爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種通過(guò)燃料與空氣按一定比例混合點(diǎn)燃后產(chǎn)生爆震作為推力推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)力的爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，它的燃料不僅可以為霧化燃油，還可以是燃?xì)?、固體可燃粉塵等可燃物。它是進(jìn)氣口進(jìn)入空氣后在壓氣輪的作用下壓入與之同心同軸的爆震管中，爆震管為多根并繞軸傾斜排列，爆震管前端進(jìn)氣口裝有旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣控制閥，爆震管后端裝有與之同心的動(dòng)力渦輪，所述的動(dòng)力渦輪為不等距渦輪葉片，渦輪葉片距離分為小間距渦輪葉片，大間距渦輪片和全封閉渦輪葉片三種，三種渦輪葉片按順序排列并繞軸重復(fù)一周。動(dòng)力渦輪連接軸穿過(guò)同心自由渦輪與動(dòng)力輸出軸相連接，自由渦輪為等距渦輪葉片，自由渦輪軸穿過(guò)爆震管與壓氣輪相連接。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種燃料與空氣按一定比例混合點(diǎn)燃后產(chǎn)生爆震作為推力推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其是體積小、重量輕并能提供強(qiáng)勁動(dòng)力及最大化燃料利用率的爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。適用于汽車(chē)、輪船、飛機(jī)、發(fā)電等各種需求動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知爆震技術(shù)主要用于飛機(jī)等航空器，以脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生高溫燃?xì)庾鳛橥屏κ癸w機(jī)等航空器前進(jìn)，脈沖爆震的過(guò)程中能源利用比燃料燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能要高。但是由于脈沖爆震需要高頻維持噴氣的穩(wěn)定和在空氣流速快的情況下難以引爆使脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)目前難以大面積成熟應(yīng)用。而傳統(tǒng)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)比較笨重能源利用也達(dá)到頂峰很難再有突破，渦輪內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)由于燃燒室溫度相當(dāng)高，對(duì)長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境的轉(zhuǎn)動(dòng)渦輪葉片的材料及制作工藝非常高，所以維修周期間隔短對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性是相對(duì)不利的，在能源利用率方面也等同于傳統(tǒng)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)再難以突破。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為了克服現(xiàn)有活塞發(fā)動(dòng)機(jī)比較笨重以及能源利用率低，渦輪內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片溫度高維修間隔時(shí)間短能源利用低的情況，并綜合脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明提出一種新的解決方案。該方案是通過(guò)燃料與空氣按一定比例混合點(diǎn)燃后產(chǎn)生爆震作為推力推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)，它的燃料不僅可以為霧化燃油，還可以是燃?xì)?、固體可燃粉塵等可燃物。