專利名稱：“工業(yè)肺”內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種“工業(yè)肺”內(nèi)燃機(jī)，屬于內(nèi)燃機(jī)節(jié)能環(huán)保技改產(chǎn)品。由卷式(或中空纖維膜)富氧膜組件及其附件和安裝在內(nèi)燃機(jī)上的排吸排循環(huán)機(jī)組成的加壓＋減壓膜法富氧氣體分離富氧燃燒系統(tǒng)，其整體功能如肺，故命名為“工業(yè)肺”；由其裝備的內(nèi)燃機(jī)稱為“工業(yè)肺”內(nèi)然機(jī)。
目前，各國竟相發(fā)展的富氧燃燒產(chǎn)業(yè)，主要為玻璃、冶金等耗能企業(yè)提供技術(shù)裝備。美國DuPont公司預(yù)測，1995年美國氣體分離膜產(chǎn)值可達(dá)15億美元。我國有關(guān)科研單位進(jìn)行膜法富氧技術(shù)用于柴油機(jī)增氧試驗(yàn)研究，初步結(jié)果是“膜法富氧技術(shù)用于柴油機(jī)增氧的前途是樂觀的，特別是在增壓柴油機(jī)中高負(fù)荷和低負(fù)荷是很難得到統(tǒng)一的，而采用富氧裝置后，則可通過調(diào)整供氧量而使高低負(fù)荷時(shí)都能處于最佳狀態(tài)”。提出研制富氧裝置與柴油機(jī)配套設(shè)備的期望。
澳大利亞科技人員根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在《富氧氣體分離膜在柴油機(jī)上的應(yīng)用》一文中說“總的來說，富氧空氣的全部效能就是提高燃燒效率和縮短點(diǎn)火延遲時(shí)間。定時(shí)裝置的優(yōu)化還能使柴油機(jī)的性能得到進(jìn)一步的提高”?！案谎醯倪@種能夠利用較低質(zhì)量的燃料成功操作發(fā)動(dòng)機(jī)的能力，具有獲得很大經(jīng)濟(jì)收益的潛力”。他們“已經(jīng)設(shè)計(jì)出了一個(gè)利用廢氣能量的完整的高分子膜/透平機(jī)/壓縮機(jī)體系，并且安裝到了一個(gè)8個(gè)氣缸，145KW功率的發(fā)動(dòng)機(jī)上。在壓力降為0.68atm的工作狀態(tài)下，每個(gè)原型膜單元以30％的富集濃度透過100Nm3/hr的富氧空氣。這個(gè)體系說明了用膜裝置向柴油機(jī)提供富氧空氣的這一概念”。但是，利用廢氣氣壓機(jī)作富氧氣體分離動(dòng)力，存在增加排氣反壓降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率的矛盾。
膜法富氧氣體分離運(yùn)動(dòng)方式主要有加壓、減壓、加壓＋減壓三種，加壓式的耗能是減壓式的3倍，減壓式雖然節(jié)能，卻增加了膜組件用量。
以上是加壓＋減壓式膜組件流程，如果撤去真空泵就是加壓式，如果撤去壓縮機(jī)就是減壓式。
本發(fā)明的目的是要提供一種生產(chǎn)28～30％富氧空氣的“工業(yè)肺”裝配在內(nèi)燃機(jī)及其配套的機(jī)械上，隨機(jī)生產(chǎn)滿足內(nèi)燃機(jī)燃料充分氧合燃燒作功所需要的氧氣，解決內(nèi)燃機(jī)15～30％未燃燒燃油充分燃燒作功問題。配合其它裝置，既避免增加排氣反壓降低內(nèi)燃機(jī)功率，又使增壓柴油機(jī)高低負(fù)荷都得到統(tǒng)一，合理分配熱能作功；使“工業(yè)肺”內(nèi)燃機(jī)節(jié)省燃料、增加動(dòng)力，消除污染，成為新型節(jié)能環(huán)保內(nèi)燃機(jī)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的利用排吸排循環(huán)機(jī)取代壓縮機(jī)和真空泵排吸作用，安裝在內(nèi)燃機(jī)上為卷式(或中空纖維膜)富氧膜組件提供氣體分離動(dòng)力，和其它附件組成加壓＋減壓式膜法富氧空氣分離燃燒系統(tǒng)，即“工業(yè)肺”。