專利名稱:轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的制作方法
本發(fā)明涉及的是用于車輛、船舶、電站和動力源的發(fā)動機裝置。
在現(xiàn)有的活塞式發(fā)動機中，應用最廣泛的主要是內(nèi)燃機。另外，得到應用的還有以外燃方式工作的往復式蒸氣機和熱氣機。雖然內(nèi)燃機以其較高的效率和簡單輕便的結(jié)構(gòu)在很多領域里發(fā)揮著重要的作用，但從更高的標準來評價內(nèi)燃機，它在很多方面還不能滿足人們的需要。
內(nèi)燃機在作功之前要進行壓縮過程，由于壓縮過程并不接近等溫狀態(tài)，壓縮終點時空氣的溫度和壓力都很高，從而使活塞所消耗的壓縮功較多，整個循環(huán)的溫度和壓力升高，排氣所損失的熱量增加。內(nèi)燃機的排氣損失是很大的，由于它對本身的排氣熱量還不能有效的回收并轉(zhuǎn)化為功率，這使內(nèi)燃機的效率還是較低。
石油資源日異枯竭，而儲量很多的煤炭確可使用很長的時間，一些國家曾試圖直接用煤作內(nèi)燃機的燃料，但由于煤在汽缸中得不到足夠的燃燒時間，同時，煤燃燒后產(chǎn)生的灰渣會使汽缸和活塞嚴重的磨損，因此，內(nèi)燃機是不能使用煤或其它固體燃料的。蒸氣機和熱氣機雖能用煤作燃料，但蒸汽機效率太低，很不經(jīng)濟，而熱氣機因需耗用很多高級鋼材，也不能大量生產(chǎn)?，F(xiàn)有的內(nèi)燃機和其它活塞式發(fā)動機一般只能以內(nèi)燃或外燃單一的方式進行工作，這使發(fā)動機應具有的一些其它性能還沒有被顯示出來。
本發(fā)明的任務是提供一種轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，它不但能用冷卻器來降低循環(huán)溫度和壓力，而且根據(jù)需要，還可同時或分別的具備回收排氣熱量、在內(nèi)燃方式下用煤作燃料以及用內(nèi)燃和外燃兩種方式進行工作等多項功能。
發(fā)明是這樣實現(xiàn)的在汽缸體上裝有轉(zhuǎn)輪裝置，該裝置是由轉(zhuǎn)輪、殼體和兩個端蓋所構(gòu)成。轉(zhuǎn)輪裝在殼體與端蓋所形成的內(nèi)腔里，并通過兩端的軸頸支承在端蓋的軸承上，在轉(zhuǎn)輪的圓周面上設有四個形狀尺寸相同、彼此間隔角度相等的凹坑。轉(zhuǎn)輪經(jīng)傳動機構(gòu)被曲軸驅(qū)動。殼體固定在汽缸體的汽缸上面，在殼體上依次設有進氣口、低壓換氣出口、低壓換氣進口、壓力平衡口、高壓換氣出口、高壓換氣進口、通氣口和上排氣口。在汽缸體內(nèi)的汽缸上設有下排氣口，汽缸中裝有活塞，在汽缸的底部設有閥板，閥板上分別裝有進氣閥和出氣閥，活塞經(jīng)穿過閥板的活塞桿、十字頭和連桿與機架中的曲軸相連接。上述殼體各氣口與其它部分的連接關系如下，進氣口經(jīng)冷卻器的冷卻管組后通向閥板的出氣閥，從出氣閥出來的壓縮空氣流過冷卻器之后，可經(jīng)進氣口進到轉(zhuǎn)輪的凹坑中;殼體的低壓換氣出口經(jīng)循環(huán)泵和回熱器的加熱器與低壓換氣進口相連通，從上排氣口和下排氣口出來的廢氣通過排氣管道被分別引進回熱器，把加熱器內(nèi)的壓縮空氣進行預熱，從而使排氣熱量得到回收;壓力平衡口與高壓換氣出口通過管路連通為一條，然后與循環(huán)泵相連通，管路出循環(huán)泵之后經(jīng)內(nèi)部燃燒裝置或由外部熱源加熱的加熱器與高壓換氣進口相連通，在轉(zhuǎn)輪凹坑把高壓換氣進出口溝通時，被內(nèi)部燃燒裝置或外部熱源加熱的作功氣體可進到凹坑內(nèi);為適應不同的需要，內(nèi)部燃燒裝置和加熱器即可單獨布置，也可同時串聯(lián)或并聯(lián)布置;通氣口與下面的汽缸是直接相通的，在轉(zhuǎn)輪凹坑與通氣口接通后，凹坑內(nèi)的作功氣體可立即進到汽缸中，以推動活塞作功;另外，通氣口和上排氣口能被轉(zhuǎn)輪的凹坑溝通，以便讓作功后的廢氣從形成的通路排到外界。
為簡化結(jié)構(gòu)和適應不同的用途，在殼體上還可少設一組低壓換氣進出口或高壓換氣進出口和壓力平衡器，同時，轉(zhuǎn)輪圓周面上的凹坑也隨之由四個減少到三個。在不設低壓換氣進出口及相應的回熱器時，發(fā)動機沒有回收排氣熱量這一功能，作功所需的氣體是由內(nèi)部燃燒裝置或外部熱源加熱的。在不設高壓換氣進出口及相應的內(nèi)部燃燒裝置、外部熱源和加熱器時，作功所需的氣體是在轉(zhuǎn)輪凹坑內(nèi)，通過燃油與壓縮空氣進行燃燒而產(chǎn)生的，凹坑內(nèi)的壓縮空氣在燃燒之前可通過加熱器被廢氣預熱，也可被外部熱源加熱。
與現(xiàn)有的活塞式發(fā)動機相比，本發(fā)明因為能采用冷卻器和回熱器，使它在提高效率方面具有很大的潛力，冷卻器直接改善了活塞的壓縮過程，使循環(huán)溫度和壓力降低，排氣損失減少，回熱器則進一步把廢氣中的熱量充分回收，并轉(zhuǎn)化為功率進行輸出。在采用內(nèi)部燃燒裝置時，由于該裝置能使氣體、液體和固體多種不同的燃料，從而使本發(fā)明能夠在內(nèi)燃方式下使用煤和其它固體燃料。顯然，用煤作內(nèi)燃發(fā)動機的燃料是很經(jīng)濟的。在采用加熱器來加熱作功氣體時，本發(fā)明可利用多種形式的外部熱源進行工作，這使本發(fā)明的適用范圍很廣。本發(fā)明還能同時設置兩套不同方式的加熱裝置，以便根據(jù)需要，隨時把原來的內(nèi)燃或外燃加熱方式轉(zhuǎn)換為另一種相反的加熱方式，由于這一特點，在經(jīng)常因某些原因需停止原來的加熱方式而應換成另一種加熱方式時，本發(fā)明是特別適合的。另外，本發(fā)明在內(nèi)燃與外燃相混合的方式下也能進行工作，這使它能靈活適應不同的需要。在本發(fā)明中，由于燃料是在燃燒裝置和轉(zhuǎn)輪的凹坑內(nèi)連續(xù)或充分燃燒的，從而使燃燒過程得到改善，同時，也有利于降低排氣污染。本發(fā)明提高效率并不是通過增加壓縮比來實現(xiàn)的，循環(huán)的最高壓力通常較低，這對于延長發(fā)動機的使用壽命是很有利的。此外，還可使發(fā)動機的結(jié)構(gòu)重量下降。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)和各種方案由以下的實施例及附圖給出。
圖1是本發(fā)明第一實施方案的用煤作燃料、回熱、內(nèi)燃混合加熱型轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的局部剖視圖。
圖2是沿圖1A-A線的剖視圖。
圖3是圖1和圖2中所描述的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的布置圖。
圖4是本發(fā)明第一實施方案中所采用的轉(zhuǎn)輪裝置的剖視圖。
圖5是折去傳動軸之后沿圖4B-B線的半剖視圖。
圖6是折去轉(zhuǎn)輪之后沿圖4C-C線的半剖視圖。
圖7是殼體內(nèi)壁上的密封件和密封槽的外觀圖。
圖8是進煤裝置的剖視圖。
圖9是排灰裝置的剖視圖。
圖10是本發(fā)明第一實施方案的回熱、外燃混合加熱型轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的布置圖。
圖11是本發(fā)明第一實施方案的、能以內(nèi)燃或外燃方式工作的回熱、混合加熱型轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的布置圖。
圖12是本發(fā)明第二實施方案中所采用的轉(zhuǎn)輪裝置的剖視圖。
圖13是本發(fā)明第二實施方案的用煤作燃料、內(nèi)燃混合加熱型轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的布置圖。
圖14是本發(fā)明第二實施方案的內(nèi)燃混合加熱型轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的布置圖。
圖15是本發(fā)明第二實施方案的外燃混合加熱型轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的布置圖。
圖16是本發(fā)明第二實施方案的，能以內(nèi)燃或外燃方式工作的混合加熱型轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的布置圖。
圖17是本發(fā)明第三實施方案中所采用的轉(zhuǎn)輪裝置的剖視圖。
圖18是本發(fā)明第三實施方案的回熱，內(nèi)燃定容加熱型轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的布置圖。
圖19是本發(fā)明第三實施方案的預熱、內(nèi)燃定容加熱型轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的布置圖。
圖20是一種不帶活塞桿和十字頭、但活塞下部仍能提供壓縮空氣的曲柄連桿機構(gòu)和機體的剖視圖。
圖21是沿圖20D-D線的剖視圖。
在圖1、圖2和圖3中分別描述了第一實施方案的、用煤作燃料、回熱、內(nèi)燃混合加熱型轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的結(jié)構(gòu)及布置圖。由圖可見，圖中所描述的發(fā)動機主要是由轉(zhuǎn)輪裝置「1」、機體「50」、曲柄連桿機構(gòu)「63」、冷卻器「80」、回熱器「97」、燃燒爐「123」、除塵器「136」和二次燃燒器「117」所組成。另外，它還配有進煤裝置「140」和排灰裝置「151」。
