内燃气流转子发动机的制作方法

专利名称：内燃气流转子发动机的制作方法
技术领域：
本发明一台具有内燃器、机体、一次爆发三个燃烧室，转子自由运动大的内燃气流转子发动机。适用飞机、军舰、汽车、发电机、工业机械、农业机械的发动机。有着广泛的应用。
各国以石油能源生产的往复式内燃机增长很快，汽油、柴油的消耗大，导致几次能源危机，石油能源一值都是人们担忧的大问题，各国对各类发动机提出要求，不仅提高动力功率、降低油耗，减少噪声，减少废气污染。
发动机的出现以有一百多年历史，其中蒸汽机的有效热效率只有15-30%，汽轮机只不过25-45%，内燃机的热效率不到50-65%。
国家机械委上海内燃机研究所编的文献上出现的特种发动机1.斯特林发动机，2.模拟内燃发动机，3.汪克尔的三角转子发动机，4.绝热发动机，5.陶瓷发动机，6.往复活塞发动机，7.旋转发动机，都由曲轴、连杆、排气机构、活塞、汽缸、缸盖等这复杂的机构结构于一体，燃汽轮机由叶片发动机，消耗能源高，起停困难，叶片有折断危害，三角转子发动机的密封片难以解决，加工难度大，牵引力小，远远不能满足工业需要，涡轮发动机的轴在高温旋转中，降温难得控制，消耗能源高，噪声大，废气污染重。
现在一直沿用往复活塞式发动机，都是由曲轴、连杆、活塞、汽缸体、汽缸盖，单位马力，体积大重笨，能源通过压燃着火爆发产生压力推动活塞、连杆向下运动，曲轴旋转，将热能转换为机械能做功，热能不能完全利用，可以看到几方面的缺点1.汽缸中的爆发力受到排汽门的控制，开放过早时，活塞受到力小，输出力也小，开放过慢时，相反的受到阻力，汽缸中的能源燃烧得不充分，大部分的热能排放到体外，吸收空气少，形成压缩比低，曲轴结构复杂，单缸功率小，做大功率多缸发动机曲轴，机械强度精度加工要求高，加工难度大，制造成本高，活塞在气中往复运动时，受到高强度磨损，汽缸密封变坏，漏气，功率下降，连杆、活塞、曲轴构成的发动机，工作时，由于零部件的惯性作用，工作运转时震动大，不能高速运转，热效率低，受能源限制。
本发明以制造一台能克服上述缺点的，单位马力增大，笨重体积缩小，结构简单，适用能源多，柴油、汽油、煤油、废渣油、天燃气、液化气、机油、黄油、煤气、电石汽、沼汽、酒精、植物油等20种能源，提高内燃气流转子发动机的有效热效率达95%，解决热能的重利用，使得水蒸汽在转子汽缸中的膨胀，两力重合，使得转子自接输出功率大，制造不难，成本低的新式内燃气流转子发动机。
上述任务是通过下列技术设计，制造解决的。内燃气流转子发动机，主要是蜂窝形状转子，安装在机体的圆型空腔中，两头用两端盖紧固在机体腔内，端盖上有若干通孔，机体的A处上有若干个内燃器横排列和纵排列在圆周上，机体C处有若干个水蒸汽喷嘴横排列和纵向排列在圆周上，机体腔内A处到B处有若干个流线型壶腹腔称第三燃烧室汽缸，C处到D处是个流线型壶腹腔称第三水蒸汽膨胀室，D处和B处是废气排出口，机体与机脚相连接，机体内的壶腹汽缸中有从A处到B处的水热交换管，油热交换管分别从A处和B串到体外，空气管从C处到D处的壶腹汽缸内串到体外，离心调速器装配在平轴上，飞轮安装在另一端的平轴上，吸压器紧靠在机体的外壳上，用支承架衡接好，吸压器皮带轮用皮带轮传用到飞轮上的槽沟内，发电机的皮带轮与飞轮下的平轴上的皮带轮相连用，吸压