其吸程氣流間斷的缺點(diǎn)用高壓空氣儲(chǔ)氣囊補(bǔ)償保持恒壓，在壓力降0.68atm工作狀態(tài)下，隨機(jī)生產(chǎn)28～30％富氧空氣，并且在進(jìn)排氣和供油系統(tǒng)使用新型技改裝置以及裝配點(diǎn)火延遲控制器，滿足內(nèi)燃機(jī)富氧燃燒的需要。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)由以下實(shí)施例及其附圖給出。


圖1是根據(jù)本發(fā)明提出的“工業(yè)肺”內(nèi)燃機(jī)各裝置示意圖涉及安裝在內(nèi)燃機(jī)上的排吸排循環(huán)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是卷式(或中空纖維膜)富氧膜組件及其附件結(jié)構(gòu)示意圖和安裝在汽車上的流程示意圖。
圖3是高壓空氣儲(chǔ)氣囊和富氧空氣儲(chǔ)氣囊16及其配套裝置示意圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明提出的“工業(yè)肺”內(nèi)燃機(jī)裝配汽車的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1所示(1)缸體(A、B)；(2)連桿軸頸無油軸承及連桿大頭；(3)動(dòng)力軸及封套；(4)動(dòng)力輪或軸柄；(5)連桿和活塞(a、b)；(6)介質(zhì)孔和閥門(a1、a2、b1、b2)；(7)A缸排出管；(8)B缸吸入管；(9)B缸排出管；(10)“U”形封閉蓋；(11)基座；(12)缸體介質(zhì)入口；(13)缸體間腔；(14)雙鎖緊螺母起動(dòng)爪和雙直角搖柄，附圖Q是單向笛簧閥門(6a1、6a2、6b1、6b2)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2中所示排吸排循環(huán)機(jī)A缸排出管7→進(jìn)氣管15→高壓空氣儲(chǔ)氣囊和富氧空氣儲(chǔ)氣囊16→卷式(或中空纖維膜)富氧膜組件17→富氧集氣管18→富氧氣管19→B缸吸入管8→介質(zhì)孔和閥門6b1→B缸→介質(zhì)孔和閥門6b2→B缸排出管9→富氧空氣管20→富氧氣流調(diào)節(jié)器21→磁力渦輪(激發(fā))增壓空氣濾清器增壓室22上部→內(nèi)燃機(jī)化油器23→內(nèi)燃機(jī)吸氣管24→內(nèi)然機(jī)氣缸25。
富氧空氣儲(chǔ)氣囊16←→富氧空氣交通管29←→富氧空氣管20。
高壓空氣儲(chǔ)氣囊16→高壓氣管26→智能控制器27→駕駛室安全氣囊28。
卷式膜組件示意圖和中空纖維式膜組件示意圖。
圖3所示進(jìn)氣管15→高壓空氣儲(chǔ)氣囊16→高壓氣管26→智能控制器27→駕駛室安全氣囊28。
富氧空氣儲(chǔ)氣囊16←→富氧空氣交通管29←→富氧空氧管20←→富氧氣流調(diào)節(jié)器21→磁力渦輪(激發(fā))增壓空氣濾清器增壓室22上部。
{30}儲(chǔ)氣囊外殼，{31}增壓彈簧，{32}彈簧增壓板，{33}儲(chǔ)氣囊外殼開口，{34}單向笛簧閥門。
下面結(jié)合各圖詳細(xì)說明依據(jù)本發(fā)明提出的具體實(shí)施例的細(xì)節(jié)及工作情況。