轉(zhuǎn)輪裝置「1」用螺栓「39」固定在機體「50」的汽缸體「51」上面，該裝置由殼體「2」、轉(zhuǎn)輪「25」和兩個端蓋「35」所組成。轉(zhuǎn)輪「25」裝在殼體「2」與端蓋「35」所形成的內(nèi)腔里，并通過兩端面的軸頸「26」支承在端蓋「35」的軸承「36」上(參看圖5)。在轉(zhuǎn)輪的圓周面「27」上，設有四個形狀尺寸相同、彼此間隔角度相等的凹坑「28」，這些凹坑均處于圓周面的軸向中間位置上。凹坑兩側(cè)有一較窄的孤面「29」，該孤面的寬度至少應使一組密封條「15」壓緊在這一窄面上。為使轉(zhuǎn)輪能順利的按箭頭所示的方向轉(zhuǎn)動，在凹坑「28」需越過密封片「17」的一側(cè)邊緣「30」處設有適當?shù)牡菇?參看圖4)，以使該處能順利的滑過密封片。轉(zhuǎn)輪是被傳動機構(gòu)的傳動軸「77」帶動旋轉(zhuǎn)的，傳動軸「77」穿過轉(zhuǎn)輪的中心孔「31」后，通過鍵「38」與轉(zhuǎn)輪相連接。轉(zhuǎn)輪工作時，所受的熱可通過軸承傳給殼體，也可把冷卻劑經(jīng)管道引向轉(zhuǎn)輪，以使轉(zhuǎn)輪受到更好的冷卻。在一臺轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機中，所用的轉(zhuǎn)輪一般是完全相同的，并且能交換使用，為使各轉(zhuǎn)輪能分別保持在規(guī)定的角度位置上，在傳動軸「77」上的相應角度位置處，設有一定數(shù)量的鍵槽「78」，當傳動軸依次穿過各轉(zhuǎn)輪的中心孔「31」時，只要使轉(zhuǎn)輪中心孔內(nèi)的鍵「38」對準傳動軸上相應的鍵槽「78」，就能使轉(zhuǎn)輪處于規(guī)定的角度位置。在殼體「2」上依次設有進氣口「3」、低壓換氣出口「4」、低壓換氣進口「5」、壓力平衡口「6」、高壓換氣出口「7」、高壓換氣進口「8」、通氣口「9」和上排氣口「10」，這些通在殼體內(nèi)壁「11」上的各氣口在軸向上與轉(zhuǎn)輪的凹坑「28」寬度基本相等并相互對準(參看圖5)。其中，殼體的通氣口「9」相對于汽缸「52」的軸線是一個擴大的矩形口，位于汽缸的上口范圍內(nèi)，通氣口直接與下面的汽缸「52」相通。為增加殼體底部的結(jié)構(gòu)強度，汽缸「52」的上部「57」縮入了殼體底面「12」一小段，但縮入部分的高度應小于活塞「64」的第一環(huán)岸高度。殼體的高溫部位還設有冷卻水腔「13」，冷卻水能從殼體外壁的冷卻水進出口(未畫)流入和流出，以使高溫部位得到冷卻。在殼體的內(nèi)壁「11」上加工有安裝密封件的槽，該槽是由徑向槽「14」、軸向槽「16」和連接槽「18」構(gòu)成(參看圖6)。幾條徑向槽「14」為一組，設在殼體內(nèi)壁「11」的各氣口兩側(cè)，并在內(nèi)壁上形成一圈;軸向槽「16」根據(jù)密封的需要，設在兩組徑向槽「14」之間的不同位置處;連接槽「18」設在徑向槽「14」與軸向槽「16」的相交處，在密封部位氣體壓力較小時，也可不設連接槽。密封件的形狀如圖7所示，密封條「15」裝在徑向槽「14」中，以防止氣體向端面方向泄漏，如果所密封的部位氣體壓力較小，可在徑向槽內(nèi)少設密封條，密封條應從內(nèi)側(cè)向外布置。密封片「17」裝在軸向槽「16」中，其兩端有一部分搭在轉(zhuǎn)輪凹坑兩側(cè)的孤面「29」上，使它不會進入凹坑內(nèi)把轉(zhuǎn)輪卡住，密封片可防止氣體向相鄰的工作室泄漏。連結(jié)塊「19」裝在連接槽「18」內(nèi)，它所具有的形狀能把密封條「15」和密封片「17」很好的銜接起來，以防止氣體從兩密封件的相接處漏出。上述的各密封件在其背部的彈簧作用下，壓緊在轉(zhuǎn)輪的圓周面上，使殼體內(nèi)壁與轉(zhuǎn)輪之間得到密封。端蓋「35」裝在殼體「2」內(nèi)的兩端位置，端蓋除通過軸承支承轉(zhuǎn)輪以外，還能增加殼體的結(jié)構(gòu)強度。
汽缸體「51」處于機體「50」的上部，其中設有呈直列排列的汽缸「52」，汽缸體下部是機架「59」，其中裝有曲軸「68」，機架下部是機座「61」。在汽缸「52」中裝有活塞「64」，該活塞固定在活塞桿「65」的上端，活塞的頂面形狀與相對應的由殼體底面、通氣口和轉(zhuǎn)輪圓周面所構(gòu)成的形狀是相吻合的，以便在活塞移到上止點時，使活塞與汽缸所形成的余隙容積處于最小狀態(tài)。在汽缸「52」中部的下止點位置上設有下排氣口「53」，活塞移到下止點時，此口可完全被活塞「64」的頂部開啟。由于轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機是利用另設的氣泵來提供壓縮空氣的，在利用活塞下部形成汽泵結(jié)構(gòu)時，在汽缸「52」底部裝有閥板「54」，閥板上分別設有進氣閥「55」和出氣閥「56」，另外還有一使活塞桿「65」穿過的孔。由于設有下排氣口「53」，活塞「64」移到上止點時，活塞的下部必須把下排氣口遮蔽住，因此，活塞與汽缸相滑動接觸部分的長度應稍大于其行程距離長度。此外，因活塞下部形成氣泵結(jié)構(gòu)，活塞底面的形狀也應與相對應的閥板「54」的頂面形狀相吻合，以減小余隙容積，提高充氣效率。汽缸中的活塞「64」經(jīng)活塞桿「65」與導軌「60」上的十字頭「66」相連接，十字頭則經(jīng)連桿「67」與曲軸「68」相連接，由這些構(gòu)件形成了曲柄連桿機構(gòu)「63」?；钊倪\動經(jīng)活塞桿、十字頭和連桿傳給曲軸，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)。
為使轉(zhuǎn)輪能被曲軸「68」驅(qū)動，在機體「50」的前側(cè)設有傳動機構(gòu)「71」，當曲軸按箭頭所示的方向旋轉(zhuǎn)時，曲軸經(jīng)傳動機構(gòu)的小齒輪「72」使大齒輪「73」也相應的轉(zhuǎn)動，因大齒輪與鏈輪「74」固定連接，所以鏈輪「74」又通過鏈條「75」和鏈輪「76」(虛線所畫)帶動傳動軸「77」轉(zhuǎn)動，從而使轉(zhuǎn)輪「25」按箭頭所示的方向旋轉(zhuǎn)。這種具有四個凹坑的轉(zhuǎn)輪「25」與曲軸「68」的轉(zhuǎn)速比為1∶4。
冷卻器「80」裝在機體「50」的左側(cè)，它由外殼「81」和其中的冷卻管組「82」構(gòu)成，殼體的進氣口「3」經(jīng)輸氣管「86」和冷卻管組「82」后通向閥板的出氣閥「56」，從進水口「83」流入的冷卻水流過冷卻管組后，帶走了管組內(nèi)空氣的壓縮熱，然后從出水口「84」流出。為改善冷卻效果，冷卻管組應具有足夠的換熱面積。
低壓換氣進口「5」和低壓換氣出口「4」的布置形式有兩種，一種是把低壓換氣出口設在換氣進口之前，并讓換氣出口直接經(jīng)空氣管與循環(huán)泵「95」相連通，這種方式能使從換氣進口進到轉(zhuǎn)輪凹坑「28」內(nèi)的熱氣體保持原來的溫度，但在換氣時，壓力不同的氣體如不通過專設的管路進行平衡，因氣體在出氣管中瞬時的反向流動，會使各轉(zhuǎn)輪凹坑內(nèi)進行的換氣過程相互干擾。另一種是把換氣進口設在換氣出口之前，轉(zhuǎn)輪的凹坑能首先與低壓換氣進口接通，這種方式對換氣過程較為有利，但進入轉(zhuǎn)輪凹坑「28」內(nèi)的熱氣體因要轉(zhuǎn)過溫度較低的換氣出口，會使熱氣體的溫度下降一些。由于上述的第一種方式有利于使熱氣體保持原來的溫度，在利用這種方式時，為減少換氣過程的相互干擾，可采用以下連接方式(參看圖2)，低壓換氣出口「4」分別經(jīng)進氣閥「89」和出氣閥「91」與壓力平衡管「90」和出氣管「92」相連通，這兩條管路在出氣管總出氣端以外的適當位置處溝通為一條后，再與循環(huán)泵「95」相連通。在這種連接方式中，為壓力平衡而進入轉(zhuǎn)輪凹坑內(nèi)的一部分氣體是從出氣管總出氣端以外位置處分流來的，對其它轉(zhuǎn)輪凹坑內(nèi)的換氣過程影響很小。
在圖2中，殼體的低壓換氣出口「4」處于低壓換氣進口「5」之前，并設有壓力平衡管進行壓力平衡。低壓換氣出口「4」分別經(jīng)進氣閥「89」和出氣閥「91」與壓力平衡管「90」和出氣管「92」相連通，壓力平衡管和出氣管在出氣管總出氣端以外的位置相溝通為一條，然后經(jīng)循環(huán)泵「95」、回熱器「97」的加熱器「99」、管路「105」和進氣管「93」與低壓換氣進口「5」相連通。為安裝方便，進氣管「93」、壓力平衡管「90」和出氣管「92」制成一體，用螺栓「94」固定在殼體「2」的裝配面「21」上。循環(huán)泵「95」采用的是羅茨泵，也可利用其它旋轉(zhuǎn)式容積泵來作為循環(huán)泵，泵的流量被控制在使凹坑「28」內(nèi)能充分進行換氣的范圍內(nèi)。上述的回熱器「97」安裝在機體「50」的右側(cè)，它主要由外殼「98」和加熱器「99」構(gòu)成，加熱器有一個由很多根加熱管構(gòu)成的加熱管組「100」，加熱管組的兩端分別與加熱器的進氣端和出氣端相溝通。由于轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機有上、下兩個排氣口，從下排氣口排出的廢氣因壓力較高，很適合進行廢氣渦輪增壓，因此，從兩排氣口出來的廢氣在沒經(jīng)廢氣渦輪之前是不能相混合的。為適應這一要求，外殼「98」內(nèi)的隔板「101」把加熱管組「100」外部的空間分成了低壓室「102」和高壓室「103」兩部分，殼體的上排氣口「10」經(jīng)低壓室后通向外界，汽缸的下排氣口「53」經(jīng)高壓室和廢氣渦輪(參看圖18)后再通向外界。從氣缸出來的廢氣流過加熱管組「100」后，廢氣中的部分熱量經(jīng)管壁傳給內(nèi)部的低溫壓縮空氣，從而使廢氣熱量得到回收。為提高換熱效率，加熱管組內(nèi)的低溫氣體應通過逆流換熱方式與外部的廢氣進行換熱，另外，加熱管組應具有足夠的換熱面積。
