CN113374573B - 周流式涡轮机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种周流式涡轮机。该周流式涡轮机的做功装置包括第二定子以及第二转子，第二定子上设置有点火装置、供气口、燃料进口以及排气口，第二转子的第二主轴可转动地同轴设置在第二定子内，第二滚筒偏心设置在第二定子内，且，第二主轴活动设置在第二滚筒内，第二固定叶片固定设置在第二主轴上，多个第二摆动叶片可转动地设置在第二主轴上，第二固定叶片和多个第二摆动叶片的主平面平行于主轴，第二固定叶片和多个第二摆动叶片可将第二滚筒和第二定子围成的区域分割成多个容积随第二滚筒转动周期性连续变化的第二空间。本申请可改善内燃机存在热能的浪费的问题，提高热转换效率。

Description

周流式涡轮机

技术领域

本申请属于内燃机技术领域，具体涉及一种周流式涡轮机。

背景技术

内燃机是现有机械结构中将化学能转化为机械能的主要方式，现有内燃机主要包括往复式活塞内燃机、偏心转子内燃机、轴流式燃气涡轮内燃机等。内燃机的原理是将吸入容积的空气压缩，混合化学燃料成为高压工质，点燃混合气膨胀做功，排出废气这几个流程。内燃机设计都是在现有技术条件下对上述几个流程的优化和控制以满足应用的需求和环保要求。现有的内燃机存在浪费热能，热转换效率不高的技术问题，还具有较大的改善空间。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种周流式涡轮机，以改善现有的内燃机存在浪费热能，热转换效率不高的技术问题。

本发明的技术方案为：

一种周流式涡轮机，其特征在于，所述周流式涡轮机包括：

做功装置，所述做功装置包括第二定子以及第二转子，所述第二定子上设置有点火装置、供气口、燃料进口以及排气口，所述第二转子包括第二主轴、第二固定叶片、第二摆动叶片以及第二滚筒，所述第二主轴可转动地同轴设置在所述第二定子内，所述第二滚筒偏心设置在所述第二定子内，且，所述第二主轴活动设置在所述第二滚筒内，所述第二固定叶片固定设置在所述第二主轴上，多个所述第二摆动叶片可转动地设置在所述第二主轴上，所述第二固定叶片和多个所述第二摆动叶片的主平面均平行于所述第二主轴，所述第二固定叶片和多个所述第二摆动叶片均活动密封穿过所述第二滚筒的周面，并顶靠在所述第二定子的内侧壁上，所述第二固定叶片和多个所述第二摆动叶片可将所述第二滚筒和所述第二定子围成的区域分割成多个容积随所述第二滚筒的转动周期性连续变化的第二空间。

在一些实施方案中，所述第二固定叶片的一侧设置有第三安装环，所述第三安装环固定设置在所述第二主轴上；

每个所述第二摆动叶片的一侧均设置有第四安装环，所述第四安装环活动套装在所述第二主轴上。

在一些实施方案中，所述第二滚筒的周面上间隔设置有多个第二通孔，每个所述第二通孔内均设置有第二铰链，所述第二铰链内设置有供所述第二固定叶片或所述第二摆动叶片穿过的空隙。

在一些实施方案中，每个所述第二铰链均包括：

两个第二铰接轴，两个所述第二铰接轴分别可转动地连接在所述第二滚筒的轴向两端中；

两个第二柱状体，两个所述第二柱状体的弧形面分别可转动地设置在对应的所述第二通孔的两个相对侧壁上，两个所述第二柱状体的轴向两端分别可转动地连接在两个所述第二铰接轴中，两个所述第二柱状体的平面相对，形成供所述第二固定叶片或所述第二摆动叶片穿过的空隙，且，两个所述第二柱状体的相对面设置有沿其轴向设置的第二安装槽；

第二滚针，所述第二滚针和所述第二柱状体对应设置，所述第二滚针可转动设置在对应的所述第二柱状体的第二安装槽中，所述第二滚针的轴向两端分别可转动地连接在两个所述第二铰接轴中。

在一些实施方案中，所述第二通孔的两个相对的侧壁设置有第二插槽；

所述第二柱状体的外侧和所述第二通孔的侧壁之间设置有第二铰链密封片，所述第二铰链密封片的外侧上设置有第二插接板，所述第二插接板嵌设在同侧的所述第二插槽中，所述第二插接板和所述第二插槽的底部之间设置有第二弹性件。

在一些实施方案中，所述点火装置、供气口和所述燃料进口设置在所述第二定子的周面上离所述第二滚筒距离最小处的的第一侧面上；所述排气口设置在所述第二定子的周面的第二侧面上，所述第二侧面和所述第一侧面相对设置。

作为本申请的优选方案，所述周流式涡轮机还包括：

压气装置，所述压气装置包括第一定子以及第一转子，所述第一定子上设置有进气口以及给气口，所述第一定子的给气口和所述第二定子的供气口连通，所述第一转子包括第一主轴、第一固定叶片、第一摆动叶片以及第一滚筒，所述第一主轴可转动地同轴设置在所述第一定子内，所述第一滚筒偏心设置在所述第一定子内，且，所述第一主轴活动设置在所述第一滚筒内，所述第一固定叶片固定设置在所述第一主轴上，多个所述第一摆动叶片可转动地设置在所述第一主轴上，所述第一固定叶片和多个所述第一摆动叶片的主平面均平行于所述第一主轴，所述第一固定叶片和多个所述第一摆动叶片均活动密封穿过所述第一滚筒的周面，并顶靠在所述第一定子的内侧壁上，所述第一固定叶片和多个所述第一摆动叶片可将所述第一滚筒和所述第一定子围成的区域分割成多个容积随所述第一滚筒的转动周期性连续变化的第一空间。

