专利名称：活塞式压气机压气且燃烧室壳体旋转的燃气轮机及其实现方法
技术领域：
本发明涉及一种燃气轮机，尤其是一种以活塞式压气机压气而燃烧室壳体旋转工作的燃气轮机。
背景技术：
传统燃气轮机以叶轮式压气机将空气压入燃烧室，叶轮式压气机的主要缺点是发动机工作在低速时，其效率大幅下降，难以满足发动机的工作条件；而且传统燃气轮机的涡轮冷却困难，导致涡轮前温度不能太高，从而导致发动机的热效率较低，发动机工作在低速时其热效率更大幅下降。
发明内容
本发明提供一种活塞式压气机压气且燃烧时壳体旋转的燃气轮机及其实现方法能改善背景技术中的不足。
本发明采用的压气机是活塞式压气机，燃烧室壳体的出气端内壁上安装有叶轮，燃烧室壳体能绕轴线旋转，发动机工作时燃烧室内产生的燃气推动叶轮连同燃烧室壳体一起绕轴线旋转，而旋转的燃烧室壳体又驱动活塞式压气机工作，将空气压进燃烧室与燃料混合燃烧，产生的燃气再推动叶轮及燃烧室壳体转动，这样实现发动机持续稳定地工作。当然，燃烧室壳体驱动活塞式压气机的方式包括间接驱动的方式，即先由燃烧室壳体驱动发电机发电，然后将发出的电输给电动机，通过电动机驱动活塞式压气机工作。
上述的活塞式压气机是指所有以活塞(或柱塞)在气缸内往复运动而实现压气的这一类压气机，包括曲轴连杆活塞式压气机、斜盘活塞式压气机等。
由于本发明采用活塞式压气机，并且叶轮和燃烧室壳体形成一个整体并能绕轴线旋转，所以本发明具有以下特点低速性能优越，响应快；叶轮容易实现冷却；压气机增压比大，燃气温度高，所以功率和效率高；体积小重量轻。
图1是本发明的内部结构示意图，也是本发明的原理图； 图2是本发明与相关附件组合时的结构示意图； 图3是本发明与叶轮式压气机组合时的局部结构示意图； 图4是本发明实施例2的结构示意图； 图5是本发明实施例3的结构示意图。
具体实施例方式 为了能简单地进行说明起见，下面几个实施例中的活塞式压气机均采用曲轴连杆活塞式压气机。
事实例1 如图1所示，本实施例中的活塞式压气机由曲轴1、连杆4、活塞3、气缸2、进气道5、气门6、气门7、通道17组成，曲轴1与连杆4铰接，连杆4与活塞3铰接，活塞3在气缸2内并与气缸2配合，气缸2与通道17连接，气缸2靠近通道17端的侧壁上有开口，开口处装有气门6并接有进气道5，而靠近通道17端的端口上安装有气门7，压气机的出气口端(通道17末端)与燃烧室的壳体10配合连接，壳体10的出气口端与尾管14配合连接，壳体10能绕轴线旋转，壳体10前端的外部安装有齿轮的轮齿11而末端的内壁上安装有叶轮(涡轮)13，齿轮9与转轴8连接并与轮齿11啮合，转轴8的另一端上的圆锥齿轮与曲轴上的圆锥齿轮啮合，燃料管12从通道17端通入燃烧室16内，燃料管12的末端是喷嘴15，燃料管12末端的喷嘴15附近装有点火器(图中未画出)。当然通道17末端与壳体10进气端之间的配合面、壳体10末端与尾管14之间的配合面要采取密封措施，如安装密封圈，以防止漏气；并且安装止推件防止壳体10轴向串动。
发动机的工作过程发动机起动时，由起动机带动压气机工作，即带动曲轴1旋转，曲轴1通过连杆4带动活塞3在气缸2中往复运动，当活塞3从右向左运动的过程中气门7处于关闭状态而气门6处于打开状态，空气从进气道5流入气缸2内，当活塞从左向右运动的过程中，气门6处于关闭状态而气门7处于打开状态，空气被压进燃烧室16内并与喷嘴15喷出的燃料混合，然后被点火器点燃，燃烧产生的高温高压气体冲向叶轮13，推动叶轮13连同壳体10一起绕轴线旋转，壳体10上的轮齿11带动齿轮9连同转轴8转动，转轴8再通过圆锥齿轮驱动曲轴转动，使压气机继续工作将空气压进燃烧室与燃料混合燃烧，产生的燃气再推动叶轮13和壳体10旋转，这样循环工作下去，当发动机工作稳定后，起动机可以脱离曲轴并停止工作。当然，在转轴8上可安装减速器18如图2所示，以降低曲轴的转速。本实施例安装的曲轴连杆活塞式压气机其实是有两个，为使压气机供气具有更好的连续性，可在曲轴上安装两个以上的活塞式压气机。
