新型发动的制造方法
新型发动的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种新型发动机，其结构包括圆环涵道缸体(GT)、螺旋筋板(LJ)、转动盘(P)、耦合转子(C)以及喷射装置、点火装置、排气装置等，圆环涵道缸体(GT)是一个有圆环形空腔(K)的固定缸体，沿圆环形空腔(K)开有缸体环槽，转动盘(P)位于缸体环槽内，螺旋筋板(LJ)位于圆环形空腔(K)中，沿(K)的圆弧面分布，并与圆环涵道缸体(GT)联结成一体，耦合转子(C)安装在转动盘(P)上，并位于圆环形空腔(K)内，耦合转子(C)的外圆边缘与圆环形空腔(K)的内表面形成机械配合，耦合转子(C)的转动轴线与转动盘(P)的转动轴线(0)相垂直，并与圆环形空腔(K)的圆环轴线(Q)相切。
【专利说明】新型发动机
发明领域:
[0001]本发明涉及一种新型发动机，进一步涉及燃气轮机。
发明背景:
[0002]本发明涉及一种新型发动机，可广泛应用于交通运输行业、工程机械、发电机组、大型轮船军舰、飞机、极速赛车、坦克及装甲车辆等国民经济领域。
[0003]现有普遍采用发动机有直线往复活塞式发动机和燃气轮机，而直线往复活塞式一般是直线往复二冲程或四冲程工作形式。其中只有一个冲程是动力输出状态，其它冲程均为动力损耗状态。作为燃烧室产生动力的施压区和作为吸入空气、压缩空气、排出废汽的三个动力损耗的卸压区，都在同一个缸体内交替出现。活塞及其推杆处于不断加速、减速、停止、再加速、减速、停止的间歇性循环中，因此在大功率应用场合，会产生巨大的噪音和强烈的震动，其功率密度小，使得在大功率应用领域受到限制。
[0004]燃气轮机的主要优点是小而轻，功率密度大，用于船等运输机械时，既可节省空间，也可装备功率更大的燃气轮机以提高船的速度，但是其缺点是效率不够高，在部分负荷下效率下降快，空载时的燃料消耗量高，在中小功率应用领域，例如卡车、轿车等燃油消耗率高。
[0005]本发明提供了一种全新的技术方案，不仅具有往复活塞式发动机的简单可靠、重量轻、体积小的特点，也具有燃汽轮机的燃烧介质连续燃烧所具有的高转速、高扭矩和大功率的特点，同时可最大限度地将燃烧介质的能量转化为输出功率，其特点是动力更高、更加节能，更加环保。
[0006]关于本发明专利叙述中的名词解释:
[0007]1.转动轴线:转动体或旋转空间的转动轴线。如图1和图4中的转动轴线O。
[0008]2.轴面剖视图:与转动轴线相重合的平面上剖切所得的视图。如图1和图4所
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[0009]3.圆环轴线:轴面剖视图为圆形的三维体圆环，其圆环的环绕轴线，如图1、图4和图7中的轴线Q。
【发明内容】
:
[0010]本发明涉及一种新型发动机，其主要结构包括:圆环涵道缸体、螺旋筋板、转动盘、耦合转子、喷射装置、点火装置、排气装置等。其中圆环涵道缸体是一个有圆环形空腔的固定缸体，圆环形空腔的轴面剖视图形状为圆形，螺旋筋板位于所述圆环形空腔内，沿圆环形空腔的圆弧面分布，并与圆环涵道缸体联结为一体，圆环形空腔的缸体开有缸体环槽，转动盘位于缸体环槽中；耦合转子安装在转动盘上，位于圆环形空腔内，耦合转子的外径边缘与圆环形空腔的内表面形成机械配合，其转动轴线与转动盘转动轴线垂直，并与圆环形空腔的圆环轴线相切；耦合转子沿半径方向开有耦合槽，螺旋筋板可以穿过耦合槽，当耦合转子和转动盘与圆环涵道缸体发生相对转动时，螺旋筋板与耦合槽的滑动啮合推动耦合转子围绕自身转动轴线自转；
[0011]螺旋筋板沿所述圆环形空腔的圆弧表面分布，使得转动盘与圆环涵道缸体产生相对转动并以均匀转速转动时，耦合转子因耦合槽与螺旋筋板的滑动啮合而围绕自身转动轴线以均勻转速自转；
[0012]螺旋筋板的起始端位于转动盘的一侧，并与耦合转子的耦合槽开始滑动啮合，随着转动盘与圆环涵道缸体之间的相对转动，耦合转子在螺旋筋板的推力作用下自转，到达转动盘的另一侧的螺旋筋板的终止端，则螺旋筋板与耦合槽脱离啮合，并继续转动，回到螺旋筋板起始端的一侧，又开始下一次的滑动啮合；耦合转子将圆环涵道缸体的圆弧面、转动盘、螺旋筋板三者之间的空间分隔为高压区和低压区。
[0013]发动机由至少二个共轴的圆环涵道缸体组成，其中至少一个圆环涵道缸体为压气机，其中至少一个圆环涵道缸体为动力产生缸体；压气机转动盘一侧的低压区吸入空气，另一侧的高压区将空气压缩并输向动力产生缸体；动力产生缸体的圆环涵道缸体由转动盘的一侧形成高压区，在高压区压缩空气和燃烧介质燃烧膨胀产生的压力作用在耦合转子上，推动耦合转子在所述圆环形空腔内围绕转动盘转动轴心转动，从而带动转动盘转动输出动力。
[0014]发动机为连续燃烧工作方式,喷射装置向压气机产生的压缩空气中连续地喷射燃烧介质，点火装置位于喷射装置附近并用于发动机的点火启动，排气装置位于动力产生缸体的转动盘附近的低压区后侧；在压气机和动力产生缸体之间设有燃烧室，喷射装置和点火装置位于燃烧室内。
[0015]单个的圆环涵道缸体内，可以装有多个螺旋筋板和多个耦合转子；多个螺旋筋板可以并联排布也可以串联排布；多个耦合转子以转动盘的转动轴线为对称轴对称排布。发动机拥有多个动力产生缸体时，其中一个或多个动力产生缸体与压气机联为一体，向压气机提供压缩空气所需的动力，而其余的一个或多个动力产生缸体输出动力。
[0016]本发明所涉及的发动机，耦合转子作为行星转子围绕转动盘轴心连续转动，耦合转子受燃烧介质的膨胀产生的压力直接变成输出轴的扭力。动力缸体所承受的压力及温度都比较均衡，其输出功率因作功行程长而增大；整个系统没有曲轴、活塞及推杆，因此，机构变得简单，在高转速条件下，机构噪音小、震动轻微，工作稳定性好，可靠性高，在同等功率输出条件下，比现有燃气轮机节约20%?50%的燃料。
【专利附图】
【附图说明】:
[0017]图1本发明单个缸体实施例之一的剖视图
[0018]图2图1所示实施例转子和转动盘组合示意图
[0019]图3图1所示实施例的工作原理简图
[0020]图4本发明单个缸体实施例之二的剖视图
[0021]图5图4所示实施例的转子视图
[0022]图6图4所示实施例的工作原理简图
[0023]图7本发明单个缸体实施例之三的剖视图
[0024]图8图7所示实施例的工作原理简图
