壓氣機及噴氣發動機的制作方法

本發明涉及發動機的技術領域，尤其是涉及一種壓氣機及噴氣發動機。

背景技術：

壓氣機是燃氣渦輪發動機中利用高速旋轉的葉片給空氣作功以提高空氣壓力的部件。壓氣機葉輪葉片的前端部分呈彎曲狀稱為導輪，起作用是將氣體無沖擊的導入工作葉輪，減小氣流沖擊損失。小型增壓器的壓氣機葉輪一般將導輪與工作葉輪制成一體。壓氣機的葉輪出口有擴壓器，使氣體在葉輪中獲得的動能盡可能多地轉化為壓力。擴壓器分為葉片式和縫隙式兩種。壓氣機的外殼有氣流的進口和出口。進口一般呈軸向布置，流道略呈漸縮，以減小進氣阻力。出口一般設計成流道沿圓周漸擴的蝸殼狀，使高速氣流在那里繼續擴壓，提高增壓器的總效率。壓氣機由渦輪驅動，其主要性能參數有：轉速、流量、空氣流量、增壓比和效率等。

壓氣機出口空氣總壓與進口空氣總壓之比稱為壓氣機增壓比，增壓比相同時，理論上所需的壓縮功與實際消耗的機械功之比稱為壓氣機效率。壓氣機可分為離心式與軸流式兩大類，兼有兩類特點的稱為混合式壓氣機。按氣流流入壓氣機轉子葉片的相對速度，壓氣機又可分為亞音速的、跨亞音速的和超音速三種形式。

然而現有技術中的壓氣機結構復雜，并且壓縮空氣的效率低。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種壓氣機及噴氣發動機，以緩解現有技術中存在的結構復雜的技術問題。

