專利名稱：固體燃料內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型內(nèi)容屬于機械工程裝置技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可利用固體燃料代替液體或氣體燃料以內(nèi)燃機形式進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，目前內(nèi)燃機的動力來源主要是石油、天然氣等液體或氣體燃料，而我國石油和天然氣等能源的儲量卻相對較少，在當(dāng)今科技快速發(fā)展且能源日益緊缺的世界，能否用儲量相對豐富的煤、木炭等固體燃料代替石油或天然氣，從而使內(nèi)燃機正常工作，多年以來一直是人們致力探索的目標(biāo)。另外，以往我國利用煤發(fā)電的模式基本上為利用燃煤鍋爐產(chǎn)生蒸汽，再由蒸汽帶動蒸汽機發(fā)電的模式，這種模式系統(tǒng)復(fù)雜、浪費能源、其效率遠(yuǎn)低于內(nèi)燃機的效率，如果內(nèi)燃機采用固體作燃料代替蒸汽機發(fā)電，無疑將使效率大大提高。
與液體燃料或氣體燃料相比，固體燃料由于其本身固有的結(jié)構(gòu)原因，存在著燃燒速度慢、流動性差、灰分高、燃燒后的固體遺留物多等問題。這些因素制約了固體燃料不能像液體或氣體燃料那樣用作內(nèi)燃機的燃料。顯然，如果克服了上述制約因素，即可顯著提高固體能源產(chǎn)品的利用效率和使用范圍，對創(chuàng)建節(jié)約型社會也具有積極的意義。根據(jù)本實用新型設(shè)計者長期觀察及實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將常見的塊狀固體燃料加工成極細(xì)粉狀(一般粒度小于10微米)并較好地解決了現(xiàn)有產(chǎn)品燃燒后的固體遺留物多即排料問題后，固體燃料可以在燃燒階段得到充分地燃燒，但目前本領(lǐng)域還未有利用上述技術(shù)方案工作的內(nèi)燃機裝置。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于對本領(lǐng)域存在的問題加以解決，進(jìn)而提供一種可利用煤等固體燃料代替石油、天然氣等燃料進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的固體燃料內(nèi)燃機。
本實用新型的上述發(fā)明目的是通過對現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上加以合理改進(jìn)而得以實現(xiàn)的，該固體燃料內(nèi)燃機由儲料裝置、混合給料裝置、燃燒裝置和輔助控制裝置組成，其中；所說的儲料裝置具有一個帶加料口和出料口的固體粉料倉，在粉料倉的上部裝有加壓管；所說的混合給料裝置包括一根后部帶有進(jìn)料、進(jìn)氣和進(jìn)油三個輸入端口的混合給料管，其進(jìn)料輸入端口通過定量給料裝置與粉料倉的出料口連通，在混合給料管的前端設(shè)有噴嘴；所說的燃燒裝置具有一個內(nèi)裝推桿活塞的活塞缸，活塞缸的上端和下端分別開有呼吸口和排料口，在活塞缸的下側(cè)壁上設(shè)有火花塞并開有一個與混合給料管噴嘴連通的混合料進(jìn)口。實際工作中，當(dāng)粉狀固體燃料進(jìn)入粉料倉后，開通加壓管使粉料倉處于正壓狀態(tài)，經(jīng)給料裝置和比例進(jìn)氣裝置，粉料與空氣按比例混合，再經(jīng)混合給料管的噴嘴噴入活塞缸中；粉料-空氣混合組分在活塞缸內(nèi)經(jīng)壓縮后，在高濃度下火花塞點火，混合組分發(fā)生燃燒爆炸，推動活塞運動做功；燃燒后的廢氣和固體顆粒經(jīng)排料口在活塞的推動下被排出?；钊谙乱惠喩仙校稍蠂娮煳敕哿?空氣混合組分，從而進(jìn)入下一循環(huán)。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實用新型參照柴油機結(jié)構(gòu)，將柴油機的儲油供油系統(tǒng)改為能儲存粉料和定量輸送粉料的儲料混合給料裝置；同時參照柴油機結(jié)構(gòu)，對柴油機的活塞缸加以改造首先將缸體的排氣門改為排料口，以便排除固體廢物，其次將噴油嘴改為粉體噴嘴，以利于固體粉料的噴入。本實用新型的有益效果是可以提高固體能源產(chǎn)品的利用效率，對節(jié)約能源具有積極的意義；可以部分替代石油、天然氣等液體、氣體燃料型內(nèi)燃機，并間接為日益緊缺的石油能源尋找廉價穩(wěn)定替代物的課題探索了出路；其與現(xiàn)有的“煤變油”技術(shù)相比，省略了昂貴的煤炭液化費。除煤燃料外，本實用新型也可利用其它固體燃料，如木炭等物質(zhì)作為內(nèi)燃機燃料，為固體燃料能源的高效廣泛利用開辟了廣闊的前景。


