專利名稱：等容動能發動機的制作方法
技術領域：
本發明涉及熱力發動機，特別涉及旋轉內燃發動機，它是將燃料經過等容燃燒所 釋放的熱能以氣體動能形式轉變為軸機械功的與燃氣輪機工作原理完全相反的一種新型 的等容動能發動機。
背景技術：
發動機是一種廣泛應用的普通技術，從產生汽、柴油機到現在，已經一百多年過去 了，這期間除了蒸汽機被淘汰以外，始終也沒有新的發動機能夠取代汽、柴油機。燃氣輪機 比汽、柴油機有許多的優點，但熱效率卻不如它。我們知道凡是利用燃料燃燒的能量轉變為 機械功的發動機，都是某一種利用燃料燃燒后所產生的膨脹氣體的壓力勢能或動能的形式 完成能功轉換的裝置，綜合比較，利用動能作功的轉變方式要比利用壓力勢能作功的轉變 方式優越很多，例如將汽輪機與蒸汽機相比，其工質的工作狀況相同，效率卻可提高二倍以 上。顯然在將熱能轉換為機械功的過程中，利用動能的轉換效率要高，而且利用動能作功的 燃氣輪機比利用勢能作功的汽、柴油機要簡單和優越。但是在目前的實際應用中，燃氣輪機 的應用受到了限制，原因是它的熱效率比汽、柴油機低百分之十以上，要提高燃氣輪機的熱 效率又迂到了難以克服的材質的耐高溫和強度問題。汽、柴油機的技術雖已漸趨完善，可是 它在冷卻、機械摩擦、慣量損失等要消耗掉三分之一的有用功，所以它的熱效率也無法達到 百分之四十五以上。雖然眾多科技工作者都在努力，至今也沒有研制出性能優良能夠取代 汽、柴油機的新一代發動機。
發明內容
為解決上述的技術難題，本發明的目的是提供一種等容動能發動機，使之熱效率 達到百分之六十以上，比重量降到每馬力0. 5公斤以下，能夠成為取代現在普遍應用的汽、 柴油機的新一代的等容動能發動機。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種等容動能發動機，包括等容動能發動機和外部的空氣壓縮機、電力啟動、供 油、點火裝置。其特征在于在等容動能發動機圓筒形機體內，有一個與機體同心的圓環形 工作輪，圓環形工作輪是按120度角區間位置上由三個燃燒室和與之連通的尾噴嘴組成， 燃燒室的進氣口在圓環的內圓弧面上，每個進氣口為內圓90度角的弧面長度，三個燃燒室 的進氣口之間各相距30度角的弧面距離，尾噴嘴的出口在圓環形工作輪的外圓弧面上，每 個噴嘴口為外圓7. 5度角的弧面長度，三個尾噴嘴相互間隔112. 5度角的弧面距離，在尾噴 嘴口后側各有二個附加反射槽，同時在每個進氣口之間各有一個與軸向成45度角的徑向 導葉，圓環形工作輪是由一個圓形連接片固定在傳動軸上，而對外旋轉輸出軸機械功。圓筒 形機體的兩側設有左機體蓋與右機體蓋，左機體蓋上有通氣口與外部單獨工作的壓縮機導 風管相通，右機體蓋在里側裝有環形集氣輪，在環形集氣輪外圓弧面100度角至180度角位 置裝有噴油嘴和火花塞，集氣輪設有環形集氣道和在0度角至90度角之間的圓周上留有進氣道，在右機體蓋75度角至255度角之間留有條形排氣口，在圓筒形機體內圓75度至255 度弧面上有將沖擊到上面的氣體0角度反射回的反射槽；傳動軸通過左、右機體蓋上的軸 承與外界相連。空氣壓縮機、電力啟動、供油、點火裝置可利用已有技術，壓縮機的轉子可經 過變速齒輪與發動機傳動軸相接，電力啟動機軸通過離合裝置與傳動軸相接。