解決方案是在進(jìn)氣口壓氣輪的作用下通過(guò)旋轉(zhuǎn)控制閥把空氣壓入環(huán)形傾斜多管爆震管，通過(guò)控制環(huán)形多爆震管的進(jìn)氣、燃料混合、點(diǎn)火引爆、掃氣的程序與相適應(yīng)形狀渦輪來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)引爆爆震管中的燃料與空氣的混合物，混合物的引爆帶來(lái)強(qiáng)大沖擊力作用在相適應(yīng)形狀渦輪葉片使之旋轉(zhuǎn)做功形成動(dòng)力輸出，在動(dòng)力渦輪做功后的高壓燃?xì)鈳?dòng)后面一組自由渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)形成動(dòng)力通過(guò)軸帶動(dòng)最前端的壓氣輪壓氣形成循環(huán)。在這個(gè)過(guò)程中爆震管為旋轉(zhuǎn)間歇式工作，爆震管可以在爆震做功后通過(guò)掃氣與進(jìn)氣迅速得到冷卻，而渦輪葉片也會(huì)在爆震管做功后的掃氣與進(jìn)氣過(guò)程中迅速得到冷卻。本發(fā)動(dòng)機(jī)可以解決的方案:一是在飛機(jī)上使用，在直升機(jī)上取代傳統(tǒng)的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)，在固定翼飛機(jī)中與渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)組合取代原有渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。二是可以在汽車(chē)、輪船與其它需要獨(dú)立動(dòng)力來(lái)源的地方使用，在需要大動(dòng)力時(shí)可以增加它的爆震管數(shù)量和環(huán)形暴震管的直徑來(lái)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和力矩。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:通過(guò)燃料與空氣按一定比例混合點(diǎn)燃后產(chǎn)生爆震作為推力推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)，它的燃料不僅可以為霧化燃油，還可以是燃?xì)?、固體可燃粉塵等可燃物。它的結(jié)構(gòu)包括進(jìn)氣口，尾噴管，所述的進(jìn)氣口與尾噴管中間的壓氣輪，環(huán)形多管傾斜爆震管，動(dòng)力渦輪，自由渦輪，動(dòng)力輸出軸在同心線上順序排列，其中動(dòng)力渦輪與動(dòng)力輸出軸同心同軸連接，壓氣輪與環(huán)形多管傾斜爆震管，自由渦輪同心同軸連接，除此之外環(huán)形多管傾斜爆震管進(jìn)氣口裝有旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣控制閥，其特征是:所述的進(jìn)氣口進(jìn)入空氣后在壓氣輪的作用下壓入與之同心同軸的爆震管中，爆震管為多根并繞軸傾斜排列，爆震管前端進(jìn)氣口裝有旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣控制閥，爆震管后端裝有與之同心的動(dòng)力渦輪，所述的動(dòng)力渦輪為不等距渦輪葉片，渦輪葉片距離分為小間距渦輪葉片，大間距渦輪片和全封閉渦輪葉片三種，三種渦輪葉片按順序排列并繞軸重復(fù)一周。動(dòng)力渦輪連接軸穿過(guò)同心自由渦輪與動(dòng)力輸出軸相連接，自由渦輪為等距渦輪葉片，自由渦輪軸穿過(guò)爆震管與壓氣輪相連接。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:爆震燃燒化學(xué)能利用更充分、動(dòng)力更強(qiáng)勁、力矩更大;爆震室與渦輪葉片冷卻及時(shí)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)材料要求適當(dāng)降低、使用壽命變長(zhǎng)、維護(hù)間隔時(shí)間變長(zhǎng)；燃料來(lái)源更加廣闊，可以為霧化燃油、燃?xì)?、固體可燃粉塵等。
【附圖說(shuō)明】
[0006]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0007]圖1是正立面示意圖。
[0008]圖2是大直徑正立面示意圖。
[0009]圖3是爆震管俯視圖。
[0010]圖4是爆震管及動(dòng)力渦輪大樣圖。
[0011 ]圖5是本爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用。