在一些实施方案中，所述第一固定叶片的一侧设置有第一安装环，所述第一安装环固定设置在所述第一主轴上；

每个所述第一摆动叶片的一侧均设置有第二安装环，所述第二安装环活动套装在所述第一主轴上。

在一些实施方案中，所述进气口设置在所述第一定子的周面上，所述进气口上设置有一个或多个调压滑块，所述调压滑块可操作地在所述进气口上沿所述第一定子的周向移动。

在一些实施方案中，所述第一滚筒的周面上间隔设置有多个第一通孔，每个所述第一通孔内设置有第一铰链，所述第一铰链内设置有供所述第一固定叶片或第一摆动叶片穿过的空隙。

作为本申请的优选方案，每个所述第一铰链均包括：

两个第一铰接轴，两个所述第一铰接轴分别可转动地连接在所述第一滚筒的轴向两端中；

两个第一柱状体，两个所述第一柱状体的弧形面分别可转动地设置在对应的所述第一通孔的两个相对侧壁上，两个所述第一柱状体的轴向两端分别可转动地连接在两个所述第一铰接轴中，两个所述第一柱状体的平面相对，形成供所述第一固定叶片或所述第一摆动叶片穿过的空隙，且，两个所述第一柱状体的相对面设置有沿其轴向设置的第一安装槽；

第一滚针，所述第一滚针和所述第一柱状体对应设置，所述第一滚针可转动设置在对应的所述第一柱状体的第一安装槽中，所述第一滚针的轴向两端分别可转动地连接在两个所述第一铰接轴中。

在一些实施方案中，所述第一通孔的两个相对的侧壁设置有第一插槽；

每个所述第一柱状体的弧形面和对应的所述第一通孔的侧壁之间还设置有第一铰链密封片，所述第一柱状体可转动地设置在所述第一铰链密封片的内侧；

所述第一铰链密封片的外侧设置有第一插接板，所述第一插接板嵌设在同侧的所述第一插槽中，所述第一插接板和所述第一插槽的底部之间设置有第一弹性件。

在一些实施方案中，所述第一定子和所述第二定子同轴固定连接，所述第一主轴和所述第二主轴同轴固定连接。

本发明的有益效果至少包括：

本发明所提供的一种周流式涡轮机，该周流式涡轮机包括做功装置，由于做功装置包括第二定子以及第二转子，第二定子上设置有供气口、燃料进口、排气口以及点燃装置，可通过第二定子的供气口向第二定子内输送高压气体，通过燃料进口燃料进口向第二定子内输送做功所需要的燃烧介质，高压气体和燃烧介质输入第二定子内后，形成工质，该工质可以被点燃装置点燃膨胀。

由于第二主轴可转动地同轴设置在第二定子内，第二滚筒偏心设置在第二定子内，且，第二主轴活动设置在第二滚筒内，这样，第二滚筒和第二定子之间也可围成一个月牙形的做功空间。

由于第二固定叶片固定设置在第二主轴上，多个第二摆动叶片可转动地设置在第二主轴上，第二固定叶片和多个第二摆动叶片的主平面均平行于第二主轴，第二固定叶片和多个第二摆动叶片均密封穿过第二滚筒的周面，并顶靠在第二定子的内侧壁上。这样，第一固定叶片和多个第一摆动叶片可将上述月牙形的第二空间分割成多个容积随第二滚筒的转动周期性连续变化的第二空间，注入到某一第二空间的高压气体以及介质被点火装置点燃后，产生膨胀热气，利用膨胀热气推动第二固定叶片以及第二摆动叶片带动第二主轴和第二滚筒转动，使该做功空间产生由小到大的变化，当该做功空间变化到最大时，该做功空间和第二定子上的排气口连通，使做功后的废气从第二定子上的排气口排出。

随着介质和高压气体持续不断地注入到某一做功空间，可持续驱动第二转子的转动，达到持续输出动力的目的。

本申请所提供的一种周流式涡轮机，其中的做功装置仅是通过第二固定叶片、第二摆动叶片以及第二滚筒和第二主轴的圆周运动来实现动力的输出，整个过程也没有其他运动的相应转换，可改善内燃机存在热能的浪费的问题，提高热转换效率，具有很好的实用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例的一种周流式涡轮机的结构示意图；

图2为图1的爆炸示意图；

图3为本实施例的压气装置的结构示意图；

图4为图3中的第一盖板的结构示意图；

图5为本实施例的第一滚筒的爆炸结构示意图；

图6为本实施例中第一滚筒的俯视示意图；

图7为第一固定叶片的结构示意图；

图8为本实施例的第一铰链的主体爆炸示意图；

图9为本实施例的做功装置的结构示意图；

图10为图9中的第五盖板的结构示意图；

图11为本实施例的第二滚筒的爆炸结构示意图；

图12为本实施例中第二滚筒的俯视示意图；

图13为第二固定叶片的结构示意图；

图14为本实施例的第一铰链的主体爆炸示意图。

附图中：

a-压气装置，1-第一定子，101-第一盖板、102-第二盖板，103-第三盖板，104-第四盖板，105-第一定子壁壳，106-第一定位凹槽，107-第二定位凹槽，201-第一主轴、202-第一固定叶片、203-第一摆动叶片，204-第一滚筒，205-第一安装环，206-第一健，207-第二安装环，208-第一通孔，209-第一铰链密封片，210-第一铰接轴，211-第一柱状体，212-第一滚针，213-第一插接板，214-第一弹性件，215-第一滚筒密封件，216-第一张力密封环，217-第一滚筒端盖，218-第一轴承，2-第一转子，3-进气口，4-给气口，5-第一散热孔，6-滑块，b-做功装置，7-第二定子，701-第五盖板，702-第六盖板，703-第七盖板，704-第八盖板，705-第二定子壁壳，706-第三定位凹槽，707-第四定位凹槽，8-第二转子，801-第二主轴，802-第二固定叶片，803-第二摆动叶片，804-第二滚筒，805-第三安装环，806-第二键，807-第四安装环，808-第二通孔，809-第二铰链密封片，810-第二铰接轴，811-第二柱状体，812-第二滚针，813-第二插接板，814-第二弹性件，815-第二滚筒密封件，816-第二张力密封环，817-第二滚筒端盖，818-第二轴承，9-点火装置、10-供气口、11-燃料进口，12-排气口，13-第二散热孔，14-连接管。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

