专利名称：反击式喷气发动机的制作方法
技术领域：
本发明属于喷气式发动机，是一种通过喷气反冲作用而直接推动机轴旋转的热能动力机械装置。
传统的往复活塞式内燃机不论是二行程还是四行程，都是通过曲轴连杆机构将活塞的往复运动转化为机轴的旋转运动，这就必然要克服较大的摩擦力而消耗一部分能量，而且由于活塞的往复运动所造成的惯性力和惯性力矩，不能得到完全平衡，这些不平衡的力和力距，随着发动机转速的提高而急剧增大，作用在发动机轴承上的惯性负荷显著增加，并引起振动和噪音的增大，同时，当发动机转速升高时，进气、排气阻力显著增大，因此，随着发动机不断向高速方向发展时，活塞连杆机构和气阀机构表现出明显的弊病。再者，由于气阀机构、点火系统、喷油系统等的动作时刻必须配合得十分精确，发动机才能正常工作，这就降低了其工作的可靠性。这些都是往复活塞式内燃机的缺点。
为了改进以上缺点，中国专利ZL87102778公开了一种“离心喷气内燃机”的方案。该内燃机采用离心力进气、压缩，并利用旋塞阀来控制进、排气。该内燃机虽然在一定程度上克服了活塞式内燃机存在的不足，但其自身又带来许多新问题，诸如压缩比低而导致爆发力小、低速性能差，旋塞阀的结构和控制较为复杂，且造成进、排气道窄小，进、排气不连续、不畅顺，这些间断的工作循环方式限制了动力的输出和功率的增大。
本发明的目的在于克服现有的活塞式内燃机的不足，从结构上解决发动机运转速度与进气之间的矛盾，提供一种进气畅顺，转动平稳，磨擦损耗少，效率高，并且发动机的输出功率能随转速的升高而急剧增大的发动机。
为了实现以上目的，本发明运用反击式水轮机原理，再结合航空喷气发动机技术，将这两种发动机的特点融为一体。本发动机与反击式水轮机的工作原理相似，都是靠喷出流体形成反冲推力以推动自身旋转，所不同的是，本发动机喷出的是高速的燃气流，而不是水。本发明运用航空喷气发动机的压气机原理，将空气源源不断地压入燃烧室，与燃料混合点燃后，产生高温高压的燃气从一个与机轴相连的喷气转轮高速喷出，以推动自身和机轴旋转。本发明的压气机与喷气转轮内的燃烧室相连通，并通过喷气转轮带动。喷气转轮一面带动机轴旋转，另一面带动压气机运转，使空气不断地被压缩，经定轴末端的火花塞点燃后，通过喷气转轮的一至十条径向管状喷气臂，最后从末端的喷气嘴经限流塞高速喷出，形成一股反冲推力，推动喷气转轮带动机轴旋转。当喷气转轮转速升高时，它带动的压气机转速也随着升高，从而进气量、压缩比、喷气量、喷气速度都急剧地增大，这就使得输出动力随转速的升高而增大。为了提高压气机转子叶片转动的相对速度，以改善发动机的低速性能，本发明的压气机两组压气转子采用对转的方式，即转向相反。其中一组转子叶片装在压气机机匣上，另一组转子叶片装地转子轴上，并通过轴承支承在定轴上，可绕定轴转动。这两组转子叶片的扭角相反，它们之间的对转关系是通过四个小齿轮来实现，小齿轮与装在压气机机匣支架上的内牙齿环进行内啮合，与套在转子轴上的外齿齿轮进行外啮合。
本发明的燃料系统主要由一个喷油泵和一个喷油嘴组成，其中喷油泵由机轴驱动。本发明的点火系统较为简单，因为只需在启动时进行点火，启动以后喷入的燃料就可自行燃烧，故本发明采用一个连续式脉冲点火器，产生连续的高压电脉冲，通过设置在穿入燃烧室的定轴末端的火花塞放电来点火。本发明的润滑油管、高压燃油管、火花塞高压引线均从定轴内引入。