[0025]图9螺旋筋板的排列方式之一的示意图[0026]图10四缸体组合的实施例之一的剖视图
[0027]图11五缸体组合的实施例之一的剖视图
[0028]图12动力缸体的转动盘组件的实施例视图
[0029]在本发明专利的【专利附图】
【附图说明】中，图示的零部件的结构、尺寸及形状并不代表实际的零部件的结构、尺寸及形状，也不代表零部件之间的实际大小比例关系，图示只是用简明的方式对本发明实施例予以说明。
[0030]图1显示了本发明单个缸体实施例之一的轴面剖视图，图2显示了本实施例的转动盘和耦合转子组合体的三维视图。其结构包括圆环涵道缸体GT、螺旋筋板LJ、转动盘P、耦合转子C。圆环涵道缸体GT是一个有圆环形空腔K的固定缸体，其圆环形空腔的轴面剖视图形状为圆形。圆环涵道缸体GT沿圆环形空腔K开有缸体环槽，转动盘P位于缸体环槽内。螺旋筋板LJ位于圆环形空腔K中，沿K的圆弧面分布，并与圆环涵道缸体GT联结成一体。耦合转子C安装在转动盘P上，并位于圆环形空腔K内，耦合转子C的外圆边缘与圆环形空腔K的内表面形成机械配合，也就是说它们之间的配合可以是大的间隙配合，也可以是小的间隙配合，或者像直线往复摆动活塞式发动机安装活塞环一样，在它们之间安装一个弹性环，用以提高压力区的密封性能。耦合转子C的转动轴线与转动盘P的转动轴线O相垂直，并与圆环形空腔K的圆环轴线Q相切。耦合转子C沿半径方向开有耦合槽(如图2所示)，螺旋筋板LJ可以穿过耦合槽，耦合转子C随着转动盘P转动时，螺旋筋板LJ与耦合槽发生滑动啮合，并推动耦合转子C围绕自身转动轴线自转。螺旋筋板LJ沿圆环形空腔K的圆弧面分布，使得耦合转子C随转动盘P以均匀速度公转时，耦合转子C因耦合槽与螺旋筋板LJ的滑动啮合而围绕自身转动轴线以均匀转速自转。
[0031]如果设定耦合转子按图1所示的方向旋转，则耦合转子C与螺旋筋板LJ的起始端从转动盘P的左侧开始啮合，随着转动盘P的转动，耦合转子C在螺旋筋板LJ的推动力作用下自转一周到达转动盘P的右侧的螺旋筋板LJ的终止端，则耦合槽与螺旋筋板LJ脱离啮合。耦合槽随耦合转子C的自转又回到转动盘P的左侧，与螺旋筋板LJ的起始端开始下一个啮合过程。耦合转子C将圆环涵道缸体GT的圆弧面、转动盘P和螺旋筋板LJ三者之间的空间分隔为高压区和低压区。如果作为动力产生缸体，则缸体GT在转动盘P的左侧开始形成高压区，高压区充满压缩空气和燃烧介质混合后燃烧膨胀从转动盘左侧开孔V进入，压力作用在耦合转子C上，推动耦合转子C在圆环形空腔K内围绕转动盘P的转动轴线O公转，从而带动转动盘P输出动力；在转动盘右侧的低压区，转子将燃烧之后已经推动转子旋转做功的气体从开孔E挤压排出。如果作为压气机，则缸体GT在转动盘P的左侧开孔V开始吸入空气，并将转动盘P右侧的空气进行压缩，从而形成高压区，高压区充满压缩空气在转子C的推力作用下从右侧开孔E送向动力产生缸体。为了便于理解，图2的组合之前的转动盘P采用1/4剖视。
[0032]为了说明上述过程，用图3显示了螺旋筋板LJ在圆环形空腔K的圆弧面1-m-n上沿周向展开一周的平面图。尽管空间的圆弧面展开为一个圆形的平面会失去精确性，但可简明地显示其工作原理。
[0033]图3所示，为螺旋筋板LJ的展开曲线G。螺旋筋板LJ的起始端位于小直径处的31点位。耦合转子C围绕轴线O顺时针方向开始旋转，其耦合槽从31点位起与螺旋筋板LJ开始啮合，当耦合转子C转过1/4周，其耦合槽随耦合转子C转到33点位时，如果作为动力产生缸体，则高压区为31-32-33三个点之间的P区，32-33弧线约是I?η圆弧长度的1/4 ；耦合转子C自转1/2周，其耦合槽到达35点位时，高压区增加32-33-35-34四点之间的q区；耦合转子C自转过3/4，其耦合槽到达37点位时，高压区再增加34-35-37-36四点之间的r区；耦合转子C自转过一周，其耦合槽到达38点位时，高压区增加36-37-38-31四点之间的s区。34-35、36-37、31-38弧线长度分别约为I?η圆弧长的1/2、3/4及全长。如果将31-32以及41-38之间设为开孔区域，耦合转子C转到32-33位置时开始受膨胀气体的压力，将 31-38-39-33、33-39-40-35、35-40-41-37、37-41-38 点位之间的区域分别称为 t、U、V、w区，则除去P区域，耦合转子C所经过的q的部分区域，以及r、S、t、U、V均为动力输出位置的区域。，从P区到s区，耦合转子C的受力面积迅速增大，从t区到w区，随着燃烧膨胀的继续，耦合转子C的受力面积又逐步减少，到最后降为排放状态的最小压力。从q区到s区的超过180°范围内，扭矩的输出的连续性变大。当耦合转子C转到t区时，耦合转子C从起始位置已转过一周的行程。这时，耦合转子C的耦合槽与螺旋筋板LJ的终止端脱离啮合，并开始进入转动盘P的起始端一侧，与螺旋筋板LJ的起始端再一次进入啮合状态,进入下一个燃烧作功周期。与本次循环相同，从31 — 33 — 35开始下一个做功行程。因此，当耦合转子C转至38点位到39点位进入u区时，下一个膨胀作功状态同时进行。前面提到耦合转子C从31点位开始循环之时，本次的上一个工作循环已进入到了 t区，因此，每一次作功行程都有IV4周至IV2周，也就是450°?540°的作功范围。在2周720°的旋转行程中，约有360°的行程是两个膨胀做功同时进行。在耦合转子C的高压区一侧作功的同时，另一侧逐步变为低压区，同时正在排出气体，而无需专门的排汽行程，因此与直线往复式活塞发动机相比，本实施例具有很高的效率和输出扭矩，这也是本发明与现有技术相比，能够节约燃烧介质的一个重要原因。
[0034]同样的如果作为压气机，转子旋转方向的前方区域为压气的高压区，转子旋转方向的后方区域为吸气的低压区，耦合转子C自点位31-33-35-37再转至点位38时，耦合转子C吸入p、q、r、S区的空气，再到达32-39位置，则开始将q、r、s、t区的气体进行压缩，在上述过程中也同时对上一次行程所吸入的气体予以压缩，从39-40再到41点位，C将上述q、r、S、t的区域的气体向高压区挤压，将上一次行程所吸入的气体从41-38的开孔区压出缸体的同时，又继续从31-32的开口区吸入空气，因此作为压气机，其吸气和压气的过程在同时进行。