本实施例提供一种周流式涡轮机，以改善现有的内燃机存在浪费热能，热转换效率不高的技术问题。

图1为本实施例的一种周流式涡轮机的结构示意图，图2为图1的爆炸示意图。结合图1以及图2，本实施例的提供的周流式涡轮机主要包括压气装置a和做功装置b，压气装置a用于向做功装置b提供燃烧所需要的高压气体，做功装置b将输送到做功装置b内的高压气体以及燃烧介质后点燃做功。

首先，本实施例先介绍压气装置。

图3为本实施例的压气装置的结构示意图。结合图1-图3，本实施例的压气装置a包括第一定子1以及第一转子2，第一定子1的周面上设置有进气口3以及给气口4，第一转子2包括第一主轴201、第一固定叶片202、第一摆动叶片203以及第一滚筒204，第一主轴201可转动地同轴设置在第一定子1内，第一滚筒204偏心设置在第一定子1内，且，第一主轴201活动设置在第一滚筒204内，第一固定叶片202固定设置在第一主轴201上，多个第一摆动叶片203可转动地设置在第一主轴201上，第一固定叶片202和多个第一摆动叶片203的主平面均平行于第一主轴201，第一固定叶片202和多个第一摆动叶片203均活动密封穿过第一滚筒204的周面，并顶靠在第一定子1的内侧壁上，第一固定叶片202和多个第一摆动叶片203可将第一滚筒204和第一定子1围成的区域分割成多个容积随第一滚筒204的转动周期性连续变化的第一空间。

由于本实施例的压气装置包括第一定子1以及第一转子2，第一定子1的周面上设置有进气口3以及给气口4，因此，可通过进气口3向第一定子1内部注入气体，在第一定子1内对气体压缩处理后，形成高压气体，形成的高压气体通过给气口4引出至做功装置。

由于第一转子2的第一主轴201可转动地同轴设置在第一定子1内，而第一滚筒204偏心设置在第一定子内，且，第一主轴201活动设置在第一滚筒204内，这样，第一滚筒204和第一定子1之间可围成一个月牙形的第一空间。

由于第一固定叶片202固定设置在第一主轴201上，多个第一摆动叶片203可转动地设置在第一主轴201上，第一固定叶片202和多个第一摆动叶片203的主平面均平行于第一主轴201第一固定叶片202和多个第一摆动叶片203均活动密封穿过第一滚筒204的周面，并顶靠在第一定子1的内侧壁上，这样，控制第一主轴201转动时，第一主轴201带动第一固定叶片201转动，第一固定叶片201带动第一滚筒204转动，进而带动多个第一摆动叶片203转动，即第一固定叶片202和多个第一摆动叶片203随着第一主轴201转动的情况下，可将上述月牙形的第一空间分割成大小容积随第一滚筒204的转动周期性连续变化的第一空间。

在实施时，气体从第一定子1的进气口3进入到和某一第一空间，随着第一主轴201的转动，吸入气体的第一空间的容积由大变小，用以将吸入到该第一空间的气体压缩，形成高压气体，当该压气空间同第一定子1的出气口4连通时，高压气体从出气口排出。

随着第一主轴201的不断转动，气体持续地从第一定子1的进气口3进入到第一定子1内，在第一定子1内压缩后形成的高压气体，持续地从第一定子1的出气口排出。

结合图2，本实施例中，第一定子1包括第一盖板101、第二盖板102、第三盖板103、第四盖板104以及第一定子壁壳105，其中，第一盖板101和第三盖板103相对设置，第一盖板101和第三盖板103的周面之间通过第一定子壁壳105连接，第二盖板102设置在第一盖板101的内侧，第一盖板102上设置有和第一滚筒204的轴向一端的周面相匹配的第一定位凹槽106(结合图4)，第一滚筒204的轴向一端活动穿过第二盖板102后，可转动地设置在第一定位凹槽106中，同样，第四盖板104设置在第三盖板103的内侧，第三盖板104上设置有和第二滚筒204的轴向另一端的周面相匹配的第二定位凹槽107，第一滚筒204的轴向另一端活动穿过第四盖板104后，可转动地设置在第二定位凹槽107中。

本实施例中，第一盖板101和第二盖板102可一体成型，第三盖板103和第四盖板104也可采用一体成型结构，而第一盖板101和第三盖板103同第一定子壁壳105可采用可拆卸地密封连接，以方便第一转子2在第一定子1内的装配。

本实施例中，第一主轴201的两端分别可活动穿过同一端的两个盖板，以实现第一主轴201在第一定子1内的可转动设置。

图5为本实施例的第一滚筒的爆炸结构示意图，图6为本实施例中第一滚筒的俯视示意图，图7为第一固定叶片的结构示意图，结合图5-图7，本实施例中，第一固定叶片202的一侧设置有第一安装环205，第一安装环205固定设置在第一主轴201上，即第一固定叶片202可随同第一主轴201同步转动。

结合图6以及图7，对于本实施例而言，第一安装环205可通过第一键206固定连接在第一主轴201上，当然，第一安装环205也可以焊接或者一体成型的连接在第一主轴201上，本实施例对此不作限制。

结合图6，本实施例中，每个第一摆动叶片203的一侧均设置有第二安装环207，第二安装环207活动套装在第一主轴201上，即第二安装环207可转动地设置在第一主轴201上。