本具體實(shí)施例由“工業(yè)肺”安裝在內(nèi)燃機(jī)及其配套的機(jī)械上的相關(guān)部分組成?！肮I(yè)肺”由卷式(或中空纖維膜)富氧膜組件及其附件和排吸排循環(huán)機(jī)組成。排吸排循環(huán)機(jī)依據(jù)專利法實(shí)施細(xì)則第四十二條第一款的規(guī)定，已由《排吸排循環(huán)機(jī)》發(fā)明專利申請公開說明書說明。圖2是卷式(或中空纖維膜)富氧膜組件及其附件安裝在汽車上的流程示意圖，已由圖面說明表述明確。即由排吸排循環(huán)機(jī)為富氧膜組件17提供過濾空氣，經(jīng)高壓空氣儲(chǔ)氣囊16儲(chǔ)存并保持高于壓力降為0.68atm工作狀態(tài)下，生產(chǎn)28～30％富氧空氣；經(jīng)富氧空氣調(diào)節(jié)器21控制，由富氧空氣交通管29連接富氧空氣儲(chǔ)氣囊16和富氧氣管20，保持剩余富氧空氣儲(chǔ)存和混合燃?xì)庑枰醯淖懔抗?yīng)。
排吸排循環(huán)機(jī)代替一臺(tái)壓縮機(jī)和一臺(tái)真空泵安裝在內(nèi)燃機(jī)上，解決了壓縮機(jī)和真空泵難以安裝在內(nèi)燃機(jī)上的技術(shù)難題。用內(nèi)燃機(jī)曲軸作排吸排循環(huán)機(jī)動(dòng)力軸3充分發(fā)揮內(nèi)燃機(jī)飛輪和曲軸蓄能作功?！肮I(yè)肺”的排吸排循環(huán)機(jī)安裝在水冷式內(nèi)燃機(jī)上，要把散熱器和冷卻風(fēng)扇前移，要裝配點(diǎn)火延遲控制器，要對進(jìn)排氣和供油系統(tǒng)作必要的改進(jìn)。供油系統(tǒng)使用電熱超聲磁共燃油濾清器和化油器使用燃料氣化裂解催化器；在進(jìn)排氣系統(tǒng)使用磁力渦輪(激發(fā))增壓空氣濾清器?！肮I(yè)肺”的高壓空氣儲(chǔ)氣囊16、卷式(或中空維膜)富氧膜組件17、富氧集氣管18、部分富氧氣管19，安裝在圖2.4所示機(jī)動(dòng)車駕駛室或車廂頂棚、車廂底部或車廂側(cè)壁內(nèi)等適當(dāng)位置。利用排氣余熱提供恒溫工作條件。
利用高壓空氣儲(chǔ)氣囊16儲(chǔ)存過濾空氣，既避免了排吸排循環(huán)機(jī)排程氣流沖擊富氧膜組件17又避免了吸程氣流間斷，供應(yīng)高于富氧膜組件所需壓力降0.68atm工作狀態(tài)下生產(chǎn)28～30％富氧空氣所需足量過濾空氣。在高壓空氣儲(chǔ)氣囊16和富氧膜組件17以及缸體介質(zhì)入口12分別安裝空氣濾清器濾芯過濾空氣。在高壓空氣儲(chǔ)氣囊16入口有單向笛簧閥門34防止氣體逆流。有一條安裝智能控制器27的高壓氣管26連接高壓儲(chǔ)氣囊16和駕駛室安全氣囊28，確保在意外事故瞬間為安全氣囊28充氣。由氧濃度傳感器反饋富氧氣流調(diào)節(jié)器21，或者后者與磁力渦輪(激發(fā))增壓空氣濾清器22并聯(lián)，同步調(diào)節(jié)富氧空氣與過濾空氣混合比。富氧氣管20開口于磁力渦輪(激發(fā))增壓空氣濾清器增壓室22上部并安裝笛簧閥門。高壓空氣儲(chǔ)氣囊和富氧空氣儲(chǔ)氣囊16囊外間隙有增壓彈簧31支撐彈簧增壓板32，固定在兩儲(chǔ)氣囊16與儲(chǔ)氣囊外殼30之間。增加儲(chǔ)氣囊彈性張力減輕其疲勞程度和保持恒壓。儲(chǔ)氣囊外間隙經(jīng)外殼開口33，可流通冷氣冷縮囊內(nèi)氣體；富氧空氣管19是一條包裹螺旋鋼絲的高彈橡膠管，其往復(fù)回縮與擴(kuò)張?zhí)匦裕蓽p弱吸程吸力高峰和維持排程擴(kuò)張吸力。