[0035]图4所示，为本发明单个缸体实施例之二的轴面剖视图，与上述实施例相同，其结构包括圆环涵道缸体GT、螺旋筋板、转动盘P、耦合转子如图5所示的三维图像，以及缸体开孔V和E，和这些开口的位置。转动盘P的安装、耦合转子的公转及自转的方式，圆环涵道缸体GT的工作方式等与上述实施例相同。所不同的是:圆环涵道缸体GT的圆弧表面分布着以圆环轴线Q为对称的4道螺旋筋板LJp LJ2、LJ3> LJ4,分别对应图5所示耦合转子的4道耦合槽，在图4所示的上半部剖切位置，螺旋筋板LJ4刚好处于起始端和终止端之间的螺旋涵道缸体开口槽的位置，因此被转动盘P占据，为了方便说明，依然在图4中指出了 LJ4的位置，图6显示了图4所述实施例的工作原理图，在图中显示了 2个耦合转子Cp C2的安装位置及工作状态，2个耦合转子以圆弧轴线Q为对称相互之间成同平面状态，图4所示的转动盘P和传动轴X联为一体，实际联结的细节本行业技术人员均已知晓多种方式，在这里不再赘述。[0036]与图3相同，图6显示了 4道螺旋筋板LJ1、LJ2、LJ3、LJ4在圆环形空腔K的圆弧面1-m-n (图4所示)上沿周向展开一周的平面图，图6所示，内圆1_2_3_4表示与转动盘P —侧相邻的螺旋筋板起始端的圆弧I，外圆8-12-16-20表示与转动盘P另一侧相邻的螺旋筋板的终止端的圆弧n，4条螺旋筋板LJ1、LJ2、LJ3、LJ4分别从点位1、2、3、4开始，终止于点位
8、12、16、20，每两条相邻的螺旋筋板之间的角度分别占有90 °的圆弧空间，也就是耦合转子上的两个相邻的耦合槽的径向夹角为90° (图5所示)，例如I~17、17~14、14~11、11~8分别占有I~8线段的长度1/4，其它如2~12、3~16、4~20之间依此相同。在转动盘两侧的缸体开口 V、E均沿着缸体的周向开口一圈(如图4所示)，在图6中显示，在耦合转子旋转时作为进气口和出气口的V和E至少被一个耦合转子隔开，这对压气机和动力产生缸体都是必要的。
[0037]图7显示了本发明单个缸体实施例之三的轴面剖视图，与图4所示实施例相同，其结构包括圆环涵道缸体GT、螺旋筋板LJpLJ2、LJ3、LJ4、转动盘P、耦合转子之一 C，其形状如图5所示的三维图像，以及缸体开孔V和E，耦合转子的公转及自转的方式，圆环涵道缸体GT的工作方式等与上述实施例相同。所不同的是:转动盘P的结构和安装方式、V和E开口的位置，在图7所示的上半部剖切位置，螺旋筋板LJ1刚好处于起始端和终止端之间的螺旋涵道缸体开口槽的位置，因此被转动盘P占据，为了方便说明，依然在图7中指出了 LJ1的位置，图8显示了图7所述实施例的工作原理图，在图中显示了 3个耦合转子C1X2X3的安装位置及工作状态，3个耦合转子CpCyC3以圆弧轴线Q为对称相互之间的夹角为120度，当然，可以采用四个耦合转子或者更多耦合转子的方案，而在本实施例中采用三个耦合转子，可以使得三个转子处于不同的受力状态，这样有利于作为压气机的转动盘接受均匀的转矩用于压缩空气，或者作为动力产生缸体的转动盘输出相对均匀的扭力。
[0038]与图6相同，图8显示了 4道螺旋筋板LJ1、LJ2、LJ3、LJ4在圆环形空腔K的圆弧面1-m-n(图7所示)上沿周向展开一周的平面图，内圆1-2-3-4表示与转动盘P内侧相邻的螺旋筋板起始端的圆弧I，外圆8-12-16-20表示与转动盘P外侧相邻的螺旋筋板的终止端的圆弧n，不同的是η的半径比I的半径大了转动盘的厚度。4条螺旋筋板Ι^、υ2、υ3、LJ4分别从点位1、2、3、4开始，终止于点位8、12、16、20，每两条相邻的螺旋筋板之间的角度分别占有90°的圆弧空间，如果设定``开始时，耦合转子C1位于I~8位置，耦合转子C2、C3位于图8所示的位置，以螺旋筋板LJ1和螺旋筋板LJ2之间的高压区和低压区(图8中的布点区域)的变化来说明工作原理:耦合转子C1从点位I~8转到目前C2的位置，相应的耦合转子C3从转到目前C1的位置，此时，1-2-5区域为膨胀介质进入的过程，转动过程中在螺旋筋板LJ1和LJ2之间，仅有耦合转子C2受到膨胀介质的直接推力作用，耦合转子C2和C3之间的封闭区域的膨胀介质的体积随着转动而所处旋转半径逐步增加，因耦合转子C2的9-6点位附近的受力区的半径比耦合转子C3的7-10点位附近受力区的半径小，因此，耦合转子C3受到顺时针方向的推力，而耦合转子C1的8-11段进入排气区则处于不受力状态。上述过程为耦合转子(:2和(:3之间的一个压力区从高压向低压转变的过程，其它的压力区也是同样的方式转变，这个转变过程是膨胀气体持续从1-2-3-4圆弧附近的进气口 V喷入并持续在8-12-16-20圆弧位附近的排气口 E排出的过程，在这个过程中，每个压力区的膨胀介质都在持续地推动耦合转子转动并通过转动盘P输出扭矩。
[0039]图9显示了本发明的螺旋筋板的排列方式之一的示意图，其工作原理与图4、图7所示实施例相同，不同的是:4个螺旋筋板之中，螺旋筋板LJ11和螺旋筋板LJ21为串联，螺旋筋板LJ12与螺旋筋板LJ22为串联，也就是螺旋筋板LJ11和螺旋筋板LJ12的起始端或终止端分别与转动盘P另一侧的螺旋筋板LJ21和螺旋筋板LJ22的终止端或起始端相对应，每个耦合转子围绕转动轴O公转一周，耦合转子的同一个耦合槽与前后两个螺旋筋板滑动啮合，也就是耦合转子要自转2周；而螺旋筋板LJ11和螺旋筋板LJ12为并联，螺旋筋板LJ21与螺旋筋板LJ22并联，也就是本实施例中的2并联2串联螺旋筋板结构，并有若干个耦合转子，但每个耦合转子只有两个耦合槽，转动盘每转动一周，螺旋涵道缸体则吸入及排除2倍的缸体容积的气体。