圖1為本實用新型一個具體實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2～圖9為本實用新型的工作流程結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
參見圖1，本實用新型所述的固體燃料內(nèi)燃機由儲料裝置、混合給料裝置、燃燒裝置和輔助控制裝置組成。儲料裝置具有一個帶加料口2和出料口的固體粉料倉4，在粉料倉4的上部裝有加壓管1，在加壓管1上設(shè)有壓力控制閥3，在加料口2上設(shè)有加料閥16，工作時使加工成細(xì)粉的固體燃料經(jīng)加料口2進(jìn)入密閉的粉料倉4。為了工作的連續(xù)性，具體實施中每臺內(nèi)燃機可配有一套或多套儲料裝置。混合給料裝置包括一根后部帶有進(jìn)料、進(jìn)氣和進(jìn)油三個輸入端口的混合給料管，其進(jìn)料輸入端口通過定量給料裝置5與粉料倉4的出料口連通，在其進(jìn)氣輸入端口設(shè)有比例給氣控制裝置7，其進(jìn)油輸入端口通過輔助油門17與輔助油箱18聯(lián)通，在混合給料管的前端設(shè)有噴嘴9。燃燒裝置具有一個內(nèi)裝推桿活塞11的活塞缸10，活塞10的上端和下端分別開有呼吸口13和排料口15，在活塞缸10的下側(cè)壁上設(shè)有火花塞14并開有一個與混合給料管噴嘴9連通的混合料進(jìn)口。具體實施中，為了工作的連續(xù)性，燃燒裝置可以是一套，也可以是多套，就象現(xiàn)有的內(nèi)燃機有單缸和多缸一樣。而且多套燃燒裝置同時工作，點火時間相互錯開，有利于給料的穩(wěn)定以及機器的平穩(wěn)運行。根據(jù)本裝置的特點，燃燒裝置中活塞缸數(shù)以8的倍數(shù)為佳。燃燒裝置工作時，粉料-空氣混合組分在活塞缸10內(nèi)經(jīng)壓縮后，在高濃度下火花塞14點火，發(fā)生燃燒爆炸，推動活塞11運動做功；燃燒后的廢氣和固體顆粒經(jīng)排料口15排出。活塞在下一輪上升中，由原料噴嘴吸入粉料-空氣混合組分，繼而進(jìn)入下一循環(huán)。在啟動時，由于缸體溫度較低，系統(tǒng)中增加了輔助油箱18和輔助油門17，以便在啟動或運行困難時改用燃油。本實用新型的輔助控制裝置(圖中未示出)包括壓氣系統(tǒng)和電腦集中控制系統(tǒng)，壓氣系統(tǒng)主要為粉料輸送和氣-料混合服務(wù)，電腦集中控制系統(tǒng)則控制著各閥們的開閉、點火時間、進(jìn)料的大小等，是本實用新型各部分裝置協(xié)調(diào)工作的保證。圖1中標(biāo)號6為進(jìn)氣管，8為噴嘴開關(guān)，12為活塞桿。
以下通過單缸裝置為例，對一個活塞在圖2～圖9所示的一個工作循環(huán)中各個階段的工作情況加以分別介紹。
一、圖2階段活塞11上升，排料口15關(guān)閉，活塞缸10處于負(fù)壓狀態(tài)，高壓粉料-空氣混合組分經(jīng)噴嘴9進(jìn)入活塞缸10(進(jìn)入量由有定量給料裝置5控制)。活塞缸上部氣體經(jīng)呼吸口13排出，使活塞缸上部始終處于正常氣壓下。
二、圖3階段活塞11運行到最上部時，噴嘴開關(guān)8關(guān)閉，定量給料裝置5停止給料，活塞缸10進(jìn)入密閉狀態(tài)。
三、圖4階段活塞11向下運行，處于密閉活塞缸內(nèi)的粉料-空氣混合組分被壓縮，單位體積內(nèi)的粉體顆粒濃度迅速增大。
四、圖5階段活塞11到達(dá)最底部并開始轉(zhuǎn)入向上運動，此時火花塞14開始點火，引燃高濃度的粉料-空氣組分，使其燃燒膨脹爆炸，推動活塞向上運動。