反击式喷气发动机没有往复性、周期性的控制装置和运动部件，而且无需特别设置冷却系统，因而结构简单，转动平稳，磨擦损耗少，坚固耐用，能大幅度延长发动机的寿命和无故障时间，大量节省维修和维护的费用，具有极大的经济生。反击式喷气发动机的燃料适用范围广，高速性能好，输出功率可变动范围大，输出的动力能随发动机转速的升高而急剧增大，这更能满足现代交通运输日益向高速方向发展的需要。此外，当反击式喷气发动机的喷油量增大，转速升高时，进气量也随之增大，使空燃比能保持在一定的范围，从而保证了燃料完全、充分的燃烧，减少了有害气体的排放，而且反击式喷气发动机运转平稳，工作宁静，能有效地改善现代日益严重的空气污染和噪音污染，适用于水陆交通运输工具的动力装置。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
图1是反击式喷气发动机整体结构方案剖视总图；图2是喷气转轮和壳体结构剖视图；图3是压气机两组压气转子转动关系结构图；图4是喷气量自动调节装置结构图；图5是喷气嘴的喷口截面图；图6是齿轮支架结构图；图7是反击式喷气发动机壳体通风孔结构图。
图中，(1)封闭螺丝，(2)喷气嘴，(3)喷气臂，(4)火花塞，(5)燃烧室，(6)小通风孔，(7)螺钉，(8)皮带轮，(9)凹齿，(10)机轴，(11)机轴轴承，(12)壳体，(13)离心排气叶片，(14)喷油嘴，(15)反射齿环，(16)半圆形缺口，(17)限流塞，(18)支架，(19)机匣轴承，(20)定轴，(21)压气机，(22)机匣，(23)空气滤清器，(24)进气道，(25)机匣前端支架，(26)内牙齿环，(27)小齿轮，(28)小柱体，(29)润滑油细供管，(30)外齿齿轮，(31)螺钉，(32)(32-2～5)润滑油供油管，(33)高压燃油管，(34)火花塞高压引线管，(35)(35-2～5)润滑油回油管，(36)螺钉，(37)油池，(38)齿轮支架，(39)通风孔，(40)压气机转子轴承，(41)机匣上压气转子叶片，(42)通道，(43)转子轴，(44)转子轴压气转子叶片，(45)压气机转子轴承，(46)喷气转轮，(47)气室，(48)脉冲点火器，(49)喷油泵，(50)燃油箱，(51)排气道，(52)限流杆，(53)小孔，(54)调压弹簧，(55)圆柱状小室。
反击式喷气发动机，如图1、2所示，它包括壳体(12)、喷气转轮(46)、机轴(10)、压气机(21)、定轴(20)、齿轮支架(38)、润滑系统、燃料系统、点火系统等。壳体(12)的作用是将发动机的主体部分封闭起来，形成进气道(24)、气室(47)、排气道(51)。进气道(24)顶端装有空气滤清器(23)，气室(47)上装有齿状的反射齿环(15)，用以改善喷气流的方向，以便于喷气转轮(46)上的离心排气叶片(13)将其排出壳体(12)外，同时有助于推动喷气转轮(46)转动。喷气转轮(46)的中心为一个半球状空心的燃烧室(5)，有四条径向管状的喷气臂(3)与燃烧室(5)连通，喷气臂(3)末端为喷气嘴(2)，内装有自动调节喷气量大小的装置。喷气转轮(46)表面有很多径向分布的离心排气叶片(13)，其作用是将从喷气嘴(2)喷出的废气排出壳体(12)外，并吸入冷空气去冷却燃烧室(5)，同时有助于克服空气滤清器的阻力，提高进气压力。此外，离心排气叶片(13)增大了燃烧室(5)的散热面积，冷却效果可靠，因此本发明机无需再特别设置冷却系统。喷气转轮(46)左边与机轴(10)用镙钉(7)固定连接。机轴(10)以轴承(11)支承在壳体(12)上，并与输出动力的皮带轮(8)固定连接，其端面上有手摇发动机的凹齿(9)。喷气转轮(46)右边与压气机(21)连通，并面与机匣(22)连成一体，由此带动机匣(22)转动。机匣(22)通过支架(18)和轴承(19)支承在定轴(20)上。本发明的压气机(21)与航空喷气发动机的轴流式压气机相似，不同的是，本发明的压气机(21)采用两组转向相反的压气转子，而没有静子，这两组压气转子叶片的扭角相反，其中一组叶片(41)装在机匣(22)上，随机匣(22)一起转动。另一组叶片(44)装在转子轴(43)上，并随其一起转动。