专利名称：小型燃气轮机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种小型燃气轮机。
目前流行的中小型发动机主要为内燃机，如汽油机和柴油机，这两种发动机的主要缺点在于排放有毒废气、噪音大、振动大、以及体积显得笨重。
本实用新型的目的在于提供一种无污染、无噪音、无振动、结构紧凑、马力强劲、高效节能、机体表面温升小的小型燃气轮机。
本实用新型是通过如下方式实现的一种小型燃气轮机，包括机体[1]、机盖[6]、一级叶轮齿轮[2]、转轴[4]、轴端过滤网[34]、输出齿轮[5]、内齿轮[7]、换向齿轮[8]、环形空气过滤网[9]、二级叶轮[11]、一级叶轮[13]、轮罩[16]、火焰检测针[19]、火焰检测针导线[30]、打火针[20]、打火针导线[31]、风压开关[27]、风压开关连接管[28]、排气口[29]、控制电路[41]、燃气调制系统[40]、燃气输入管[32]、燃气喷咀[23]、燃气导流套[22]、燃气罐[39]以及与转轴[4]固联的风火轮[33]、组成风火轮[33]的风火轮座[14]、风火轮盖[15]、汽化室[18]、蒸汽空气加速管[35]、火道[36]、火道延伸护条[38]、轴端盖[24]、蒸汽空气喷咀[43]、烟气喷咀[44]，其特征是一级叶轮[13]、一级叶轮齿轮[2]、二级叶轮[11]、内齿轮[7]、风火轮[33]、轮罩[16]与转轴[4]共轴线，但不共轴，轮罩[16]为双层结构。风火轮[33]由风火轮座[14]、风火轮盖[15]、二次进风孔[26]、汽化室[18]、蒸汽空气加速管入口[25]、蒸汽(空气)加速管[35]、火道[36]、轴端盖[24]、蒸汽空气喷咀[43]、烟气喷咀[44]等组成，蒸汽(空气)加速管[35]为均布在风火轮座[14]与风火轮盖[15]之间数条形状相同的阿基米德螺线状管道，蒸汽(空气)加速管[35]靠近转轴[4]轴线一端与汽化室[18]联通，另一端联接蒸汽(空气)喷咀[43]；火道[36]则由蒸汽(空气)加速管[35]外壁与风火轮座[14]、风火轮盖[15]之间的空间形成，其靠近转轴[4]轴线一端与燃气导流套[22]联通，另一端联接烟气喷咀[44]。在风火轮座[14]、风火轮盖[15]的不同半径上，与火道[36]对应的位置开有多个二次进风孔[26]。轮罩[16]开口一端与机体[1]联接，该端外层周向开有多个轮罩空气进入孔[17]，另一端内层开有呈环形布置的多个小孔[48]，小孔[48]与二次进风孔[26]联通。机体[1]上靠与轮罩[16]联接的一端开有呈环形布置的多个机体空气进入孔[10]。转轴[4]中部开有转轴通孔[3]，并与汽化室[18]联通。二级叶轮[11]固联于风火轮[33]上，与风火轮[33]及转轴[4]共轴并同向转动。一级叶轮[13]与转轴[4]的传动关系由一级叶轮齿轮[2]、换向齿轮[8]及内齿轮[7]确定，并通过一级叶轮齿轮[2]、换向齿轮[8]、内齿轮[7]将运动与动力传递给转轴[4]。轴端盖[24]固联于风火轮[33]上，其靠汽化室[18]一侧有数条幅射状曲线凸筋[42]。燃气导流套[22]的燃气进入端为圆柱孔[45]，燃气流出端为圆锥孔[46]，圆锥孔[46]中部有一锥形导流体[47]，导流体[47]中部开有一小孔[21]。
本实用新型综合了燃气轮机、蒸汽机以及内燃机的优点，采用火道36与蒸汽(空气)加速管35均匀分隔，相邻相间的设计，利用燃气连续燃烧并使其热能直接转化为工作物质(蒸汽或空气)动能的方式推动轮轴旋转。因此具有如下特点1、无振动本实用新型无作平面运动的构件，不会有惯性力引起的振动。
