8。
由此可見，定容式燃氣輪機的壓氣機耗功甚少。而定壓式燃氣輪機的壓氣機通常耗掉透平功的2/3左右(文獻7，p、73-1)。
十二、燃氣最大理想流速Cm a x=2k R T1k -1(λ εk - 1- λ1k)(m / s ) (4-10)]]>若取k＝1.41，R＝286.7J/kg·k，T1＝300k，T1＝300k，λ＝7.165，ε＝5.12，得Cmax＝2426.77m/s ( )/ M＞5注1、目前世界上最快的飛機M≤3，與此還差很遠;
2、此公式系申請人按穩定流動的伯努利方程推得。但燃燒室的排氣口打開時會產生衝激波，已不屬於穩定流動，故速度有出入，但一般不小於按上式算出的值，詳見文獻3中Ch、3的有關章節。
3、由熱力學中的關係式T＊／T0= 1+ (K-1)/2 M2知，M＝7時，T＊高達11.05T0，壓氣機也會產生風車效應，故提出圖10之方案供參考。但飛機表面的冷卻或耐熱問題十分重要。美國的太空梭已提供了解決此問題的成功經驗，日本最近也有可作防熱瓦的耐熱陶瓷材料的專利獲批准，故此不難解決。一般設計在M＝5下飛行即可，這樣造價低廉。
十三、理論推力F =98 P1Vn1R T1［2KRT1K- 1(λ εK - 1- λ1K)-MKRT0］]]>(4-11)當飛機開始起飛時，M＝0若取p1＝1kgf/Cm2，V＝500l/rev，(注V也可以是幾臺發動機的總排量)，n1＝200rev/s，R＝286.7 J/kg·k，T1＝300k，k＝1.41，ε＝5.12，λ＝7.165，得F＝276506.8(N)＝28.2(噸)。
注此公式系由文獻4中p、217的有關關係式及理論推得。
十四、進氣旋轉閥片保持密封須滿足(指圖5而言，下同)A1＝φ (x)/2 a1λ (m2) (4-12)注作了一些省略以簡化公式，這樣做是偏安全的。
十五、排氣旋轉閥片保持密封須滿足A2＝ψ (x)/2 a2λ (m2) (4-13)注與十四之注相同。
十六、進氣角δ
a1＝2.25×10-4m2，C1＝200m/s，γ1＝20°，得δ≥75°十七、燃燒角ββ≥360°n2△t+(γ1+γ2)/2 (0) (4-15)若取n2＝200rev/s，△t＝0.0015s，γ1＝γ2＝20°(注在γ1、γ2相等時，進、排氣口面積a1、a2亦可不同，可沿徑向增大排氣口面積，使a2＞a1)，得β≥128°十八、排氣角σσ≥ (360°n2Vθ)/(a1C1) +γ2(0) (4-16)若取n2＝200rev/s，v＝0.344×10-4m3，a2＝3×10-4m2，C2＝300m/s，γ2＝20°，θ＝2.5，得σ≥89°
十九、掃氣角α的取值範圍-10°≤α≤(γ1+γ2)/2 (0) (4-17)注1、角度值以δ與σ重合時為負值;
2、α＝(γ1+γ2)/2時無掃氣作用(但由於噴射的氣流流出燃燒分室時造成分室內的負壓，可使廢氣排盡，故掃氣與否無關緊要)，小於此值時有掃氣作用，過小則會造成新鮮混合汽的浪費。
二十、δ、β、σ、α之間的關係δ+β+σ+α＝360° (4-18)若以δ＝75°，β＝128°，σ＝89°，α＝20°代入，有75°+128°+20°＝312°＜360°這時，可在優先保證β的前提下，將多餘的度數分撥給δ和σ，α最後考慮。
二十一、理論耗油率