器里的空气从吸压器的端盖上的孔内吸入，空气被不同的压缩片进行压缩，将空气送入空气罐内，后输送到空气喷嘴到内燃器腔内，油汽喷嘴接收油汽能源进内燃器腔内，形成等压比混合气，能源在内密闭室得到充分燃烧，水蒸汽喷嘴将蒸汽喷到转子上的二汽缸、三汽缸进一步的膨胀，尾汽都从机体的B处和D处排出体外，火花塞安装在内燃器的顶上，排气凸轮由平轴上的齿轮传递成速比为1∶2.5和可调速比，凸轮轴上有分电器柱轴及白金片断电，电瓶、变压器、发电机、继电器、水箱、油箱、电动马达起动(未画96)，手控制器，冷却器(未画)，润滑器(未画，由这些机构的另部件结构安装成一整体的内燃气流转子发动机，本发明在使用顺手，拆装、维修都方便，当采用下例要详述的实施例结构时，零部件数目和成本几乎不比前述发动机增加。
以下结合附图对发明作进一步的详细描述

图1是本发明的产品样机图，图2是本发明的一台具体结构的纵向局部剖面图，图3是本发明横断面剖面图，图4是本发明的纵向剖面图，图5、6、7、8、9、10、11、12是本发明的另件半剖视图。
参照图2所示，一台内燃气流转子发动机的结构中主体机构和附属机构电瓶1用电源线85接到可变加热器60、68上，变压器3的正负极分接在电瓶1和分电器上，高压点火电导线4一端接通在火花塞95另一端插入变压器4的高压孔中，空气管5一端接入吸压器30接柱上，另一端接入能源三用供应泵93的空气接柱上，空气管与蒸汽管接头6则与蒸汽管58接通用，搭铁线7，蒸汽开关8接在水蒸汽管的中间与水蒸汽喷嘴10后与蒸汽的能源三用供应泵的接头柱上，机脚9支承着机体77，蒸汽喷嘴10安装在机体77的C处，蒸汽喷到蜂窝转子上的汽缸中膨胀后在壶腹汽缸中继续膨胀，推动转子79转动，空气管11从C处进入到壶腹汽缸内后在D处串到机体外的管子相接在空气罐94上的接头柱上，空气罐94上有安全阀，空气罐94接有空气管将空气输送到空气喷嘴40进入内燃器43，空气管12一端接在C处的管道上，另一端接在空气喷嘴上，飞轮13专供动轮用，上面有三条沟供三角皮带传动用，分电器14接通电源供火花塞95用电，调节火花塞95引燃内燃器43腔内的混合汽爆发，齿轮15靠平轴齿轮83传动给15的齿轮及排气凸轮的升降，电源线16的一端接在继电器20上的接柱，一端接在正负极的电瓶柱上，而另一端接在发电机23上的正负极，螺帽17锁紧飞轮13用，三角皮带轮18用三角皮带与发电机22的皮带轮相传动发电，平轴齿轮19供带动排气凸轮15作喷嘴自动瓣44的开与关，中间有排气凸轮拉杆15，继电器20供充电给电瓶1用，三角皮带21带动下上皮带轮作传动，发电机皮带轮22与平轴皮带轮18相连，发电机23安装在机体77的外上面靠螺紧固在机体架上，排气拉杆24的一端与喷嘴自动瓣44相连接，供拉开喷嘴自动瓣44排空内燃器43的废气，拉杆的一端控制空气开关38的开闭，爆发时阻止空气进入，吸压器的多级轴25参照图六三根轴相套成一条吸压轴，吸压器29内的轴上分别安装有空气压缩片若干，伸在吸压器的多级轴25分别安装有速比皮带轮φ100φ300φ500mm，将空气分级压缩，皮带轮27与13飞轮沟槽相带动，热交换油管26一端接到内燃器43的接头柱42上，另一端进入机体A处的壶腹腔97的B处串到机体77外上的油管46到油汽罐59的接头柱53上，将