本發明提供的壓氣機，包括：至少兩段缸體、主傳動軸、旋轉活塞組件和隔板組件；

所述旋轉活塞組件安裝在所述主傳動軸上，所述主傳動軸可旋轉的安裝在所述缸體的內腔中；

所述隔板組件可轉動地安裝在兩段所述缸體的分段處；

所述隔板組件、所述旋轉活塞組件與所述缸體的內壁能在所述隔板組件的旋轉運動下間歇形成密閉的氣室或連通的圓環缸體；

所述缸體上分別設有進氣口和出氣口。

進一步地，所述缸體為環形，包括上缸體和下缸體，所述上缸體的內壁上設有所述進氣口和環形第一凹槽，所述下缸體的內壁上設有所述出氣口和環形第二凹槽；

所述旋轉活塞組件上設有與所述第一凹槽和所述第二凹槽配合的密封圈；

所述上缸體和所述下缸體通過緊固件連接后形成可容納所述旋轉活塞組件的空間。

進一步地，所述旋轉活塞組件包括第一齒輪和盤面；

所述第一齒輪與所述主傳動軸連接；

所述盤面上設有活塞桿，所述活塞桿上設有活塞；

所述密封圈設置在所述盤面上。

進一步地，所述隔板組件包括第二轉軸、第二齒輪和轉動板；

所述第二轉軸設置在所述缸蓋上；

所述轉動板上設有能使所述活塞通過的缺口。

進一步地，所述活塞呈圓型。

進一步地，所述進氣口和所述出氣口分別設置有單向閥。

進一步地，壓氣機還包括缸蓋；

所述缸蓋包括上缸蓋和下缸蓋；

所述上缸蓋和所述下缸蓋上分別設有支撐架和固定架；

所述上缸蓋設置在所述上缸體的上方，且所述上缸蓋與所述上缸體通過緊固件連接；

所述下缸蓋設置在所述下缸體的下方，且所述下缸蓋與所述下缸體通過緊固件連接。進一步地，多個所述缸體沿所述主傳動軸徑向均勻設置。

進一步地，還包括旋轉動力裝置，旋轉動力裝置與主傳動軸連接。

本發明還提供了一種噴氣發動機，包括所述的壓氣機。

本發明帶來的有益效果為：

本發明提供的壓氣機包括：至少兩段缸體、主傳動軸、旋轉活塞組件和隔板組件，壓氣機在主傳動軸的帶動下進行工作，旋轉活塞組件由該主傳動軸直接驅動，隔板組件、旋轉活塞組件與缸體的內壁能在隔板組件的旋轉運動下間歇形成密閉的氣室或連通的圓環缸體。工作時，空氣從進氣口進入，旋轉動力裝置驅動主傳動軸，帶動旋轉活塞組件和隔板組件的轉動，帶動旋轉活塞旋轉，然后對氣體做功。同時隔板組件也在缸體內有序的轉動，同時旋轉活塞組件從隔板組件分隔兩段缸體后形成的由隔板組件、旋轉活塞組件與缸體形成的密閉氣室中壓縮氣體，將氣體壓縮向出氣口出離缸體；隨著旋轉活塞組件的轉動，氣體被壓縮，之后氣體從出氣口排出。本發明提供的壓氣機結構簡單，并且壓縮空氣效率高，可以替代傳統的軸流式壓氣機應用在噴氣發動機之中。本發明帶來了一種非往復式的不斷前進旋轉的沿著圓環通道壓縮氣體的壓氣裝置。在不需要往復運動的情況下，旋轉活塞能一直保持在高速之下，旋轉活塞的慣性將不會損失。

另外，隔板組件包括第二轉軸、第二齒輪和轉動板，轉動板上設有能使所述活塞通過的缺口，每當隔板組件旋轉到缺口處對準主傳動軸時，活塞就剛好運動到兩個分段之間，然后剛好可以穿過隔板組件，接著進入另一個分段的圓環缸體。

本發明還提供了一種噴氣發動機，包括壓氣機，使用本發明提供的壓氣機的噴氣發動機，大大減輕噴氣發動機的復雜程度，也可以減短噴氣發動機的長度，省去了軸流式壓氣機占據的長度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的壓氣機的結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的下缸體的主視圖；

圖3為本發明實施例提供的下缸體的俯視圖；

圖4為本發明實施例提供的下缸體的左視圖；

圖5為本發明實施例提供的上缸體的主視圖；

圖6為本發明實施例提供的上缸體的俯視圖；

圖7為本發明實施例提供的上缸體的左視圖；

圖8為本發明實施例提供的隔板組件的主視圖；

圖9為本發明實施例提供的隔板組件的俯視圖；

圖10為本發明實施例提供的隔板組件的左視圖；

圖11為本發明實施例提供的旋轉活塞組件的主視圖；

圖12為本發明實施例提供的旋轉活塞組件的俯視圖；

圖13為本發明實施例提供的旋轉活塞組件的左視圖；

圖14為本發明實施例提供的缸蓋的俯視圖；

圖15為本發明實施例提供的傳動齒輪組的安裝結構示意圖。

圖標：1－缸體；2－主傳動軸；5－缸蓋；7－分段處；11－上缸體；12－下缸體；111－進氣口；112－第一凹槽；121－出氣口；122－第二凹槽；32－第一齒輪；33－盤面；331－活塞桿；3311－活塞；331－密封圈；41－第二轉軸；42－第二齒輪；43－轉動板；431－缺口；51－支撐架；52－固定架；61－緊固件；62－第一安裝孔；63－第二安裝孔；70－連接桿；71－第三齒輪；72－第四齒輪；73－第五齒輪；74－第六齒輪。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

圖1為本發明實施例提供的壓氣機的結構示意圖；圖2為本發明實施例提供的上缸體的主視圖；圖3為本發明實施例提供的上缸體的俯視圖；圖4為本發明實施例提供的上缸體的左視圖；圖5為本發明實施例提供的下缸體的主視圖；圖6為本發明實施例提供的下缸體的俯視圖；圖7為本發明實施例提供的下缸體的左視圖；圖8為本發明實施例提供的隔板組件的主視圖；圖9為本發明實施例提供的隔板組件的俯視圖；圖10為本發明實施例提供的隔板組件的左視圖；圖11為本發明實施例提供的旋轉活塞組件的主視圖；圖12為本發明實施例提供的旋轉活塞組件的俯視圖；圖13為本發明實施例提供的旋轉活塞組件的左視圖；圖14為本發明實施例提供的缸蓋的俯視圖；圖15為本發明實施例提供的傳動齒輪組的安裝結構示意圖。。