(克/馬力小時) (4-19)取Hu＝10000kCal/kg，當ηt＝69.33%時 g＝91.2(克/馬力小時)當ηt＝80.5%時 g＝78.5(克/馬力小時)而現代定壓式燃氣輪機作軸動力時，ga大都在200(克/馬力小時)以上(文獻8，p、124)，即使再減少一倍，仍大於定容式燃氣輪機。故從節約能源考慮，定容式燃氣輪機更有研究價值。
以上僅從理論上推得和引用了一些公式，作了一些簡要計算(由於不準插圖，不便再畫曲線圖)。實際上有些理論值是達不到的。但由以上分析計算可知，定容式燃氣輪機的優越性是很多的，設計也是很方便的(關鍵是獨立燃燒室和燃氣棘輪)，其發展前景也是令人鼓舞的。因此蘇聯學者и.и.庫拉金指出「製造定容燃燒的燃氣渦輪發動機在構造上具有重大的困難，但是，這種困難並不是原則上不能克服的，而在將來是有可能加以解決的」。(文獻9，p、45)通過以上四章的說明，可以看出發明與早年賀爾茲華司等人設計的爆炸氣輪以及現行的各種熱機相比，具有下述優點1、用途廣泛。可以使用各種性能的壓氣機，組成不同使用特性的定容式燃氣輪機，以滿足不同動力部門的使用要求。這樣，定容式燃氣輪機的應用幾乎遍及現行各種熱機的應用領域，且其效率及使用性能均更為優異;
2、構造簡單。由於構思了圖5，圖6所示的獨立燃燒室A、B和圖7、圖8所示的燃氣棘輪A、B，使結構大大簡化，驅動裝置也十分簡單，又因沒有偏心與往復運動零件，均為同心旋轉體，故轉速可甚高。但若強求結構比定壓式簡單循環還簡化，理論上絕無可能;
3、工作可靠。由於獨立燃燒室A、B和燃氣棘輪A、B的冷卻，密封，潤滑三大問題的基本解決，工作可靠性將比現今的噴氣發動機及轉子發動機好，也有可能超過往復式發動機的水平(尤其是採用獨立燃燒室B時);
4、節流損失減少。因為獨立燃燒室的排氣旋轉閥片開啟後即不再被燃氣衝刷，因而也不產生節流;由於燃氣棘輪的設計及其固有特性，對氣流速度變化的適應性也比燃氣葉輪好得多，因此使定容燃燒產生的熱能得到較充分的利用;
5，比功率，比推力大。由於燃燒室容積的大大縮小及驅動裝置的簡化，轉速的提高，使體積緊湊。同樣體積的定容式燃氣輪機發出的最大功率或推力比現有熱機都大;
6、製造容易且成本低。因為基本上不使用高溫合金，不採用葉輪(結構Ⅳ除外)，且各另件均為同心旋轉體，便於車、鑄、焊，模、磨削等，故加工方便。更因可用工程陶瓷，成本更低;
7、便於專業化、標準化，系列化生產。由於壓氣機，獨立燃燒室燃氣棘輪等均以總成的形式出現，可以分別專門生產不同容(排)量的系列產品，然後象積木那樣按結構Ⅰ～Ⅳ組合成不同性能、不用功率的定容式燃氣輪機。以往的工業部門可以利用;
8、便於維修。任一總成損壞可以單獨更換，不用整機送修。快速、便捷，且修理工藝及技術簡單;
9、熱效率高。這一點最為重要。當加熱量相同時以定容式燃氣輪機循環效率最高(文獻4，p，50)。當然，作為效率極限的卡諾循環除外。但採用圖15所示的方案時，效率趨近於卡諾循環。該方案正是按卡諾當年的設想而構思的(文獻10，p，229);
10、能用於航空。早年的設計由於常伴有朗肯循環而只能作為地面固定裝置。而採用圖3之結構Ⅲ，可以設計出高超音速飛機，省燃料，M數大。適當變動，按圖9可製成比英國的鷂式飛機更優越的垂直起落飛機，且機動性，安全性更好，按圖10可以設計成便於起飛的衝壓式高超音速飛機;以及無機械傳動的直升飛機(圖11)，高速飛彈(圖12)等。由於耗油率的下降及M數的提高，故目前的一些戰術飛機可改造成戰略飛機;(發明人並不想用於戰爭目的);