进一步地，本实施例中，第一安装环205的轴向两端和第一定子1的轴向两端之间均至少设置有一个第二安装环207，这样通过第一安装环205和第一定子1的端部的限位，即实现了第二安装环207在第一主轴201上的装配。

结合图5，本实施例中，第一滚筒204的周面上间隔设置有多个第一通孔208，每个第一通孔208内均设置有第一铰链，第一铰链内设置有供第一固定叶片202或第一摆动叶片203穿过的空隙，第一固定叶片202和第一摆动叶片203可在对应的第一通孔208内摆动。第一固定叶片202活动密封穿过一个第一铰链，第一摆动叶片203对应活动密封穿过其余第一铰链，这样设置可使第一滚筒204的内外两侧保持密封，提高气体处理的转换效率。

图8为本实施例的第一铰链的主体爆炸示意图。结合图5以及图8，本实施例中，每个第一铰链均包括两个第一铰接轴210、两个第一柱状体211以及第一滚针212，其中，两个第一铰接轴210分别可转动地连接在第一滚筒204的轴向两端中，两个第一柱状体211的弧形面分别可转动地设置在对应的第一通孔208的两个相对侧壁上，两个第一柱状体211的轴向两端分别可转动地连接在两个第一铰接轴210中，两个第一柱状体211的平面相对，形成供第一固定叶片202或第一摆动叶片203穿过的空隙，且，两个第一柱状体211的相对面设置有沿其轴向设置的第一安装槽，第一滚针212和第一柱状体211对应设置，第一滚针212可转动设置在对应的第一柱状体211的第一安装槽中，第一滚针212的轴向两端分别可转动地连接在两个第二铰接轴210中。当第一固定叶片202或第一摆动叶片203在两个第一柱状体211之间摆动时，第一滚针212会和相应的叶片发生滚动摩擦，以提高第一铰链和相应叶片的使用寿命。

进一步地，结合图5以及图8，本实施例中，每个第一通孔208的两个相对的侧壁设置有第一插槽，每个第一柱状体211的弧形面和对应的第一通孔208的侧壁之间还设置有第一铰链密封片209，第一柱状体211可转动地设置在第一铰链密封片209的内侧，第一铰链密封片209的外侧设置有第一插接板213，第一插接板213嵌设在同侧的第一插槽中，第一插接板213和第一插槽的底部之间设置有第一弹性件214。第一弹性件214可将第一插接板213、第一柱状体211压紧在对应的叶片上，以实现密封作用。

为了提高密封效果，本实施例中，第一插接板213可以和第一铰链密封片209一体成型，第一铰链密封片209整体呈弧形，以实现第一柱状体211在第一铰链密封片209内侧的转动。

对于本实施例而言，本实施例的第一弹性件214可以为弧形，第一弹性件214的两端顶在第一插接版213的轴向两端，而第一弹性件214的中部顶靠在第一插槽的底部的中间位置，这样可使第一弹性件214具有足够的支撑力，以提高密封效果。

本实施例的第一弹性件214也可以为其他形状，例如条状等，而第一柱状体211可以呈半圆状等，在某些实施例中，其也可以整圆，或者其他角度等，本实施例对此不作限制。

结合图5，本实施例中，第一滚筒204的轴向两端均设置有呈阶梯状的第一止口，该第一止口内设置有第一滚筒密封件215，第一滚筒密封件215的外侧设置有第一张力密封环216。第一滚筒204的轴向两端均设置有第一滚筒端盖217，第一滚筒密封件215和第一张力密封环216均设置在同侧的第一滚筒端盖217内，第一滚筒端盖217可转动地设置在第一定位凹槽106或第二定位凹槽107中，这样可提高第一滚筒204和第一滚筒端盖217的密封性。优选地，本实施例中，第一滚筒密封件215具有两道阶梯，第一滚筒密封件215的两个阶梯上分别套装有一个第一张力密封环216，以进一步提高密封的可靠性。

进一步地，结合图2，本实施例中，第二筒体210的轴向端部分别穿过同一端的端盖，在第二筒体210的轴向端部设置有第一轴承218，第一轴承218可和第一定位凹槽106或第二定位凹槽107接触，当第一滚筒210在转动时，第一轴承218会和第一定位凹槽106或第二定位凹槽107发生滚动摩擦，可减少摩擦力，提高第一滚筒204转动时的顺畅度。

本实施例中，第一铰接轴210可穿过同一端的第一滚筒端盖217，第一轴承218即对应装配在第一铰接轴210上。

结合图3，本实施例中，在第一定子1的端部可设置有至少一个第一散热孔5，该第一散热孔5和第一滚筒204内部相通，当第一滚筒204转动时，可通过散热孔5引入空气，对第一滚筒204转动时产生的热量进行散热。

本实施例中，第一固定叶片202和第一摆动叶片204的外侧以及两端均设置有和第一定子内壁接触的密封件，该密封件可以在对应的叶片中滑动，在弹簧的张力作用下顶紧第一定子内壁，密封件磨损后可在弹簧的张力作用下自动补偿，提高整机寿命。

本实施例中，进气口3和给气口4可设置在第一定子1的周面上，当然，其也可以设置在第一定子1的端面上，本实施例对此不作限制。

优选地，本实施例中，第一滚筒204和第一定子壁壳105可相切设置，进气口3设置在第一定子壁壳105靠近其与第一滚筒204相切的位置，给气口4和进气口3相对设置在第一定子壁壳105上。

进一步地，结合图4，本实施例的进气口3上可设置有一个或多个调压滑块6，至少一个调压滑块6可操作地在进气口3上并可沿第一定子1的周向移动，从而可以调整压气开始相位以改变压气量，以适应处于不同的气压下的气体处理工作。