為了提高發動機的熱效率，提高燃氣的工作溫度，本發明采用了將燃氣輪機的工 作原理和能功轉變方式倒置過來，把燃燒室和噴嘴由不動改為動，渦輪葉片運動改為不動 并由固定在圓筒形機體內圓面的反射槽代替葉片，這樣就解決了燃氣輪機中的渦輪葉片的 強度和耐高溫問題，在工作輪尾噴嘴后用兩級附加反射槽來做多級膨脹，同時將燃氣輪機 的等壓燃燒改為等容燃燒，由工作輪燃燒室進氣口旋轉運動的位置，完成工作氣體的進、 膨、排的順序和過程，又依據工作輪燃燒室尾噴嘴內外的壓力差和尾噴嘴的拉伐爾形狀使 膨脹氣體以極高速度的動能形式在噴嘴口和反射槽之間產生切向推力完成能功轉變過程。本發明的冷卻是靠自身運動完成的，工作氣體從導風管經通氣口進入環形工作輪 燃燒室和尾噴嘴外部空間時，在導葉運動的作用和原有的壓力下，向右進入環形集氣輪的 集氣道，在進氣道位置進入燃燒室的過程中工作氣體的溫度因熱傳導效應而被提高，同時 也冷卻了工作輪及其上的燃燒室和尾噴嘴，這如同風冷的效果可使該發動機不必設置專用 的冷卻系統，還能將這部分因冷卻散失的能量帶回燃燒室繼續作功，起到冷卻回熱的效果。 另外通常等容燃燒的發動機都要涉及到進、排氣的通暢問題，但本發明沒有進、排氣的閥門 裝置，進、排氣都是利用工作輪燃燒室進氣口的運行位置完成的，排氣通道只在進氣時閉 合，進氣道占有90度弧面長度，而進氣道閉合的長度只有兩個進氣口的間隔30度弧面的長 度，在三個燃燒室同時工作的運行狀態下，進氣通道始終都有60度弧面以上的流通面積， 所以本發明的進排氣是暢通的。本發明與現有發動機相比的有益效果是1、由于本發明在整個能功轉變過程中只有一個工作輪是旋轉運動部件，其冷卻是 靠將要作功的壓縮氣體，所以機械磨擦和冷卻損失的能量可比汽、柴油機減少一半以上，況 且沒有活塞連桿、曲軸等易損部件，其制造和維護簡單容易。2、本發明采用等容燃燒，不需要很高的進氣壓力，又將運動葉片改為不動的反射 槽而不需要在燃氣中加入過量的高壓氣體用以控制燃氣的工作溫度，所以在壓氣機和排出 廢氣中的能量損失可比燃氣輪機減少一半以上。3、綜合以上兩點，本發明的等容動能發動機的效率可達到百分之六十以上，可比 現有發動機高出百分之二十以上。4、本發明在一個工作輪上有3個燃燒室在同時工作，旋轉一周即完成三個工作循 環，所以它的比重量可超過燃氣輪機而接近噴氣發動機的水平，可達到每馬力0.5公斤以 下。
圖1是本發明的結構和工作氣體流動示意2是圖1沿A-A的剖視3是圖1的分解4是圖1編號2的沿A-A的剖視圖
圖5是圖4沿H-H的剖視圖
圖6是圖5B向俯視圖
圖7是圖5C向俯視圖
圖8是圖4D向剖視圖
圖9是圖1編號4沿A-A的剖視圖
圖10是圖9沿E-E的剖視圖
圖11是圖1編號3的俯視圖
圖12是圖1編號1的俯視圖
圖13是圖12沿F-F的剖視圖
圖14是圖1編號8的俯視圖
圖15是圖14的沿G-G的剖視圖
圖16是圖1編號6的俯視圖
圖17是圖16沿N-N的剖視圖
圖18是圖1編號5的俯視圖
圖19是圖18沿M-M的剖視圖
圖20、21、22、23是本發明的工作原理實施階段示意圖附圖編號1.左機體蓋2.工作輪
加反射槽3.傳動軸4.圓筒形機體5.集氣輪6.右機體蓋7.導風管