转子轴(43)通过轴承(40、45)支承在定轴(20)上。如图1和图3所示，压气机机匣(22)前端的支架(25)上装有一个内牙齿环(26)，与四个小齿轮(27)进行内啮合，转子轴(43)前端套有一个外齿齿轮(30)，与四个小齿轮(27)进行外啮合。通过小齿轮(27)的啮合作用，致使机匣(22)与转子轴(43)的转向相反。四个小齿轮(27)的支承轴由一个用镙钉(31)固定在定轴(20)上齿轮支架(38)提供，由于其支承轴为单面支承，因此，小齿轮(27)的轴承可采用精细的向心推力轴承。定轴(20)是一条为压气机转子提供支承的直轴，用镙钉(36)固定在壳体(12)上，轴内有四条管道，分别为高压燃油管(33)、火花塞高压引线管(34)、润滑油供油总管(32)和回油总管(35)，定轴(20)末端直通到喷气转轮(46)的燃烧室(5)内，其端面装有喷油嘴(14)和火花塞(4)，分别向燃烧室(5)喷油和点火。
如图1、4、5所示，喷气嘴(2)上装有喷气量自动调节装置，能根据压气机(21)进气量的增大和燃烧室(5)内压力的升高而自动增大喷气量。该装置包括一个封闭镙丝(1)、限流杆(52)、限流塞(17)和调压弹簧(54)。它们装在喷气嘴(2)前部的一个圆柱状的小室(55)内。该小室底部有一个小孔(53)，限流杆(52)从此孔穿出，直伸到喷气嘴(2)的喷口，与限流塞(17)连接起来。限流杆(52)可沿小孔(53)滑动。调压弹簧(54)的压力将限流塞(17)紧压在喷口的斜面上。限流塞(17)为一个圆锥状体，并开有四个半圆形的缺口(16)，燃气便从此缺口喷出。当燃烧室(5)内气压升高时，限流塞(17)便在燃气压力作用下克服调压弹簧(54)的阻力外移，致使喷气量增大。封闭镙丝(1)的作用是将圆柱状小室(55)封闭起来，避免高压燃气漏出。
如图1、6所示，齿轮支架(38)为一个法兰盘状的金属环，用镙钉(31)固定在定轴(20)上，其端面有四根用作小齿轮(27)支承轴的小柱体(28)，中心开有一条供润滑油的细管(29)。齿轮支架(38)端面还开有八个通风孔(39)，以便于空气进入压气机(21)。
如图1、7所示，用于冷却的空气一小部分从压气机机匣(22)与壳体(12)之间的通道(42)进入气室(47)，另一部分从壳体(12)上的四个小通风孔(6)被吸入气室(47)，对喷气转轮(46)及其内的燃烧室(5)进行冷却，之后它们与从喷气转轮(46)喷出的废气混合，最后被喷气转轮(46)上的离心排气叶片(13)排出壳体(12)外。
如图1、3、6所示，本发明的润滑系统由油池(37)、润滑油供油总管(32)、回油总管(35)及其支管组成。其中供滑油支管(32-5)、与回滑油支管(35-5)完成对机匣轴承(19)的润滑，供滑油支管(32-3、32-4)与回滑油支管(35-3、35-4)完成对压气机转子轴承(40、45)的润滑。供滑油支管(32-2)完成小齿轮(27)轴承的润滑，多余的滑油从轴承渗出，借助小齿轮(27)高速旋转的离心力溅流到其齿面，从而使其与内牙齿环(26)、转子轴齿轮(30)的啮合面得到润滑。
如图1所示，本发明的燃料系统由燃油箱(50)、喷油泵(49)、高压燃油管(33)、喷油嘴(14)组成。其中喷油泵(49)由机轴(10)驱动。燃油经喷油泵(49)升压后，通过喷油嘴(14)以雾状喷入燃烧室(5)。点火系统由连续式脉冲点火器(48)、高压引线(34)、火花塞(4)组成。启动时，接通连续式脉冲点火器(48)，产生高压电脉冲，通过高压引线(34)引入火花塞(4)放电，点燃混合气。启动完毕后，点火器停止工作，从喷油嘴(14)喷入的燃料就会自行燃烧。
本发明不限于上述实施例，还可设计出如在喷气转轮内设多条径向或非径向的喷气臂，或去掉喷气嘴内的喷气量自动调节装置等等。
权利要求
