一种间歇式旋转发动机制造技术

本发明专利技术提供一种间歇式旋转发动机，将容积式发动机间歇式做功变换为旋转做功，发动机运行过程中，压缩、燃烧与做功过程相对独立。该发动机包含低压压气机、高压压气机、扭转式燃烧器、燃气调节器、扩压器室等，该发动机的各组件相互独立，压缩过程、做功过程通过燃气调节器的作用，控制进入各段燃气量，调节空气压缩和对外做功比例。该发动机通过扭转式燃烧器，将发动机做功方式从容积式转换为速度型，同时保留了容积式发动机工作压力高和速度型发动机功率密度大的特点，本发动机利用低压压缩空气对高压压气机和扭转式燃烧器降温，提高系统整体效率。体效率。体效率。

【技术实现步骤摘要】
一种间歇式旋转发动机


[0001]本专利技术涉及动力机械领域，具体为一种间歇式旋转发动机。

技术介绍

[0002]现有发动机是将燃料的化学能转化为机械能，主要包括往复式发动机、旋转式发动机和燃气轮机等。往复式发动机由于其工作特点，做功粗暴，旋转两圈，做功一次，限制了发动机的功率密度及做功速度；旋转活塞发动机是以汪克尔发动机为主，与活塞式内燃机相比，其体积小、功率大、重量轻，但由于其结构特点，其制造难度大、精度和材料要求高、耐久性差、燃料燃烧不完全等缺点，使其应用受到较大的限制；燃气轮机通过由多级叶轮或离心叶轮组成的压气机吸入空气，提高空气总压后进入燃烧室与燃料混合燃烧，形成高压、高温燃气，一部分燃气驱动涡轮高速旋转，带动压气机持续吸入空气，另一部燃气经涡轮做功驱动负载或直接喷射做功。提高内燃机做功速度，改用旋转式做功等措施，可以有效提高内燃机功率密度、运行平稳性、适用范围和能源利用效率。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种间歇式旋转发动机，可有效提高低速内燃机的运行速度和功率密度，采用现有相对成熟的产品组成，可有效提高设备可靠性和可维护性，降低设备运行成本。
[0004]为实现本专利技术目的，本专利技术提供了一种间歇式旋转发动机，本专利技术提供的发动机包含空气增压、燃料燃烧、高温高压燃气扭转和扩压流动、旋转做功、燃气调节器等部件。
[0005]本专利技术提供的间歇式旋转发动机，通过扭转式燃烧器进气段的进气装置控制，压缩空气以高压压气机排气频率进入燃烧器做功，形成间歇式高温高压的燃气流，经高压压气机的涡轮后进入燃气调节器，一部分燃气流入低压压气机，剩余部分燃气流驱动负载，当高压压气机排气频率达到一定程度后，可近似连续旋转做功。
[0006]对比现有技术存在的发动机，本专利技术提供的发动机在空气增压、燃料混合燃烧、高温燃气流扭转喷射，燃气流对外做功等相对独立，可单独控制，系统较为灵活，取消了传统发动机专门的散热结构，彻底减少能量损失。
[0007]本专利技术提供的发动机，扩压器室中的空气一部分进入高压压气机，经增压后进入扭转式燃烧器，其余部分用于对高压压气机、扭转式燃烧器等部件降温。
[0008]本专利技术提供的发动机，高压压气机安装在扩压器室中，高压压气机工作过程中利用低压压缩空气降温，扩压器中的压缩空气吸收高压压气机的热量，减少能量损失，随着高压压气机连续吸气增压，高压压气机散热的能量重新被发动机利用。
[0009]本专利技术提供的发动机，通过调节燃气流输出比、扭转式燃烧器进气与燃料参混段的进气装置开启时间及用于散热的扩压器室中的空气流量，可实现连续性控制空气增压比。
[0010]本专利技术提供的发动机，空气增压比越大，扭转式燃烧器燃气出口越小，燃气调节器
越小，发动机越紧凑。
[0011]本发动机以高温高压燃气流作为控制对象，通过燃气调节器的作用，解决了常规发动机无法适应在不同工况下最佳充气效率、最优空燃比、燃料高效燃烧和最大化功率输出的问题。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行简单地介绍，下图中虚线表示发动机内部气体回路，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0013]参考图1，本实施例的发动机采用多级空气增压方案。
[0014]参考图2，本实施例的发动机采用一级空气增压方案。
[0015]参考图3，为本实施例的发动机的总装结构，未包含低压压气机和对外做功部分结构。
[0016]参考图4，为本实施例的发动机的结构分解图。
[0017]参考图5，为本实施例的发动机的高压压气机。
[0018]参考图6，为本实施例的发动机的扭转式燃烧器，图示多管结构，燃烧管数量可根据实际需求调整或只采用单管结构，本图只为展示扭转式燃烧器结构。
[0019]参考图7，为本实施例的发动机的燃烧管，图示的燃烧管应用在多管的扭转式燃烧器中，燃烧管数量可根据实际需求调整。