油加热雾化，皮带27，空气接杆28，吸压器29呈圆柱型体，中腔内装有多级轴套轴25，轴的颈部端有吸压叶片，呈15-135度，伞形安装在上下轴的颈部，中间平行，吸压器端盖74有轴承支持滑动，多级轴分别有25A、25B、25C轴，吸压器29的每段叶片的中间有空气阻气圈25F，吸压器上上的空气出口接头柱30与空气管5相连，水箱31，加水口32，出水口33与水管相接到内燃器43的接头柱41上，上端接柱33用水管接到蒸汽罐59的接柱55上，油箱34，加油口35，油接头柱36用油管接到图十一的油汽罐59A的接柱63，上端的接柱36用油管连接到图十的蒸汽罐59D的接柱54紧固，空气管37传送空气一端接空气喷嘴，一端接与能源三用供应泵93的空气柱相连接好，空气开关38阻止空气进入空气喷嘴40，安接在空气管37与空气喷嘴的中间位置上，水开关39控制水经水管进入到内燃器43的中间隔层水冷却，安装在20cm处，参照图十二的空气喷嘴41的结构由金属铸造成圆柱中间空心形，空气进入的下端1-28mm处有一道环形圆沟，喷嘴的A是中空端，有螺丝紧固用，喷嘴腔内有个活塞体b呈圆柱体，中空不串顶，顶下1-20mm处开有若干横孔。水蒸汽喷嘴，油汽喷嘴相同，气体都在沟环中进行交换各进入腔室，参照图六，内燃器43呈一圆型空腔，高300mm、φ150mm，顶上有火花塞95，下端是喷嘴自动瓣44阻止混合气进入转子上的汽缸，缸内容18∶10的混合气，被火花塞引燃爆发，通喷嘴自动瓣44，来燃烧尽气体继续在第二汽缸、三汽缸继续燃烧，大部分热能被蜂窝转子吸收储在转子79温度500-1500度，内燃器43由普通钢材铸造成一体的圆型空腔，内壁与外壁形成中间空形隔体，用水冷却内燃器43体，侧上有水管接头41、48、72，油管接柱42、70，参照图五，内燃器43下端的出口是个喷嘴自动瓣44由两个半圆形瓣构成，由钴镍钢材制成，合并后无气孔，中间有φ30-80mm孔中上端相通呈30-150度放射口，中下端平面闭端，两瓣的外端有弹簧相抵推，有排气拉杆24连接，油热交换管45的一端与油汽罐59A的接柱上，另一端接在机体77的壶腹汽缸97内从A处进B处出到油管26后入内燃器43中腔中环绕后伸到内燃器43的体外与油汽罐59A的接柱上相连接，油雾化到50-500度后改用体外加热雾化油汽，或用油泵供油到内燃器43内，取换油汽喷嘴，改用油喷嘴供给油，利用液化气，天然气时改用自供泵喷嘴，不加热，使用天然气、酒精能源时则在空气喷嘴内加入少量水蒸汽到内燃器43内，水热交换管46一端接在蒸汽罐59D的接柱53上，另一端从机体77的B处的壶腹汽缸97进，在A处串到体外后进入内燃器43的水冷腔中，水汽开关46安装在水管的中间，阻止蒸汽罐59D内的蒸汽回流，内燃器43上的接头水柱48，参照图十二油汽喷嘴49同水蒸汽喷嘴图十二的10，使用液化汽、天然气时则改用另一喷嘴供给，输送油管的中间有油开关50阻止油汽罐59A内汽倒流和接头柱63，油箱36与图十一的油汽罐(或天然汽罐)接柱63上的中间处有油汽开关51，来自能源三用供应泵93的油汽管88到油汽喷嘴49的接头柱的中间安接有防爆器71，阻止回火到油汽罐59A内发生爆炸，参照图八，防爆器71的结构由壳体，中空止回塞a，圆柱型中空活塞b不串顶，在中间开有若干孔，壳体