“工業(yè)肺”氣體循環(huán)流程中，排吸排循環(huán)機(jī)A缸氣壓＞高壓空氣儲(chǔ)氣囊16氣壓＞卷式富氧膜組件17壓力降0.68atm；富氧氣管20氣壓＞磁力渦輪(激發(fā))增壓空氣濾清器增壓室上部22氣壓。
氣體經(jīng)排吸排循環(huán)機(jī)AB兩缸和缸體間腔13流通，對各零部件有冷卻作用。若氣流量較大，可以將“U”形封閉蓋10下部制成過濾空氣入口，代替缸體介質(zhì)入口12，關(guān)閉缸體介質(zhì)入口12作為排污口。
權(quán)利要求
1.“工業(yè)肺”內(nèi)燃機(jī)，其技術(shù)特征在于利用排吸排循環(huán)機(jī)取代壓縮機(jī)和真空泵排吸作用，安裝在內(nèi)燃機(jī)上，為富氧膜組件提供氣體分離動(dòng)力，和其它附件組成加壓＋減壓式膜法富氧空氣分離燃燒系統(tǒng)，即“工業(yè)肺”；其吸程氣流間斷的缺點(diǎn)利用高壓空氣儲(chǔ)氣囊補(bǔ)償保持恒壓，在壓力降0.68atm工作狀態(tài)下，隨機(jī)生產(chǎn)28～30％富氧空氣；并且在進(jìn)排氣和供油系統(tǒng)使用技改裝置以及裝配點(diǎn)火延遲控制器，使“工業(yè)肺”內(nèi)燃機(jī)燃料充分氧合充分燃燒作功，節(jié)省燃料，增加動(dòng)力，消除污染，使“工業(yè)肺”內(nèi)燃機(jī)成為新型節(jié)能環(huán)保內(nèi)燃機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所說的“工業(yè)肺”內(nèi)燃機(jī)原理，其特征是把“工業(yè)肺”安裝在內(nèi)燃機(jī)及其配套的機(jī)械上，并且在內(nèi)燃機(jī)進(jìn)排氣和供油系統(tǒng)使用技改裝置以及裝配點(diǎn)火延遲控制器的新型節(jié)能環(huán)保內(nèi)燃機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)力要求1.2所說的“工業(yè)肺”，其特征是由富氧膜組件及其附件和安裝在內(nèi)燃機(jī)上的排吸排循環(huán)機(jī)組成的加壓＋減壓式膜法富氧氣體分離富氧燃燒系統(tǒng)，其整體功能和如肺，故命名為“工業(yè)肺”。
4.根據(jù)權(quán)力要求1.3所說的加壓＋減壓式膜法富氧氣體分離富氧燃燒系統(tǒng)，其特征是排吸排循環(huán)機(jī)A缸排出管7→進(jìn)氣管15→高壓空氣儲(chǔ)氣囊和富氧空氣儲(chǔ)氣囊16→富氧膜組件17→富氧集氣管18→富氧氣管19→B缸吸入管8→介質(zhì)孔和閥門6b1→B缸→介質(zhì)孔和閥門6b2→B缸排出管9→富氧空氣管20→富氧氣流調(diào)節(jié)器21→磁力渦輪增壓空氣濾清器增壓室上部22→內(nèi)燃機(jī)化油器23→內(nèi)燃機(jī)吸氣管24→內(nèi)燃機(jī)氣缸25，和富氧空氣儲(chǔ)氣囊16←→富氧空氣交通管29←→富氧空氣管20。
5.根據(jù)權(quán)力要求1所說的富氧膜組件及其附件，其特征是富氧膜組件17是卷式富氧膜組件或者中空纖維膜組件，其附件是富氧膜組件17加壓端進(jìn)氣管15、高壓空氣儲(chǔ)氣囊16和減壓端富氧集氣管18、富氧氣管19、以及連接排吸排循環(huán)機(jī)B缸排出管9至磁力渦輪增壓空氣濾清器增壓室上部22的富氧管20、富氧氣流調(diào)節(jié)器21，還有連接富氧管20與富氧空氣儲(chǔ)氣囊16的富氧空氣交通管29；其特征還在于部分進(jìn)氣管15，高壓空氣儲(chǔ)氣囊和富氧空氣儲(chǔ)氣囊16、富氧膜組件17、富氧集氣管18、部分富氧氣管19、和富氧空氣交通管29，可選擇安裝在汽車駕駛室頂棚、車廂頂棚、車廂側(cè)壁內(nèi)或者車廂底部適當(dāng)位置；利用排氣余熱提供恒溫工作條件。