殼體的壓力平衡口「6」設在高壓換氣出口「7」之前，兩口通過壓力平衡管「108」和出氣管「109」在出氣管總出氣端以外的適當位置處連通為一條，然后經(jīng)管路「115」與循環(huán)泵「112」相連通，管路出循環(huán)泵「112」后分為兩條，一條經(jīng)管路「113」直接與二次燃燒器「117」的空氣進口「118」相連通，另一條經(jīng)管路「114」、鼓風泵「121」、管路「122」、燃燒爐「123」和除塵器「136」與二次燃燒器「117」的燃氣進口「119」相連通，二次燃燒器「117」的燃氣出口「120」經(jīng)進氣管「110」與殼體的高壓換氣進口「8」相連通。壓力平衡管「108」、出氣管「109」和進氣管「110」也是制成一體，用螺栓「111」固定在殼體「2」的裝配面「20」上。循環(huán)泵「112」也采用的是羅茨泵，其流量被控制在使轉(zhuǎn)輪凹坑「28」內(nèi)能進行充分換氣的范圍內(nèi)，雖然在一個凹坑內(nèi)進行的換氣過程是間斷的，但由于汽缸數(shù)量的增多，循環(huán)泵是連續(xù)輸送氣體的。為準確控制進入燃燒爐「123」內(nèi)的空氣量，鼓風泵「121」也可采用羅茨泵，鼓風泵的流量是可控制的，根據(jù)燃燒的需要，從最大流量與循環(huán)泵相同到停止輸氣。由于循環(huán)泵的流量是一定的，從循環(huán)泵出來的空氣被鼓風泵「121」送進燃燒爐「123」一部分后，剩下的才能進入二次燃燒器「117」中。在循環(huán)泵及鼓風泵的作用下，氣體的流程如結(jié)構(gòu)圖和布置圖中的粗箭頭所示。
燃燒爐「123」是為煤或其它固體燃料提供的燃燒場所，它通過一次空氣進口「125」和燃氣出口「127」連接在鼓風泵「121」和除塵器「136」之間。燃燒爐具有一個耐高壓的外殼「124」，外殼的上面和下面分別裝有進煤裝置「140」和排灰裝置「157」，在外殼中的上部設有爐膛「126」，爐膛上部與燃氣出口「127」相連接，在爐膛內(nèi)設有注煤管「128」，由進煤裝置「140」送進煤倉「152」的煤從給煤機「153」出來后，可沿注煤管「128」落到下面的燃料層「132」上。在爐膛「126」的下方分別設有回轉(zhuǎn)爐篦「129」、灰渣粉碎機「130」和灰倉「131」?；剞D(zhuǎn)爐篦「129」由驅(qū)動機構(gòu)(未畫)帶動工作，可把燃料層「132」中產(chǎn)生的灰渣自動的排到下面，為適應不同煤耗下的燃燒過程，回轉(zhuǎn)爐篦的排灰量是可控制的。由一次空氣進口「125」而來的空氣經(jīng)通路流到回轉(zhuǎn)爐篦「129」的下面后，能穿過爐的縫隙進入上面的燃料層「132」中，以便和煤進行燃燒，經(jīng)燃燒所產(chǎn)生的燃氣可以燃氣出口「127」流出。從回轉(zhuǎn)爐「129」排出的灰渣被灰渣粉碎機「130」粉碎后，可落到下面的灰倉「131」中，以便被排灰裝置「157」排列外界。煤在燃燒爐「123」中進行的是層狀高壓燃燒過程，由于煤與空氣是等量燃燒的，而進入燃燒爐內(nèi)有限的空氣又被壓縮到很大程度，因此，空氣是以很緩慢的速度流過燃料層的，從而有利于使燃氣中的飛灰含量減少，但這一特點對進行類似于沸騰床這樣的燃燒過程有困難。圖中所給出的燃燒爐較適合用2-40mm的碎煤作燃料，在實際應用時，還可采用其它不同結(jié)構(gòu)的燃燒爐，以適應不同種類或不同形狀的固體燃料。
除塵器「136」設在燃燒爐之后，以使燃氣中的飛灰被清除。圖中所示的除塵器為機械式除塵器。由于燃燒爐所產(chǎn)生的燃氣溫度和壓力很高，并且流量又較小，采用靜電式除塵器也是很適合的。二次燃燒器「117」設在除塵器「136」之后，由于燃燒爐所產(chǎn)生的燃氣中還含有一定量的可燃成份，這部分燃氣經(jīng)除塵器進入二次燃燒器后，與進入其中的二次空氣又混合燃燒，以使燃燒進行的更充分。在上述燃燒爐的爐膛、除塵器、二次燃燒器和各管路等處，凡是受高溫燃氣加熱的部位，都設有耐熱隔熱層「137」，以減少散熱損失和避免外殼過熱。
進煤裝置「140」通過煤倉「152」裝在燃燒爐「123」的上面，它在很少漏氣的條件下，能把一定量的煤送入與燃燒爐相通的煤倉「152」內(nèi)。進煤裝置的結(jié)構(gòu)如圖8所示，它有一外殼「141」，在其內(nèi)部的供給室「144」中裝有浮筒「145」。當浮筒處于上部位置時，給煤閥「147」伸進供給室「144」，閥后部的進煤口「148」也隨之移進供給室內(nèi)，然后，用螺旋輸送機「149」或氣流輸送方法把一定量的煤「154」從進煤口「148」送進供給室中。此時，由于裝在浮筒「145」中的阻煤塞「146」處于下部位置，把通向球閥「150」的通道遮蓋住，煤「154」不會落在球閥上面。另外，因球閥「150」關閉，燃燒爐內(nèi)的高壓氣體也不會經(jīng)煤倉「152」從球閥處泄漏。向供給室「144」中加完煤后，給煤閥「147」退回到關閉的位置(如圖中左側(cè)給煤閥所示的位置)，從油口「142」通入的壓力油使浮筒「145」下移到與煤「154」相接觸的位置，但并不對煤進行很大的壓縮，在用低溫空氣或惰性氣體加壓到與燃燒爐相同的壓力后，球閥「150」開啟，油口「143」與低壓油相通，因作用在阻煤塞「146」上的氣體壓力較大，使阻煤塞縮進浮筒「145」中，出煤口「151」被溝通。供給室「144」中的煤「154」在重力作用下，經(jīng)出煤口落進下面的煤倉「152」中，以便由給煤機「153」送入燃燒爐。在煤落進煤倉的同時，從油口「142」又通入的高壓油也使浮筒「145」以稍落后于煤下落的速度向下移動，煤流出供給室「144」后，浮筒「145」也移到下部位置，把高壓氣體擠出供給室，隨后，球閥「150」關閉。球閥關閉后，向油口「143」通入壓力油，壓力油借助于阻煤塞「146」的反作用，使浮筒「145」升回到上部位置，接下來給煤閥「147」又伸進供給室「144」，以重復上述的進煤動作。圖中所給出的這種進煤裝置即能可靠的把煤送入燃燒爐的煤倉中，又不泄漏高壓氣體。同時，由于給煤閥、球閥和高壓滑動面不受煤的直接磨損，使進煤裝置具有較大的使用壽命。
排灰裝置「157」安裝在燃燒爐「123」的下面，它的作用是在很少泄漏高壓氣體的條件下，把燃燒爐內(nèi)的灰渣排到外界。該裝置的結(jié)構(gòu)如圖9所示，在灰斗「166」上面的垂直灰道「160」中設有球閥「164」，垂直灰道的上部還有一壓灰器「161」，垂直灰道經(jīng)斜灰道「159」與螺旋排灰器「158」的出灰端相連通，排灰器的進灰端直接通到燃燒爐「123」的灰倉「131」下面。在灰斗「166」的底部設有排灰口「167」，由兩球閥「168」和「169」控制排灰口的開啟和關閉，內(nèi)側(cè)的閥「168」是阻灰閥，外側(cè)的閥「169」是氣體密封閥，該閥比阻灰閥早開啟晚關閉，以避免直接被灰渣磨損?；叶返撞康倪m當位置處還有一噴氣口「170」，該口經(jīng)閥「171」與壓縮空氣源(未畫)相連通。排灰裝置是按鎖斗方式工作的，在灰斗「166」進灰時，閥「164」開啟，以使垂直灰道「160」溝通，灰斗底部的出灰口「167」由閥「168」和閥「169」關閉?；覀}「131」中的灰渣在螺旋排灰器「158」的輸送下，經(jīng)斜灰道「159」、垂直灰道「160」和開啟的球閥「164」落入灰斗「166」中。當灰渣「172」裝滿灰斗「166」后，因灰道內(nèi)的灰渣被阻壓力增加，設在垂直灰道內(nèi)的灰量傳感器「163」被壓動發(fā)出控制信號，控制信號發(fā)出后，螺旋推灰器「158」停止輸灰，同時，處于上部位置的壓灰器「161」在油缸「162」的推動下移到下部，穿過球閥「164」上的通孔「165」，把停在垂直灰道和通孔內(nèi)的灰渣壓進灰斗「166」中，然后壓灰器退出球閥「164」上的通孔，停在把斜灰道「159」遮擋住的位置處，使灰渣不落在球閥「164」上面，讓球閥關閉。球閥「164」關閉后，關閉排灰口「167」的球閥「169」和「168」先后開啟，使灰斗「166」開始排灰，灰渣在噴氣口「170」，噴出的壓縮空氣攜帶下(此時關閉噴氣口的閥已開啟)，經(jīng)兩球閥從排灰口「167」排到外界。灰斗中的灰渣被排除干凈后，排灰時開啟的各閥關閉，用空氣加壓到與燃燒爐相同的壓力后，垂直灰道的球閥「164」開啟，停止半路的壓灰器「161」退回上部位置，隨后，螺旋排灰器「158」又開始旋轉(zhuǎn)，以重復上述的排灰過程。
上述方案中的燃燒爐和除塵器等是為使用固體燃料而設置的，在只使用氣體和液體燃料時，可采用結(jié)構(gòu)較簡單的燃燒室「175」來作為內(nèi)部燃燒裝置(參看圖14)，在這種方案中，壓力平衡口「6」和高壓換氣出口「7」通過管路連通為一條后，經(jīng)循環(huán)泵「112」和燃燒室「175」與高壓換氣進口「8」相連通，燃燒室「175」是一個普通的燃燒裝置，燃油被噴霧器「176」噴進燃燒室后，與進入其中的壓縮空氣混合燃燒，以形成高溫高壓燃氣。
以上兩種方案都是以內(nèi)燃方式工作的，在以外燃方式工作的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機中，還可利用多種不同形式的外部熱源來加熱作功氣體。能作為外部熱源的加熱裝置通常有原子反應堆、太陽能、化學反應生成熱裝置和各種形式的蓄熱器等。圖10示出了一種用外燃方式工作的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的布置圖，圖中的外部熱源是一種原子反應堆，在這種布置形式中，壓力平衡口「6」和高壓換氣出口「7」通過管路連通為一條后，經(jīng)循環(huán)泵「112」和原子反應堆「181」加熱器「180」與高壓換氣進口「8」相連通。循環(huán)泵「112」使低溫氣體流過加熱器「180」后，被原子反應堆「181」內(nèi)的傳熱片及高溫部件「182」加熱，從而形成作功氣體。這種外燃工作方式即可采用閉式循環(huán)，也可采用開式循環(huán)。