2、噪音小本实用新型采用连续燃烧方式获取能量，噪音小，不会产生内燃机那种脉动式爆呜声。
3、无污染本实用新型主要采用燃气作燃料，燃烧过后的烟气中主要成份为水汽和微量的CO(COα＝1≤0.03％)，可视为无害或无污染。
4、体积小本实用新型运动构件全部作定轴转动，不象作平面运动构件(如连杆)那样需要较大空间，因而各运动构件的转动空间可充分合理安排，使其结构紧凑、体积小巧。
5、高效节能本实用新型采用了风火轮33与转轴4固联并作同向转动的设计，使风火轮33本身起到了一级叶轮的作用，加上另外的一级叶轮13、二级叶轮11，实际上总共有三级叶轮工作，工作物质(蒸汽或空气)的能量可得到充分利用；另外本实用新型轮罩16采用双层结构并规定了由外至内的有序二次进风路线，可利用风火轮33向周边传播的热量加热二次空气以减少热能损失，从而具有高效节能的特点。
6、过载保护本实用新型由于其结构和燃烧方式不同于内燃机，不会因为过载而发生故障，过载时，发动机只是转速降低或停转，当过载解除立即可以重新正常运转，并不发生机体损坏等故障。
7、风火轮各处温度均匀本实用新型风火轮33中火道36与蒸汽(空气)加速管35采用相间相邻、均匀分布的形式，蒸汽(空气)加速管35中高速流动的蒸汽(或空气)能及时带走风火轮33上各处的热量，使整个风火轮33各处温度均匀，不发生局部过热情况。
8、机体温升小本实用新型设计了合理的二次进风路线，风火轮33向外传播的热量及时被二次空气重新带入风火轮33，热量很难传播到机体1和轮罩16上，即使发动机长时间运转，机体1及轮罩16外表的温升也会很小。
9、对空气要求低本实用新型既可采用压力水作为工作物质，也可采用空气作为工作物质，当采用空气作为工作物质时，只需通过轴端过滤网34对空气作简单过滤即可。
10、无级调速本实用新型只需通过控制燃气进气量，就能调节发动机的输出功率和转速，实现无级调速。
11、对燃料的选择方便本实用新型除了采用燃气作为燃料外还可以选择煤油、酒精(需雾状喷射)等作燃料。
12、操作方便、安全可靠本实用新型结构简单紧凑，操作维护方便且故障率低，由于设置了用于检测火焰的熄火保护装置及检测轮轴是否正常转动的风压开关，其使用过程中的安全性及可靠性得到切实的保证。
本实用新型作为一种原动力具有广泛的适用领域，可作为助力车、摩托车的动力，作为家用、农用、军用以及其它野外流动作业发电的动力，或直接带动其它用途的工作机。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明
图1为本实用新型的结构图；图2为本实用新型的A向视图；图3为本实用新型的A—A剖视图；图4为本实用新型的C向视图；图5为本实用新型的B向视图。
下面参照附图对本实用新型作进一步详细说明参照
图1—图5，说明本实用新型工作原理，打开水阀，压力水通过水气联动阀(图中未画出)按箭头所示的路线①进入转轴通孔3，同时水气联动阀上的微动开关接通，控制电路41开始工作(用空气作为工作物质时，这一过程可以直接让空气按箭头所示的路线①进入转轴通孔3来代替，这时须用手启动控制电路)，打火针20打火，燃气调控系统40中的电磁阀打开，燃气接通并从燃气喷咀23喷出进入燃气导流套22，一次空气同时从燃气喷咀23与燃气导流套22之间的间隙进入导流套与燃气混合，遇上脉冲火花后着火燃烧，着火的燃气从火道口37进入火道36，火道两侧的二次进风孔26进入二次空气，使燃气在火道中完全燃烧，燃烧后的烟气从火道末端的烟气喷咀44喷出，风火轮33开始旋转。