實施例一

如圖1－15所示，本發明提供的壓氣機，包括：至少兩段缸體1、主傳動軸2、旋轉活塞組件、隔板組件；旋轉活塞組件安裝在主傳動軸2上，主傳動軸2可旋轉的安裝在缸體1的內腔中；隔板組件可轉動地安裝在兩段缸體1的分段處7；隔板組件、旋轉活塞組件與缸體1的內壁能在所述隔板組件的旋轉運動下間歇形成密閉的氣室或連通的圓環缸體；缸體1上分別設有進氣口111和出氣口121。

本發明提供的壓氣機包括：至少兩段缸體1、主傳動軸2、旋轉活塞組件和隔板組件。壓氣機在主傳動軸2的帶動下進行工作，旋轉活塞組件由該主傳動軸2直接驅動，隔板組件、旋轉活塞組件與缸體1的內壁能在隔板組件的旋轉運動下間歇形成密閉的氣室或連通的圓環缸體1。工作時，空氣從進氣口111進入，旋轉動力裝置驅動主傳動軸2，帶動旋轉活塞組件和隔板組件的轉動帶動旋轉活塞旋轉，然后對氣體做功。同時隔板組件也在缸體1內有序的轉動，同時旋轉活塞組件從隔板組件分隔兩段缸體1后形成的由隔板組件、旋轉活塞組件與缸體1形成的密閉氣室中壓縮氣體，將氣體壓縮向出氣口121出離缸體1；隨著旋轉活塞組件的轉動，氣體被壓縮，之后氣體從出氣口121排出。本發明提供的壓氣機結構簡單，并且壓縮空氣效率高，可以替代傳統的軸流式壓氣機應用在噴氣發動機之中。本發明帶來了一種非往復式的不斷前進旋轉的沿著圓環通道壓縮氣體的壓氣裝置。在不需要往復運動的情況下，旋轉活塞能一直保持在高速之下，旋轉活塞的慣性將不會損失。

如圖1－7所示，本實施例的可選方案中，缸體1為環形，包括上缸體11和下缸體12，上缸體11的內壁上設有進氣口111和環形第一凹槽112，下缸體12的內壁上設有出氣口121和環形第二凹槽122；旋轉活塞組件上設有與第一凹槽112和第二凹槽122配合的密封圈331；上缸體11和下缸體12通過緊固件61連接后形成容納旋轉活塞組件的空間。

圓環缸體1被分成若干段，圖2－4中顯示的是2段的圓環缸體1的下缸體12的結構示意圖。將圓環缸體1分成2段是一種優選方案，實際上可以是2段到N段。在圓環缸體1上的每一段都有兩個小洞，一個是進氣口111，一個是出氣口121。當旋轉活塞3311在飛速旋轉的時候，必須有出氣口121讓壓縮的空氣出離，也必須有進氣口111讓活塞3311的后部能吸入空氣。

另外，缸體1分成上下兩部分，組裝起來后才形成整個圓環缸體1。這是為了能將旋轉活塞組件安裝進入圓環缸體1之內而進行的設計。安裝時，設置在上缸體11上的第一安裝孔62和設置在下缸體12上的第一安裝孔62對齊，緊固件61穿過第一安裝孔62，將上缸體11和下缸體12安裝在一起。

如圖1和圖11－13所示，本實施例的可選方案中，旋轉活塞組件包括第一齒輪32和盤面33；第一齒輪32與主傳動軸2連接；盤面33上設有活塞桿331，活塞桿331上設有活塞3311；密封圈331設置在盤面33上。

如圖11－13所示，這是一個裝有2個活塞3311的旋轉活塞3311。在旋轉活塞組件活塞桿331的末端有活塞3311，當旋轉活塞組件旋轉的時候，活塞3311就在圓環缸體1內進行圓周運動。

需要說明的是，壓縮是間歇性的，僅當隔板組件隔開兩段缸體1時，才會產生壓縮，其它時候是整個圓環的氣體被活塞3311推動但不被壓縮。

另外，旋轉活塞組件的盤面33上還有一個圓環密封圈331和圓環缸體1緊密貼合，形成密封效果，以便活塞3311在轉動的時候，圓環缸體1不會漏氣。優選的，活塞3311為圓形，并且緊密貼合于圓環缸體1內表面。

如圖1和圖8－10所示，本實施例的可選方案中，隔板組件包括第二轉軸41、第二齒輪42和轉動板43；第二轉軸41可轉動地設置在缸蓋5上；轉動板43上設有能使活塞3311通過的缺口431。