6.根據(jù)權(quán)力要求1所說的高壓空氣儲(chǔ)氣囊和富氧空氣儲(chǔ)氣囊16，其特征是儲(chǔ)氣囊外間隙經(jīng)儲(chǔ)氣囊外殼開口33與外界交通，有增壓彈簧31支撐彈簧增壓板32，固定在兩儲(chǔ)氣囊16與儲(chǔ)氣囊外殼30之間；高壓空氣儲(chǔ)氣囊16進(jìn)氣管15入口有單向笛簧閥門34；連接各富氧膜組件出氣管口都安裝空氣濾清器濾芯；一條安裝智能控制器27的高壓氣管26連接高壓空氣儲(chǔ)氣囊16和駕駛室安全氣囊28；富氣空氣儲(chǔ)氣囊16與富氧空氣管20之間有一條富氧空氣交通管29；富氧空氣管19是一條包裹螺旋鋼絲的高彈橡膠管，其往復(fù)回縮與擴(kuò)張?zhí)匦裕蓽p弱吸程吸力高峰和維持排程擴(kuò)張吸力。
7.根據(jù)權(quán)力要求1所說的“工業(yè)肺”排吸排循環(huán)機(jī)安裝在內(nèi)燃機(jī)上為富氧膜組件提供氣體分離動(dòng)力，其特征是“工業(yè)肺”排吸排循環(huán)機(jī)缸體1固定在內(nèi)燃機(jī)上，用內(nèi)燃機(jī)曲軸作排吸排循環(huán)機(jī)動(dòng)力軸3，使排吸排循環(huán)機(jī)為富氧膜組件17加壓端提供過濾空氣，經(jīng)高壓空氣儲(chǔ)氣囊16儲(chǔ)存緩沖壓力≥0.4MPa，為富氧膜組件17減壓端提供真空吸力，經(jīng)富氧空氣管19彈性回縮與擴(kuò)張緩沖，保持真空度≥0.075MPa的吸力。
8.根據(jù)權(quán)力要求1所說的在“工業(yè)肺”內(nèi)燃機(jī)進(jìn)排氣和供油系統(tǒng)使用技改裝置，其特征是供油系統(tǒng)使用電熱超聲磁共振燃油濾清器或者多功能燃油濾清器，進(jìn)排氣系統(tǒng)使用磁力渦輪增壓空氣濾清器或者磁力渦輪激發(fā)增壓空氣濾清器；單腔化油器內(nèi)燃機(jī)可使用燃料氣化裂解催化器與磁力渦輪激發(fā)增壓空氣濾清器組合產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了“工業(yè)肺”內(nèi)燃機(jī)，由安裝在內(nèi)燃機(jī)上的排吸排循環(huán)機(jī)為加壓+減壓式富氧氣體分離膜組件經(jīng)其附件調(diào)節(jié)提供壓力降0.68atm氣體驅(qū)動(dòng)力，隨機(jī)生產(chǎn)28～30％富氧空氣滿足內(nèi)燃機(jī)燃料充分氧合燃燒作功所需要的氧氣，這一富氧燃燒系統(tǒng)稱為“工業(yè)肺”，它裝備的內(nèi)燃機(jī)稱為“工業(yè)肺”內(nèi)燃機(jī)。在供油和進(jìn)排氣系統(tǒng)使用專利裝置，以及優(yōu)化點(diǎn)火延遲控制器，使“工業(yè)肺”內(nèi)燃機(jī)節(jié)省燃料、增加動(dòng)力、消除污染，成為節(jié)能環(huán)保無公害內(nèi)燃機(jī)。本發(fā)明尤其適合燃燒乳化油等節(jié)能燃料，裝備輪船、火車內(nèi)燃機(jī)車、汽車和其他機(jī)械。
文檔編號(hào)F02B29/00GK1155617SQ9610207
公開日1997年7月30日 申請日期1996年2月15日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月15日
發(fā)明者宋永海 申請人:宋永海