[0012]圖中1.進(jìn)氣道，2.整流罩，3.離心壓氣渦輪，4.壓氣渦輪，5.旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥，5-1.旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥關(guān)閉狀態(tài)，5-2.旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥開(kāi)啟狀態(tài)，6.噴油管，6-1.噴油管開(kāi)啟狀態(tài)，7.爆震管，7-
1.爆震管掃氣進(jìn)氣時(shí)的狀態(tài)，7-2.爆震管?chē)娪蜁r(shí)的狀態(tài)，7-3.爆震管點(diǎn)火的狀態(tài)，8.動(dòng)力渦輪，8-1.動(dòng)力渦輪掃氣進(jìn)氣時(shí)的形狀，8-2.動(dòng)力渦輪在爆震管?chē)娪蜁r(shí)的形狀，8-3.動(dòng)力渦輪在爆震管引爆燃料時(shí)的形狀，8-4.動(dòng)力渦輪上的冷卻孔，9.自由渦輪，1.動(dòng)力輸出軸，11.排氣管，12.齒輪，13.火花塞，14.渦扇葉片，15.渦扇壓氣輪，16.本發(fā)明爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，17.渦扇尾噴管，18.爆震管固定支架，19.爆震管外空氣冷卻腔，20.中心軸承，21.爆震管上部蓋板。
【具體實(shí)施方式】
[0013]在圖1中為小直徑爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，適用于小型飛機(jī)、汽車(chē)、小型發(fā)電機(jī)等需要獨(dú)立動(dòng)力來(lái)源的地方。發(fā)動(dòng)機(jī)工作流程為:空氣從進(jìn)氣道(I)引進(jìn)，通過(guò)整流罩(2)進(jìn)入離心壓氣渦輪(3)中，在離心壓氣渦輪的作用下氣體壓入下一級(jí)壓氣渦輪(4)進(jìn)行進(jìn)一步加壓并噴出，在旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥(5)的控制下進(jìn)入傾斜爆震管(7)中。通過(guò)動(dòng)力渦輪(8)上不同形狀在旋轉(zhuǎn)通過(guò)爆震管下部時(shí)來(lái)確定爆震管的工作狀態(tài):第一狀態(tài)在動(dòng)力渦輪形狀(8-1)通過(guò)一根爆震管時(shí)這根爆震管處于掃氣與進(jìn)氣時(shí)的狀態(tài)(7-1)，在這個(gè)狀態(tài)下它頂部的旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥處于打開(kāi)狀態(tài)(5-1)，這時(shí)爆震管處于上一次爆震的廢氣排出和新的空氣進(jìn)入狀態(tài)，在新空氣進(jìn)入狀態(tài)同時(shí)兼顧對(duì)爆震管起到冷卻作用。第二狀態(tài)在動(dòng)力渦輪形狀(8-2)通過(guò)一根爆震管時(shí)這根爆震處于噴油狀態(tài)(7-2)，這時(shí)動(dòng)力渦輪形狀對(duì)此爆震管處于封堵?tīng)顟B(tài)，新進(jìn)的空氣不在向外流通，噴出的油霧不會(huì)受到損失，頂部旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥處于打開(kāi)狀態(tài)(5-1)繼續(xù)壓入新鮮空氣，增加油霧于空氣的預(yù)混時(shí)間。第三狀態(tài)在動(dòng)力渦輪形狀(8-3)轉(zhuǎn)到上一根已噴油爆震管下口時(shí)這根爆震管處于爆震點(diǎn)火狀態(tài)(7-3)，這時(shí)爆震管上端旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)，空氣與油霧的混合還沒(méi)有開(kāi)始流通，解決了傳統(tǒng)大流速空氣燃油混合物不易于點(diǎn)火的情況，爆震管內(nèi)點(diǎn)火后空氣與燃油混合物發(fā)生爆震現(xiàn)象，在爆震管一端關(guān)閉的情況下爆震波沖擊動(dòng)力渦輪旋轉(zhuǎn)通過(guò)動(dòng)力輸出軸(10)帶動(dòng)尾部齒輪(12)進(jìn)行做功。這個(gè)狀態(tài)結(jié)束循環(huán)到第一個(gè)狀態(tài)，如此反復(fù)。由傳統(tǒng)的脈沖爆震4個(gè)進(jìn)程改為了現(xiàn)在的旋轉(zhuǎn)爆震3個(gè)進(jìn)程，1.掃氣進(jìn)氣，2.噴油預(yù)混，3.點(diǎn)火爆震。動(dòng)力渦輪形狀也為這三個(gè)狀態(tài)一循環(huán)。在爆震過(guò)程中對(duì)動(dòng)力渦輪產(chǎn)生的高溫也在爆震管的掃氣與進(jìn)氣過(guò)程中得到冷卻。這個(gè)冷卻氣體與高溫燃?xì)膺M(jìn)行預(yù)混后進(jìn)壓入動(dòng)力渦輪后一組自由渦輪(9)自由渦輪通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)進(jìn)氣口的離心壓氣渦輪(3)與壓氣渦輪(4)轉(zhuǎn)動(dòng)壓氣形成循環(huán)。最后剩余廢氣經(jīng)過(guò)排氣管排出。