具體實施例方式請參照圖1、圖2、圖3，本發明是一種等容動能發動機，圖1圖2是本發明的主體 結構圖，圖3是分解圖，包括左機體蓋(1)、工作輪(2)、傳動軸(3)、圓筒形機體(4)、集氣 輪(5)、右機體蓋(6)、導風管(7)、連接片(8)、軸承(9)構成，外部的空氣壓縮機、電力啟動 和點火噴油裝置可利用現有的技術，這里不做介紹。本發明是由圓筒形機體(4)和在其兩 側裝有的左機體蓋(1)和右機體蓋(6)，以及通過軸承(9)按裝在左、右機體蓋上的傳動軸 (3)構成該發動機的外部框架，通過連接片(8)將圓環形工作輪(2)與傳動軸(3)組裝成一 體作為該發動機輸出動力的運動部件，圓環形工作輪由在其內圓面和外圓面之間按120度 角位置裝置的三個燃燒室(201)及尾噴嘴(203)和導葉(204)構成，燃燒室的進氣口(202) 設在內圓弧面上，尾噴嘴口(203)設在外圓弧面上，同時在尾噴嘴口后側各有兩個附加反 射槽(205)，在每個進氣口之間的內外圓面上各有一個與軸向成45度角的徑向導葉(204)， 左機體蓋有通氣口(101)與外部壓縮機的導風管(7)相通，右機體蓋里側裝有集氣輪(5)， 集氣輪上設有集氣道(501)和進氣道(502)，在集氣輪100度角至180度角之間各設兩個
101.通氣口
201.燃燒室 202.進氣口 203.尾噴嘴 204.導葉 205.俯
401.反射槽
501.集氣道502.進氣道503.電火花塞504.噴油嘴 601.條形排氣口 8.連接片 9.軸承電火花塞(503)和噴油嘴(504)，在右機體蓋75度至255度之間設有條形排氣口(601)，在 圓筒形機體內圓面75度角至255度角弧面上設有多條能將沖擊到上面的氣體0角度折回 的反射槽(401)。圖1和圖2中的箭頭方向表示氣體在本發明等容動能發動機中的流動方 向，圖20是該發動機新的循環，即將開始時的燃燒室A的位置情況，圖21是燃燒室A進氣 過程時的位置情況，圖22是燃燒室A進氣過程結束，開始供油點火燃燒，膨脹氣體經尾噴嘴 高速沖擊反射槽開始進行能功轉換時的位置，圖23是燃燒室A即將完成作功和排氣時的位 置情況。請參照圖1至圖23，本發明實施運轉時，先由電力啟動設備帶動外部壓縮機將吸 入的空氣縮到10至12個氣壓后，工作氣體經導風管(7)從左機體蓋通氣口(101)進入到 環形工作輪燃燒室(201)和尾噴嘴(203)外部空間，氣體在導葉(204)運動的作用和原有 的靜壓壓力下，向右進入到右機體蓋(6)上的環形集氣輪(5)的集氣道(501)，此時進入氣 體的溫度將被提高和也冷卻了工作輪(2)及其上的燃燒室(201)和尾噴嘴(203)，如同風冷 的效果可使該發動機不必設置專用的冷卻系統，只是應根據實際需要在燃燒室(201)和尾 噴嘴(203)外部合理布置一些散葉片，用以加強冷卻效果，在工作輪燃燒室進氣口 202前端 運行到集氣輪5的0度角位置的進氣道(502)時，雙方開始相通，被提高了溫度和壓力的氣 體通過進氣道(502)進入到工作輪燃燒室(201)，工作輪(2)向前運轉180度后，恰好工作 輪進氣口(202)后端運行到集氣輪進氣道(502)的90度角位置時，通道閉合而進氣工作結 束，同時安裝在集氣輪(5)外圓弧面上的噴油嘴(504)向工作輪燃燒室(201)內噴油和稍 