11、採用結構Ⅰ牽引機動車輛(如汽車)十分有利。因為燃氣棘輪的功率輸出端轉速很高，i倍於壓氣機，故可製成高速汽車，火車、艦艇等。且怠速時轉速比往復式發動機的怠速還低，故使用經濟性好。一般不會產生扭振現象。制動用的壓縮空氣也不用另行製備，有利於保證行車安全;
12、由於結構Ⅱ可用於無水發電，且可以燃用氣體燃料，為油氣田電站的建設帶來了方便;
13、結構Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都給壓縮空氣的製備帶來極大方便。
還可列舉一些，主要有以上十三條。
實施本發明的最簡單，最經濟的步序是(1)、按圖13設計成定容式燃氣作功槍，其實質上是結構Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中用以驅動壓氣機工作的部分;
(2)、利用外界大氣壓(無壓縮即可得到正功，而定壓式則不可)試運轉;
(3)、引來壓縮空氣站的壓縮空氣試運轉，成功後即說明獨立燃燒室和燃氣棘輪已設計成功，亦即基本大功告成;
(4)、通過減速器7按圖1與容積式壓氣機相連，試驗結構Ⅰ;
(5)按圖2與速度式壓氣機相連，試驗結構Ⅱ、Ⅲ(事先應多設計製造幾隻2個分室與6個分室的獨立燃燒室以及多級燃氣棘輪備用，A型B型自選);
(6)取消圖13的燃氣棘輪部分，按圖4進行試驗(但一般來說，上面各步序成功後，這一步序即不再試驗了。若為改造現有定壓式燃氣輪機，可以試驗);
(7)分別進行各種結構方案樣機的使用性能試驗。例如將結構Ⅰ用於機動車輛;結構Ⅱ用於發電(圖15);結構Ⅲ用於航空(圖9等)等。
(2)、(3)、(4)、(5)、(6)每成功一步，就有一種定容式燃氣輪機問世。設計時應熟悉全局，統籌兼顧，慎重從事，務求以最少的代價得到最滿意的結果。
參考文獻1、斯達多拉(A、Stcdola)Dampf-Und Gas-Turbincn、Springer，Berlin，1924，2、楊光海《燃氣輪機及其應用》機械工業出版社，1966、4、3、奧斯瓦梯許(k、Oswatitsch)《氣體動力學》徐華舫譯，科學出版社、1965、4、王豐《發動機熱力學》國防工業出版社1982、2、5、劉仙洲《燃氣輪及其新發展》商務印書館1950、6、佐基科夫(Г.И ЗОТИКОВ)《內燃渦輪問題解答》(俄文版)1933、7、《機械工程手冊》第73篇「燃氣輪機」，機械工業出版社1979、98、《國外機械工業基本情況》參考資料「燃氣輪機」第一機械工業部科學技術情報研究所編1980.109、И.И.庫拉金《燃氣渦輪噴氣發動機原理》人民教育出版社1952。
10、《雅氏工程熱力學》上冊，沈維道譯，中國工業出版社1961、511、《機械工程手冊》第6篇「熱工學」機械工業出版社1978、1
關於圖5～15的注釋圖5中1.進氣體;2.壓緊活塞;3.進氣旋轉閥片;4.燃室體;5.排氣旋轉閥片;6.排氣體a;6.排氣體b;7.驅動軸;8.中心油道;9.減壓孔;10.燃燒分室;11.備用回油孔;12.機油出口(進入燃氣棘輪冷卻腔);13.火花塞孔;14.密封油槽;15.回油孔;16.潤滑油孔;17.機油進入排氣旋轉閥片後的繞行路線;18.閥片出油口;19.排氣旋轉閥片上的楔牙;20.進氣旋轉閥片上的楔牙;21.調整鑲塊;22.「