与此同时，从转轴通孔3进入的压力水(或空气)在汽化室18中迅速汽化(或加热)，由于离心力的作用和轴端盖24上幅射状曲线凸筋42的推动，加热的蒸汽(或空气)被甩入蒸汽(空气)加速管35，进入蒸汽(空气)加速管35的蒸汽(或空气)在离心力、管道壁的导向及热能直接转化为蒸汽(或空气)动能的共同作用下不断沿蒸汽(空气)加速管35加速，直至从蒸汽(空气)加速管35末端的蒸汽(空气)喷咀43高速喷出，其喷出方向与烟气的喷出方向相同。
从喷咀喷出的烟气和蒸汽(或空气)一方面作用在风火轮33上，推动风火轮33旋转，另一方面作用在一级叶轮13上，推动一级叶轮13作与风火轮33相反方向的旋转，烟气和蒸汽(或空气)经一级叶轮13后再流经二级叶轮11，推动二级叶轮11作与一级叶轮13相反方向的旋转，即作与风火轮13相同方向的旋转，从二级叶轮11流出的烟气与蒸汽(或空气)的混合物从排气口29排出。二级叶轮11、风火轮33与转轴4固联一体，而一级叶轮11通过一级叶轮齿轮2、换向齿轮8、内齿轮7与转轴4实现运动和动力的传递，最后，运动和动力由输出齿轮5输出。
流经蒸汽(空气)加速管35的蒸汽(或空气)除了作为工作物质推动轮轴旋转外，另一个重要作用就是通过均匀分布的蒸汽(空气)加速管35及时带走风火轮33上各处的热量，使整个风火轮33的工作温度能稳定且均匀地保持一个适当的范围，防止局部过热。
工作过程中的二次进风是按
图1箭头所示的路线②、路线③实现的。下面分述它们的流经顺序及作用。路线②的二次进风顺序是空气经过环形过滤网9，进入环形布置在机体1右端的机体空气进入孔10，流经一级叶轮13的轮幅孔，进入二次进风孔26，这种规定路线的二次进风能将风火轮33向左端传播的热量重新带入火道36，确保二次进风为热空气，同时阻止机体1温升过高；路线③的二次进风顺序是空气从轮罩16开口一端外层上的轮罩空气进入孔17进入轮罩16的夹层空间，先从左向右流动，然后从周边向轴线方向流动，经轮罩16内层环形布置的小孔48进入风火轮33与轮罩16之间的空间，进入二次进风孔26，这种由外向内有序流动的路线，使进入轮罩空气进入孔17的空气被风火轮33向右和向周向传播的热量逐步加热，其作用在于确保二次进风为热空气，阻止轮罩16温升过高，这种有序流动的二次进风，兼有节能的效果。
按路线①流经转轴通孔3的压力水(或空气)不断将传播到机体1、转轴4上的热量带回汽化室18，可有效降低机体1油箱中机油温度。
火焰检测针19烧结在燃气导流套22中，位于燃气导流套22的左端，是一种熄火保护装置，在正常燃烧状态下，电磁阀处于开启状态，一旦火焰熄灭，或在电脉冲打火数秒针后未着火，火焰检测针检得的信息通过控制电路41，关闭电磁阀，切断燃气供给。
风压开关27通过风压开关连接管28与风火轮33周向的空间连通，是一种停转保护装置，用于检测风火轮33在点火数秒钟后是否处于正常转动状态，当转轴4不转或转速低于某一规定值时，控制电路41关闭电磁阀，切断燃气供给。
发动机转轴4的调速通过调节燃气调控系统40中的燃气调节阀实现。