后電火花塞(503)點火使燃燒室(201)的混合油氣迅速膨脹燃燒產生高壓燃氣，同時工作 輪燃燒室(201)的尾噴嘴口(203)已運行到機體(4)內圓弧面75度位置與機體(4)的反射 槽(401)和右機體蓋(6)的條形排氣口(601)相通而處于開放狀態，使高壓燃氣的能量在 尾噴嘴(203)開放形狀和壓力差的作用下轉變為高速氣體沖擊到反射槽上，使工作輪(2) 產生旋轉力矩對外輸出機械功，工作輪(2)在向前運行的同時，膨脹氣體在尾噴嘴(203)后 附加反射槽(205)和機體反射槽(401)之間繼續將剩余能量轉換后經排氣口(601)排到大 氣中，直到工作輪進氣孔(202)后端運行到270度角弧面位置和尾噴嘴(203)運行到255度 角弧面時一個熱力循環結束，而此時工作輪進氣口(202)前端同時也運行到集氣輪(5)的 0度角位置，下一個過程開始。本發明自身還具有以下優點本發明僅熱效率比目前通用的汽、柴油機高這一點，就符合節能、環保對發動機所 提出的要求，本發明又只有一個旋轉運動部件工作輪。可以說是結構最簡單的發動機，無論 是生產制造和使用維護都適于普及和發展。外部空氣壓縮機、啟動、供油、點火、密封、潤滑 都可利用現有最先進的技術和產品進行裝配，所以說開發容易成功，投資前景可觀。
權利要求
一種等容動能發動機，有壓縮機、機體、工作輪及傳動軸。其特征在于有一個圓筒形機體(4)，在圓筒形機體內圓面75度至255度弧面有多條反射槽(401)，該反射槽與右機體蓋(6)的同角度的排氣口(601)相通，該圓筒形機體兩側設有左機體蓋(1)及右機體蓋(6)，左機體蓋通氣口(101)與壓縮機導風管(7)相連通，所述的傳動軸(3)通過軸承(9)安裝左、右機體蓋上，傳動軸的中部經連接片(8)與圓環形工作輪(2)連接在一起，圓環形工作輪在外圓面和內圓面之間互相按120度角裝有三個燃燒室(201)和與其連通的尾噴嘴(203)，燃燒室的進氣孔(202)在內圓弧面上，每個進氣孔各占有90度弧面的長度，且各進氣口相距30度弧面長度，每個尾噴嘴(203)的噴口各占有工作輪外圓弧面7.5度弧面長度，各噴口相距112.5度弧面距離，在工作輪內外圓弧面和相鄰燃燒室之間裝有與軸向成45度角的導葉(204)，所述右機體蓋在75度角至255度角之間有條形排氣口(601)，集氣輪(5)裝在右機體蓋的內側，集氣輪有一個環形的集氣道(501)和與集氣道相通的90度弧面長度的凹形進氣道(502)，在集氣輪左端100度至180度的外圓弧面上各有二個火花塞(503)和噴油嘴(504)。
全文摘要
本發明是一種等容動能發動機，該發動機有一個圓筒形機體，其機體兩側設有左機體蓋及右機體蓋，傳動軸經軸承安裝在左、右機體蓋上，傳動軸中部由連接片安裝一個圓環形工作輪，該工作輪圓環上各均距設有三個燃燒室和與之連通的尾噴嘴及導葉，在右機體蓋內側裝有集氣輪，集氣輪有集氣道和進氣道，圓筒形機體內半圓面設有多個反射槽，該反射槽與右機體蓋上的排氣口和外界相通。本發明的熱效率可達百分之六十以上，可應用于一切需要軸機械功的動力裝置中。
文檔編號F02C3/14GK101858252SQ200910131860
公開日2010年10月13日 申請日期2009年4月9日 優先權日2009年4月9日
發明者張啟龍 申請人:張啟龍