」形套;23.進氣旋轉閥片上的長弧配氣孔;24.排氣旋轉閥片上的長弧配氣孔;25.燃氣集噴管;26.「O」形圈。
圖6中1.燃室體;2.進、排氣組合閥片;3.進、排氣組合體;4.火花塞孔(兩個同時點火);5.噴油咀;6.小油孔;7.進氣窗口;8.排氣窗口;9.冷卻潤滑油入口;10.冷卻潤滑油出口。
圖7中1.前端蓋;2.棘輪殼;3.中隔板;4.棘齒圈;5.後端蓋;6.輪盤;7.機油道;8.洩油孔;9.焊口;10.回油管;11.主油道;12.棘輪箱通風口;13.機油入口;14.燃氣入口;15.定位銷;16.棘輪箱連通口;17.彈性刮油唇;18.軟的磨合層;19.端蓋、中隔板、棘輪殼與棘齒圈恰配區域;20.十字聯軸節;21.定心軸套(也可用穿心軸管);22.潤滑吸熱孔;23.冷卻腔互通孔;24.漸擴噴管(與獨立燃燒室的排氣口一起構成拉伐爾噴管);25.銅一石棉墊片。
注1.也可以用水冷卻殼體，用機油冷卻潤滑燃氣棘輪。
2.多級燃氣棘輪結構依此類推。
圖8中1.棘齒圈;2.棘輪殼;3.軸向密封區域;4.冷卻腔;5.彈性刮油唇。
注詳細結構參見圖7之設計。
圖9中1.壓氣機;2.獨立燃燒室(用排氣體a);3.燃氣棘輪;4.獨立燃燒室(用排氣體b);5.正時齒輪組;6.總噴管;7.三通控制閥;8.垂直起落噴管;9.點火器。
注飛機起落時，三通控制閥7處於圖示位置，獨立燃燒室4不工作;平飛時，將7正時針旋轉90°。
圖10中1.導流錐;2.壓氣機;3.燃料噴咀;4.錐齒輪;5.正時齒輪組;6.獨立燃燒室;7.廢氣;8.燃氣棘輪;9.壓縮空氣管道;10.火花塞;10′.點火器;11.燃氣流;12.衝壓發動機。
注;超過音速後，定容式燃氣輪機即停止工作，僅衝壓發動機工作，這樣便於起飛，且發動機總重量輕。若不如圖9經濟，就不用此方案。
圖11中1.壓氣機;2.噴油咀;3.電磁點火器;4.燃油泵;5.錐齒輪付;6.燃氣棘輪;7.排氣管;8.火花塞;9.獨立燃燒室;10.正時齒輪;11.噴氣升力螺漿。
圖12中;
1.風車;2.燃油泵;3.電磁點火器;4.高壓點火線;5.(塑料)正時齒輪;6.燃料箱;7.高壓分油體;8.高壓油管(通向獨立燃燒室10的進氣體上的噴油咀);9.漏鬥形進氣體;10.獨立燃燒室(進氣體作了改動);11.安在進氣體氣腔內的噴油咀;12.尾噴管;13.火花塞;14.攜帶物。
注1.此結構的使用是一次性的;
2.各獨立燃燒室工作應同步，以便點火;
3.也可以加上潤滑系統或使用自潤滑材料，這樣飛行時間可延長。
圖13中1.獨立燃燒室;2.火花塞;3.燃氣棘輪;4.渦輪增壓器;5.噴油咀(將燃料噴入進氣體氣腔內);6.電磁點火器;7.燃油泵;8.機油泵;9.機油細濾器;10.機油初濾器;11.燃油細濾器;12.燃油初濾器;13.主動齒輪;14.正時齒輪室;15.機油管;16.回機油管;17.壓縮空氣管;18.功率輸出端;19.接壓氣機用的聯軸節;20.燃油箱;21.空氣濾網。
注此圖為本發明中兩個關鍵部件的組合，可利用壓縮空氣源單獨進行試驗(此時可取消渦輪增壓器4)，以驗證獨立燃燒室和燃氣棘輪的工作是否可靠，設計是否合理。按此圖試驗耗資甚少，且可說明問題。
圖14中1.氣室蓋;2.出氣孔;3.止推軸承;4.矽橡膠圈;5.氣封;6.驅動齒輪;7.滑動軸承;8.排氣旋轉閥片;9.氣缸;10.進氣腔;11.活塞;12.連杆;13.十字接頭。