[0020]参考图8，为本实施例的发动机的燃气调节器截面示意图。
[0021]图中：1：低压压气机压气轮；2：扩压器室；21：扩压器室前端；22：扩压器室后端；3：高压压气机；4：扭转式燃烧器；41：进气与燃料参混段；42：燃烧段；43：扭转扩散段； 44：均压联焰段；5：传动轴；6：燃气调节器；61：低压压气机燃气流通道；62：做功燃气流通道；63：燃气流调节装置；64：燃气调节器壳体；7：做功燃气流；8：高压压气机涡轮； 9：低压压气机涡轮。
具体实施方式
[0022]以下将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本
技术实现思路
仅描述实现容积式发动机的间歇式做功变换为旋转做功的技术，实现本专利技术中发动机连续运行的其余部分均采用现有发动机成熟结构，不做详细说明。
[0023]为了克服容积式发动机做功粗暴，做工频率低，功率密度低，震动大等缺点；旋转活塞发动机其制造难度大、精度和材料要求高、耐久性差、燃料燃烧不完全等缺点；燃气轮机转速高，燃料消耗量过大，加工复杂、安装难度大、维修保养技术要求高等缺点。本实施例利用容积式发动机或燃气轮机空气增压技术提供压缩空气，以间歇式燃烧为主要特点，压缩空气与燃料以一定频率混合后进入燃烧器产生高温高压燃气流，通过扭转燃烧器4的扭转扩散段43，使燃气流带一定切向速度进入高压压气机3的涡轮8中，冲击涡轮8旋转做功，从高压压气机的涡轮出来的燃气进入燃气调节器，一部分燃气流进入低压压气机，剩余部分燃气流驱动负载，当高压压气机排气频率达到一定程度后，可近似连续旋转做功。本发动
[0024]机以高温高压燃气流作为控制对象，通过燃气调节器的作用，解决了常规发动机无法适应在不同工况下最佳充气效率、最优空燃比、燃料高效燃烧和最大化功率输出的问题。
[0025]本实施例的发动机的结构系统包含低压压气气轮1、高压压气机3、扭转式燃烧器 4、燃气调节器5、扩压器室2、低压压气机涡轮9、高压压气机涡轮8。
[0026]本实施例的发动机方案未做详细表述的结构部分包含低压压气机、减速器、燃烧器进气控制装置、燃料喷射装置、起动系统；其中低压压气机采用常规涡轮增压器，减速器、燃烧器进气控制装置、燃料喷射装置、均采用现有发动机上成熟技术，方案中不再表示，本实施例的起动系统采用压缩空气，功能较为单一，不做详细描述。参考图1、图2，为间歇式旋转发动机两种不同工作模式，参考图1为多级增压方案，原理图仅展示两级增压，可根据实际需求，选择多级、多种增压方案，低压压气机可接入中冷器，方案中未示出，参考图2仅包含低压压气机，低压压气机可接入中冷器，方案中未示出，实际负载可根据运行速度，气压等条件，选择合适的增压方案。参考图3、图4，为间歇式旋转发动机的总体结构图和分解图，图中仅显示容积式发动机的间歇式做功变换为旋转式做功必须包含的部分结构组件。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种间歇式旋转发动机，其特征是：所述间歇式旋转发动机包括低压压气机、高压压气机、扭转式燃烧器、燃气调节器、扩压器室；空气由所述低压压气机吸入，增压后进入所述扩压器室，扩压后的空气经所述高压压气机继续增压后进入所述扭转式燃烧器前段，与燃料混合后进入扭转式燃烧器的燃烧段，形成高温高压燃气，高温高压燃气在所述高压压气机的涡轮中，输出一部分功驱动高压压气机，剩余部分通过所述燃气调节器驱动所述低压压气机，所述燃气调节器控制所述低压压气机与所述间歇式旋转发动机对外做功的比例；所述间歇式旋转发动机对外做功，主要根据负载需求选择功率转换器。2.如权利要求1所述的一种间歇式旋转发动机，其特征是：所述低压压气机采用市场上成熟的涡轮增压器结构，从所述燃气调节器引出一路高温高压燃气进入涡轮增压器，驱动涡轮旋转，从而带动压气轮吸入环境空气并增压。3.如权利要求1所述的一种间歇式旋转发动机，其特征是：所述高压压气机利用扭转式燃烧器出口设置的涡轮，通过传动轴及减速装置带动所述高压压气机，提高所述扩压器室中所述低压压气机输出的空气压力；所述高压压气机包括旋转式空气增压装置，可有效提高气体压力的装置。4.如权利要求1所述的一种间歇式旋转发动机，其特征是：所述扭转式燃烧器采用管状变截面扭转曲面结构；所述扭转式燃烧器结构上依次分为进气与燃料参混段、燃烧段、扭转扩散段、均压联焰段。5.如权利要求4所述的一种间歇式旋转发动机，其特征是：所述扭转式...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡小燕，柳朝阳，
申请(专利权)人：蔡小燕，
类型：新型
国别省市：