壳体10与尾管14的连接方式可采用如图2所示的方式，尾管14内固定有支撑杆23，固定轴24固定在支撑杆23上，叶轮13通过轴承(图中未画出)支撑在固定轴24上，即叶轮13与固定轴24之间安装有轴承，壳体10末端外部安装有叶片22，壳体10旋转时，叶片22往尾管压气以防止燃气从壳体10与尾管14之间漏出，当然固定轴24前端可安装叶片25为叶轮13导流。
由于活塞式压气机和壳体10存在惯性，在发动机加速时，或多或少地出现迟滞现象，此时可用电动机辅助加速，如图2所示，在曲轴1的一端与电动机21接合，曲轴1上安装有离合器20，转轴8上安装离合器19。当发动机要迅速加速时，离合器19分离，而离合器20接合，同时电动机21工作，输出动力驱动曲轴1加速转动，使压气机迅速往燃烧室压进更多的空气，只要喷嘴相应地迅速喷入更多的燃料，发动机就会迅速地输出更多的功率，从而改善发动机的加速性能，当发动机工作稳定后，离合器19接合，离合器20分离，同时电动机21停止工作。
为增加发动机的功率和提高发动机的高速性能，可以为发动机安装一个叶轮式压气机辅助压气。如图3所示，在转轴8上安装一个叶轮式压气机26，进气道5可分为两条支管，一条通往活塞式压气机，另一条通往叶轮式压气机26，叶轮式压气机26的出气道27与通道17连接，出气道27的出气端口上装有气门28，当发动机运行在低速时，通道17内的气压大于出气道27内的气压，气门28处于关闭状态，当发动机运行在高速时，叶轮式压气机产生足够高的气压，推开气门28，空气经通道17流入燃烧室内，增加了发动机的进气量和气压，只要增加燃料的输入量，发动机就可以发出更大的功率，当发动机要运行在更高速时，可使离合器19分离，也就是活塞式压气机停止工作，只有叶轮式压气机工作。
实施例2 本实施例与实施例1基本相同，不同的是压气机的驱动方式。如图4所示，在壳体10进气端内安装支撑杆29，再将转轴30固定在支撑杆29上，转轴30从两活塞式压气机之间直通至曲轴端，再通过圆锥齿轮直接带动曲轴转动，此时燃料管(图中未画出)可从转轴30内部通入燃烧室内。
实施例3 本实施例中的压气机不是由壳体直接驱动，而是由电动机驱动。如图5所示，在壳体10进气端内安装支撑杆29，在支撑杆29上安装发电机转子31，在通道17内安装发电机定子32，曲轴的一端与电动机21接合，当发动机工作时，壳体10连同发电机转子31一起转动，使发电机发电，发出的电再输往电动机21，电动机21输出的动力驱动曲轴转动，使压气机工作。当然，发电机发出的电可以先储存于电池内，再由电池输给电动机，最后驱动压气机的工作。
权利要求
1.活塞式压气机压气且燃烧室壳体旋转的燃气轮机及其实现方法其特征在于压气机采用活塞式压气机，燃烧室壳体的出气端内壁上安装有叶轮，燃烧室壳体能绕轴线旋转，发动机工作时燃烧室内产生的燃气推动叶轮连同燃烧室壳体一起绕轴线旋转，而旋转的燃烧室壳体驱动活塞式压气机工作，将空气压进燃烧室与燃料混合燃烧，产生的燃气再推动叶轮及燃烧室壳体转动，这样实现发动机持续稳定地工作。
全文摘要
活塞式压气机压气且燃烧室壳体旋转的燃气轮机及其实现方法。本发明采用的压气机是活塞式压气机，燃烧室壳体的出气端内壁上安装有叶轮，燃烧室壳体能绕轴线旋转，发动机工作时燃烧室内产生的燃气推动叶轮连同燃烧室壳体一起绕轴线旋转，而旋转的燃烧室壳体又驱动活塞式压气机工作，将空气压进燃烧室与燃料混合燃烧，产生的燃气再推动叶轮及燃烧室壳体转动，这样实现发动机持续稳定地工作。由于本发明采用活塞式压气机，并且叶轮和燃烧室壳体形成一个整体并能绕轴线旋转，所以本发明具有以下特点低速性能优越，响应快；叶轮容易实现冷却；压气机增压比大，燃气温度高，所以功率和效率高；体积小重量轻。
文档编号F02C3/16GK101109325SQ200610106599
公开日2008年1月23日 申请日期2006年7月17日 优先权日2006年7月17日
发明者李志文 申请人:李志文