本实施例中，滑块6的移动可通过例如电机等可控制的结构进行，以实现自动化的调整方案。

再次，本实施例对做功装置进行介绍。

图9为本实施例的做功装置的结构示意图。结合图1、图2以及图9，本实施例的做功装置包括第二定子7以及第二转子8，第二定子7上设置有点火装置9、供气口10、燃料进口11以及排气口12，第二转子8包括第二主轴801、第二固定叶片802、第二摆动叶片803以及第二滚筒804，第二主轴801可转动地同轴设置在第二定子7内，第二滚筒804偏心设置在第二定子7内，且，第二主轴801活动地设置在第二滚筒804内，第二固定叶片802固定设置在第二主轴801上，多个第二摆动叶片803可转动地设置在第二主轴801上，第二固定叶片802和多个第二摆动叶片803均活动密封穿过第二滚筒804的周面，并顶靠在第二定子7的内侧壁上，第二固定叶片802和多个第二摆动叶片803可将第二滚筒804和第二定子7围成的区域分割成多个容积随第二滚筒804的转动周期性连续变化的第二空间。

本实施例中，由于做功装置b包括第二定子7以及第二转子8，第二定子7上设置有供气口10、燃料进口11、排气口8以及点燃装置9，可通过第二定子7的供气口10向第二定子7内输送高压气体，通过燃料进口11向第二定子7内输送做功所需要的燃烧介质，高压气体和燃烧介质输入第二定子7内后，形成工质，该工质可以被点燃装置9点燃膨胀。

本实施例中，由于第二主轴801可转动地同轴设置在第二定子7内，第二滚筒804偏心设置在第二定子7内，且，第二滚筒804活动设置在第二主轴801的外侧，这样，第二滚筒804和第二定子7之间也可围成一个月牙形的做功空间。

由于第二固定叶片802固定设置在第二主轴801上，多个第二摆动叶片803可转动地设置在第二主轴801上，第二固定叶片802和多个第二摆动叶片803的主平面均平行于第二主轴801，第二固定叶片802和多个第二摆动叶片803均活动密封穿过第二滚筒804的周面，并顶靠在第二定子7的内侧壁上。这样，第二固定叶片802和多个第二摆动叶片803可将上述月牙形的第二空间分割成多个容积随第二滚筒804的转动周期性连续变化的第二空间，注入到某一第二空间的高压气体以及燃料被点火装置9点燃后，产生膨胀热气，利用膨胀热气推动第二固定叶片802以及第二摆动叶片803带动第二主轴801和第二滚筒804转动，使该第二空间产生由小到大的变化，当该第二空间变化到最大时，该第二空间和第二定子上的排气口连通，使做功后的废气从第二定子上的排气口排出。

随着介质和高压气体持续不断地注入到某一第二空间，可持续驱动第二转子8的转动，达到持续输出动力的目的。

结合图2，本实施例中，第二定子7包括第五盖板701、第六盖板702、第七盖板703、第八盖板704以及第二定子壁壳705，其中，第五盖板701和第七盖板703相对设置，第五盖板701和第七盖板703的周面之间通过第二定子壁壳705连接，第六盖板702设置在第五盖板701内侧，第五盖板701上设置有和第二滚筒804的轴向一端的周面相匹配的第三定位凹槽706(结合图10)，第二滚筒804的轴向一端活动穿过第六盖板702，并可转动地设置在第三定位凹槽706中，同样，第八盖板704设置在第七盖板703的内侧，第七盖板703上设置有和第二滚筒804的轴向另一端的周面相匹配的第四定位凹槽707，第二滚筒804的轴向另一端活动穿过第八盖板704，并可转动地设置在第四定位凹槽707内。

本实施例中，第五盖板701和第六盖板702可一体成型，第七盖板703和第八盖板704也可采用一体成型结构，而第五盖板701和第八盖板704同第二定子壁壳705可采用可拆卸地密封连接，以方便第二转子8在第二定子7内的装配。

本实施例中，在第一定子1的端部可设置有至少一个第二散热孔13，该第二散热孔13和第二滚筒804内部相通，当第二滚筒804转动时，可通过第二散热孔13引入空气，对第二滚筒804转动时产生的热量进行散热。

结合图2以及图9，本实施例中，第二主轴801的两端分别可活动穿过同一端的两个盖板，以实现第二主轴801在第二定子7内的可转动设置。

图11为本实施例的第二滚筒的爆炸结构示意图，图12为本实施例中第二滚筒的俯视示意图，图13为第二固定叶片的结构示意图。结合图11-图13，本实施例中，第二固定叶片802的一侧设置有第三安装环805，第三安装环805固定设置在第二主轴801上，即第二固定叶片805可随同第二主轴801同步转动。

结合图12，对于本实施例而言，第三安装环805可通过第二键806固定连接在第二主轴801上，当然，第三安装环805也可以焊接或者一体成型的连接在第二主轴801上，本实施例对此不作限制。

结合图12，本实施例中，每个第二摆动叶片803的一侧均设置有第四安装环807，第四安装环807活动套装在第二主轴801上，即第四安装环807可转动地设置在第二主轴801上。

进一步地，本实施例中，第三安装环805的轴向两端和第二定子7的轴向两端之间均至少设置有一个第四安装环807，这样通过第三安装环807和第二定子7的端部的限位，即实现了第四安装环807在第二主轴801上的装配。

结合图11，本实施例中，第二滚筒804的周面上间隔设置有多个第二通孔808，每个第二通孔808内均设置有第二铰链，第二铰链内设置有供第二固定叶片802或第二摆动叶片803穿过的空隙，第二固定叶片802和第二摆动叶片803在对应的第二通孔808内摆动。第二固定叶片802活动密封穿过一个第二铰链，第二摆动叶片803对应活动密封穿过其余的第二铰链，这样设置可使第二滚筒804的内外两侧保持密封，提高做功效率。