[0040]图10显示了一种4缸体组合的燃气轮机之一的实施例的剖示图，图示的燃气轮机由螺旋涵道缸体GT11、GT12、GT13、GT14组成，它们各自的转动盘P11、P12P13、P14与传动轴X联结在一起，其中GT11、GT12、GT13组成压气机，火焰筒F位于环形燃烧室内部，GT14为动力产生缸体；缸体GT11和GT12为多道螺旋筋板并联多道螺旋筋板串联结构，例如4并联5串联螺旋筋板结构；采用多个耦合转子结构，例如10个或者15个转子；GT13为4并联螺旋筋板的隔离缸体，有2个或者3个耦合转子，作为压气机的输出缸体并将燃烧室的高压高温气体与压气机压缩缸体GTll、GT12隔离开来，压气机的压缩缸体GTll、GT12分别有进气口 V1、V2，出气口与GT13的进气口相通，喷射装置位于火焰筒F上并将燃烧介质喷向火焰筒F内部，点火装置位于火焰筒F内部并在启动初期将燃烧介质在压缩空气中点燃，火焰筒的出口对向动力产生缸体GT14的进气口，同时在火焰筒F的周围有压气机送来的压缩空气对火焰筒进行冷却，动力产生缸体GT14为4并联螺旋筋板结构，有2个或3个耦合转子，加热后的高温燃气的作功能力显著提高，动力产生缸体GT14的转子的受力面积和受力半径均大于隔离缸体GT13的转子的受力面积和受力半径，因而动力产生缸体在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功，做功之后的气体从排气口 E4排出并输向排气装置，燃气轮机由静止起动时，需用起动机带着旋转，待加速到能独立运行后，起动机才脱开，启动的工作过程与现有的燃气轮机相同，不再一一赘述。
[0041]图11显示了一种5缸体组合的燃气轮机的实施例的剖示图，图示的燃气轮机由螺旋涵道缸体GT11、GT12、GT13、GT14、GT15组成，也就是在图1O所示实施例上增加一个动力缸体GT15，缸体GT14的排气口 E4与缸体GT15的进气口 K5相连，因为动力缸体GT15采用图7所示的转动盘形式，因此转动盘采用图12所示涡轮结构缸体，图12分别通过左侧的三维视图和右侧的前视图显示了转动盘P15的结构，GT14排出的压力燃气经过转动盘P15的涡轮片、进气口 K5进入动力缸体GT15推动转子旋转做功，在燃气经过转动盘P15的涡轮片时对涡轮片施加的压力，也推动转动盘P15的旋转做功，图中可见动力缸体的输出轴与缸体GT11、GT12、GT13、GT14所组成的燃气发生器的传动轴相分离，其特点与现有技术的燃气轮机一样，在此不再赘述。
[0042]关于喷射装置、点火装置、排汽装置、吸空气装置、安全装置、燃烧室、火焰筒、还有密封装置、润滑系统、燃烧介质的供应系统、冷却系统、起动系统等等，本领域的技术人员均已知晓，并在本领域广泛应用，不再在此一一赘述。
[0043]本发明可以应用于现有技术的燃气轮机当中，可以作为现有燃气轮机的燃气发生，或者作为压气机，或者作为压气机的一部分，也可以替代现有燃气轮机的动力涡轮，或者动力涡轮之后的燃气余压转换成旋转动力，例如图1、图4所示实施例作为压气机或者作为压气机的一部分，图7所示实施例可以替代现有燃气轮机的动力涡轮或者动力涡轮之后的燃气余压转换成旋转动力，以及图10所示实施例用于现有燃气轮机的燃气发生器，这样可以使得燃烧介质的能量得到最大程度的利用。
[0044]本发明所涉及的发动机，可以采用多种材料制造，例如各种金属材料、高强度合金材料以及陶瓷材料等等。
[0045]上述实施例以图示的方式说明了本发明，但是以图示方式说明的上述实施例不是对本发明的限制，本发明由权利要求限定。
【权利要求】
1.本发明涉及一种新型发动机，其主要结构包括:圆环涵道缸体、螺旋筋板、转动盘、耦合转子、喷射装置、点火装置、排气装置等； 本发明所述发动机，其特征在于:所述圆环涵道缸体是一个有圆环形空腔的固定缸体，所述圆环形空腔的轴面剖视图形状为圆形，所述螺旋筋板位于所述圆环形空腔内，沿圆环形空腔的圆弧面分布，并与所述圆环涵道缸体联结为一体，所述圆环形空腔的缸体开有缸体环槽，所述转动盘位于缸体环槽中； 所述耦合转子安装在转动盘上，位于所述圆环形空腔内，耦合转子的外径边缘与圆环形空腔的内表面形成机械配合，其转动轴线与转动盘转动轴线垂直，并与所述圆环形空腔的圆环轴线相切。所述耦合转子沿半径方向开有耦合槽，螺旋筋板可以穿过耦合槽，当耦合转子和转动盘与圆环涵道缸体发生相对转动时，螺旋筋板与耦合槽的滑动啮合推动耦合转子围绕自身转动轴线自转； 所述螺旋筋板沿所述圆环形空腔的圆弧表面分布，使得耦合转子随转动盘与圆环涵道缸体产生相对转动并以均匀转速转动时，耦合转子因耦合槽与螺旋筋板的滑动啮合而围绕自身转动轴线以均匀转速自转； 所述螺旋筋板的起始端位于转动盘的一侧，并与耦合转子的耦合槽开始滑动啮合，随着转动盘与圆环涵道缸体之间的相对转动，耦合转子在螺旋筋板的推力作用下自转，到达转动盘的另一侧的螺旋筋板的终止端，则螺旋筋板与耦合槽脱离啮合，并继续转动，回到螺旋筋板起始端的一侧，又开始下一次的滑动啮合； 所述耦合转子将圆环涵道缸体的圆弧面、转动盘、螺旋筋板三者之间的空间分隔为高压区和低压区。
2.由权利要求1所述的发动机，其特征在于:所述发动机由至少二个共轴的圆环涵道缸体组成，其中至少一个圆环涵道`缸体为压气机，其中至少一个圆环涵道缸体为动力产生缸体。
3.由权利要求2所述的发动机，其特征在于:所述压气机转动盘一侧的低压区吸入空气，另一侧的高压区将空气压缩并输向动力产生缸体。
4.由权利要求2所述的发动机，其特征在于:所述动力产生缸体的圆环涵道缸体由转动盘的一侧形成高压区，在高压区压缩空气和燃烧介质燃烧膨胀产生的压力作用在耦合转子上,推动耦合转子在所述圆环形空腔内围绕转动盘转动轴心转动,从而带动转动盘转动并输出动力。
5.由权利要求2所述的发动机，其特征在于:所述发动机为连续燃烧工作方式，所述喷射装置向压气机产生的压缩空气中连续地喷射燃烧介质，所述点火装置位于喷射装置附近并用于所述发动机的点火启动，所述排气装置位于动力产生缸体的转动盘附近的低压区后侧。
6.由权利要求5所述的发动机，其特征在于:在所述压气机和所述动力产生缸体之间设有燃烧室，所述喷射装置和点火装置位于燃烧室内。
7.由权利要求1所述的发动机，其特征在于:所述单个的圆环涵道缸体内，可以装有多道螺旋筋板和多个耦合转子。
8.根据权利要求7所述的新型发动机，其特征在于:所述单个的圆环涵道缸体内的多个螺旋筋板，可以并联排布，也可以串联排布。
9.根据权利要求7所述的新型发动机，其特征在于:所述圆环涵道缸体内的多个耦合转子，以转动盘的转动轴线为对称轴对称排布。
10.由权利要求2所述的发动机，其特征在于:所述发动机拥有多个动力产生缸体时，其中一个或多个动力产生缸体与压气机联为一体，向压气机提供压缩空气所需的动力，而其余的一个或多个动力产生缸体为`动力缸体并输出动力。
【文档编号】F02G3/00GK103511123SQ201310262588
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月27日 优先权日:2012年6月28日
【发明者】刘勇 申请人:袁丽君
