[发明专利]高背压内燃汽轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的热动力设备——热机装置，具体地说涉及一种把燃料(汽油、柴油)和空气混合压缩(冲压)爆燃产生高温释放热能量，燃气工作介质(质量小)，与另一种工作介质——水(质量是空气的855倍)直接注入高温、高压的汽缸室内，让水瞬间受热膨胀(汽化)、混合成高温、高压和大质量的综合型工作介质，在定子高背压(气垫反作用力下)使热能更有效的转换(产生)更大的动能(推力)而做功，是一种混合型工作介质的热能转化为机械能的原动力装置——高背压内燃汽轮机。

背景技术

现今只有叶片式汽轮机和活塞式内燃机成为热动力机的市场主导，两者在结构上、工作原理上也不相同各有特点，热能量的利用效率差异也很大，但把热能转换为机械能的形式和规律基本相同；燃料→热能→势能(压力)→动能(力)→作功(运行)→机械能。

汽轮机机械效率达87％以上，而且是一种有效热效率近40％的动力机，但它是一种外燃热动力设备，必须依靠巨大的外燃笨重设备锅炉等，除了核动力舰船外，汽轮机基本上是固定不可移动设置。

活塞式内燃机由于轻便、起动容易、工作可靠，机械效率高达80％以上，有效热效率接近30％，活塞式内燃机其种类(品种)很多，有二冲程、四冲程、汽油机、柴油机等，小至半马力大到十多万马力，有电火花引燃和喷油自燃两大类及单汽缸和多汽缸等，差异很大。但它们在作功原理和设置上有活塞、汽缸、连杆、曲轴、进、排气门等结构功能基本相同，它们的压缩空气或混合气及扩大汽缸容积率的“膨胀作功”的原理(理论)基本相同。

内燃机还有涡轮发动机主要是航空用发动机和燃气轮机，它的结构和工作原理与活塞内燃机不相同，用多组叶片压缩空气，结构复杂造价昂贵。

发明内容

高背压内燃汽轮机通过压缩(冲压)混合气燃烧产生热能量加热大质量的工作介质水和空气，使两者都产生受热膨胀产生压力——动能量，该混合型工作介质的总动能量比单纯的燃气(小质量)的动能量要大得多，采用不扩大汽缸容积和高背压及注水三大条件，使混合工作介质保持高温、高压、大质量的动能量更有效转换为功的效率，提高热能利用率，大幅度提高有效热效率。

A)具体实施方式：

(1)定子体：定子径向是360°圆筒体，轴向是两个180°半圆体，定子下半部设有1-2个的排气管，定子内腔设置尾气阻流叶片和圆周留有大空间的储气室和外部设置强筋片。

定子体的基本功能；是用于克服转子旋转时产生相对的反旋转扭矩力，定子内空腔(储气室)调节高压气(20-25kg/cm²)压力，高压气体对转子喷口产生反推力(反作用力)，定子的高背压储气(气垫)是产生机械后坐力效应而作用于转子喷口的恒压推力器，并通过转子喷气作用经主轴输出功率。

(2)转子体：转子体径向呈厚筐飞轮状360°圆筒套于定子体内圆动配合，转子内周边设两个以上均布流线型尖三角空速腔(用于进水汽化)尖三角空速腔与汽缸室(燃烧室)相通，汽缸室的尾部喷孔(喷口)呈轴向长方形，转子中间设置离心压气叶片，中心装配主轴。

转子体的基本功能；是产生巨大的离心力，两次增压加速混合气的流速和提供超音速产生冲压效应两方面，混合气得到加速增大压强达到“速度+速度”效果，转子集进气、压缩、作功(推力)、排气四个行程一元化作功的这一特点，用冲压效应代替传统汽缸压缩功能，本机转子的360°旋转运行中的每度角都同时进行也同时完成四个行程一元化作功和不扩大汽缸室容积率及高背压反推力这一特点，是本发明主要特征。

(3)高压排气阀：在定子径向两边设置一个或两个高压(20-25kg/cm²)的自动(弹簧)压力控压的排气阀，是保证定子内空腔(储气室)达到额定(2-2.5Mpa)气压，它的功能有三点：其一，定子内储气室保持均恒高压在相对密封的条件下产生机械后坐力效应作用。其二，使转子喷口获得高背压产生的推力高于一个大气压(1kg/cm²)的20-25倍的巨大反作用力。其三，便于内燃机低速起动。高压排气阀排出的高压废气更有利于配置废气涡轮增压器(机)。

高背压设置是有别于传统内燃机，传统内燃机最忌高背压，只要背压在0.5Mpa就不作功，在1Mpa根本就不转动。

以上概述的三大部件结构其功能产生了，冲压不改变汽缸容积压缩混合气，高背压产生巨大反作用力和注水增加工作介质质量加大推力的三大作用，是本发明与传统内燃机区别的独特功能而设计。

B)工作(作功)原理：