权利要求1.一种小型燃气轮机，包括机体[1]、机盖[6]、一级叶轮齿轮[2]、转轴[4]、轴端过滤网[34]、输出齿轮[5]、内齿轮[7]、换向齿轮[8]、环形空气过滤网[9]、二级叶轮[11]、一级叶轮[13]、轮罩[16]、火焰检测针[19]、火焰检测针导线[30]、打火针[20]、打火针导线[31]、风压开关[27]、风压开关连接管[28]、排气口[29]、控制电路[41]、燃气调制系统[40]、燃气输入管[32]、燃气喷咀[23]、燃气导流套[22]、燃气罐[39]以及与转轴[4]固联的风火轮[33]、组成风火轮[33]的风火轮座[14]、风火轮盖[15]、汽化室[18]、蒸汽空气加速管[35]、火道[36]、火道延伸护条[38]、轴端盖[24]、蒸汽空气喷咀[43]、烟气喷咀[44]，其特征是一级叶轮[13]、一级叶轮齿轮[2]、二级叶轮[11]、内齿轮[7]、风火轮[33]、轮罩[16]与转轴[4]共轴线，但不共轴，轮罩[16]为双层结构。
2.根据权利要求1所述的小型燃气轮机，其特征是风火轮[33]由风火轮座[14]、风火轮盖[15]、二次进风孔[26]、汽化室[18]、蒸汽空气加速管入口[25]、蒸汽(空气)加速管[35]、火道[36]、轴端盖[24]、蒸汽空气喷咀[43]、烟气喷咀[44]等组成，蒸汽(空气)加速管[35]为均布在风火轮座[14]与风火轮盖[15]之间数条形状相同的阿基米德螺线状管道，蒸汽(空气)加速管[35]靠近转轴[4]轴线一端与汽化室[18]联通，另一端联接蒸汽(空气)喷咀[43]；火道[36]则由蒸汽(空气)加速管[35]外壁与风火轮座[14]、风火轮盖[15]之间的空间形成，其靠近转轴[4]轴线一端与燃气导流套[22]联通，另一端联接烟气喷咀[44]。
3.根据权利要求1或2所述小型燃气轮机，其特征是在风火轮座[14]、风火轮盖[15]的不同半径上，与火道[36]对应的位置开有多个二次进风孔[26]。
4.根据权利要求1所述小型燃气轮机，其特征是轮罩[16]开口一端与机体[1]联接，该端外层周向开有多个轮罩空气进入孔[17]，另一端内层开有呈环形布置的多个小孔[48]，小孔[48]与二次进风孔[26]联通。
5.根据权利要求1所述小型燃气轮机，其特征是机体[1]上靠与轮罩[16]联接的一端开有呈环形布置的多个机体空气进入孔[10]。
6.根据权利要求1所述小型燃气轮机，其特征是转轴[4]中部开有转轴通孔[3]，并与汽化室[18]联通。
7.根据权利要求1所述小型燃气轮机，其特征是二级叶轮[11]固联于风火轮[33]上，与风火轮[33]及转轴[4]共轴并同向转动。
8.根据权利要求1所述小型燃气轮机，其特征是一级叶轮[13]与转轴[4]的传动关系由一级叶轮齿轮[2]、换向齿轮[8]及内齿轮[7]确定，并通过一级叶轮齿轮[2]、换向齿轮[8]、内齿轮[7]将运动与动力传递给转轴[4]。
9.根据权利要求1或2所述小型燃气轮机，其特征是轴端盖[24]固联于风火轮[33]上，其靠汽化室[18]一侧有数条幅射状曲线凸筋[42]。
10.根据权利要求1所述小型燃气轮机，其特征是燃气导流套[22]的燃气进入端为圆柱孔[45]，燃气流出端为圆锥孔[46]，圆锥孔[46]中部有一锥形导流体[47]，导流体[47]中部开有一小孔[21]。
专利摘要本实用新型涉及小型燃气轮机,它主要由机体、转轴、一级叶轮、二级叶轮、一级叶轮齿轮、换向齿轮、内齿轮、风火轮、轮罩、火焰检测针、打火针、风压开关、控制电路、燃气罐、燃气调控系统、燃气喷嘴、燃气导流套、输出齿轮等组成。具有无污染、无噪音、无振动、结构紧凑、马力强劲、高效节能、机体表面温升小的特点,堪称绿色发动机。
文档编号F02C3/00GK2471940SQ0121337
公开日2002年1月16日 申请日期2001年2月8日 优先权日2001年2月8日
发明者黄树祥 申请人:黄树祥