的内上处有环形深沟，油汽在沟中交换，油汽开关52安装在防爆器71与油汽喷嘴49的中间，由金属材料铸造成，参照图十，水蒸汽罐59D是圆柱空腔体，内装有电热交换器61，外有电源接柱和可变加热器60，水管接柱53，水蒸汽接柱54，水蒸汽接柱55，安全阀56，水蒸汽输送管接柱57，水蒸汽输送管58与能源三用供应泵93相连接，可变加热器60安装在电热交换器61的电源接柱处，一端与电源开关62相连接，阻止加热与不再加热，5-10分钟后关掉电源开关62靠自身的热交换管46加热，61D用来固定的板条与机体77紧固一体，参照图十一，油汽罐59A呈圆柱形空腔体，腔内装有电热交换器67和体外的电源接柱，罐体上有油管接柱63，安全阀65，油汽管接柱66、64，油热交换管45D、70D，由金属铸造成，中间有一平行的扁条59B，钻有螺钉孔用来与机体77紧固上，机体77呈圆形空腔体，机体77外表上布有若干的内燃器43，存纵横排列在A处，水蒸汽喷嘴10呈对称性的安装在C处若干，废气在机体77的B处和D处孔到混合排汽管84内后到体外，机体77内圆腔内有壶腹汽缸97若干对，分别从A处向B处加深加宽，呈弧型放射状，凹下10-30mm，位于喷嘴下，C处向D处同A处向B处进行同样加工，由普通钢材铸造成，机体77内腔中从B处到C处和D处到A处这加工成圆型平面，机体77水冷却孔参照图三横断面局部剖面，混合排汽管84位于机体77B处和D处孔，两端盖78呈圆形，边缘有螺钉孔，中间轴承80是平轴83通过，两端盖78将转子79与平轴83于机体77腔内，由金属普通钢材铸造成，端盖78有若干的孔道，调速器82安装在平轴83上，铸造成的调速器壳体81一并紧固在端盖78上，通调速拉杆86将能源三用供应泵93进行调整能源大小的需入，转速高低，马力大小的作用，电源线85，油汽管87的一端与油汽罐59A相接，另一端与能源三用供应泵93的接头柱上，油汽管88经能源三用供应泵93交换后输送到油汽喷嘴49的接柱上，螺栓89把两端盖78紧固在机体77上，蒸汽开关90是用来供给蒸汽的空气管内，增加压力，手控制器91，控制能源三用供应泵93需入的油汽，蒸汽、空气的大小和停车转动，水蒸汽管92的接头柱与能源三用供应泵93相连接，空汽罐94的一端接入空气安全阀，一端用空气管接入到空气喷嘴上，另端接到吸压器30的空气柱上，火花塞95安装在内燃器43上。电动马达(未画96)，润滑油用循泵进行润滑两端盖78上的平轴83上的轴承80，参照图三，壶腹汽缸97位于机体77内圆壁内，A处向B处和C处向D处加工流线型凹腔，逐步形成A、A1、A2、A3和C、C1、C2、C3的壶腹汽缸97称为第二汽缸，从第一汽缸燃烧不完全到第二汽缸最后在第三汽缸燃烧完，尾汽在排到混合排汽管84内到体外，参照图四、图七转子79安装在机体77内，转子79呈圆柱形，转子79中间的轴平轴伸出机体77体外，一端在功的一端，一端伸出到飞轮13的中心孔内与螺帽17紧固，转子79的外层为金属铸造成的蜂窝状的椭圆形孔，孔深5-285mm，位于喷嘴自动瓣44下，孔之间形成波峰波谷79B，达10-150mm，称为第二燃烧室，中间层为孔状风冷状隔79A，保持转子79温度500-15000℃的平衡，发挥转子79上的热能，水蒸汽通过蒸汽喷嘴10将水蒸汽喷入第二汽缸和第三汽缸膨胀推动转子79转动，又是对转子79的降温。由这些零部件结构安装成一体的内燃气流转子发动机。使用时顺手，接通可变电源开关和马达起动机，即行转动，很容易的掌握内燃气流转子发动机的各项技术性能。