1.一种反击式喷气发动机，包括壳体(12)、定轴(20)、齿轮支架(38)、喷气转轮(46)、机轴(10)、燃料系统、点火系统、润滑系统、通风冷却系统部分，其特征在于喷气转轮(46)中部为一个半球状空心的燃烧室(5)与压气机(21)相连接，有一至十条与燃烧室(5)相连通的径向或非径向管状喷气臂(3)，以及与每条喷气臂(3)相连通的喷气嘴(2)，还有径向分布的离心排气叶片(13)。
2.根据权利要求1所述的反击式喷气发动机，其特征在于壳体(12)将发动机主体部分封闭起来，形成进气道(24)、气室(47)、排气道(51)，进气道顶端还装有空气滤清器(23)，气室(47)装有用以改变喷气流方向的反射齿环(15)，形成气室(47)的壳体(12)左面中部开有通风孔(6)。
3.根据权利要求1所述的反击式喷气发动机，其特征在于定轴(20)用作压气机(21)转子的支承轴，其一端伸出壳体(12)，并用镙钉(36)与壳体(12)相固定，另一端伸入喷气转轮的燃烧室(5)内，其端面装有火花塞(4)和喷油嘴(14)，火花塞的高压引线(34)、输送燃油的高压燃油管(33)及供滑油总管(32)、回滑油总管(35)均从定轴内引入。
4.根据权利要求1所述的反击式喷气发动机，其特征在于压气机(21)包括机匣(22)、压气叶片(41)、转子轴(43)、压气叶气片(44)、用于实现对转的内牙齿环(26)、四个小齿轮(27)、转子轴齿轮(30)及其轴承(19、40、45)部分；两组压气叶片的扭角相反，转向相反，其中一组压气叶片(41)装在机匣(22)上，另一组压气叶片(44)装在转子轴(43)上；机匣(22)与喷气转轮(46)连成一体，随其一起转动。
5.根据权利要求1、4所述的反击式喷气发动机，其特征在于齿轮支架(38)为一个法兰盘状体，用镙钉(31)固定在定轴(20)上，其端面有四根为小齿轮(27)提供支承轴且中间有一条供润滑油的细管(29)的柱状体(28)，还有便于空气流过的通风孔(39)。
6.根据权利要求1、4所述的反击式喷气发动机，其特征在于内牙齿环(26)装在压气机机匣支架(25)上，小齿轮(27)支承在齿轮支架(38)上，转子轴齿轮(30)套在转子轴(43)上。
7.根据权利要求1所述的反击式喷气发动机，其特征在于机轴(20)与喷与转轮(46)用镙钉(7)固定连接，并通过轴承(11)支承在壳体(12)上，伸出壳体的部分与输出动力的皮带轮(8)固定连接，其端面上还有手摇起动发动机的凹齿(9)。
8.根据权利要求1所述的反击式喷气发动机，其特征在于喷气嘴(2)内可以设置喷气量自动调节装置，该装置包括封闭镙丝、调压弹簧(54)、限流杆(52)、限流塞(17)；调压弹簧(54)套在限流杆(52)的一端，装在喷气嘴(2)前部圆柱状空心的小室(55)内，限流杆另一端从此小室穿出，直伸到喷气嘴(2)的喷口，与限流塞(17)连接。
9.根据权利要求7所述的反击式喷气发动机，其特征在于限流塞(17)为圆锥状体，且开有四个半圆形缺口(16)，被调压弹簧(54)紧压在喷口上，形成四个喷气孔。
全文摘要
一种反击式喷气发动机，包括壳体、定轴、喷气转轮、机轴、燃料系统、点火系统、润滑系统、通风冷却系统等部分，喷气转轮中部为一个半球状空心的燃烧室与压气机相连通，有与燃烧室相连通的径向管状喷气臂，以及与每条喷气臂相连通的喷气嘴，还有多片径向分布的离心排气叶片。本发明的发动机结构简单，起动容易，运行平稳，摩擦损耗少，高速性能好，功率可变动范围大，适用于作为水陆交通运输工具的动力装置，能有效地改善空气污染和噪音污染。
文档编号F02K7/08GK1115004SQ9511487
公开日1996年1月17日 申请日期1995年4月20日 优先权日1995年4月20日
发明者郭颖 申请人:郭颖