【专利摘要】本发明涉及一种新型发动机，其结构包括圆环涵道缸体(GT)、螺旋筋板(LJ)、转动盘(P)、耦合转子(C)以及喷射装置、点火装置、排气装置等，圆环涵道缸体(GT)是一个有圆环形空腔(K)的固定缸体，沿圆环形空腔(K)开有缸体环槽，转动盘(P)位于缸体环槽内，螺旋筋板(LJ)位于圆环形空腔(K)中，沿(K)的圆弧面分布，并与圆环涵道缸体(GT)联结成一体，耦合转子(C)安装在转动盘(P)上，并位于圆环形空腔(K)内，耦合转子(C)的外圆边缘与圆环形空腔(K)的内表面形成机械配合，耦合转子(C)的转动轴线与转动盘(P)的转动轴线(0)相垂直，并与圆环形空腔(K)的圆环轴线(Q)相切。
【专利说明】新型发动机
发明领域:
[0001]本发明涉及一种新型发动机，进一步涉及燃气轮机。
发明背景:
[0002]本发明涉及一种新型发动机，可广泛应用于交通运输行业、工程机械、发电机组、大型轮船军舰、飞机、极速赛车、坦克及装甲车辆等国民经济领域。
[0003]现有普遍采用发动机有直线往复活塞式发动机和燃气轮机，而直线往复活塞式一般是直线往复二冲程或四冲程工作形式。其中只有一个冲程是动力输出状态，其它冲程均为动力损耗状态。作为燃烧室产生动力的施压区和作为吸入空气、压缩空气、排出废汽的三个动力损耗的卸压区，都在同一个缸体内交替出现。活塞及其推杆处于不断加速、减速、停止、再加速、减速、停止的间歇性循环中，因此在大功率应用场合，会产生巨大的噪音和强烈的震动，其功率密度小，使得在大功率应用领域受到限制。
[0004]燃气轮机的主要优点是小而轻，功率密度大，用于船等运输机械时，既可节省空间，也可装备功率更大的燃气轮机以提高船的速度，但是其缺点是效率不够高，在部分负荷下效率下降快，空载时的燃料消耗量高，在中小功率应用领域，例如卡车、轿车等燃油消耗率高。
[0005]本发明提供了一种全新的技术方案，不仅具有往复活塞式发动机的简单可靠、重量轻、体积小的特点，也具有燃汽轮机的燃烧介质连续燃烧所具有的高转速、高扭矩和大功率的特点，同时可最大限度地将燃烧介质的能量转化为输出功率，其特点是动力更高、更加节能，更加环保。
[0006]关于本发明专利叙述中的名词解释:
[0007]1.转动轴线:转动体或旋转空间的转动轴线。如图1和图4中的转动轴线O。
[0008]2.轴面剖视图:与转动轴线相重合的平面上剖切所得的视图。如图1和图4所
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[0009]3.圆环轴线:轴面剖视图为圆形的三维体圆环，其圆环的环绕轴线，如图1、图4和图7中的轴线Q。
【发明内容】
:
[0010]本发明涉及一种新型发动机，其主要结构包括:圆环涵道缸体、螺旋筋板、转动盘、耦合转子、喷射装置、点火装置、排气装置等。其中圆环涵道缸体是一个有圆环形空腔的固定缸体，圆环形空腔的轴面剖视图形状为圆形，螺旋筋板位于所述圆环形空腔内，沿圆环形空腔的圆弧面分布，并与圆环涵道缸体联结为一体，圆环形空腔的缸体开有缸体环槽，转动盘位于缸体环槽中；耦合转子安装在转动盘上，位于圆环形空腔内，耦合转子的外径边缘与圆环形空腔的内表面形成机械配合，其转动轴线与转动盘转动轴线垂直，并与圆环形空腔的圆环轴线相切；耦合转子沿半径方向开有耦合槽，螺旋筋板可以穿过耦合槽，当耦合转子和转动盘与圆环涵道缸体发生相对转动时，螺旋筋板与耦合槽的滑动啮合推动耦合转子围绕自身转动轴线自转；
[0011]螺旋筋板沿所述圆环形空腔的圆弧表面分布，使得转动盘与圆环涵道缸体产生相对转动并以均匀转速转动时，耦合转子因耦合槽与螺旋筋板的滑动啮合而围绕自身转动轴线以均勻转速自转；
[0012]螺旋筋板的起始端位于转动盘的一侧，并与耦合转子的耦合槽开始滑动啮合，随着转动盘与圆环涵道缸体之间的相对转动，耦合转子在螺旋筋板的推力作用下自转，到达转动盘的另一侧的螺旋筋板的终止端，则螺旋筋板与耦合槽脱离啮合，并继续转动，回到螺旋筋板起始端的一侧，又开始下一次的滑动啮合；耦合转子将圆环涵道缸体的圆弧面、转动盘、螺旋筋板三者之间的空间分隔为高压区和低压区。
[0013]发动机由至少二个共轴的圆环涵道缸体组成，其中至少一个圆环涵道缸体为压气机，其中至少一个圆环涵道缸体为动力产生缸体；压气机转动盘一侧的低压区吸入空气，另一侧的高压区将空气压缩并输向动力产生缸体；动力产生缸体的圆环涵道缸体由转动盘的一侧形成高压区，在高压区压缩空气和燃烧介质燃烧膨胀产生的压力作用在耦合转子上，推动耦合转子在所述圆环形空腔内围绕转动盘转动轴心转动，从而带动转动盘转动输出动力。
[0014]发动机为连续燃烧工作方式,喷射装置向压气机产生的压缩空气中连续地喷射燃烧介质，点火装置位于喷射装置附近并用于发动机的点火启动，排气装置位于动力产生缸体的转动盘附近的低压区后侧；在压气机和动力产生缸体之间设有燃烧室，喷射装置和点火装置位于燃烧室内。
[0015]单个的圆环涵道缸体内，可以装有多个螺旋筋板和多个耦合转子；多个螺旋筋板可以并联排布也可以串联排布；多个耦合转子以转动盘的转动轴线为对称轴对称排布。发动机拥有多个动力产生缸体时，其中一个或多个动力产生缸体与压气机联为一体，向压气机提供压缩空气所需的动力，而其余的一个或多个动力产生缸体输出动力。
[0016]本发明所涉及的发动机，耦合转子作为行星转子围绕转动盘轴心连续转动，耦合转子受燃烧介质的膨胀产生的压力直接变成输出轴的扭力。动力缸体所承受的压力及温度都比较均衡，其输出功率因作功行程长而增大；整个系统没有曲轴、活塞及推杆，因此，机构变得简单，在高转速条件下，机构噪音小、震动轻微，工作稳定性好，可靠性高，在同等功率输出条件下，比现有燃气轮机节约20%?50%的燃料。
【专利附图】
【附图说明】:
[0017]图1本发明单个缸体实施例之一的剖视图
[0018]图2图1所示实施例转子和转动盘组合示意图
[0019]图3图1所示实施例的工作原理简图
[0020]图4本发明单个缸体实施例之二的剖视图
[0021]图5图4所示实施例的转子视图
[0022]图6图4所示实施例的工作原理简图
[0023]图7本发明单个缸体实施例之三的剖视图
[0024]图8图7所示实施例的工作原理简图
[0025]图9螺旋筋板的排列方式之一的示意图[0026]图10四缸体组合的实施例之一的剖视图
[0027]图11五缸体组合的实施例之一的剖视图