具体地，本实施例中，每个第二通孔808内均设置有第二铰链，第二铰链内设置有供第二固定叶片802或第二摆动叶片803穿过的空隙，第二固定叶片802和第二摆动叶片803在对应的第二通孔808内摆动。

图14为本实施例的第二铰链的主体爆炸示意图。结合图11以及图14，本实施例中，每个第二铰链均包括两个第二铰接轴810、两个第二柱状体811以及两个滚针812，其中，两个第二铰接轴810分别可转动地连接在第二滚筒804的轴向两端中，两个第二柱状体811分别可转动地设置在对应的第二通孔808的两个相对的侧壁上，两个第二柱状体811的轴向两端分别可转动地连接在两个第二铰接轴810中，两个第二柱状体811的平面相对，形成供第二固定叶片802或第二摆动叶片803穿过的空隙，两个第二柱状体811的相对面设置有沿其轴向设置的第二安装槽，第二滚针812和第二柱状体811对应设置，第二滚针821可转动设置在对应的第二柱状体811的第二安装槽中，第二滚针821的轴向两端分别可转动地连接在两个第二铰接轴810中。当第二固定叶片802或第二摆动叶片803在两个第二柱状体811之间摆动时，第二滚针804会和相应的叶片发生滚动摩擦，以提高第二铰链和相应叶片的使用寿命。

进一步地，本实施例中，每个第二通孔808的两个相对的侧壁设置有第二插槽，每个第二柱状体811的弧形面和对应的所述第二通孔808的侧壁之间还设置有第二铰链密封片809，第二铰链密封片809的外侧设置有第二插接板813，第二插接板813嵌设在同侧的第二插槽中，第二插接板813和第二插槽的底部之间设置有第二弹性件814。第二弹性件814可将第二插接板613、第一柱状体811压紧在对应的叶片上，以实现密封作用。

为了提高密封效果，本实施例中，第二插接板813可以和第二铰链密封片809一体成型，且，第二铰链密封片809整体呈弧形，以实现第一柱状体211在第一铰链密封片209内侧的转动。

对于本实施例而言，本实施例的第二弹性件814可以为弧形，第二弹性件814的两端顶在第二插接板213的轴向两端，而第二弹性件814的中部顶靠在第二插槽的底部的中间位置，这样可使第二弹性件814具有足够的支撑力，以提高密封效果。

本实施例的第二弹性件814也可以为其他形状，例如条状等，而第二柱状体811可以呈半圆状等，在某些实施例中，其也可以整圆，或者其他角度等，本实施例对此不作限制。

本实施例中，第二滚筒804的轴向两端均设置有第二滚筒端盖817，第二滚筒密封件815和第二张力密封环816均设置在同侧的第二滚筒端盖817内，第二滚筒端盖817可转动地设置在第三定位凹槽706或第四定位凹槽707中，这样可提高第二滚筒804和第二滚筒端盖817的密封性。

优选地，本实施例中，第二滚筒密封件815具有两道阶梯，第二滚筒密封件815的两个阶梯上分别套装有一个第二张力密封环816，以进一步提高密封的可靠性。

进一步地，结合图2，本实施例中，第四筒体810的轴向端部分别穿过同一端的端盖，在第四筒体810的轴向端部设置有第二轴承818，第二轴承818可和第三定位凹槽706或第四定位凹槽707接触，当第二滚筒804在转动时，第二轴承818会和第三定位凹槽706或第四定位凹槽707发生滚动摩擦，可减少摩擦力，提高第二滚筒804转动时的顺畅度。

本实施例中，第二铰接轴810可穿过同一端的第二滚筒端盖817，第二轴承818即对应装配在第二铰接轴810上。

另外，本实施例中，第二固定叶片802和第二摆动叶片803的外侧以及两端均设置有和第二定子7的内壁接触的密封件，该密封件可以在对应的叶片中滑动，在弹簧的张力作用下顶紧第一定子内壁，密封件磨损后可在弹簧的张力作用下自动补偿，提高整机寿命。

本实施例的点火装置9、供气口10和燃料进口11可以设置在第二定子的周面上离第二滚筒距离最小处的的第一侧面上，而排气口12可设置在第二定子的周面的第二侧面上，第二侧面和第一侧面相对设置，这样可提高做功效率。

进一步地，本实施例中，第二滚筒804和第二定子壁壳705可相切设置，供气口10设置在第二定子壁壳705靠近其与第二滚筒804相切的位置，排气口12和供气口10相对设置在第二定子壁壳705上。

另外，本实施例的第二定子7上的供气口10可以通过连接管14和第一定子1上的给气口4连通，通过第一定子1向第二定子7内输送高压气体，当然，第二定子上的供气口10也可以通过其他设备对其输送高压气体，而本实施例的燃料进口也11可以设置在该连通管14上，本实施例对此不作限制。

还有，本实施例中，第一滚筒和第二滚筒上的弹性密封件的数量一致，且间距也设置一致，这样可以将第一空间和第二空间分成大小不同腔室，且，可保证压气装置和做功装置的动作一致同步。

本实施例中，压气装置a可以和做功模块b固定设置，即压气装置a的第一定子1可以和做功模块b的第二定子7同轴固定连接，压气装置a的第一主轴201和做功装置b的第二主轴802固定连接，压气装置a的第一主轴201在启动时，可通过电机带动第一主轴201转动后，做功装置b启动后，第一主轴201可在第二主轴801的带动下同步转动，此时，电机和第一主轴201可断开。

在压气装置上，相邻叶片间的第一空间的容积由小到大的变化过程吸气，再利用由大到小的过程压缩空气。在做功装置上，相邻叶片间的第二空间的容积由小到大过程做功，再利用相邻叶片间的第二空间的容积由大到小的过程排出废气。