以上各方案都以單一加熱方式工作的，在一些特殊的工作條件下還可同時設置兩套以內(nèi)燃和外燃方式工作的不同加熱裝置，以便根據(jù)需要，隨時把原來的加熱方式轉(zhuǎn)換為另一種相反的加熱方式。為實現(xiàn)這一目的，所采用的布置形式如圖11所示，壓力平衡口「6」和高壓換氣出口「7」通過管路連通為一條，然后與循環(huán)泵「112」相連通，管路出循環(huán)泵「112」后分為兩條，一條經(jīng)閥「189」與燃燒室「175」相連通，另一條經(jīng)閥「188」與外部熱源「185」的加熱器「180」相連通，出燃燒室「175」和加熱器「180」的管路合為一條后，與高壓換氣進口「8」相連通，圖中所示的外部熱源「185」是一種太陽能加熱裝置。用加熱器「180」來加熱作功氣體時，與加熱器相通的閥「188」開啟，閥「189」關閉，陽光「186」被反射鏡「187」聚集后，照射在加熱器「180」上，從而使加熱器內(nèi)部的循環(huán)氣體被加熱。在陽光因日落或陰天而消失時，只要關閉閥「188」，開啟與燃燒室「175」相通的閥「189」，使噴入燃燒室「175」內(nèi)的燃油與空氣進行燃燒，便可把原來因條件變化而不能進行的外燃工作方式轉(zhuǎn)換為內(nèi)燃工作方式。同樣，在內(nèi)燃方式不能繼續(xù)得到大量空氣(例如在潛水艇中)而應利用蓄熱器等不耗用空氣的外部熱源時，也可隨時把正在進行的內(nèi)燃工作方式轉(zhuǎn)換為外燃方式。這種方案以外燃方式工作時，在得不到大量空氣的條件下，其放熱方式為閉式循環(huán)，轉(zhuǎn)換為內(nèi)燃工作方式后，再改為開式循環(huán)。上述的加熱方式轉(zhuǎn)換很容易，通過操縱閥「188」和「189」便可實現(xiàn)。
加熱器「180」和燃燒室「175」除并聯(lián)布置以外，還可串聯(lián)布置在串聯(lián)布置形式中，壓力平衡口「6」和高壓換氣出口「7」通過管路連通為一條后，經(jīng)循環(huán)泵「112」、外部加熱裝置的加熱器「180」和燃燒室「175」與高壓換氣進口「8」相連通。這種布置形式轉(zhuǎn)換加熱方式更為容易。
以上說明了第一實施方案的結(jié)構(gòu)和它的幾種基本布置形式，這種第一實施方案是通過內(nèi)燃或外燃方式在混合加熱狀態(tài)下來形成作功氣體的，排氣中的熱量可由回熱器充分回收。由于這種實施方案很復雜，較適合用于電站、船舶等大型裝置中。
為簡化結(jié)構(gòu)和適應不同的用途，可采用第二種實施方案，這一方案所用的轉(zhuǎn)輪裝置「40」如圖12所示，該裝置是由殼體「41」、轉(zhuǎn)輪「42」和兩個端蓋「35」所組成，用螺栓「48」(雙點劃線所畫)固定在上述的汽缸體「51」上。在殼體上依次設有進氣口「3」、壓力平衡口「6」、高壓換氣出口「7」、高壓換氣進口「8」通氣口「9」和上排氣口「10」，在轉(zhuǎn)輪「42」的圓周面「27」上分別設有三個形狀尺寸相同、彼此間隔角度相等的凹坑「28」，同第一實施方案一樣，轉(zhuǎn)輪「42」也經(jīng)傳動機構(gòu)「71」由曲軸「68」驅(qū)動，按箭頭所示的方向旋轉(zhuǎn)，但這種具有三個凹坑的轉(zhuǎn)輪「42」與曲軸的轉(zhuǎn)速比為1∶3。與第一實施方案相比，轉(zhuǎn)輪裝置「40」的殼體「41」上少設了一組低壓換氣進出口，同時，轉(zhuǎn)輪「42」上也少設了一個凹坑。
第二實施方案中的幾種基本布置形式如圖13至16所示。圖13描述了用煤作燃料、內(nèi)燃混合加熱型轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的布置圖，其中，燃燒爐「123」、除塵器「136」和二次燃燒器「117」的布置與第一實施方案中的布置相同，也是讓管路出循環(huán)泵「112」后分為兩條，一條經(jīng)鼓風泵「121」、燃燒爐「123」和除塵器「136」與二次燃燒器「117」相連通，另一條直接與二次燃燒器「117」相連通，二次燃燒器則與殼體的高壓換氣進口「8」相連通。
圖14給出一種用燃燒室「175」作內(nèi)部燃燒裝置的布置形式，如圖所示，壓力平衡口「6」和高壓換氣出口「7」通過管路連通為一條后，經(jīng)循環(huán)泵「112」和燃燒室「175」與高壓換氣進口「8」相連通，在燃燒室「175」內(nèi)，燃料與壓縮空氣經(jīng)燃燒而產(chǎn)生作功所需的燃氣。
圖15示出了一種用化學反應生成熱裝置「192」作為外部熱源的布置形式，在這種布置形式中，壓力平衡口「6」和高壓換氣出口「7」通過管路連通為一條后，經(jīng)循環(huán)泵「112」和加熱器「180」與高壓換氣進口「8」相連通，在循環(huán)泵「112」的作用下，低溫氣體流過加熱器「180」后，經(jīng)傳熱片「193」被化學反應生成熱裝置「192」加熱，以形成高溫高壓氣體。
圖16描述了一種能轉(zhuǎn)換加熱方式的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的布置圖，圖中外部熱源采用的是蓄熱器「196」，內(nèi)部燃燒裝置采用的是燃燒室「175」。由圖可見，殼體的壓力平衡口「6」和高壓換氣出口「7」通過管路溝通為一條，然后與循環(huán)泵「112」相連通，管路出循環(huán)泵「112」后分為兩條，一條經(jīng)閥「188」與加熱器「180」相連通，另一條經(jīng)閥「189」與燃燒室「175」相連通，出加熱器「180」和燃燒室「175」的管路合為一條后與殼體的高壓換氣進口「8」相連通。在利用燃燒室「175」產(chǎn)生作功氣體時，與燃燒室相通的閥「189」開啟，閥「188」關閉。這期間，可通過一定的方式對蓄熱器「196」進行充熱，被充熱后的蓄熱材料「197」由于處于隔熱層「198」內(nèi)，因此，散熱損失很小。因條件變化(例如沒有大量空氣或當時環(huán)境不許排放燃燒氣體等)應把內(nèi)燃方式改為外燃方式時，可開啟通向加熱器「180」的閥「188」，把通向燃燒室的閥「189」關閉，循環(huán)泵「112」使低溫氣體流過加熱器「180」后，氣體通過傳熱片「199」被蓄熱器「196」內(nèi)的蓄熱材料「197」加熱，從而形成作功所需的高溫高壓氣體。在第二實施方案中，也可采用把加熱器「180」和燃燒室「175」串聯(lián)起來的布置形式。
在上述采用了加熱器「180」的各種布置形式中，根據(jù)條件和環(huán)境的不同，加熱器可設在較遠離發(fā)動機主體的位置處。雖然因輸氣管路的延長使系統(tǒng)內(nèi)部容積增大，但這種因素對熱效率影響不大，只要高溫氣體能得到很好的隔熱，就可保持較高的熱效率。這一特點對于靈活設計和安置加熱器是特別有利的。
第二實施方案是通過內(nèi)燃或外燃方式在混合狀態(tài)下來加熱作功氣體的，由于第二實施方案中的轉(zhuǎn)輪裝置比較簡單，也沒有回熱器等相應的部件，其應用范圍較為廣泛。但這一方案因沒有回熱器，不能回收排氣熱量。
在以上所表明的第二實施方案中，除因轉(zhuǎn)輪裝置的不同而沒有回熱器等部件以外，由于其它主要部分的連接關系及內(nèi)部構(gòu)造同上述的第一實施方案完全一樣，因此不另說明。
在上述所給出的各方案中，無論采用內(nèi)燃或外燃方式工作，作功所需的熱量都是在混合狀態(tài)下加入的，為使熱量能通過內(nèi)燃方式在定容狀態(tài)下加入，還可采用第三種實施方案。圖17描述了這一方案所采用的轉(zhuǎn)輪裝置「44」，由圖可見，該裝置是由殼體「45」、轉(zhuǎn)輪「42」和兩個端蓋「35」所組成，轉(zhuǎn)輪裝置「44」可通過螺栓「48」(雙點劃線所畫)固定在上述所給出的汽缸體「51」上。在殼體「45」上依次設有進氣口「3」、低壓換氣出口「4」、低壓換氣進口「5」、通氣口「9」和上排氣口「10」，在殼體的低壓換氣進口與通氣口之間裝有噴油器「46」，另外，還可安裝火花塞「47」這一點火部件。在轉(zhuǎn)輪「42」上分別設有三個形狀尺寸相同、彼此間隔角度相等的凹坑「28」。轉(zhuǎn)輪經(jīng)傳動機構(gòu)「71」在曲軸「68」的帶動下，能按箭頭所示的方向旋轉(zhuǎn)，兩者的轉(zhuǎn)速比為1∶3。在這種轉(zhuǎn)輪裝置中，因凹坑「28」不能把低壓換氣進口「5」和通氣口「9」溝通，因此，在凹坑轉(zhuǎn)到低壓換氣進口和通氣口之間的這段時間里是處于定容狀態(tài)的，從而使噴入的燃油與其中的空氣能在定容狀態(tài)下燃燒。與第一實施方案中的轉(zhuǎn)輪裝置「1」相比，轉(zhuǎn)輪裝置「44」的殼體「45」上少設了一組高壓換氣進出口及壓力平衡口，轉(zhuǎn)輪「42」上也相應的少設了一個凹坑。
圖18描述的是第三實施方案中帶有回熱器的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的布置圖，在這一布置形式中，低壓換氣出口「4」經(jīng)循環(huán)泵「95」和回熱器「97」的加熱器「99」與低壓換氣進口「5」相連通，上排氣口「10」和下排氣口「53」分別與回熱器「97」的低壓室「102」和高壓室「103」相連通。在這種方案中，由于被回熱器預熱后的空氣溫度一般不能很高，因此，在轉(zhuǎn)輪凹坑「28」轉(zhuǎn)到定容狀態(tài)時，噴入凹坑內(nèi)的燃油是被殼體「45」上的火花塞「47」點燃的，燃油與壓縮空氣燃燒后，才能形成作功所需的燃氣。由于上述燃燒過程是在定容狀態(tài)下進行的，另外，排氣中的熱量又被充分的回收，因此，這種布置形式所具有的循環(huán)效率是最高的。