五、圖6階段在密閉活塞缸中燃燒膨脹的氣體克服阻力推動活塞11向上運動，完成化學(xué)能向動能的轉(zhuǎn)變。本階段中保證粉體顆粒完全燃燒的條件一是混合的氧氣比例要合理，二是顆粒的粒度要小，其工作情況是考察進(jìn)料粒度是否合理的重要依據(jù)。計算時粉料顆粒完全燃燒氧化的時間應(yīng)小于本階段從火花塞14點火到活塞11運動到缸體頂部的時間。
六、圖7階段活塞11被膨脹氣體推到缸體并轉(zhuǎn)而向下運動時，底部排料口15開啟，活塞缸10由密閉狀態(tài)轉(zhuǎn)入開啟狀態(tài)，為排出燃燒后的廢棄顆粒和廢氣開辟了通道。
七、圖8階段活塞11向下運動，將滯留在活塞缸10內(nèi)的燃燒廢棄物排出。
八、圖9階段活塞11運行到底部后轉(zhuǎn)而向上運動時，排料口15關(guān)閉，活塞缸10進(jìn)入密閉狀態(tài)。隨著活塞11的向上運動，缸體下部形成負(fù)壓，在活塞通過噴嘴位置后，噴嘴開關(guān)8開啟，開始向活塞缸10內(nèi)噴射粉料-空氣組分，從而進(jìn)入下一循環(huán)。
權(quán)利要求1.一種固體燃料內(nèi)燃機，由儲料裝置、混合給料裝置、燃燒裝置和輔助控制裝置組成，其特征在于所說的儲料裝置具有一個帶加料口(2)和出料口的固體粉料倉(4)，在粉料倉(4)的上部裝有加壓管(1)；所說的混合給料裝置包括一根后部帶有進(jìn)料、進(jìn)氣和進(jìn)油三個輸入端口的混合給料管，其進(jìn)料輸入端口通過定量給料裝置(5)與粉料倉(4)的出料口連通，在混合給料管的前端設(shè)有噴嘴(9)；所說的燃燒裝置具有一個內(nèi)裝推桿活塞(11)的活塞缸(10)，活塞缸(10)的上端和下端分別開有呼吸口(13)和排料口(15)，在活塞缸(10)的下側(cè)壁上設(shè)有火花塞(14)并開有一個與混合給料管噴嘴(9)連通的混合料進(jìn)口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體燃料內(nèi)燃機，其特征是在混合給料裝置的進(jìn)氣輸入端口設(shè)有比例給氣控制裝置(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體燃料內(nèi)燃機，其特征是混合給料裝置的進(jìn)油輸入端口通過輔助油門(17)與輔助油箱(18)聯(lián)通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體燃料內(nèi)燃機，其特征是在儲料裝置的加壓管(1)上設(shè)有壓力控制閥(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體燃料內(nèi)燃機，其特征是每臺固體燃料內(nèi)燃機配有一套或多套儲料裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體燃料內(nèi)燃機，其特征是每臺固體燃料內(nèi)燃機配有一套或多套燃燒裝置。
專利摘要本實用新型涉及一種利用固體燃料代替液體或氣體燃料進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的內(nèi)燃機，由儲料裝置、混合給料裝置、燃燒裝置和輔助控制裝置組成，其中儲料裝置具有一個帶加料口、出料口和加壓管的固體粉料倉，混合給料裝置包括一根帶有進(jìn)料、進(jìn)氣、進(jìn)油輸入端口和前端噴嘴的混合給料管，燃燒裝置具有一個內(nèi)裝活塞的活塞缸，活塞缸的上端和下端分別開有呼吸口和排料口，在活塞缸下壁處設(shè)有火花塞以及混合料進(jìn)口。工作中，粉狀固體燃料經(jīng)混和給料裝置與空氣按比例混合后噴入活塞缸中，粉料－空氣組分在活塞缸內(nèi)經(jīng)壓縮后，在高濃度下火花塞點火，混合組分發(fā)生燃燒爆炸，推動活塞做功，燃燒后的廢氣和固體顆粒經(jīng)排料口排出。
文檔編號F02B45/02GK2893179SQ20062007859
公開日2007年4月25日 申請日期2006年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月20日
發(fā)明者高俊東 申請人:高俊東