[发明专利]一种离心发动机

摘要

本发明给出一种离心发动机,它由机体(1)、离心燃气发生装置(2)、燃气能量转化装置(3)以及一些辅助机构等几个部分构成。离心燃气发生装置(2)的核心构件为一离心转子(4),离心转子(4)由进气口(7)、离心空气压缩叶轮(8)、转动燃烧室(9)、径流涡轮(10)、出气口(11)依次同轴叠加而成。发动机运转时,离心转子(4)能够产生高压高温燃气,燃气能量转化装置(3)把高压高温燃气的热能转化为机械能并对外输出功率。

主权项

1、一种离心发动机，它由机体(1)、燃气能量转化装置(3)、燃油系、燃气系、起动系、润滑系、冷却系等几部分构成，其特征在于，它还包括一离心燃气发生装置(2)；离心燃气发生装置(2)由离心转子(4)、转子腔体(5)、转子驱动装置(6)三个部分构成；离心转子(4)的外形为一旋转体，它由进气口(7)、离心空气压缩叶轮(8)、转动燃烧室(9)、径流涡轮(10)、出气口(11)五个部件依次同轴叠加而成；转动燃烧室(9)的外形为一圆柱体，在圆柱内周对称的设有多个与转轴平行、截面为圆形或扇环形的燃烧管(16)；离心空气压缩叶轮(8)和径流涡轮(10)的结构基本对称，它们都具有与燃烧管(16)等数的叶片，从而把各自的气路分隔成数目与燃烧管(16)相等的导气管；离心空气压缩叶轮(8)的导气管(17)出口与转动燃烧室(9)的燃烧管(16)入口相连通，转动燃烧室(9)的燃烧管(16)出口与径流涡轮(10)的导气管(19)入口相连通；离心空气压缩叶轮(8)导气管(17)出口的中心、转动燃烧室(9)燃烧管(16)的中心以及径流涡轮(10)导气管(19)入口的中心三者到转子轴线的距离相等，这一距离称为离心转子(4)的有效半径；离心转子(4)的进气口(7)的半径略小于出气口(11)的半径，但二者都远小于离心转子(4)的有效半径；离心转子(4)应选用抗拉强度高且密度较小比强度大的材料；转动燃烧室(9)的燃烧管(16)和径流涡轮(10)应内衬耐高温材料；发动机运转时，空气从进气口(7)进入转子，在离心压缩叶轮(8)内空气被压缩和加速，在燃烧室(9)内空气与燃油发生燃烧反应，燃气温度升高并等压膨胀，在径流涡轮(10)内燃气减压膨胀并减速，最后燃气从出气口(11)流出转子；由于离心压缩叶轮(8)和径流涡轮(10)的有效半径相等，而离心转子(4)的进气口(7)和出气口(11)的半径差别较小，压缩叶轮(8)对空气所做的功基本等于燃气对径流涡轮(10)所做的功；又由于在径流涡轮(10)内燃气的温度高于压缩叶轮(8)内空气的温度，在径流涡轮(10)内燃气压力减小的数值小于在压缩叶轮(8)内空气压力增加的数值，从而造成出气口(11)处燃气的压强大于进气口(7)处空气的压强；离心转子(4)的基本特性是在它运转时除了克服摩擦阻力外不消耗能量，同时它能够产生高压燃气；离心转子(4)的另一个重要特点是它的燃烧室(9)跟压缩叶轮(8)、径流涡轮(10)固定在同一转轴上并一起转动，这样气流在压缩叶轮(8)与燃烧室(9)之间、燃烧室(9)与径流涡轮(10)之间的流动是在相对静止的管道内进行的，而且气体相对于管壁流动的速度较小，因此不存在复杂的速度耦合关系，这种结构不仅有利于提高发动机效率，而且可以允许在较宽的范围内自由调节气体流量；离心转子(4)的燃油供应方式有两种：一种是直喷式供油，即把燃油直接喷入转动燃烧室(9)，这种方式需要设置一由进油孔(12)、离心燃油增压管(13)和喷油咀(14)三部分构成的转子油路；进油孔(12)在离心转子(4)的轴心处，并通过转动密封件与外供油管相连通；离心燃油增压管(13)设置在离心转子(4)内，它连通进油孔(12)和喷油咀(14)；喷油咀(14)的开口位于燃烧室(9)的入口处；另一种是预混式供油，即燃油先汽化并在进气口(7)处与空气混合，混合后的可燃气体从进气口(7)经离心压缩叶轮(8)进入燃烧室(9)，这种方式不需要再设置转子油路；离心转子(4)安装在转子腔体(5)内，转子腔体(5)在转子进气口(7)处和出气口(11)处设有转动密封件，从而把出气口(11)处的高压腔与进气口(7)处的低压腔隔离开；转子驱动装置(6)一般为一与离心转子(4)同轴的涡轮机构，它利用离心转子(4)产生的高压高温燃气驱动离心转子(4)转动；在一些情况下，燃气能量转化装置(3)可以直接驱动离心转子(4)转动，这时不需要再设置专用的转子驱动装置(6)；转子驱动装置(6)与离心转子(4)转轴之间最好用单向转动的棘轮连接；在有电源的情况下，转子驱动装置(6)还可以是一电动机。