[0014]在圖2中為大直徑爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，適用于大型飛機(jī)、汽車(chē)、輪船、發(fā)電廠等需要獨(dú)立動(dòng)力來(lái)源的地方，可以通過(guò)增加爆震管的直徑和爆震管的數(shù)量來(lái)增加它的動(dòng)力，通過(guò)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的總直徑來(lái)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的力矩。發(fā)動(dòng)機(jī)的工作流程同上圖1所述。
[0015]在圖3中為爆震管俯視圖。其中(6)為燃料噴口，(18)為爆震管固定支架連接中心軸與爆震管，(19)為爆震管外空氣冷卻腔，(20)為中心軸承，(21)為爆震管上部蓋板。
[0016]在圖4中是爆震管及動(dòng)力渦輪大樣圖。圖中描述了旋轉(zhuǎn)爆震3個(gè)進(jìn)程，1.掃氣進(jìn)氣，
2.噴油預(yù)混，3.點(diǎn)火爆震。動(dòng)力渦輪形狀也為這三個(gè)狀態(tài)一循環(huán)。其中爆震管(7)做成傾斜角度與動(dòng)力渦輪葉片形成夾角，好處是可以增加渦輪的力矩，還可以減小爆震沖擊波對(duì)渦輪葉片的直接沖擊，增加葉片壽命。在動(dòng)力渦輪葉片上還做了空氣流通的冷卻孔(8-4)。
[0017]在圖5中本爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用。(14)為渦扇葉片，(15)渦扇壓氣輪，(16)本發(fā)明爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，(17)渦扇尾噴管，其中本發(fā)明爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(16)去掉了離心壓氣渦輪(3)，動(dòng)力渦輪輸出動(dòng)力從進(jìn)氣口方向直接帶動(dòng)渦扇葉片和壓氣輪進(jìn)行工作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，它包括進(jìn)氣口，尾噴管，所述的進(jìn)氣口與尾噴管中間的壓氣輪，環(huán)形多管傾斜爆震管，動(dòng)力渦輪，自由渦輪，動(dòng)力輸出軸在同心線上順序排列，其中動(dòng)力渦輪與動(dòng)力輸出軸同心同軸連接，壓氣輪與環(huán)形多管傾斜爆震管，自由渦輪同心同軸連接，除此之外環(huán)形多管傾斜爆震管進(jìn)氣口裝有旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣控制閥，其特征是:所述的進(jìn)氣口進(jìn)入空氣后在壓氣輪的作用下壓入與之同心同軸的爆震管中，爆震管為多根并繞軸傾斜排列，爆震管前端進(jìn)氣口裝有旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣控制閥，爆震管后端裝有與之同心的動(dòng)力渦輪，所述的動(dòng)力渦輪為不等距渦輪葉片，動(dòng)力渦輪連接軸穿過(guò)同心自由渦輪與動(dòng)力輸出軸相連接，自由渦輪為等距渦輪葉片，自由渦輪軸穿過(guò)爆震管與壓氣輪相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是:所述的動(dòng)力渦輪為不等距渦輪葉片，渦輪葉片距離分為小間距渦輪葉片，大間距渦輪片和全封閉渦輪葉片三種，三種渦輪葉片按順序排列并繞軸重復(fù)一周。
【文檔編號(hào)】F02C5/00GK205677725SQ201520817381
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2015年10月16日 公開(kāi)號(hào)201520817381.2, CN 201520817381, CN 205677725 U, CN 205677725U, CN-U-205677725, CN201520817381, CN201520817381.2, CN205677725 U, CN205677725U
【發(fā)明人】譚佑軍
【申請(qǐng)人】譚佑軍