圖19給出一種用外燃和內(nèi)燃混合方式工作的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的布置圖，由圖可見，低壓換氣出口「4」分別經(jīng)進氣閥「89」和出氣閥「91」后通過管路溝通為一條，然后經(jīng)循環(huán)泵「95」和加熱器「180」與低壓換氣進口「5」相連通。圖中給出的布置形式是用燃燒裝置「204」來作為外部熱源的，如果需要，也可采用其它不同形式的外部熱源。在這種布置形式中，加熱器「180」內(nèi)的低溫空氣首先被外部燃燒裝置「204」加熱，使氣體在外燃方式下先接受部分熱量。被加熱的空氣進入轉(zhuǎn)輪凹坑「28」后，在凹坑轉(zhuǎn)到定容狀態(tài)時，噴油器「46」向凹坑內(nèi)噴出燃油，因為被加熱器預熱過的空氣溫度較高，超過了燃油的自然溫度，燃油進入凹坑后，立即與熱空氣混合燃燒，從而形成高溫高壓燃氣。采用這種布置形式的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，在部分負荷時，可只用外燃方式工作，在較高負荷時，再用外燃和內(nèi)燃相混合的方式工作。顯然，這種以內(nèi)燃和外燃混合加熱的方式對降低排氣污染是很有利的。
如上所述，第三實施方案是通過內(nèi)燃方式在定容狀態(tài)下來形成高溫高壓燃氣的，在形成燃燒氣體之前，空氣可先被廢氣或外部熱源充分預熱。在這一方案中，燃燒只在處于定容狀態(tài)下的轉(zhuǎn)輪凹坑內(nèi)進行，所散失的熱量很少。另外，這種方案所采用的轉(zhuǎn)輪裝置較為簡單，對隔熱和散熱的要求要低于第一和第二實施方案，這一方案具有的適用范圍也很廣泛。
對第三實施方案沒描述的部分，可參看上述的第一實施方案。
當轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機用于車輛時，為讓發(fā)動機能產(chǎn)生較大的制動力矩，如圖19所示，可在冷卻器「80」與進氣口「3」之間的輸氣管上設置閥「209」，在加熱器「180」與低壓換氣進口「5」和出口「4」之間的兩條輸氣管路上分別設置閥「210」和閥「211」。在車輛下長坡或減速剎車時，為讓發(fā)動機產(chǎn)生制動力矩，可把上述的閥「209」、閥「210」和閥「211」關閉。閥「210」和閥「211」關閉后，因加熱器「180」內(nèi)的壓縮空氣不能進到轉(zhuǎn)輪凹坑「28」內(nèi)，使發(fā)動機不再發(fā)出功率。閥「209」的關閉，把通向進氣口「3」的通路切斷，因坡路或慣性而行駛的車輛使活塞下部氣泵繼續(xù)產(chǎn)生著壓縮空氣，這部分壓縮空氣排出汽缸后，進到冷卻器(和另設的儲壓器)中被儲存起來。此時，因活塞消耗著一定的壓縮功，使發(fā)動機產(chǎn)生了很大的制動力矩，剎車能量通過儲存壓縮空氣的形式也得到部分回收。設置上述各閥除能使發(fā)動機產(chǎn)生制動力矩以外，在發(fā)動機停車時，關閉的閥門還可防止冷卻器和加熱器內(nèi)部的高壓氣體向外泄漏，這一特點對保證發(fā)動機的迅速起動很重要。
上述各實施方案所采用的轉(zhuǎn)輪裝置主要有三種(參看圖4、圖12和圖17)，由于轉(zhuǎn)輪與殼體是相互配合的，因此，兩者之間有著特定的角度關系。對于轉(zhuǎn)輪「25」或「42」，凹坑「28」的開口角「a」可等于或稍大于凹坑之間相隔部分的輪葉角「b」，一般凹坑開口角「a」稍大于輪葉角「b」較為合適。
對于轉(zhuǎn)輪與殼體，如圖4、圖12和圖17所示，轉(zhuǎn)輪的輪葉角「b」略大于殼體的通氣口角「c」，這樣在凹坑「28」與通氣口「9」剛接通時，使輪葉部分與通氣口另一側(cè)邊緣部分相重合，以形成一定的密封距離，輪葉角「b」減通氣口角「c」所剩下的角度應小于10℃，在能保證密封的前提下，越小越好;通氣口「9」與上排氣口「10」之間的相隔部分角「b」小于凹坑開口角「a」的三分之一，使凹坑「28」能把通氣口「9」和上排氣口「10」溝通，并形成較大的流通截面積，以便讓汽缸「52」中的廢氣從形成的排氣通道排到外界;上排氣口「10」所占的角度「e」約等于凹坑開口角「a」的三分之一左右;進氣口「3」與上排氣口「10」之間的相隔部分角「f」稍大于凹坑開口角「a」，以防止壓縮空氣從上排氣口漏出;進氣口「3」與低壓換氣出口「4」或壓力平衡口「6」之間的相隔部分角「g」稍大于凹坑開口角「a」，其中，圖12中的壓力平衡口「6」與進氣口「3」之間的相隔部分角「g」較大于凹坑開口角「a」，以防止相鄰的工作容積經(jīng)凹坑「28」竄氣。在圖4和圖17中，低壓換氣進口「5」和出口「4」所占的角度「n」可等于或略小于凹坑開口角「a」，使凹坑「28」能把這兩個氣口溝通，以便進行換氣過程。
在圖4中，低壓換氣進口「5」與壓力平衡口「6」之間的相隔部分角「i」較大于凹坑開口角「a」。在圖4和圖12中，壓力平衡口「6」設在高壓換氣出口「7」之前的適當位置處，兩口之間的相隔部分角度在3°～15°范圍內(nèi)，在轉(zhuǎn)輪按箭頭所示的方向旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)輪凹坑「28」先與壓力平衡口「6」接通，然后再與高壓換氣出口「7」接通;高壓換氣進口「8」和出口「7」所占的角度「j」可等于或略小于凹坑開口角「a」，使高壓換氣進口能被凹坑「28」溝通，以便進行換氣過程;高壓換氣進口「8」與通氣口「9」之間的相隔部分角「k」可等于或小于凹坑開口角「a」，在相隔角「k」較小于凹坑開口角「a」時，能降低循環(huán)的最高壓力。
在圖17中，低壓換氣進口「5」與通氣口「9」之間的相隔部分角「i」較大于凹坑開口角「a」，以使轉(zhuǎn)輪凹坑「28」轉(zhuǎn)在低壓換氣進口「5」和通氣口「9」之間時處于定容狀態(tài)，從而為噴入凹坑內(nèi)的燃油提供一定的燃燒時間。相隔部分角「i」減凹坑開口角「a」所剩下的是定容狀態(tài)持續(xù)角「m」，在設計轉(zhuǎn)輪裝置時，可很容易的使這一角度達到20℃，這相當于轉(zhuǎn)輪凹坑能在60°曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)處于定容狀態(tài)。
上述各實施方案采用的都是帶有十字頭的曲柄連桿機構(gòu)，雖然這種機構(gòu)的活塞下側(cè)很容易形成汽泵結(jié)構(gòu)，但十字頭和活塞桿產(chǎn)生的慣性力矩是很大的，同時，也使結(jié)構(gòu)的高度增加。為克服這些缺點，并使活塞下部能繼續(xù)的提供壓縮空氣，圖20和圖21給出了一種改進的曲柄連桿機構(gòu)和相應的機體，由圖可見，活塞「217」裝在汽缸「234」中，為能形成汽泵結(jié)構(gòu)，在活塞「217」的下部設有連桿套「230」，連桿套與裙筒「219」制成一體，并通過裙筒套裝在活塞頭「218」的下部，連桿套「230」把連桿「231」的大部分桿身套在其中，連桿在連桿套中不但能擺動一定的角度，同時，對連桿套的板壁還起到支承作用，為使連桿大頭能穿過裙筒和連桿套，連桿大頭采用的是斜切口連接，其厚度也與桿身相同，活塞「217」通過連桿「231」與曲軸箱「241」中的曲軸「232」相連接。為形成汽泵結(jié)構(gòu)，在汽缸「234」的下面裝有閥板「235」，閥板上設有使連桿套「230」穿過的長形口，連桿套穿過閥板「235」后，把活塞「217」下側(cè)的汽缸容積分成了兩個相等的部分「239」和「240」，在閥板「235」的長形口兩側(cè)(汽缸下部開口范圍內(nèi))分別設有進氣閥「236」和出氣閥「237」，從而形成活塞下部的汽泵結(jié)構(gòu)。只要把轉(zhuǎn)輪裝置固定在這種機體的汽缸體「233」上，再使閥板「235」的出氣閥「237」經(jīng)冷卻器通向殼體的進氣口「3」，轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機就可利用這種曲柄連桿機構(gòu)來傳遞動力。但由于閥板和連桿套的限制，這種曲柄連桿機構(gòu)只適合采用較小的行程缸徑比和最大的連桿比。另外，因連桿套「230」占據(jù)很大一部分汽缸容積，為了增加充氣量，還應采用具有較大增壓比的壓氣機進行補償性增壓，以補償所減少的進氣量。
轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的工作過程如下第一，進氣過程。在這一過程中，活塞「64」從下止點向上運動，因活塞下側(cè)的汽缸容積內(nèi)氣壓降低，空氣經(jīng)進氣閥「55」進入活塞下側(cè)的汽缸容積內(nèi)。在只以閉式循環(huán)工作的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機中，也可以用其它氣體代替空氣進入汽缸內(nèi)?；钊?4」移到上止點時，進氣閥「55」關閉，進氣過程結(jié)束。
第二，壓縮排出過程。活塞「64」從上止點向下移動，壓縮下部吸進來的空氣，空氣被壓縮到一定程度后，出氣閥「56」被開啟，壓縮空氣在活塞的壓縮作用下，經(jīng)出氣閥進入冷卻器「80」中，活塞「64」移到下止點后，出氣閥「56」關閉，壓縮排出過程結(jié)束。
由于上述的進氣和壓縮排出過程是按往復式壓氣機特性工作的，因此，活塞下部汽泵的單級增壓比最大可達到10∶1，如果增壓時采用較高的增壓壓力，還可使總增壓比超過10∶1。這樣，利用冷卻器進行中間冷卻的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機就能使壓縮比達到6～10的范圍內(nèi)，與現(xiàn)有的汽油機相當。
第三，冷卻過程。冷卻過程是通過冷卻器「80」來實現(xiàn)的，在冷卻過程中，被排出汽缸的壓縮空氣進到冷卻器「80」內(nèi)，空氣的壓縮熱通過冷卻管組「82」傳到外界，形成低溫壓縮空氣。在轉(zhuǎn)輪的凹坑「28」與殼體的進氣口「3」接通后，從冷卻器出來的低溫壓縮空氣經(jīng)進氣口進到凹坑內(nèi)，使冷卻過程結(jié)束。