[0028]图12动力缸体的转动盘组件的实施例视图
[0029]在本发明专利的【专利附图】
【附图说明】中，图示的零部件的结构、尺寸及形状并不代表实际的零部件的结构、尺寸及形状，也不代表零部件之间的实际大小比例关系，图示只是用简明的方式对本发明实施例予以说明。
[0030]图1显示了本发明单个缸体实施例之一的轴面剖视图，图2显示了本实施例的转动盘和耦合转子组合体的三维视图。其结构包括圆环涵道缸体GT、螺旋筋板LJ、转动盘P、耦合转子C。圆环涵道缸体GT是一个有圆环形空腔K的固定缸体，其圆环形空腔的轴面剖视图形状为圆形。圆环涵道缸体GT沿圆环形空腔K开有缸体环槽，转动盘P位于缸体环槽内。螺旋筋板LJ位于圆环形空腔K中，沿K的圆弧面分布，并与圆环涵道缸体GT联结成一体。耦合转子C安装在转动盘P上，并位于圆环形空腔K内，耦合转子C的外圆边缘与圆环形空腔K的内表面形成机械配合，也就是说它们之间的配合可以是大的间隙配合，也可以是小的间隙配合，或者像直线往复摆动活塞式发动机安装活塞环一样，在它们之间安装一个弹性环，用以提高压力区的密封性能。耦合转子C的转动轴线与转动盘P的转动轴线O相垂直，并与圆环形空腔K的圆环轴线Q相切。耦合转子C沿半径方向开有耦合槽(如图2所示)，螺旋筋板LJ可以穿过耦合槽，耦合转子C随着转动盘P转动时，螺旋筋板LJ与耦合槽发生滑动啮合，并推动耦合转子C围绕自身转动轴线自转。螺旋筋板LJ沿圆环形空腔K的圆弧面分布，使得耦合转子C随转动盘P以均匀速度公转时，耦合转子C因耦合槽与螺旋筋板LJ的滑动啮合而围绕自身转动轴线以均匀转速自转。
[0031]如果设定耦合转子按图1所示的方向旋转，则耦合转子C与螺旋筋板LJ的起始端从转动盘P的左侧开始啮合，随着转动盘P的转动，耦合转子C在螺旋筋板LJ的推动力作用下自转一周到达转动盘P的右侧的螺旋筋板LJ的终止端，则耦合槽与螺旋筋板LJ脱离啮合。耦合槽随耦合转子C的自转又回到转动盘P的左侧，与螺旋筋板LJ的起始端开始下一个啮合过程。耦合转子C将圆环涵道缸体GT的圆弧面、转动盘P和螺旋筋板LJ三者之间的空间分隔为高压区和低压区。如果作为动力产生缸体，则缸体GT在转动盘P的左侧开始形成高压区，高压区充满压缩空气和燃烧介质混合后燃烧膨胀从转动盘左侧开孔V进入，压力作用在耦合转子C上，推动耦合转子C在圆环形空腔K内围绕转动盘P的转动轴线O公转，从而带动转动盘P输出动力；在转动盘右侧的低压区，转子将燃烧之后已经推动转子旋转做功的气体从开孔E挤压排出。如果作为压气机，则缸体GT在转动盘P的左侧开孔V开始吸入空气，并将转动盘P右侧的空气进行压缩，从而形成高压区，高压区充满压缩空气在转子C的推力作用下从右侧开孔E送向动力产生缸体。为了便于理解，图2的组合之前的转动盘P采用1/4剖视。
[0032]为了说明上述过程，用图3显示了螺旋筋板LJ在圆环形空腔K的圆弧面1-m-n上沿周向展开一周的平面图。尽管空间的圆弧面展开为一个圆形的平面会失去精确性，但可简明地显示其工作原理。
[0033]图3所示，为螺旋筋板LJ的展开曲线G。螺旋筋板LJ的起始端位于小直径处的31点位。耦合转子C围绕轴线O顺时针方向开始旋转，其耦合槽从31点位起与螺旋筋板LJ开始啮合，当耦合转子C转过1/4周，其耦合槽随耦合转子C转到33点位时，如果作为动力产生缸体，则高压区为31-32-33三个点之间的P区，32-33弧线约是I?η圆弧长度的1/4 ；耦合转子C自转1/2周，其耦合槽到达35点位时，高压区增加32-33-35-34四点之间的q区；耦合转子C自转过3/4，其耦合槽到达37点位时，高压区再增加34-35-37-36四点之间的r区；耦合转子C自转过一周，其耦合槽到达38点位时，高压区增加36-37-38-31四点之间的s区。34-35、36-37、31-38弧线长度分别约为I?η圆弧长的1/2、3/4及全长。如果将31-32以及41-38之间设为开孔区域，耦合转子C转到32-33位置时开始受膨胀气体的压力，将 31-38-39-33、33-39-40-35、35-40-41-37、37-41-38 点位之间的区域分别称为 t、U、V、w区，则除去P区域，耦合转子C所经过的q的部分区域，以及r、S、t、U、V均为动力输出位置的区域。，从P区到s区，耦合转子C的受力面积迅速增大，从t区到w区，随着燃烧膨胀的继续，耦合转子C的受力面积又逐步减少，到最后降为排放状态的最小压力。从q区到s区的超过180°范围内，扭矩的输出的连续性变大。当耦合转子C转到t区时，耦合转子C从起始位置已转过一周的行程。这时，耦合转子C的耦合槽与螺旋筋板LJ的终止端脱离啮合，并开始进入转动盘P的起始端一侧，与螺旋筋板LJ的起始端再一次进入啮合状态,进入下一个燃烧作功周期。与本次循环相同，从31 — 33 — 35开始下一个做功行程。因此，当耦合转子C转至38点位到39点位进入u区时，下一个膨胀作功状态同时进行。前面提到耦合转子C从31点位开始循环之时，本次的上一个工作循环已进入到了 t区，因此，每一次作功行程都有IV4周至IV2周，也就是450°?540°的作功范围。在2周720°的旋转行程中，约有360°的行程是两个膨胀做功同时进行。在耦合转子C的高压区一侧作功的同时，另一侧逐步变为低压区，同时正在排出气体，而无需专门的排汽行程，因此与直线往复式活塞发动机相比，本实施例具有很高的效率和输出扭矩，这也是本发明与现有技术相比，能够节约燃烧介质的一个重要原因。
[0034]同样的如果作为压气机，转子旋转方向的前方区域为压气的高压区，转子旋转方向的后方区域为吸气的低压区，耦合转子C自点位31-33-35-37再转至点位38时，耦合转子C吸入p、q、r、S区的空气，再到达32-39位置，则开始将q、r、s、t区的气体进行压缩，在上述过程中也同时对上一次行程所吸入的气体予以压缩，从39-40再到41点位，C将上述q、r、S、t的区域的气体向高压区挤压，将上一次行程所吸入的气体从41-38的开孔区压出缸体的同时，又继续从31-32的开口区吸入空气，因此作为压气机，其吸气和压气的过程在同时进行。