内燃气流转子发动机工作原理1.内燃器腔内同时吸收从空气喷嘴的空气和油汽喷嘴的油汽，在内燃器腔内形成混合气压，构第一汽缸。
2.内燃器内的混合气体压被火花塞点火引燃产生爆发，冲出喷嘴自动瓣，未燃烧完的能源进入转子上第二汽缸和第三汽缸继续燃烧。
3.水蒸汽喷嘴不断喷射蒸汽到二汽缸和三汽缸继续膨胀，推动转子转动。
4.喷嘴自动瓣关闭时，内燃器腔内的废气排尽达100%，腔内很快形成负压5.内燃器内的高热高压汽体推动转子转动，转子吸收了大量的余热。
6.喷嘴自动瓣关闭时，通过排气拉杆的连惯作用将空气开关与油汽开关同时打开，内燃器腔形成混合气压，开始第二次工作循环时转子以转过5-120次。
7.内燃器腔内的废气和第二汽缸和三汽缸中的废气及尾气分别从B处和D处的排出口排到混合排汽管到体外。
本发明这台内燃气流转子发动机同现有汽油、柴油发动机相比所具有的优点1.将圆柱型转子运动变换成自接输出自由转动的力偶矩，转动平稳，输出力扭矩大。
2.转子取代曲轴、连杆、活塞，改变输出力矩，获得更大扭矩力。
3.内燃器优先活塞，汽缸体、缸盖，适用柴油、汽油、煤油、废渣油、天燃气、煤气、电石气、机黄油、动植物油，在内燃器中得到充分燃烧，提高热效率。
4.转子每动5-120次后才进行第二次工作循环的爆发。
5.单位马力体积小，重量轻，功率大，单位马力小时耗油30-40g，转速分钟500-15000转。
6.制造加工难度比现有的发动机容易，精度要求不是很高。
7.转子吸收大量余热500-1500℃很方便利用了余热做功。
8.转子不受机体腔壁的摩擦的阻力的影响，自由运动度大，大部分动力能作用到平轴上做功。
9.润滑只有两端盖的转子平轴轴承。
10.转子靠风冷却，水蒸汽冷却。
11.起动与停车，转速高低，功率大小，调整方便，维修拆装方便。
12.废气污染少，噪声小，工作转动时，震动力小。
13.利用转子的余热，发挥水蒸汽重用使得转子获得良好的力。
操作时，将电源接通到油汽罐59A上的可变加热器68把油分化成雾气，经油汽管喷嘴49喷入内燃器43与空气混合成混合气压，打开电动起动机96的电源开关，转子79即起转动，起动、停止是由电源开关，电动马达完成，手控制器91发生的制约的停车。
权利要求
1.一台由金属铸造成的内燃器43、机体77、空气喷嘴40、油汽喷嘴49、水蒸汽喷嘴10、吸压器29、喷嘴自动瓣44、油汽罐59A、水蒸汽罐59B、壶腹汽缸97、蜂窝转子79、混合排气管84、调速器80等零部件结构成一体的内燃气流转子发动机，其特征是内燃器43顶端有火花塞安装，体侧有空气喷嘴40、油气喷嘴49，下端是喷嘴自动瓣44，紧紧的安装在机体77上的A处，机体C处安装有水蒸汽喷嘴10，机体的B处和D处为混合排气管84的接口，安装在机体77、腔中的蜂窝转子79用两端盖78封闭于机体77中间，蜂窝转子79位于喷嘴自动瓣44下的出口中间，蜂窝转子79的孔则形成第二汽缸，形成任意角的1-90°倾角构成第三个燃烧室的壶腹汽缸97，蜂窝转子79转动时直接形成R的力偶矩，矩力力直接输出到平轴上做功。