由于冷卻過程，上述的壓縮排出過程是在接近定溫狀態(tài)下進行的。在這種狀態(tài)下，活塞所消耗的壓縮功較少，壓縮終點時空氣的溫度和壓力較低，從而使整個循環(huán)的溫度和壓力得到降低，排氣損失和散熱損失減少，同時還有利于減小熱負荷和機械負荷。雖然轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機所適合的壓縮比較低，再通過增加壓縮比來提高效率的困難性很大，但本發(fā)明由于采用了冷卻器這一部件，冷卻器至少能把壓縮空氣的溫度降低300℃～400℃，使熱效率提高15%～20%，去掉各種損失之后，完全可使轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的熱效率達到或超過現(xiàn)有的柴油機。
第四，回熱過程?；責徇^程是通過換氣過程來實現(xiàn)的，隨著轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)輪凹坑「28」把低壓換氣出口「4」和低壓換氣進口「5」溝通時，回熱器「97」及其內(nèi)部系統(tǒng)通過凹坑形成循環(huán)回路。在循環(huán)泵「95」作用下，凹坑「28」內(nèi)的低溫壓縮空氣從低壓換氣出口「4」出來后，被循環(huán)泵送進回熱器的加熱器「99」中，以通過加熱器被汽缸排出的廢氣預熱(參看第一實施方案的布置圖和第三實施方案的圖18)，使排氣中的部分熱量得到回收。在低溫壓縮空氣流出凹坑「28」的同時，從回熱器出來的被廢氣加熱的空氣經(jīng)低壓換氣進口「5」流回到凹坑「28」內(nèi)，把其中的低溫壓縮空氣擠走，使凹坑內(nèi)原來的低溫壓縮空氣全被換成了溫度較高的壓縮空氣，凹坑「28」轉(zhuǎn)過低壓換氣進出口后，回熱過程結(jié)束。
在回熱過程中，低溫壓縮空氣從廢氣中吸收一部分熱量后，其溫度和壓力都相應的升高，所回收的這部分熱量在作功過程中，將轉(zhuǎn)化為功率被輸出。由于進入回熱器內(nèi)的低溫壓縮空氣已被上述的冷卻器冷卻到很低的溫度，低溫壓縮空氣與廢氣之間的溫度差可達到200℃～600℃，從而為更多的回收排氣熱量創(chuàng)造了條件。通過采用回熱器，可使轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的熱效率顯著超過現(xiàn)有的內(nèi)燃機。
由于上述的回熱過程是在回熱器內(nèi)進行的，因此，在不設回熱器的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機中便沒有回熱過程。但是，在圖19所示的也具有低壓換氣進出口的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機中，進行的是與回熱過程相類似的預熱過程，兩過程不同點在于，進行回熱過程時加熱器是由廢氣加熱的，而進行預熱過程時加熱器是被外部燃燒裝置加熱的。
第五，燃燒和加熱過程。以內(nèi)燃方式工作時，這一過程為燃燒過程。以外燃方式工作時，這一過程為加熱過程。在第一和第二實施方案中，燃燒和加熱過程都是通過換氣過程來實現(xiàn)的，這一過程的進行方式如下所述，隨著轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)輪的凹坑「28」首先與殼體上的壓力平衡口「6」接通，因凹坑內(nèi)這時的氣體壓力低于內(nèi)部燃燒裝置或加熱器「180」中的氣體壓力，一部分高壓氣體經(jīng)壓力平衡口充入凹坑「28」內(nèi)，使兩者壓力平衡。隨著轉(zhuǎn)輪的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)輪凹坑「28」又把高壓換氣出口「7」和高壓換氣進口「8」溝通，使內(nèi)部燃燒裝置或外部加熱裝置的各自內(nèi)部系統(tǒng)通過凹坑「28」形成循環(huán)回路。在循環(huán)泵「112」的作用下，凹坑「28」內(nèi)的低溫空氣從高壓換氣出口「7」出來后，被循環(huán)泵「112」送進內(nèi)部燃燒裝置或外部加熱裝置的加熱器中(參看第一和第二實施方案的布置圖)。在內(nèi)部燃燒裝置采用的是燃燒爐時(參看圖3和13)，被循環(huán)泵「112」送來的空氣分為兩股，一股作為二次空氣直接進到二次燃燒器「117」中，另一股作為一次空氣被鼓風泵「121」鼓入燃燒爐「123」中，與爐篦上的煤「132」進行燃燒，所產(chǎn)生的燃氣經(jīng)除塵器「136」除塵后，又進到二次燃燒器「117」內(nèi)與其中的二次空氣再次燃燒，最后形成了作功所需的高溫高壓燃氣。在內(nèi)部燃燒裝置采用的是燃燒室時(參看圖14)，由循環(huán)泵「112」送來的空氣進入燃燒室「175」后，與噴霧器「176」噴出的燃油進行燃燒，以形成高溫高壓燃氣。在采用由外部熱源加熱的加熱器「180」時，(參看圖10和圖15)，從循環(huán)泵「112」而來的低溫氣體進入加熱器「180」后，通過加熱器被外部熱源加熱，從而形成作功氣體。圖11和圖16所示出的布置形式，能分別以內(nèi)燃或外燃兩種加熱方式工作，通過加熱方式的轉(zhuǎn)換，可進行與上述采用燃燒室或加熱器相同的加熱過程。在以上各種加熱過程中，熱量都是在混合狀態(tài)下加入的。被不同方式加熱的氣體從內(nèi)部燃燒裝置或加熱器「180」出來后，經(jīng)高壓換氣進口「8」流回到凹坑「28」內(nèi)，把其中的低溫氣體擠走，使凹坑內(nèi)原來的低溫氣體全被換成了作功所需的高溫高壓氣體，凹坑「28」轉(zhuǎn)過高壓換氣進出口后，第一和第二實施方案的燃燒加熱過程結(jié)束。
第三實施方案所進行燃燒過程與上述兩方案不同，在這一過程中，轉(zhuǎn)輪的凹坑「28」轉(zhuǎn)過低壓換氣進出口后(參看圖19和圖18)，由噴油器「46」向凹坑內(nèi)噴入燃油，燃油與凹坑內(nèi)被預熱過的熱空氣混合后點火燃燒，從而形成了作功所需的高溫高壓燃氣。此時，由于凹坑「28」還沒與通氣口「9」接通，燃燒過程是在定容狀態(tài)下進行的。
上述的各燃燒或加熱過程結(jié)束后，都使轉(zhuǎn)輪凹坑內(nèi)充滿了作功所需的高溫高壓氣體。
第六，作功過程。在這一過程中，當活塞「64」移到上止點后(參看圖2)，轉(zhuǎn)輪的凹坑「28」也剛好與通氣口「9」和下面的汽缸「52」接通。凹坑與汽缸的接通標志著作功過程的開始。凹坑與汽缸接通后，凹坑「28」內(nèi)的高溫高壓氣體立即進到活塞「64」上部的汽缸容積內(nèi)，推動活塞向下移動對外作功。隨著凹坑與通氣口的開啟角度增大和活塞的下移，汽缸內(nèi)的氣體溫度和壓力也相應的降低。當活塞「64」接近下止點，把汽缸上的下排氣口「53」開啟時，作功過程結(jié)束。
第七，排氣過程。由于殼體和汽缸上分別設有排氣口，汽缸內(nèi)的廢氣是分兩步從下排氣口「53」和上排氣口「10」排到外界的。
1、下排氣口排氣過程。在這一過程中，活塞「64」把下排氣口「53」開啟后，因作功后的廢氣壓力較高，一部分廢氣從下排氣口沖出氣缸，直接或經(jīng)回熱器的高壓室排向外界?；钊x開下止點，上移關閉下排氣口后，下排氣口停止排氣。
由于從下排氣口排出的廢氣壓力較高，利用這部分廢氣進行廢氣渦輪增壓是很合適的。廢氣從下排氣口「53」或回熱器的高壓室「103」(參看圖18)出來后，經(jīng)排氣管路被引向渦輪增壓器「212」的渦輪「213」，以推動渦輪旋轉(zhuǎn)，廢氣經(jīng)渦輪后才被排到外界。因壓氣機「214」與渦輪「213」相連接，壓氣機在渦輪的帶動下，把產(chǎn)生的增壓空氣經(jīng)冷卻器「215」從進氣閥「55」送到活塞下部的氣泵中，從而使充氣量增加。
2、上排氣口排氣過程。在這一過程中，活塞「64」把下排氣口「53」關閉時，轉(zhuǎn)輪的凹坑「28」已把殼體的通氣口「9」和上排氣口「10」溝通，使上排氣口開始排氣。隨著活塞的上移，廢氣從所形成的排氣通路直接或經(jīng)回熱器的低壓室被排到外界。
在上排氣口排氣過程中，活塞是不能把廢氣全部排出汽缸的，這是由于作功過程時密封的需要，轉(zhuǎn)輪凹坑「28」要提前關閉通氣口「9」，以形成一定的密封距離，剩下的一小部分廢氣被活塞壓縮到與汽缸之間的余隙容積內(nèi)。
對上述的工作過程是分別描述的，由于轉(zhuǎn)輪與活塞的配合運轉(zhuǎn)，上述過程都是在二行程中完成的?；钊客鶑瓦\動一次，曲軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機都有一次作功過程。