[0035]图4所示，为本发明单个缸体实施例之二的轴面剖视图，与上述实施例相同，其结构包括圆环涵道缸体GT、螺旋筋板、转动盘P、耦合转子如图5所示的三维图像，以及缸体开孔V和E，和这些开口的位置。转动盘P的安装、耦合转子的公转及自转的方式，圆环涵道缸体GT的工作方式等与上述实施例相同。所不同的是:圆环涵道缸体GT的圆弧表面分布着以圆环轴线Q为对称的4道螺旋筋板LJp LJ2、LJ3> LJ4,分别对应图5所示耦合转子的4道耦合槽，在图4所示的上半部剖切位置，螺旋筋板LJ4刚好处于起始端和终止端之间的螺旋涵道缸体开口槽的位置，因此被转动盘P占据，为了方便说明，依然在图4中指出了 LJ4的位置，图6显示了图4所述实施例的工作原理图，在图中显示了 2个耦合转子Cp C2的安装位置及工作状态，2个耦合转子以圆弧轴线Q为对称相互之间成同平面状态，图4所示的转动盘P和传动轴X联为一体，实际联结的细节本行业技术人员均已知晓多种方式，在这里不再赘述。[0036]与图3相同，图6显示了 4道螺旋筋板LJ1、LJ2、LJ3、LJ4在圆环形空腔K的圆弧面1-m-n (图4所示)上沿周向展开一周的平面图，图6所示，内圆1_2_3_4表示与转动盘P —侧相邻的螺旋筋板起始端的圆弧I，外圆8-12-16-20表示与转动盘P另一侧相邻的螺旋筋板的终止端的圆弧n，4条螺旋筋板LJ1、LJ2、LJ3、LJ4分别从点位1、2、3、4开始，终止于点位
8、12、16、20，每两条相邻的螺旋筋板之间的角度分别占有90 °的圆弧空间，也就是耦合转子上的两个相邻的耦合槽的径向夹角为90° (图5所示)，例如I~17、17~14、14~11、11~8分别占有I~8线段的长度1/4，其它如2~12、3~16、4~20之间依此相同。在转动盘两侧的缸体开口 V、E均沿着缸体的周向开口一圈(如图4所示)，在图6中显示，在耦合转子旋转时作为进气口和出气口的V和E至少被一个耦合转子隔开，这对压气机和动力产生缸体都是必要的。
[0037]图7显示了本发明单个缸体实施例之三的轴面剖视图，与图4所示实施例相同，其结构包括圆环涵道缸体GT、螺旋筋板LJpLJ2、LJ3、LJ4、转动盘P、耦合转子之一 C，其形状如图5所示的三维图像，以及缸体开孔V和E，耦合转子的公转及自转的方式，圆环涵道缸体GT的工作方式等与上述实施例相同。所不同的是:转动盘P的结构和安装方式、V和E开口的位置，在图7所示的上半部剖切位置，螺旋筋板LJ1刚好处于起始端和终止端之间的螺旋涵道缸体开口槽的位置，因此被转动盘P占据，为了方便说明，依然在图7中指出了 LJ1的位置，图8显示了图7所述实施例的工作原理图，在图中显示了 3个耦合转子C1X2X3的安装位置及工作状态，3个耦合转子CpCyC3以圆弧轴线Q为对称相互之间的夹角为120度，当然，可以采用四个耦合转子或者更多耦合转子的方案，而在本实施例中采用三个耦合转子，可以使得三个转子处于不同的受力状态，这样有利于作为压气机的转动盘接受均匀的转矩用于压缩空气，或者作为动力产生缸体的转动盘输出相对均匀的扭力。
[0038]与图6相同，图8显示了 4道螺旋筋板LJ1、LJ2、LJ3、LJ4在圆环形空腔K的圆弧面1-m-n(图7所示)上沿周向展开一周的平面图，内圆1-2-3-4表示与转动盘P内侧相邻的螺旋筋板起始端的圆弧I，外圆8-12-16-20表示与转动盘P外侧相邻的螺旋筋板的终止端的圆弧n，不同的是η的半径比I的半径大了转动盘的厚度。4条螺旋筋板Ι^、υ2、υ3、LJ4分别从点位1、2、3、4开始，终止于点位8、12、16、20，每两条相邻的螺旋筋板之间的角度分别占有90°的圆弧空间，如果设定``开始时，耦合转子C1位于I~8位置，耦合转子C2、C3位于图8所示的位置，以螺旋筋板LJ1和螺旋筋板LJ2之间的高压区和低压区(图8中的布点区域)的变化来说明工作原理:耦合转子C1从点位I~8转到目前C2的位置，相应的耦合转子C3从转到目前C1的位置，此时，1-2-5区域为膨胀介质进入的过程，转动过程中在螺旋筋板LJ1和LJ2之间，仅有耦合转子C2受到膨胀介质的直接推力作用，耦合转子C2和C3之间的封闭区域的膨胀介质的体积随着转动而所处旋转半径逐步增加，因耦合转子C2的9-6点位附近的受力区的半径比耦合转子C3的7-10点位附近受力区的半径小，因此，耦合转子C3受到顺时针方向的推力，而耦合转子C1的8-11段进入排气区则处于不受力状态。上述过程为耦合转子(:2和(:3之间的一个压力区从高压向低压转变的过程，其它的压力区也是同样的方式转变，这个转变过程是膨胀气体持续从1-2-3-4圆弧附近的进气口 V喷入并持续在8-12-16-20圆弧位附近的排气口 E排出的过程，在这个过程中，每个压力区的膨胀介质都在持续地推动耦合转子转动并通过转动盘P输出扭矩。
[0039]图9显示了本发明的螺旋筋板的排列方式之一的示意图，其工作原理与图4、图7所示实施例相同，不同的是:4个螺旋筋板之中，螺旋筋板LJ11和螺旋筋板LJ21为串联，螺旋筋板LJ12与螺旋筋板LJ22为串联，也就是螺旋筋板LJ11和螺旋筋板LJ12的起始端或终止端分别与转动盘P另一侧的螺旋筋板LJ21和螺旋筋板LJ22的终止端或起始端相对应，每个耦合转子围绕转动轴O公转一周，耦合转子的同一个耦合槽与前后两个螺旋筋板滑动啮合，也就是耦合转子要自转2周；而螺旋筋板LJ11和螺旋筋板LJ12为并联，螺旋筋板LJ21与螺旋筋板LJ22并联，也就是本实施例中的2并联2串联螺旋筋板结构，并有若干个耦合转子，但每个耦合转子只有两个耦合槽，转动盘每转动一周，螺旋涵道缸体则吸入及排除2倍的缸体容积的气体。
[0040]图10显示了一种4缸体组合的燃气轮机之一的实施例的剖示图，图示的燃气轮机由螺旋涵道缸体GT11、GT12、GT13、GT14组成，它们各自的转动盘P11、P12P13、P14与传动轴X联结在一起，其中GT11、GT12、GT13组成压气机，火焰筒F位于环形燃烧室内部，GT14为动力产生缸体；缸体GT11和GT12为多道螺旋筋板并联多道螺旋筋板串联结构，例如4并联5串联螺旋筋板结构；采用多个耦合转子结构，例如10个或者15个转子；GT13为4并联螺旋筋板的隔离缸体，有2个或者3个耦合转子，作为压气机的输出缸体并将燃烧室的高压高温气体与压气机压缩缸体GTll、GT12隔离开来，压气机的压缩缸体GTll、GT12分别有进气口 V1、V2，出气口与GT13的进气口相通，喷射装置位于火焰筒F上并将燃烧介质喷向火焰筒F内部，点火装置位于火焰筒F内部并在启动初期将燃烧介质在压缩空气中点燃，火焰筒的出口对向动力产生缸体GT14的进气口，同时在火焰筒F的周围有压气机送来的压缩空气对火焰筒进行冷却，动力产生缸体GT14为4并联螺旋筋板结构，有2个或3个耦合转子，加热后的高温燃气的作功能力显著提高，动力产生缸体GT14的转子的受力面积和受力半径均大于隔离缸体GT13的转子的受力面积和受力半径，因而动力产生缸体在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功，做功之后的气体从排气口 E4排出并输向排气装置，燃气轮机由静止起动时，需用起动机带着旋转，待加速到能独立运行后，起动机才脱开，启动的工作过程与现有的燃气轮机相同，不再一一赘述。