当气体在压气装置被压到最小时，压缩空气通过连通管压入做功膜块内，并与喷入的燃料混合成高压工质，做功机的做功空腔充满高压工质并旋转到最有利于点火的相位时点燃工质。工质燃烧膨胀的压力推动叶片和滚筒向受力面更大的叶片的方向运动做功，容积同时由小变大。膨胀热气产生的膨胀压力沿周向垂直作用于叶片，推动受力叶片绕轴旋转，受力叶片利用杠杆原理推动第二滚筒旋转，进而带动其他叶片旋转，其中的固定叶片带动主轴旋转。整个做功过程气流在做功机中沿周向流动。完成做功后该做功腔相邻叶片间的容积开始变小，在容积变小的过程中排出废气。

做功装置的转子做功旋转过程中，主轴带动压气装置的转子的固定叶片旋转，压气装置的固定叶片带动第一滚筒旋转，第一滚筒带动摆动叶片旋转，相邻的叶片在叶片间容积由小变大的过程中吸入空气，在容积由大变小的过程中压缩空气，压缩过程气流沿周向流动。

现有的往复式活塞发动机由气缸，活塞，连杆，曲轴，进气门，排气门构成。由于吸气压气做功排气四个冲程都在同一个固定容积的容器中进行，使膨胀的热气无法充分做功就当废气排出浪费部分热能，所以热效率不高。复杂的连杆曲轴机构和进排气门控制机构也让整机结构复杂重量大成本高，曲轴旋转两周活塞4个冲程才做功一次，导致功率重量比低，重量大输出功率小转速低。从直线运动转化为旋转运动的过程也带来震动和噪音。

现有燃气涡轮内燃机采用轴流式同轴转子结构，压气叶片和做功叶片共用一根直轴，叶片和主轴有一定夹角，采用轴流式涡轮压气机和离心式涡轮压气机的动能压气方式压缩空气，压缩空气与燃料混合后点燃膨胀做功，做功机采用轴流式涡轮，高压热气沿轴向流动作用与涡轮叶片，周向分力推动涡轮叶片旋转。废气沿轴向直接喷出。结构简单，功率重量比大，转速高，噪音低。在高速运转时压气效率高所以热效率也较往复式活塞发动机热效率高。

因为采用轴流式压缩和离心式压缩的动能压缩方式，只有在高转速下才能将空气压到理想的气压，所以达到高燃烧效率必须于高压缩的高功率工作区，低转速和怠速情况下无法工作，导致轴流式燃气涡轮内燃机无法适用于民用运输工具等中低功率和转速的场景。高温高压高速的工作环境对叶片的制造工艺要求达到极限导致制造成本极高。

本申请中，通过固定叶片和摆动叶片将做功空腔和压力空腔分成大小不同的腔室，热机效率上大幅提高，从点燃到膨胀排气过程，体积膨胀比足够大，没有直线运动转换圆周运动的损失，也没有曲轴偏心震动带来的额外摩擦损失，燃烧热气做功行程大，泵气损失小，可大幅度提高热机效率。

本申请通过固定叶片和摆动叶片将做功空腔和压力空腔分成大小不同的腔室，采用变容积的压气方式压缩空气，不受转速限制，在中低转速和怠速工况下，同样能达到理想的压缩比，满足高效燃烧的需求。

本申请的做功装置和压缩装置的转子在旋转过程中，在做功或者压缩的过程中，除了滚筒外壁和定子内壁的间距发生变化带来的容积变化外，叶片间的夹角也由大变小，提高了压缩比，进而可提高做功过效率和压缩效率。

另外，本申请所述的结构并没有齿轮和曲轴参与做功，和轴流式涡轮内燃机一样结构简单，所以转速高，输出扭矩高。

还有，本申请噪音低，没有连杆对曲轴的冲击噪音，也没有偏心转动的震动噪音，也没有齿轮啮合的噪音，结构简单，和相同尺寸的轴流式内燃机重量相仿，体积重量相对极轻，制造成本远低于结构复杂的往复式内燃机，转子叶片和滚筒筒体的工况好于轴流式内燃机，制造成本远低于轴流式内燃机。

本申请的压气装置仅是通过第一固定叶片、第一摆动叶片以及第一滚筒的圆周运动来实现气体的压缩的，整个过程没有其他运动的转换，相应的也减少了因转换造成的能量损耗；而其中的做功装置仅是通过第二固定叶片、第二摆动叶片以及第二滚筒和第二主轴的圆周运动来实现动力的输出，整个过程也没有其他运动的相应转换，可改善内燃机存在热能的浪费的问题，提高热转换效率，具有很好的实用价值。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种周流式涡轮机，其特征在于，所述周流式涡轮机包括：

做功装置，所述做功装置包括第二定子以及第二转子，所述第二定子上设置有点火装置、供气口、燃料进口以及排气口，所述第二转子包括第二主轴、第二固定叶片、第二摆动叶片以及第二滚筒，所述第二主轴可转动地同轴设置在所述第二定子内，所述第二滚筒偏心设置在所述第二定子内，且，所述第二主轴活动设置在所述第二滚筒内，所述第二固定叶片固定设置在所述第二主轴上，多个所述第二摆动叶片可转动地设置在所述第二主轴上，所述第二固定叶片和多个所述第二摆动叶片的主平面均平行于所述第二主轴，所述第二固定叶片和多个所述第二摆动叶片均活动密封穿过所述第二滚筒的周面，并顶靠在所述第二定子的内侧壁上，所述第二固定叶片和多个所述第二摆动叶片可将所述第二滚筒和所述第二定子围成的区域分割成多个容积随所述第二滚筒的转动周期性连续变化的第二空间；注入到某一第二空间的高压气体以及燃料被所述点火装置点燃后，产生膨胀热气，利用膨胀热气推动所述第二固定叶片以及所述第二摆动叶片带动所述第二主轴和所述第二滚筒转动，使所述第二空间产生由小到大的变化，当该第二空间变化到最大时，该第二空间和第二定子上的排气口连通，使做功后的废气从第二定子上的排气口排出；