至此，已經(jīng)說明了轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的基本結(jié)構(gòu)、三種不同的實施方案和它的工作過程。對于轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機所必需的一些輔助系統(tǒng)和裝置，已是該領域能很好解決的技術(shù)問題，因此，不會影響本發(fā)明的具體實施。由于轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機的結(jié)構(gòu)特點，它適合制成較大的功率，把它作為船舶、車輛、電站和動力源等方面的動力裝置是很合適的。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，它利用了現(xiàn)有的曲柄連桿機構(gòu)「63」、機體「50」、冷卻器「80」和回熱器「97」，另外還利用了內(nèi)部燃燒裝置和由外部熱源加熱的加熱器「180」。曲柄連桿機構(gòu)「63」由活塞「64」、活塞桿「65」、十字頭「66」、連桿「67」和曲軸「68」構(gòu)成，機體「50」由汽缸體「51」、機架「59」和機座「61」構(gòu)成，活塞「64」裝在汽缸體內(nèi)的汽缸「52」中，并通過活塞桿、十字頭和連桿與機架中的曲軸「68」相連接，在汽缸的中部有一下排氣口「53」，汽缸的底部設有閥板「54」，閥板上分別裝有進氣閥「55」和出氣閥「56」，閥板上還有一個使活塞桿「65」穿過的孔。冷卻器「80」由冷卻管組「82」和外殼「81」構(gòu)成，回熱器「97」由被外部廢氣加熱的加熱器「99」和外殼「98」構(gòu)成。上述的內(nèi)部燃燒裝置是一種使用氣體和液體燃料的燃燒室「175」，或者是一種配有除塵器「136」和二次燃燒器「117」的、使用固體燃料的燃燒爐「123」。上述的外部熱源通常包括原子反應堆「181」、太陽能加熱裝置「185」、化學反應生成熱裝置「192」和蓄熱器「196」。本發(fā)明的特征是在汽缸體「51」上裝有轉(zhuǎn)輪裝置「1」，該裝置是由轉(zhuǎn)輪「25」、殼體「2」和兩個端蓋「35」構(gòu)成。轉(zhuǎn)輪「25」裝在殼體與端蓋所形成的內(nèi)腔里，并通過兩端的軸頸「26」支承在端蓋「35」的軸承「36」上，轉(zhuǎn)輪的圓周面「27」上具有四個形狀尺寸相同，被此間隔角度相等的凹坑「28」。轉(zhuǎn)輪經(jīng)傳動機構(gòu)「71」被曲軸「68」驅(qū)動，兩者的轉(zhuǎn)速比為1∶4。殼體「2」上依次設有進氣口「3」、低壓換氣出口「4」、低壓換氣進口「5」、壓力平衡口「6」、高壓換氣出口「7」、高壓換氣進口「8」、通氣口「9」和上排氣口「10」，殼體的內(nèi)壁「11」上還具有安裝密封件的槽。上述的進氣口「3」經(jīng)冷卻器的冷卻管組「82」通向閥板「54」的出氣閥「56」；低壓換氣出口「4」經(jīng)循環(huán)泵「95」和回熱器的加熱器「99」與低壓換氣進口「5」相連通；壓力平衡口「6」與高壓換氣換氣出口「7」通過管路連通為一條，然后與循環(huán)泵「112」相連通，管路出循環(huán)泵后經(jīng)內(nèi)部燃燒裝置或加熱器「180」與高壓換氣進口「8」相連通；通氣口「9」直接通向汽缸「52」；殼體的上排氣口「10」和汽缸的下排氣口「53」分別經(jīng)回熱器「97」的低壓室「102」和高壓室「103」后通向外界。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是管路出循環(huán)泵「112」后分為二條，一條經(jīng)鼓風泵「121」、燃燒爐「123」和除塵器「136」與二次燃燒器「117」相連通，另一條直接與二次燃燒器「117」相連通，二次燃燒器則與高壓換氣進口「8」相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是管路出循環(huán)泵「112」后經(jīng)燃燒室「175」與高壓換氣進口「8」相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是管路出循環(huán)泵「112」后經(jīng)加熱器「180」與高壓換氣進口「8」相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是管路出循環(huán)泵「112」后分為二條，一條經(jīng)閥「189」與燃燒室「175」相連通，另一條經(jīng)閥「188」與加熱器「180」相連通，出燃燒室「175」和加熱器「180」的管路合為一條后，與高壓換氣進口「8」相連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是管路出循環(huán)泵「112」后經(jīng)加熱器「180」和燃燒室「175」與高壓換氣進口「8」相連通。
7.一種轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，它利用了現(xiàn)有的曲柄連桿機構(gòu)「63」、機體「50」和冷卻器「80」，另外還利用了內(nèi)部燃燒裝置和由外部熱源加熱的加熱器「180」。曲柄連桿機構(gòu)「63」由活塞「64」、活塞桿「65」、十字頭「66」、連桿「67」和曲軸「68」構(gòu)成，機體「50」由汽缸體「51」、機架「59」和機座「61」構(gòu)成，活塞「64」裝在汽缸體內(nèi)的汽缸「52」中，并通過活塞桿、十字頭和連桿與機架中的曲軸「68」相連接，在汽缸的中部有一下排氣口「53」，汽缸的底部設有閥板「54」，閥板上分別裝有進氣閥「55」和出氣閥「56」，閥板上還有一個使活塞桿「65」穿過的孔。冷卻器「80」由冷卻管組「82」和外殼「81」構(gòu)成。上述的內(nèi)部燃燒裝置是一種使用氣體和液體燃料的燃燒室「175」，或者是一種配有除塵器「136」和二次燃燒器「117」的、使用固體燃料的燃燒爐「123」。上述的外部熱源通常包括原子反應堆「181」、太陽能加熱裝置「185」、化學反應生成熱裝置「192」和蓄熱器「196」。本發(fā)明的特征是在汽缸體「51」上裝有轉(zhuǎn)輪裝置「40」，該裝置是由轉(zhuǎn)輪「42」、殼體「41」和兩個端蓋「35」構(gòu)成。轉(zhuǎn)輪「42」裝在殼體與端蓋所形成的內(nèi)腔里，并通過兩端的軸頸「26」支承在端蓋「35」的軸承「36」上，轉(zhuǎn)輪的圓周面「27」上具有三個形狀尺寸相同、彼此間隔角度相等的凹坑「28」。轉(zhuǎn)輪經(jīng)傳動機構(gòu)「71」被曲軸「68」驅(qū)動，兩者的轉(zhuǎn)速比為1∶3。殼體「41」上依次設有進氣口「3」、壓力平衡口「6」、高壓換氣出口「7」、高壓換氣進口「8」、通氣口「9」和上排氣口「10」，殼體的內(nèi)壁「11」上還具有安裝封件的槽。上述的進氣口「3」經(jīng)冷卻器的冷卻管組「82」通向閥板「54」的出氣閥「56」;壓力平衡口「6」與高壓換氣出口「7」通過管路連通為一條，然后與循環(huán)泵「112」相連通，管路出循環(huán)泵后經(jīng)內(nèi)部燃燒裝置或加熱器「180」與高壓換氣進口「8」相連通;通氣口「9」直接通向汽缸「52」。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是管路出循環(huán)泵「112」后分為兩條，一條經(jīng)鼓風泵「121」、燃燒爐「123」和除塵器「136」與二次燃燒器「117」相連通，另一條直接與二次燃燒器相連通，二次燃燒器「117」則與高壓換氣進口「8」相連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求
7的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是管路出循環(huán)泵「112」后經(jīng)燃燒室「175」與高壓換氣進口「8」相連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求
7的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是管路出循環(huán)泵「112」后經(jīng)加熱器「180」與高壓換氣進口「8」相連通。
11.根據(jù)權(quán)利要求
7的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是管路出循環(huán)泵「112」后分為兩條，一條經(jīng)閥「189」與燃燒室「175」相連通，另一條經(jīng)閥「188」與加熱器「180」相連通，出燃燒室「175」和加熱器「180」的管路合為一條后，與高壓換氣進口「8」相連通。
12.根據(jù)權(quán)利要求
7的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是管路出循環(huán)泵「112」后經(jīng)加熱器「180」和燃燒室「175」與高壓換氣進口「8」相連通。
13.一種轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，它利用了現(xiàn)有的曲柄連桿機構(gòu)「63」、機體「50」和冷卻器「80」，另外還利用了加熱器「97」或被外部熱源加熱的加熱器「180」。曲柄連桿機構(gòu)「63」由活塞「64」、活塞桿「65」、十字頭「66」、連桿「67」和曲軸「68」構(gòu)成，機體「50」由汽缸體「51」、機架「59」和機座「61」構(gòu)成，活塞「64」裝在汽缸體內(nèi)的汽缸「52」中，并通過活塞桿、十字頭和連桿與機架中的曲軸「68」相連接，在汽缸的底部設有閥板「54」，閥板上分別裝有進氣閥「55」和出氣閥「56」，閥板上還有一個使活塞桿穿過的孔。冷卻器「80」由冷卻管組「82」和外殼「81」構(gòu)成，回熱器「97」由被外部廢氣加熱的加熱器「99」和外殼「98」構(gòu)成，上述的外部熱源是一種燃燒裝置「204」。本發(fā)明的特征的是在汽缸體「51」上裝有轉(zhuǎn)輪裝置「44」，該裝置是由轉(zhuǎn)輪「42」，殼體「45」和兩個端蓋「35」構(gòu)成。轉(zhuǎn)輪「42」裝在殼體與端蓋所形成的內(nèi)腔里，并通過兩端的軸頸「26」支承在端蓋「35」的軸承「36」上，轉(zhuǎn)輪圓周面「27」上具有三個形狀尺寸相同、彼此間隔角度相等的凹坑「28」。轉(zhuǎn)輪經(jīng)傳動機構(gòu)「71」被曲軸「68」驅(qū)動，兩者的轉(zhuǎn)速比為1∶3。殼體「45」上依次設有進氣口「3」、低壓換氣出口「4」、低壓換氣進口「5」、通氣口「9」和上排氣口「10」，在殼體的低壓換氣進口「5」與通氣口「9」之間設有噴油器「46」，殼體的內(nèi)壁「11」上還具有安裝密封件的槽。上述的進氣口「3」經(jīng)冷卻器的冷卻管組「82」通向閥板「54」的出氣閥「56」;低壓換氣出口「4」經(jīng)循環(huán)泵「95」、加熱器的加熱器「99」或燃燒裝置「204」的加熱器「180」與低壓換氣進口「5」相連通;通氣口「9」直接通向汽缸「52」。