[0041]图11显示了一种5缸体组合的燃气轮机的实施例的剖示图，图示的燃气轮机由螺旋涵道缸体GT11、GT12、GT13、GT14、GT15组成，也就是在图1O所示实施例上增加一个动力缸体GT15，缸体GT14的排气口 E4与缸体GT15的进气口 K5相连，因为动力缸体GT15采用图7所示的转动盘形式，因此转动盘采用图12所示涡轮结构缸体，图12分别通过左侧的三维视图和右侧的前视图显示了转动盘P15的结构，GT14排出的压力燃气经过转动盘P15的涡轮片、进气口 K5进入动力缸体GT15推动转子旋转做功，在燃气经过转动盘P15的涡轮片时对涡轮片施加的压力，也推动转动盘P15的旋转做功，图中可见动力缸体的输出轴与缸体GT11、GT12、GT13、GT14所组成的燃气发生器的传动轴相分离，其特点与现有技术的燃气轮机一样，在此不再赘述。
[0042]关于喷射装置、点火装置、排汽装置、吸空气装置、安全装置、燃烧室、火焰筒、还有密封装置、润滑系统、燃烧介质的供应系统、冷却系统、起动系统等等，本领域的技术人员均已知晓，并在本领域广泛应用，不再在此一一赘述。
[0043]本发明可以应用于现有技术的燃气轮机当中，可以作为现有燃气轮机的燃气发生，或者作为压气机，或者作为压气机的一部分，也可以替代现有燃气轮机的动力涡轮，或者动力涡轮之后的燃气余压转换成旋转动力，例如图1、图4所示实施例作为压气机或者作为压气机的一部分，图7所示实施例可以替代现有燃气轮机的动力涡轮或者动力涡轮之后的燃气余压转换成旋转动力，以及图10所示实施例用于现有燃气轮机的燃气发生器，这样可以使得燃烧介质的能量得到最大程度的利用。
[0044]本发明所涉及的发动机，可以采用多种材料制造，例如各种金属材料、高强度合金材料以及陶瓷材料等等。
[0045]上述实施例以图示的方式说明了本发明，但是以图示方式说明的上述实施例不是对本发明的限制，本发明由权利要求限定。
【权利要求】
1.本发明涉及一种新型发动机，其主要结构包括:圆环涵道缸体、螺旋筋板、转动盘、耦合转子、喷射装置、点火装置、排气装置等； 本发明所述发动机，其特征在于:所述圆环涵道缸体是一个有圆环形空腔的固定缸体，所述圆环形空腔的轴面剖视图形状为圆形，所述螺旋筋板位于所述圆环形空腔内，沿圆环形空腔的圆弧面分布，并与所述圆环涵道缸体联结为一体，所述圆环形空腔的缸体开有缸体环槽，所述转动盘位于缸体环槽中； 所述耦合转子安装在转动盘上，位于所述圆环形空腔内，耦合转子的外径边缘与圆环形空腔的内表面形成机械配合，其转动轴线与转动盘转动轴线垂直，并与所述圆环形空腔的圆环轴线相切。所述耦合转子沿半径方向开有耦合槽，螺旋筋板可以穿过耦合槽，当耦合转子和转动盘与圆环涵道缸体发生相对转动时，螺旋筋板与耦合槽的滑动啮合推动耦合转子围绕自身转动轴线自转； 所述螺旋筋板沿所述圆环形空腔的圆弧表面分布，使得耦合转子随转动盘与圆环涵道缸体产生相对转动并以均匀转速转动时，耦合转子因耦合槽与螺旋筋板的滑动啮合而围绕自身转动轴线以均匀转速自转； 所述螺旋筋板的起始端位于转动盘的一侧，并与耦合转子的耦合槽开始滑动啮合，随着转动盘与圆环涵道缸体之间的相对转动，耦合转子在螺旋筋板的推力作用下自转，到达转动盘的另一侧的螺旋筋板的终止端，则螺旋筋板与耦合槽脱离啮合，并继续转动，回到螺旋筋板起始端的一侧，又开始下一次的滑动啮合； 所述耦合转子将圆环涵道缸体的圆弧面、转动盘、螺旋筋板三者之间的空间分隔为高压区和低压区。
2.由权利要求1所述的发动机，其特征在于:所述发动机由至少二个共轴的圆环涵道缸体组成，其中至少一个圆环涵道`缸体为压气机，其中至少一个圆环涵道缸体为动力产生缸体。
3.由权利要求2所述的发动机，其特征在于:所述压气机转动盘一侧的低压区吸入空气，另一侧的高压区将空气压缩并输向动力产生缸体。
4.由权利要求2所述的发动机，其特征在于:所述动力产生缸体的圆环涵道缸体由转动盘的一侧形成高压区，在高压区压缩空气和燃烧介质燃烧膨胀产生的压力作用在耦合转子上,推动耦合转子在所述圆环形空腔内围绕转动盘转动轴心转动,从而带动转动盘转动并输出动力。
5.由权利要求2所述的发动机，其特征在于:所述发动机为连续燃烧工作方式，所述喷射装置向压气机产生的压缩空气中连续地喷射燃烧介质，所述点火装置位于喷射装置附近并用于所述发动机的点火启动，所述排气装置位于动力产生缸体的转动盘附近的低压区后侧。
6.由权利要求5所述的发动机，其特征在于:在所述压气机和所述动力产生缸体之间设有燃烧室，所述喷射装置和点火装置位于燃烧室内。
7.由权利要求1所述的发动机，其特征在于:所述单个的圆环涵道缸体内，可以装有多道螺旋筋板和多个耦合转子。
8.根据权利要求7所述的新型发动机，其特征在于:所述单个的圆环涵道缸体内的多个螺旋筋板，可以并联排布，也可以串联排布。
9.根据权利要求7所述的新型发动机，其特征在于:所述圆环涵道缸体内的多个耦合转子，以转动盘的转动轴线为对称轴对称排布。
10.由权利要求2所述的发动机，其特征在于:所述发动机拥有多个动力产生缸体时，其中一个或多个动力产生缸体与压气机联为一体，向压气机提供压缩空气所需的动力，而其余的一个或多个动力产生缸体为`动力缸体并输出动力。
【文档编号】F02G3/00GK103511123SQ201310262588
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月27日 优先权日:2012年6月28日
【发明者】刘勇 申请人:袁丽君
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