第二轉軸41可以是轉動軸、旋轉軸，第二轉軸41可以通過軸承安裝后設置在缸蓋5上，只要是能讓第二轉軸41旋轉即可。

圖8－10是一個隔板組件的結構示意圖。在本發明實施例中，每當轉動板43旋轉到以缺口431處對準主傳動軸2時，旋轉活塞3311就剛好運動到兩個分段之間，然后剛好可以穿過轉動板43，接著進入另一個分段的圓環缸體1。

隔板組件安裝在圓環缸體1的分段處7，隔板組件上的轉動板43可以在缸體1分段處7轉動，當轉動板43上的缺口431處朝向主傳動軸2時，圓環缸體1的兩個分段之間的空間就會連接在一起，此時旋轉活塞3311能夠經過。當隔板組件的其他部位，沒有開口的部位堵住圓環缸體1截面時，此時兩個分段缸體1之間的空間被隔斷開來。這時，就會形成一段密閉的氣室，活塞3311在這個扇圓環形的氣室中可以進行壓縮氣體的動作。

轉動板43上面的缺口431的形狀：既能夠保證旋轉活塞3311通過，又使隔板組件、旋轉活塞組件與缸體1的內壁能在轉動板43轉動到一定程度時組成密閉的氣室。實際上就是旋轉活塞組件的活塞3311和盤面33進行旋轉時拖曳而成的形狀。通常是一個圓和一個桿沿著一個圓弧拖曳而成的形狀。具體的形狀要拖曳到多大，要按實驗結果來確定。

本實施例的可選方案中，活塞3311呈圓型。

活塞3311呈圓型，可以更好的與缸體1的內壁形成密閉空間。

本實施例的可選方案中，進氣口111和出氣口121處分別設置有單向閥。

在進氣口111和出氣口121放置單向閥，以便空氣只能單向流動。

如圖14所示，本實施例的可選方案中，壓氣機還包括缸蓋5；缸蓋5包括上缸蓋5和下缸蓋5；上缸蓋5和下缸蓋5上分別設有支撐架51和固定架52；上缸蓋5設置在上缸體11的上方，且上缸蓋5與上缸體11通過緊固件61連接；下缸蓋5設置在所述下缸體12的下方，且下缸蓋5與所述下缸體12通過緊固件61連接。

因為圓環缸體1是分段的，分段之間還是完全不連接的，只能通過將不同分段裝在壓氣機缸蓋5上面來固定，通過上缸蓋5和下缸蓋5可以將分段的缸體1組成一個整體。安裝時，通過使用緊固件61穿過設置站在缸蓋5上的第二安裝孔63分別將上缸蓋5和上缸體11、下缸蓋5和下缸體12安裝在一起。

本實施例的可選方案中，多個缸體1沿主傳動軸2徑向均勻設置。

多個缸體1沿主傳動軸2徑向均勻設置，可以形成多級缸體1的壓氣機，壓氣效果更好。

如圖1所示，本實施例的可選方案中，壓氣機還包括旋轉動力裝置，旋轉動力裝置與主傳動軸2連接。

旋轉動力裝置可以是渦輪、電動機或內燃機等。只要能提供旋轉動力即可。

本實施例的可選方案中，壓氣機包括一個多分段的圓環缸體1：分為上下兩部分，當兩部分組裝在一起時，可以構成圓環缸體1。安裝的時候，先把旋轉活塞3311放到圓環缸體1內。另外，因為圓環缸體1是分段的，分段之間還是完全不連接的，只能通過將不同分段裝在壓氣機缸蓋5上面來固定。

在旋轉活塞組件的盤面33的最外圈，是一個圓形密封圈331，可以和第一凹槽112和第二凹槽122緊密結合在一起，防止漏氣。多個隔板組件：用于在缸體1的分段之間形成密封和連通兩種效果，和活塞3311通過齒輪體系進行同步，當旋轉活塞3311轉動一圈的時候，隔板組件也轉動了N圈。而每當活塞3311要在圓環缸體1內經過兩個分段之間的地方的時候，隔板組件必然轉動到缺口431處與圓環缸體1截面重合的時候，這樣旋轉活塞3311才能通過分段之間的間隙。