所述点火装置、供气口和所述燃料进口设置在所述第二定子的周面上离所述第二滚筒距离最小处的的第一侧面上；所述排气口设置在所述第二定子的周面的第二侧面上，所述第二侧面和所述第一侧面相对设置。

2.根据权利要求1所述的周流式涡轮机，其特征在于，所述第二固定叶片的一侧设置有第三安装环，所述第三安装环固定设置在所述第二主轴上；

每个所述第二摆动叶片的一侧均设置有第四安装环，所述第四安装环活动套装在所述第二主轴上。

3.根据权利要求1所述的周流式涡轮机，其特征在于，所述第二滚筒的周面上间隔设置有多个第二通孔，每个所述第二通孔内均设置有第二铰链，所述第二铰链内设置有供所述第二固定叶片或所述第二摆动叶片穿过的空隙。

4.根据权利要求3所述的周流式涡轮机，其特征在于，每个所述第二铰链均包括：

两个第二铰接轴，两个所述第二铰接轴分别可转动地连接在所述第二滚筒的轴向两端中；

两个第二柱状体，两个所述第二柱状体的弧形面分别可转动地设置在对应的所述第二通孔的两个相对侧壁上，两个所述第二柱状体的轴向两端分别可转动地连接在两个所述第二铰接轴中，两个所述第二柱状体的平面相对，形成供所述第二固定叶片或所述第二摆动叶片穿过的空隙，且，两个所述第二柱状体的相对面设置有沿其轴向设置的第二安装槽；

第二滚针，所述第二滚针和所述第二柱状体对应设置，所述第二滚针可转动设置在对应的所述第二柱状体的第二安装槽中，所述第二滚针的轴向两端分别可转动地连接在两个所述第二铰接轴中。

5.根据权利要求4所述的周流式涡轮机，其特征在于，所述第二通孔的两个相对的侧壁设置有第二插槽；

所述第二柱状体的外侧和所述第二通孔的侧壁之间设置有第二铰链密封片，所述第二铰链密封片的外侧上设置有第二插接板，所述第二插接板嵌设在同侧的所述第二插槽中，所述第二插接板和所述第二插槽的底部之间设置有第二弹性件。

6.根据权利要求1-5任一项所述的周流式涡轮机，其特征在于，所述周流式涡轮机还包括：

压气装置，所述压气装置包括第一定子以及第一转子，所述第一定子上设置有进气口以及给气口，所述第一定子的给气口和所述第二定子的供气口连通，所述第一转子包括第一主轴、第一固定叶片、第一摆动叶片以及第一滚筒，所述第一主轴可转动地同轴设置在所述第一定子内，所述第一滚筒偏心设置在所述第一定子内，且，所述第一主轴活动设置在所述第一滚筒内，所述第一固定叶片固定设置在所述第一主轴上，多个所述第一摆动叶片可转动地设置在所述第一主轴上，所述第一固定叶片和多个所述第一摆动叶片的主平面均平行于所述第一主轴，所述第一固定叶片和多个所述第一摆动叶片均活动密封穿过所述第一滚筒的周面，并顶靠在所述第一定子的内侧壁上，所述第一固定叶片和多个所述第一摆动叶片可将所述第一滚筒和所述第一定子围成的区域分割成多个容积随所述第一滚筒的转动周期性连续变化的第一空间。

7.根据权利要求6所述的周流式涡轮机，其特征在于，所述第一固定叶片的一侧设置有第一安装环，所述第一安装环固定设置在所述第一主轴上；

每个所述第一摆动叶片的一侧均设置有第二安装环，所述第二安装环活动套装在所述第一主轴上。

8.根据权利要求6所述的周流式涡轮机，其特征在于，所述进气口设置在所述第一定子的周面上，所述进气口上设置有一个或多个调压滑块，所述调压滑块可操作地在所述进气口上沿所述第一定子的周向移动。

9.根据权利要求6所述的周流式涡轮机，其特征在于，所述第一滚筒的周面上间隔设置有多个第一通孔，每个所述第一通孔内设置有第一铰链，所述第一铰链内设置有供所述第一固定叶片或第一摆动叶片穿过的空隙。

10.根据权利要求9所述的周流式涡轮机，其特征在于，每个所述第一铰链均包括：

两个第一铰接轴，两个所述第一铰接轴分别可转动地连接在所述第一滚筒的轴向两端中；

两个第一柱状体，两个所述第一柱状体的弧形面分别可转动地设置在对应的所述第一通孔的两个相对侧壁上，两个所述第一柱状体的轴向两端分别可转动地连接在两个所述第一铰接轴中，两个所述第一柱状体的平面相对，形成供所述第一固定叶片或所述第一摆动叶片穿过的空隙，且，两个所述第一柱状体的相对面设置有沿其轴向设置的第一安装槽；

第一滚针，所述第一滚针和所述第一柱状体对应设置，所述第一滚针可转动设置在对应的所述第一柱状体的第一安装槽中，所述第一滚针的轴向两端分别可转动地连接在两个所述第一铰接轴中。

11.根据权利要求10所述的周流式涡轮机，其特征在于，所述第一通孔的两个相对的侧壁设置有第一插槽；

每个所述第一柱状体的弧形面和对应的所述第一通孔的侧壁之间还设置有第一铰链密封片，所述第一柱状体可转动地设置在所述第一铰链密封片的内侧；

所述第一铰链密封片的外侧设置有第一插接板，所述第一插接板嵌设在同侧的所述第一插槽中，所述第一插接板和所述第一插槽的底部之间设置有第一弹性件。

12.根据权利要求6所述的周流式涡轮机，其特征在于，所述第一定子和所述第二定子同轴固定连接，所述第一主轴和所述第二主轴同轴固定连接。