2.按权利要求1规定的内燃气流转子发动机，其特征是内燃器43呈圆腔炉型，由内腔壁和外围壁中间构成空体是水冷脚内燃器43，下端构成放射状锥型的喷嘴与机体接连好一体。
3.按权利要求1的规定的内燃气流转子发动机，其特征是内燃器43空腔中的壁隔中有油热交换管45绕环在内燃器43腔上后串出体外，侧面安装有空气喷嘴40和油气喷嘴49分别能源到内燃器43腔内，由碳素钢材料加工制造成内燃器43的特征。
4.按权利要求1的规定的内燃气流转子发动机，其特征是机体77是由普通钢材铸造成的是个圆空型的机体77，参照图三空腔内分别为A处到B处构成第三个壶腹汽缸，C处和D处为第三个水蒸汽壶腹汽缸，B处和D处为尾气排出口。
5.按权利要求1的规定的内燃气流转子发动机，其特征是壶腹汽缸97参照图三，位于机体77的圆内弧侧壁上，从A处逐步加深加宽形成流线型的壶腹腔，与B处相通，B处的壶腹腔同按加工，在此处构成A、A1、A2、A3的第三燃烧室和第三个水蒸汽膨胀室的C处C1、C2、C3。
6.按权利要求1和5的规定的内燃气流转子发动机，其特征是壶腹汽缸97加工在机体77内燃器43A处的中间，水蒸汽喷嘴10C处的中间、构成对称性。
7.按权利要求1的规定的内燃气流转子发动机，其特征是壶腹汽缸97中有水管26、油管76、空气管6安装在内，管的两端伸到外面。
8.按权利要求1的规定的内燃气流转子发动机，其特征是转子79呈圆柱型，外圆上有波峰波谷波浪状的椭圆槽孔形，孔深5-285mm，与喷嘴自动瓣44构成第二燃烧室，与水蒸汽喷嘴10构成第二蒸汽膨胀室，转子79外层为金属铸造成蜂窝状，称蜂窝转子，中间为隔热空心层，为风冷孔道，紧与平轴铸造一体。
9.按权利要求1的规定的内燃烧气流转子发动机，其特征是空气喷嘴40，油汽(天燃气)喷嘴49、水蒸汽喷嘴10在结构上参照图十二，49、40的总原由外壳构成圆腔形在b处位有环圆空道，中间串心止回塞A、活动塞b的不串通顶平面，平面下是中空圆柱体，平面下有横孔若干个，孔与环圆空道相通后喷嘴装入一体。
10.按权利要求1的规定的内燃气流转子发动机，其特征是喷嘴自动瓣44由金属铸造成两个半月的瓣，上端呈60-140度的喷斜边，合并后的中间形成小圆型空腔型，下端呈一闭合的整体，两瓣的两端连接有排气拉杆24及弹簧相抵触。
11.按权利要求1的规定的内燃气流转子发动机，其特征是吸压器29内装有3根空心轴体25参照图六，连于一体的多级轴25一端装入吸压器29内，轴上分别安装有吸空气叶片若干，呈伞型平斗型，平面型，另一端多级轴25伸在吸压器29的外端上，外端分别安装速比皮带轮φ100mm、φ300mm、φ500mm。
全文摘要
一种内燃气流转子发动机，不用曲轴、曲柄、连杆、活塞机构，由内燃器、转子、水蒸气喷嘴、壶腹汽缸等构成。转子受内燃器内高温、高压气流和利用转子余热产生的水蒸气流推动运动，向外输出力矩，凡效率提高95％。废气从壶腹汽缸排出。可用20多种包括废渣油等能源。马力大，重量轻。适于飞机、军舰、汽车、工农业机械上用作发动机。
文档编号F02C5/00GK1030460SQ8810313
公开日1989年1月18日 申请日期1988年5月28日 优先权日1988年5月28日
发明者王兆伦 申请人:王兆伦, 李文兵