注此結構是為了提高壓氣機轉速(因為自動閥的頻率特性限制了活塞式壓氣機轉速的進一步提高)，減小餘隙容積，以增大結構Ⅰ的比功率。閥片的潤滑系利用活塞環漏出的少量混入壓縮空氣中的機油，也可以設計成強制潤滑或採用自潤滑材料作閥片等。利用氣室中的壓力使閥片貼緊保持密封。
圖15中1.壓氣機;2.獨立燃燒室;3.燃氣棘輪;4.A、4B、起動電機;5.正時齒輪組;6.正時齒輪室殼;7.離合器;8.主發電機;8′.付發電機;9.燃氣渦輪機;10.廢氣鍋爐;11.蒸汽渦輪機;12.凝汽器;13.水泵。
注1.此三聯循環後的綜合熱效率接近同溫限下的卡諾循環;
2.三聯循環中的任兩個結構單元亦可構成二聯循環。
權利要求
1.獨立燃燒室A、B，它們的特徵是a、採用無偏心的連續迴轉式閥片，由驅動軸驅動進行配氣，b、利用壓縮空氣的壓力保證閥片的密封，c、利用旋轉運動的離心力產生的甩機油作用及與油腔鑽通的油孔保證閥片配合部位的潤滑，d、將機油引入燃室體、排氣體和閥片的冷卻腔進行冷卻，e、通過設計或調整燃燒角β，可以保證燃料在定容下完全燃燒，f、閥片亦可以採用自潤滑材料或工程陶瓷，g、獨立燃燒室B在關閉氣口時，利用氣膜封閉氣口，完全避免了燃氣對閥片的衝刷，h、具有總成的形式，每個總成有若干個分室，一臺燃氣輪機上可以有若干只總成。
2.根據權利要求
1所述的辦法，改進活塞式壓氣機的氣閥，其特徵在於不用自動閥和「T」形閥門，而用盤形閥門，從而轉速提高，餘隙容積減少，驅動方便，製造容易。
3.燃氣棘輪A、B，它們的特徵是a、燃氣沿切向進入燃氣棘輪，作用於棘齒的正面，沿切向排出，b、其靜止部件和運動部件上均設有冷卻腔(採用工程陶瓷時除外)，c、配合摩擦表面有充分的潤滑和冷卻條件，d、剛性很好，可以高速運轉而不超過其共振極限，e、燃氣棘輪B的設計有利於降低轉速，增大扭矩，f、主要零、部件可以用工程陶瓷製造。
4.根據權利要求
1、3所述的裝置，與各種壓氣機組合可以得到不同性能的燃氣輪機，按結構Ⅰ組合適用於牽引交通工具，按結構Ⅱ組合適用於發電，按結構Ⅲ組合適用於噴氣飛行，按結構Ⅳ組合便於改進以往的燃氣輪機，除此之外，還可以有其它組合方式。
5.根據權利要求
1、3、4所述的裝置，靈活設計，可以產生以下效用a、用定容式燃氣輪機直接自行製備壓縮空氣作各種用途，b、用結構Ⅲ製成垂直起落飛機，c、製成定容式衝壓推進器，d、與燃氣渦輪、蒸汽渦輪構成聯合循環，e、將結機Ⅰ中的定比減速器改為變比減速器，發動機功率範圍可大大增加，f、燃氣棘輪高速運轉的動能和高速飛行時壓氣機產生的風車效應，都可以通過離合器來利用。
專利摘要
提出了四種基本的，簡單易行的定容式燃氣輪機構結方案，以適應水陸交通，無水發電及航空等方面的需要。四種方案中都採用兩個關健部件一獨立燃燒室及燃氣棘輪。這樣，就使定容式燃氣輪機研製中存在的四大難題得以基本解決，從而使整機具有簡單輕巧，熱效高，比功率大，成本低，便於實現系列化，專業化、標準化生產等優點。同時使得各種壓氣機都成了定容式燃氣輪機的職能機構。按照9、還可以製成垂直起落的高超音速戰略飛機。
文檔編號F02C5/02GK85102935SQ85102935
公開日1986年5月10日 申請日期1985年4月18日
發明者李石開 申請人:李石開導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan