一种高效燃气热轮的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种高效燃气热轮机，它包括主机壳、动力系统和增压系统，动力系统包括设置在主机壳内的主动叶轮；主动叶轮包括一对主动轮法兰和位于一对主动轮法兰之间的多片主动叶片；增压系统包括设于主机壳具有废气出口侧的叶轮增压机，叶轮增压机包括从动叶轮，从动叶轮包括一对从动轮法兰和位于一对从动轮法兰之间的多片从动叶片；一对主动轮法兰和多片主动叶片形成一个腔体，从动叶轮设置在该腔体内。由于相邻两个主动叶片之间为空心状态，气体从做功区域出来后直接推动从动叶片转动，从而尽可能地减少了从做功区域排出的用于推动从动叶轮时的气体的压损，减少了燃气动能的浪费，提高了热利用率。
【专利说明】一种高效燃气热轮机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及内燃机【技术领域】，具体指一种高效燃气热轮机。
【背景技术】
[0002]传统的内燃机多为活塞式，通过点燃压缩空气和燃料的混合气体推动活塞做功，由于它做功的不连续性(四个冲程做功一次)，会产生振动，另外自燃吸气式的发动机注定它燃烧不够充分，如使压缩空气使它充分燃烧，则会产很高温度，对缸体和活塞及润滑系统都会提出更高要求，并且它们对燃料的要求也比较单一，不同机器只能使用与其适宜的燃料。
[0003]目前，燃气轮机都是燃气通过透平，使透平转动带动转子转动做工，它的特点是燃料量必须足够大，才有足够的燃气通过透平提供足够的动力，它对透平、转子、转轴的耐热及润滑系统均有较高要求，目前，还没有利用透平原理制作的成熟的发动机。
[0004]针对现有技术的上述问题，发明人于2013年1月23日，申请了名为一种燃气叶轮机的发明专利，申请号为=201310023167310，该燃气叶轮机包括动力系统，动力系统包括主机壳，主机壳内共轴设有叶轮，叶轮穿设有动力，设有叶片，主机壳外周处具有环形密闭区域，叶片置于环形密闭区域内，环形密闭区域至少具有一用于将燃气推动叶片进行做功的做功区，环形密闭区域一侧非做区设有废气出口，做功区外沿设有用于产生燃气的缸头；用于给缸头提供压缩气体的增压系统，增压系统包括叶轮增压机、增压机、启动加压装置。该燃气叶轮机相比现有技术，热利用率高，主机壳处废气出口排出的废气进入涡轮增压机涡轮室，从而带动涡轮增压机涡轮旋转，进一步带动压气室内的压气轮转动。为了进一步提高热利用率，发明人对在先的发明做了进一步的改进。
实用新型内容
[0005]针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种高效燃气热轮机。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:一种高效燃气热轮机，包括主机壳、动力系统和增压系统，所述动力系统包括设置在主机壳内的主动叶轮；所述主动叶轮包括一对主动轮法兰和位于一对主动轮法兰之间的多片主动叶片；所述主动叶片轴向的两端分别对应地连接一对主动轮法兰上，多片主动叶片沿左右一对主动轮法兰周向设置；所述主机壳内表面与主动叶轮的边缘滑动配合；所述增压系统包括设于主机壳具有废气出口侧的叶轮增压机，所述叶轮增压机包括从动叶轮；所述从动叶轮包括一对从动轮法兰和位于一对从动轮法兰之间的多片从动叶片；所述从动叶片轴向的两端分别对应地连接在一对从动轮法兰上，多片从动叶片沿左右一对从动轮法兰周向设置；所述一对主动轮法兰和多片主动叶片形成一个腔体，所述从动叶轮设置在该腔体内，从动叶轮的直径小于主动叶轮。
[0007]作为优化，所述从动叶轮还包括与从动叶片轴线垂直的从动垂直叶片。
[0008]作为优化，所述增压系统包括设置在主壳体右侧的空气压缩机、电动加压泵和分流开关；所述空气压缩机具有压缩机进气口与压缩机出气口，所述压缩机出气口通过连接管I与缸头进气口连通；所述电动加压泵具有压缩气体出口和进气口，所述压缩气体出口通过连接管II和分流开关与缸头进气口连通；所述电动加压泵的进气口与空气过滤器的出气口连通。
[0009]作为优化，所述缸头包括缸体，缸体内设有燃烧室，燃烧室呈喇叭状，窄端为燃烧室出气口，宽端处设有喷油嘴、火花塞和缸头进气口，还包括喷油开关和气门，所述喷油开关位于喷油嘴的进油口处，气门位于缸头进气口处；所述主动叶轮上连接有动力输出轴，所述动力输出轴上设有凸轮，所述凸轮用于控制气门和喷油开关的开闭。
[0010]作为优化，还包括设置在空气压缩机与分流开关之间的储气罐；所述空气压缩机压缩机出气口与储气罐的进气口连通，所述储气罐的出气口通过分流开关与缸头进气口 ；所述储气罐上设有用于检测储气罐内压力的压力传感器，所述压力传感器与处理器连接。
[0011]相对于现有技术，本实用新型具有如下优点:
[0012]1、由于相邻两个主动叶片之间为空心状态，因此，气体从做功区域出来后直接推动从动叶片转动，从而不再需要在非做功区域设置废气出口，避免了气体从小区域到大区域的压损失，即尽可能地减少了从做功区域排出的用于推动从动叶轮时的气体的压损，提高了对废气的利用率，减少了燃气动动能的浪费，从而进一步提高了热利用率。
[0013]2、对原来增加系统中的电动加压泵的连接方式进行了改变，在开始启动该高效燃气热轮机时，通过电动加压泵压缩气体进入缸头的燃烧室中，为主动叶轮和从动叶轮的启动提供了初始动能，相比现有技术，这种连接方式，主动叶轮和从动叶轮更容易启动。
[0014]3、相比现有技术，传统燃气轮机而言，它还设置气门，保障燃气爆炸气体只能通过缸体出气口指向主动叶轮。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型高效燃气热轮机处于拆分状态示意图。
[0016]图2为左主动轮法兰的左视图。
[0017]图3为主动叶轮横截面的左侧图。
[0018]图4为主动叶轮横截面的右侧图。
[0019]图5为右主动轮法兰的右视图。
[0020]图6为主动叶轮的主视图。
[0021]图7为左从动轮法兰的左视图。
[0022]图8为从动叶轮横截面的左侧图。
[0023]图9为从动叶轮横截面的右侧图。
[0024]图10为右从动轮法兰的右视图。
[0025]图11为从动叶轮的主视图。
[0026]图12为从动垂直叶片与叶轮增压机动力轴配合示意图。
[0027]图13为增压系统结构示意图，图中省略了部分结构。
[0028]图14为燃气叶轮机缸头结构示意图。
[0029]图中，主机壳10，左壳体11，右壳体12，尾气出口 12-1，缸头13，缸体13_1，喷油嘴13-2，点火塞13-3，喷油开关13-4 ;主动叶轮21，左主动轮法兰22，主轴22_1，右主动轮法兰23，主动叶片24，动力输出轴25 ;叶轮室31，压气室32，空气进口 32_1，空气出口 32_2，压气轮32-3，压气室壳体32-4，从动叶轮33，左从动轮法兰33_1，右从动轮法兰33_2，从动垂直叶片33-3，从动叶片33-4，空气压缩机34，电动加压泵35，分流开关36，空气过滤器37，储气罐38，叶轮增压机动力轴39。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0031]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0032]参见图1至13,—种高效燃气热轮机，包括主机壳10,动力系统和增压系统，所述动力系统包括设置在主机壳10内的主动叶轮21。
[0033]主机壳10由左壳体11和右壳体12拼接而成，其中右壳体12的直径小于左壳体11的直径，左壳体11上下两端同时向右侧弯折形成环形的缸头13，缸头13包括缸体13-1，缸体13-1内设有燃烧室，燃烧室呈喇叭状，窄端为燃烧室出气口，该燃气出口指向主动叶轮旋转方向，宽端处设有喷油嘴13-2、点火塞13-3和缸头进气口 ；还包括喷油开关13-4和气门；喷油开关和气门设置在缸头进气口外，喷油开关位于喷油嘴进油口处，气门位于缸头进气口处，主动叶轮上连接有动力输出轴25，动力输出轴25上设有凸轮，凸轮用于控制气门和喷油开关的开闭。在缸体中喷入的油料和空气，也可以不用喷油嘴而通过化油器，将油料和空气按比例混合后再喷人缸体。
[0034]右壳体12的上下两端的横截面为T形结构，右壳体12上端T形结构的顶部与左壳体11上端的弯折部分密封配合，右壳体12下端T形结构的底部与左壳体11下端的弯折部分密封配合，右壳体12上端T形结构的底部与右壳体12下端T形结构的顶部之间的间距等于右从动轮法兰内孔的孔径。右壳体12的右侧边缘处具有尾气出口 12-1。
[0035]主动叶轮21包括左右一对主动轮法兰和位于左右一对主动轮法兰之间的多片主动叶片24，左主动轮法兰22的中心具有主轴22-1，右主动轮法兰23为圆环状结构；主动叶片24轴向的两端分别对应地连接在左主动轮法兰22和右主动轮法兰23上，多片主动叶片24沿左右一对主动轮法兰周向设置，具体实施时，多片主动叶片24最好沿左右一对主动轮法兰周向均匀设置。主机壳10内表面与主动叶轮21的边缘滑动配合(具体地是主动叶轮的中的主动叶片的边缘与主机壳的内表面滑动配合，而且是无磨损滑动配合),主机壳10内表面与主动叶轮21的边缘形成做功区，缸头位于做功区外，做功区与缸头的燃气出口连通。
[0036]增压系统包括设于主机壳10具有废气出口侧的叶轮增压机，叶轮增压机具有叶轮室31与压气室32，叶轮室31具有气体出口，该气体出口与周围环境连通，压气室32具有空气进口 32-1和空气出口 32-2 ;主机壳10的右壳体12作为叶轮室壳体，叶轮室壳体与压气室壳体32-4依次拼装。
[0037]叶轮增压机包括设置在叶轮室31内的从动叶轮33 ;从动叶轮33包括左右一对从动轮法兰和位于左右一对从动轮法兰之间的多片从动叶片33-4，右从动轮法兰33-2为圆环状结构；从动叶片33-4轴向的两端分别对应地连接在左从动轮法兰33-1和右从动轮法兰33-2上，多片从动叶片33-4沿左右一对从动轮法兰周向设置，从动叶轮33还包括与从动叶片33-4轴线垂直的从动垂直叶片33-3，从动垂直叶片33-3的直径小于从动叶轮33上径向间距最大的两个从动叶片33-4外边缘的距离，推动从动叶片转动后的气体，沿从动叶片轴线仍然具有一定的速度，从动垂直叶片的设置可以进一步将其利用。
[0038]还包括设置在空气压缩机34与分流开关36之间的储气罐38 ；空气压缩机34压缩机出气口与储气罐38的进气口连通，储气罐38的出气口通过分流开关36与缸头进气口 ；所述储气罐38上设有用于检测储气罐内压力的压力传感器，压力传感器与处理器连接，该处理器可以是车载电脑，也可以是现有的其他处理器。车载电脑根据压力传感器传输的数据，支配油压泵，使之产生与气压匹配的油压，从而使缸体内的油气混合气体为最佳燃烧配比。
[0039]右主动轮法兰23、左主动轮法兰22和多片主动叶片24形成一个腔体，叶轮室31位于该腔体内(具体地，从动叶轮的穿过右主动轮法兰23的中心孔)，从动叶轮33设置在该腔体内，且左从动轮法兰33-1的左侧面与左主动轮法兰22的左侧面有间距；从动叶轮的直径小于主动叶轮直径，主动叶片24靠近所述腔体中心的边缘与从动叶片33-4靠近所述腔体中心的边缘有间距。
[0040]作为优化，为了进一步便于启动主动叶轮21，本实用新型对在先申请的增压系统做了改进，具体地，增压系统包括设置在主机壳10内的叶轮增压机、设置在主壳体右侧的空气压缩机34、电动加压泵35和分流开关36 ;所述空气压缩机34具有压缩机进气口与压缩机出气口，压缩机进气口与叶轮增压机压气室的空气出口 32-2连通，压缩机出气口通过连接管I与缸头进气口连通，分流开关36设置在连接管I上。电动加压泵35具有压缩气体出口，压缩气体出口通过连接管II以及分流开关36与缸头进气口连通。
[0041]本实用新型的工作原理如下:
[0042]启动高效燃气热轮机，电动加压泵压缩气体，压缩后的气体直接进入缸头燃烧室内燃烧，爆炸燃烧的气体从燃烧室出气口进入做功区，爆炸燃烧的气体作用于做功区的主动叶片，带动主动叶轮转动，进一步带动动力动力输出轴转动。当相邻两个主动叶片转出做功区后，废气从相邻两个主动叶片的空心部分进入叶轮室，推动叶轮室内的从动叶轮转动，从而带动与从动叶轮同轴设置的且位于压气室内的压气轮转动，压气轮转动压缩从压气室空气进口进入压气室内的空气，压缩后的压缩空气通过压气室出气口排出，从压气室出气口排出的压缩空气进入空气压缩机进行第二次增压，空气压缩机内的压缩气体进入缸头燃烧室内燃烧(或者空气压缩机内的压缩气体进入储气罐，储气罐内的压缩气体进入缸头燃烧室内燃烧)。
[0043]当气门和喷油开关开启时高压空气和雾化油料混合，随着动力输出轴转动凸轮控制的气门和喷油开关关闭，火花塞开始点火，混合气体爆炸推动叶轮做功，随着输出轴转动凸轮控制的气门和喷油开关开启，新鲜空气和油料再次进入整个过程只有进气和做功的过程。(它区别于传统燃气轮机和活塞机机械)
[0044]本实用新型提供的高效燃气热轮机，其不仅可以使用燃油，还可以使用燃气。
[0045]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种高效燃气热轮机,包括主机壳(10)、动力系统和增压系统,其特征在于:所述动力系统包括设置在主机壳(10)内的主动叶轮(21)； 所述主动叶轮(21)包括一对主动轮法兰和位于一对主动轮法兰之间的多片主动叶片(24 )，所述主动叶片(24 )轴向的两端分别对应地连接在一对主动轮法兰上，多片主动叶片(24)沿一对主动轮法兰周向设置；所述主机壳(10)内表面与主动叶轮(21)的边缘滑动配合； 所述增压系统包括设于主机壳(10)具有废气出口侧的叶轮增压机，所述叶轮增压机包括从动叶轮(33)； 所述从动叶轮(33)包括一对从动轮法兰和位于一对从动轮法兰之间的多片从动叶片(33-4);所述从动叶片(33-4)轴向的两端分别对应地连接在一对从动轮法兰上，多片从动叶片(33-4)沿一对从动轮法兰周向设置； 所述一对主动轮法兰和多片主动叶片(24)形成一个腔体，所述从动叶轮(33)设置在该腔体内，所述从动叶轮的直径小于主动叶轮的直径。
2.如权利要求1所述的高效燃气热轮机，其特征在于:所述从动叶轮(33)还包括与从动叶片(33-4)轴线垂直的从动垂直叶片(33-3)。
3.如权利要求1所述的高效燃气热轮机，其特征在于:所述增压系统包括设置在主壳体右侧的空气压缩机(34)、电动加压泵(35)和分流开关(36); 所述空气压缩机(34)具有压缩机进气口与压缩机出气口，所述压缩机出气口通过连接管I与缸头进气口连通，所述分流开关(36)设置在连接管I上； 所述电动加压泵(35 )具有压缩气体出口和进气口，所述压缩气体出口通过连接管II及分流开关(36)与缸头进气口连通；所述电动加压泵(35)的进气口与空气过滤器(37)的出气口连通。
4.如权利要求3所述的高效燃气热轮机，其特征在于:所述缸头(13)包括缸体(13-1 )，缸体(13-1)内设有燃烧室，燃烧室呈喇叭状，窄端为燃烧室出气口，宽端处设有喷油嘴(13-2)、火花塞和缸头进气口 ； 还包括喷油开关和气门，所述喷油开关位于喷油嘴(13-2)的进油口处，气门位于缸头进气口处； 所述主动叶轮上连接有动力输出轴(25 )，所述动力输出轴(25 )上设有凸轮，所述凸轮用于控制气门和喷油开关的开闭。
5.如权利要求3所述的高效燃气热轮机，其特征在于:还包括设置在空气压缩机(34)与分流开关(36)之间的储气罐(38);所述空气压缩机(34)压缩机出气口与储气罐(38)的进气口连通，所述储气罐(38)的出气口通过分流开关(36)与缸头进气口 ； 所述储气罐(38)上设有用于检测储气罐内压力的压力传感器，所述压力传感器与处理器连接。
【文档编号】F02C3/00GK204226018SQ201420728842
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】邓小波 申请人:邓小波