如圖15所示，傳動齒輪組包括連接桿70、第一齒輪32、第二齒輪42、第三齒輪71、第四齒輪72、第五齒輪73和第六齒輪74。

主傳動軸2上裝有旋轉活塞組件，然后傳動齒輪組將主傳動軸2的動力經過變速后傳遞到第二轉軸41。第二轉軸41是連著轉動板43的。使隔板組件和旋轉活塞組件運動同步，當旋轉活塞3311轉動一圈的時候，隔板組件也轉動了N圈。而每當活塞3311要在圓環缸體1內經過兩個分段之間的地方的時候，隔板組件必然轉動到缺口431處與圓環缸體1截面重合的時候，這樣旋轉活塞3311才能通過分段之間的間隙。

連接桿70一端由一個傳動第四齒輪72連接著轉向第三齒輪71，另一端由一個第五齒輪73連接著第六齒輪74，讓旋轉活塞3311和隔板組件能保持同步。轉向第三齒輪71：負責將動力來源的軸的動力變化45度后通過齒輪上的橫齒再傳遞不同方向的動力，連接著第一齒輪32。第六齒輪74：負責將傳動齒輪傳遞過來的動力經過45度齒轉向后傳遞給第二齒輪42，從而驅動隔板組件旋轉。

旋轉活塞3311的軸承處有一個一體的45度斜面第一齒輪32，這個齒輪與一個45度轉向第三齒輪71連接，并帶動平行的另一個傳動第四齒輪72轉動。傳動第四齒輪72裝在一個連接桿70上。這個連接桿70的另一端有另一個第五齒輪73，第五齒輪73使另一個第六齒輪74轉動。第六齒輪74再對隔板組件軸上的45度第二齒輪42進行驅動。從而隔板組件開始旋轉。

需要說明的是，除了采用圖15所示的結構，可以是其他類型的結構，只要能達到，當轉動板43上的缺口431處朝向主傳動軸2時，圓環缸體1的兩個分段之間的空間就會連接在一起，此時旋轉活塞3311能夠經過。當隔板組件的其他部位，沒有開口的部位堵住圓環缸體1截面時，此時兩個分段缸體1之間的空間被隔斷開來，這時，就會形成一段密閉的氣室，活塞3311在這個扇圓環形的氣室中可以進行壓縮氣體的動作即可。如，當缸體1被分為兩段時，活塞3311將要出離1段的圓環缸體1時，此時轉動板43必須剛好旋轉到以缺口431處對準圓環缸體1的主傳動軸2處，以便活塞3311經過。此時，兩段的圓環缸體1是導通的。

本發明的優點為：

1、第一次使用了圓環形的缸體1來壓縮空氣，突破了往復式直筒缸體1的傳統設計。往復式的缺點是活塞經常加速減速，而本壓氣機中，活塞可以一直處于高速狀態，相對更節能，效率也更高。因為旋轉活塞3311可以高速旋轉，因此本發明的壓氣機能產生更高的壓縮空氣的效率，并可以替代傳統的軸流式壓氣機應用在飛機噴氣發動機之中。

2、用于噴氣發動機之中時，可以隱藏在不暴露在氣流經過的無氣流領域，從而減輕噴氣發動機產生的阻力。這是和傳統的軸流式壓氣機不一樣的地方，傳統的軸流式壓氣機必須有空氣流過，從而產生了相當大的阻力。

3、可以使用氣管來進行進氣和出氣，不同級的圓環缸體1相互壓縮傳遞氣體，布局容易，容易導向，氣管可以隨時變化方向。不像軸流式壓氣機，氣體的方向基本固定。

4、用于噴氣發動機的時候，可以大大減輕噴氣發動機的復雜程度，也可以減短噴氣發動機的長度，省去了軸流式壓氣機占據的長度。

5、除了應用于噴氣發動機之外，還可以用于傳統的壓氣機的場合。只要是需要應用到高壓的壓縮空氣的地方，都可以應用本壓氣機。

總而言之，本發明適用于替換軸流式壓氣機，并能極大提升噴氣發動機的可能性，并且適用于許多需要壓縮氣體的場合。

實施例二

本發明還提供了一種噴氣發動機，包括壓氣機。

使用本發明提供的壓氣機的噴氣發動機，大大減輕噴氣發動機的復雜程度，也可以減短噴氣發動機的長度，省去了軸流式壓氣機占據的長度。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。