14.根據(jù)權(quán)利要求
13的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是低壓換氣出口「4」經(jīng)循環(huán)泵「95」和回熱器「97」的加熱器「99」與低壓換氣進口「5」相連通，上排氣口「10」和下排氣口「53」分別經(jīng)加熱器的低壓室「102」和高壓室「103」后通向外界。
15.根據(jù)權(quán)利要求
13的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是低壓換氣出口「4」經(jīng)循環(huán)泵「95」和燃燒裝置「204」的加熱器「180」與低壓換氣進口「5」相連通。
16.根據(jù)權(quán)利要求
1至15中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是凹坑「28」設在轉(zhuǎn)輪圓周面「27」的軸向中間位置上，凹坑兩側(cè)的孤面「29」其寬度能使一組密封條「15」壓在該孤面上。
17.根據(jù)權(quán)利要求
1至15中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是轉(zhuǎn)輪凹坑「28」在需越過密封片「17」的一側(cè)邊緣「30」處設有適當?shù)牡菇恰?br>18.根據(jù)權(quán)利要求
1至15中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是通在殼體內(nèi)壁「11」上的各氣口在軸向上與轉(zhuǎn)輪凹坑「28」寬度基本相等并相互對準。
19.根據(jù)權(quán)利要求
1至15中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是通氣口「9」相對于汽缸「52」的軸線是一個擴大的矩形口，并位于汽缸「52」的上口范圍內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求
1至15中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是殼體內(nèi)壁「11」上的用來安裝密封件的槽是由徑向槽「14」、軸向槽「16」和連接槽「18」構(gòu)成，密封條「15」、密封片「17」和連結(jié)塊「19」分別裝在上述的各槽內(nèi)，在各密封件的背部分別設有相應的彈簧。
21.根據(jù)權(quán)利要求
20的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是幾條徑向槽「14」構(gòu)成一組，分別設在殼體內(nèi)壁「11」上的各氣口兩側(cè)，軸向槽「16」根據(jù)需要設在兩組徑向槽之間的不同位置處，連接槽「18」設在徑向槽和軸向槽的相交處。
22.根據(jù)權(quán)利要求
1至15中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是汽缸「52」的上部「57」縮入了殼體底面「12」一小段，其縮入部分的高度小于活塞「64」的第一環(huán)岸高度。
23.根據(jù)權(quán)利要求
1至15中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是在轉(zhuǎn)輪「25」或「42」上，凹坑「28」的開口角「a」等于或稍大于兩凹坑之間的輪葉角「b」。
24.根據(jù)權(quán)利要求
1至15中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是轉(zhuǎn)輪的輪葉角「b」略大于殼體通氣口「9」所占的角度「c」。
25.根據(jù)權(quán)利要求
1至15中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是上排氣口「10」與通氣口「9」之間的相隔部分角「d」略小于凹坑開口角「a」的三分之一。
26.根據(jù)權(quán)利要求
1至15中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是上排氣口「10」所占的角度「e」等于凹坑開口角「a」的三分之一左右。
27.根據(jù)權(quán)利要求
1至15中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是進氣口「3」與上排氣口「10」之間的相隔部分角「f」略大于凹坑開口角「a」。
28.根據(jù)權(quán)利要求
1至6和13至15中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是低壓換氣出口「4」與進氣口「3」之間的相隔部分角「g」略大于凹坑開口角「a」。
29.根據(jù)權(quán)利要求
1至6和13至15中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是低壓換氣出口「4」和低壓換氣進口「5」所占的角度「n」等于或略小于凹坑開口角「a」。
30.根據(jù)權(quán)利要求
7-12中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是進氣口「3」與壓力平衡口「6」之間的相隔部分角「g」較大于凹坑開口角「a」。
31.根據(jù)權(quán)利要求
1-6中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是低壓換氣進口「5」與壓力平衡口「6」之間的相隔部分角「i」較大于凹坑開口角「a」。
32.根據(jù)權(quán)利要求
1-12中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是壓力平衡口「6」與高壓換氣出口「7」之間的相隔部分角度在3°～15°范圍內(nèi)。
33.根據(jù)權(quán)利要求
1-12中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是高壓換氣出口「7」和高壓換氣進口「8」所占的角度「j」等于或略小于凹坑開口角「a」。
34.根據(jù)權(quán)利要求
1-12中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是高壓換氣進口「8」與通氣口「9」之間的相隔部分角「k」可等于或小于凹坑開口角「a」。
35.根據(jù)權(quán)利要求
13-15中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是低壓換氣進口「5」與通氣口「9」之間的相隔部分角「i」較大于凹坑開口角「a」。
36.根據(jù)權(quán)利要求
1-15中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是活塞「64」頂面的形狀與相對應的由殼體底面、通氣口和轉(zhuǎn)輪圓周面所構(gòu)成的形狀是相吻合的。
37.根據(jù)權(quán)利要求
1至6和13至15中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是低壓換氣出口「4」分別經(jīng)進氣閥「89」和出氣閥「91」連通為一條，然后與循環(huán)泵「95」相連通。
38.根據(jù)權(quán)利要求
37的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是進氣閥「89」和出氣閥「91」由壓力平衡管「90」和出氣管「92」在出氣管總出氣端以外的適當位置處連通為一條。
39.根據(jù)權(quán)利要求
1至6和13至15中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是低壓換氣出口「4」改作低壓換氣進口，低壓換氣進口「5」改作低壓換氣出口。
40.根據(jù)權(quán)利要求
1至12中任意一項的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是壓力平衡口「6」和高壓換氣出口「7」由壓力平衡管「108」和出氣管「109」在出氣管總出氣端以外的適當?shù)奈恢锰庍B通為一條。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機，其特征是把轉(zhuǎn)輪裝置與曲柄連桿機構(gòu)相結(jié)合。由于本發(fā)明的獨特結(jié)構(gòu)，它所具有的優(yōu)點如下(1)通過采用冷卻器和回熱器，能分別使循環(huán)溫度和壓力顯著的降低，使排氣熱量得到充分回收。(2)通過設置燃燒室或燃燒爐，能在內(nèi)燃方式下使用多種氣體、液體或固體燃料。(3)能以多種不同的高溫熱源進行工作。(4)能在內(nèi)燃和外燃混合或轉(zhuǎn)換的方式下進行運轉(zhuǎn)。由于本發(fā)明的上述優(yōu)點，它將在很多領域獲得廣泛應用。
文檔編號F01B29/00GK86100914SQ86100914
公開日1987年1月31日 申請日期1986年2月18日
發(fā)明者韓培洲 申請人:韓培洲導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan