專利名稱:增壓式齒輪內(nèi)燃機(jī)的制作方法
本發(fā)明涉及一種動(dòng)力機(jī)械，特別是一種旋轉(zhuǎn)活塞內(nèi)燃機(jī)。
旋轉(zhuǎn)活塞內(nèi)燃機(jī)是二十世紀(jì)后期才開始進(jìn)入實(shí)用階段的一種新型動(dòng)力機(jī)械。它同傳統(tǒng)的往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)相比較，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、體積小、重量輕、成本低等明顯的優(yōu)點(diǎn)，集中地反映了動(dòng)力機(jī)械發(fā)展史上的重大技術(shù)革新，因而正日益受到人們極大的重視，并爭(zhēng)相進(jìn)行大量的研究和試制工作。
二十世紀(jì)六十年代，三角活塞旋轉(zhuǎn)式內(nèi)燃機(jī)成為首先得到實(shí)際應(yīng)用的一種旋轉(zhuǎn)活塞內(nèi)燃機(jī)。
齒輪內(nèi)燃機(jī)是一種將燃料的熱能直接轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的新型轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，是當(dāng)代內(nèi)燃機(jī)研究的熱門課題。
然而，由于結(jié)構(gòu)上的原因，現(xiàn)有的齒輪內(nèi)燃機(jī)存在著動(dòng)力性能差和經(jīng)濟(jì)性差的缺點(diǎn)，妨礙了它們的進(jìn)一步發(fā)展和廣泛投入使用。
日本專利公開說明書(昭58-204935)提供了一種改進(jìn)的齒輪內(nèi)燃機(jī)的燃燒室。燃燒室空氣的進(jìn)口和燃燒室廢氣的出口之間，形成了一個(gè)不讓吸入了的空氣走近道就流出的“隔壁”，以此來改善其動(dòng)力性能。
但是，由于這個(gè)凸起狀“隔壁”尺寸的限制，燃料-空氣混合氣通過燃燒室的時(shí)間短暫，燃料的氣化、燃燒不能理想和完全。
原齒輪內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)缺陷，使排氣道內(nèi)的廢氣能竄入進(jìn)氣道，造成充氣系數(shù)減少，氣缸壓力降低，動(dòng)力性能變差。
廢氣之所以能竄入進(jìn)氣道，其原因是1.排氣道內(nèi)廢氣的壓力大于進(jìn)氣道內(nèi)空氣的自然壓力。
2.為了工作齒輪的高速旋轉(zhuǎn)，齒輪間必須留有適當(dāng)?shù)拈g隙。
3.工作齒輪的嚙合面上又無法襯密封材料。
所以，排氣道內(nèi)高溫高壓的廢氣便可通過其間隙竄入進(jìn)氣道。
隨著齒輪的磨損，間隙繼續(xù)增大，竄氣現(xiàn)象將日趨嚴(yán)重，最終導(dǎo)致機(jī)器無法工作。因此，進(jìn)、排氣道間的竄氣問題，成了齒輪內(nèi)燃機(jī)發(fā)展中的一大難題。
原齒輪內(nèi)燃機(jī)經(jīng)濟(jì)性差的主要原因是排氣和冷卻損失的熱能，沒有加以利用，熱效率低。
本發(fā)明的目的，就是提高齒輪內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的1.通過進(jìn)氣增壓和噴注氧化劑來增加進(jìn)入燃燒室的氧的數(shù)量，使更多的燃料充分燃燒，從而提高氣缸壓力，達(dá)到改善動(dòng)力性能的目的。
2.通過減少進(jìn)、排氣道間的氣壓差來解決竄氣問題。
3.通過第二次充填(就是在混合氣燃燒之后，往燃燒膨脹室里注入一定數(shù)量的水汽，與燃?xì)饣旌稀饣?、膨脹，使工質(zhì)的壓力升高)，不僅能達(dá)到改善其動(dòng)力性的目的，而且能大大減少冷卻和排氣的熱損失，使熱效率大幅度提高，從而達(dá)到改善其經(jīng)濟(jì)性的目的。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采取的具體措施是1.在齒輪內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣道中，加設(shè)渦輪沖壓式增壓器，通過渦輪的高速旋轉(zhuǎn)和擴(kuò)散形管道的沖壓作用，使進(jìn)氣壓力升高，充氣系數(shù)增加，竄氣的可能性減少。
2.在齒輪內(nèi)燃機(jī)的排氣道中，加設(shè)導(dǎo)流負(fù)壓式排流器。利用導(dǎo)流片改變氣流方向，迫使廢氣和灰份從排氣道的外側(cè)流出，減少?gòu)U氣進(jìn)入進(jìn)、排氣道的結(jié)合處的機(jī)會(huì)。對(duì)于混入進(jìn)、排氣道的結(jié)合處的少量廢氣，負(fù)壓管也會(huì)將其吸出。這樣就降低了排氣道一側(cè)的氣壓和溫度，減少了廢氣竄入進(jìn)氣道的可能性，使充氣系數(shù)不致下降。
3.在燃燒膨脹室中，加設(shè)多種燃料回旋燃燒器。該燃燒器有較長(zhǎng)的回旋燃燒管道，可為燃料和空氣的混合、氣化、燃燒、膨脹及熱交換，提供了較長(zhǎng)時(shí)間、較高的溫度和較大的散熱面積，為多種燃料的燃燒和氧化劑的使用，創(chuàng)造了良好的條件。
該燃燒器中，設(shè)有雙料(燃油和氧化劑)噴嘴，除燃油外，可往燃燒器中噴射氧化劑(硝酸銨、硝酸鈉、硝酸鉀等)溶液。在高溫下氧化劑會(huì)放出熱量和氧氣，使更多的燃料得以充分地燃燒。這不僅增加了動(dòng)力，而且擴(kuò)大了內(nèi)燃機(jī)的使用范圍(在缺氧的場(chǎng)所使用)。
4.在齒輪內(nèi)燃機(jī)的燃燒膨脹室中，加設(shè)了水汽增壓器。該增壓器由汽化室和溫控水汽噴嘴組成。為便于熱交換，汽化室和燃燒器連為一體，當(dāng)機(jī)器溫度升高后，溫控水汽噴嘴便往汽化室內(nèi)噴射水汽，吸收燃燒器散發(fā)的熱量而汽化，變成高壓蒸汽進(jìn)入燃燒膨脹室，與高溫燃?xì)庵苯踊旌?、膨脹，使氣缸壓力升高。這樣不僅增加了動(dòng)力，而且減少了排氣和冷卻的熱損失，使熱效率大幅度提高。
下面通過附圖和實(shí)例作進(jìn)一步說明。
附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2是燃燒膨脹室的剖視示意圖。
增壓式齒輪內(nèi)燃機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如下將四個(gè)以上偶數(shù)個(gè)的工作齒輪〔1〕(圖中標(biāo)示為六個(gè))裝配成環(huán)狀，使其互相嚙合，置于機(jī)殼2中，與殼的內(nèi)壁形成進(jìn)氣道5，燃燒膨脹室19和排氣道10。在機(jī)殼的端蓋11內(nèi)有壓縮空氣室12。在進(jìn)氣道5內(nèi)，設(shè)有渦輪沖壓式增壓器。它是由壓氣渦輪6和擴(kuò)散形管道7組成。由壓縮空氣室12、雙料(燃油和氧化劑)噴嘴14、燃燒筒4、點(diǎn)火器17構(gòu)成多種燃料回旋燃燒器。與燃燒筒4相鄰的汽化室3，兩者實(shí)際上連成一體，共用一個(gè)隔壁，向心側(cè)為燃燒筒4，其外側(cè)為汽化室3，兩者的長(zhǎng)度均與工作齒輪的齒寬等長(zhǎng)。汽化室3中，裝有溫控水汽噴嘴15，組成水汽增壓器。在排氣道10中，設(shè)有由導(dǎo)流片8和負(fù)壓管9組成的導(dǎo)流負(fù)壓式排流器。導(dǎo)流片8在排氣道中的位置是位于負(fù)壓管9兩側(cè)，對(duì)稱排列，其數(shù)目為兩個(gè)以上的偶數(shù)。負(fù)壓管9兩端開口，其向心端正對(duì)工作齒輪嚙合處，其外側(cè)處于排氣道10的中心。此外，還有保溫填料16和耐熱合金18等。圖2中，13為工作齒輪嚙合面。
齒輪增壓式內(nèi)燃機(jī)的工作過程如下
當(dāng)工作齒輪1按指定方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓氣渦輪6在傳動(dòng)齒輪的帶動(dòng)下，高速旋轉(zhuǎn)，將外部的空氣從進(jìn)氣道6吸入并初步壓縮。當(dāng)壓縮空氣通過擴(kuò)散形管道7時(shí)，流速加快。因壓縮空氣的流動(dòng)方向與工作齒輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，工作齒輪迫使壓縮空氣回轉(zhuǎn)方向時(shí)，將壓縮空氣的動(dòng)能，轉(zhuǎn)變成了壓力能，使空氣壓力再次升高。此后，壓縮空氣被嚙合的輪齒擠壓到壓縮空氣室12中。由于壓縮空氣室的出氣口截面較小，所以會(huì)使壓縮空氣的流速增快。位于壓縮空氣室出氣口中央的雙料噴嘴14，噴射燃料與壓縮空氣混合，一齊沖入燃燒筒4中，經(jīng)點(diǎn)火器17引燃(啟動(dòng)后，形成連續(xù)的燃燒，燃燒筒內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)熾烈的中心)，即可燃燒、膨脹，使氣壓升高。根據(jù)齒輪馬達(dá)的工作原理，高壓氣體可推動(dòng)工作齒輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)燃燒筒4中的溫度達(dá)到一定高度后，雙料噴嘴14便在噴射燃料的同時(shí)，噴射氧化劑溶液。高溫下氧化劑會(huì)產(chǎn)生氧氣與過濃的混合氣燃燒，使氣缸壓力升高，動(dòng)力增加。
當(dāng)機(jī)器溫度達(dá)到一定高度時(shí)，溫控水汽噴嘴15，便往汽化室3中噴射水汽，吸收室壁的熱量而氣化，使汽化室3中的氣壓升高，高壓蒸汽從汽化室的出氣口流出，與高溫燃?xì)饣旌隙蛎?，使燃燒膨脹?9中的氣壓再度升高，動(dòng)力增加。
做功后的廢氣和其中灰份，受其慣性力和離心力的作用，緊貼機(jī)殼2流動(dòng)，同時(shí)又受導(dǎo)流片8的阻擋，便從導(dǎo)流片外外側(cè)流出。進(jìn)入進(jìn)、排氣道結(jié)合處的少量廢氣，被負(fù)壓管9吸出。
本發(fā)明所提供的增壓式齒輪內(nèi)燃機(jī)的多種燃料燃燒器所使用的燃油可以是煤油、輕柴油或重柴油。添加的氧化劑可以是硝酸銨、硝酸鈉或硝酸鉀。
權(quán)利要求
1.增壓式齒輪內(nèi)燃機(jī)，現(xiàn)有的齒輪內(nèi)燃機(jī)也具有進(jìn)氣、壓縮、燃燒和排氣等四個(gè)過程，燃料--空氣的混合氣體在系統(tǒng)中經(jīng)此四個(gè)過程工作，燃爆作功后排出，其燃燒室內(nèi)，工作齒輪的數(shù)目是四個(gè)以上的偶數(shù)，裝配成環(huán)狀，使其互相嚙合，本發(fā)明的特征是，在現(xiàn)有齒輪內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣、壓縮、燃燒和排氣等四個(gè)系統(tǒng)中增加了渦輪沖壓式增壓器、多種燃料回旋燃燒器、水汽增壓器和導(dǎo)流負(fù)壓式排流器等四種組合件。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的增壓式齒輪內(nèi)燃機(jī)，其特征是采用了增壓式的進(jìn)氣方式，在端面中央進(jìn)氣道5內(nèi)，由壓氣渦輪6和擴(kuò)散形氣道7組成的渦輪沖壓式增壓器。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的增壓式齒輪內(nèi)燃機(jī)，其特征是增加了由壓縮空氣室12、雙料噴嘴14、燃燒筒4及點(diǎn)火器17組成的多種燃料回旋燃燒器。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的增壓式齒輪內(nèi)燃機(jī)，其特征是多種燃料回旋燃燒器是由相鄰的燃燒筒4與汽化室3組成，向心側(cè)為燃燒筒，其外側(cè)為汽化室，兩者共用一個(gè)隔壁，兩者的長(zhǎng)度均與工作齒輪的齒寬等長(zhǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的增壓式齒輪內(nèi)燃機(jī)，其特征是多種燃料回旋燃燒器中的汽化室3中，裝有溫控水汽噴嘴15。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的增壓式齒輪內(nèi)燃機(jī)，其特征是在排氣道10中，設(shè)有由導(dǎo)流片8和負(fù)壓管9組成的導(dǎo)流負(fù)壓式排流器。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的增壓式齒輪內(nèi)燃機(jī)，其特征是排氣道10中的導(dǎo)流片8在排氣道中的位置是位于負(fù)壓管9兩側(cè)，對(duì)稱排列，其數(shù)目為兩個(gè)以上的偶數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的增壓式齒輪內(nèi)燃機(jī)，其特征是排氣道10中的負(fù)壓管9，兩端開口，其向心端正對(duì)工作齒輪嚙合處，其外側(cè)處于排氣道10的中心。
9.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的增壓式齒輪內(nèi)燃機(jī)的多種燃料燃燒器，其特征是所使用的燃料，可以是煤油、輕柴油或重柴油。
10.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的增壓式齒輪內(nèi)燃機(jī)的多種燃料燃燒器，其特征是在燃燒中還可以添加氧化劑的溶液。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的增壓式齒輪內(nèi)燃機(jī)的多種燃料燃燒器中添加的氧化劑可以是硝酸銨、硝酸鈉或硝酸鉀。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種增壓式齒輪內(nèi)燃機(jī)。在其進(jìn)氣系統(tǒng)采用了渦輪沖壓式增壓器，提高了進(jìn)氣壓力，改善了動(dòng)力性。在其排氣部分設(shè)置了導(dǎo)流負(fù)壓排流器，避免了廢氣竄入進(jìn)氣道，提高了充氣系數(shù)。在其燃燒部分，增加了多種燃料回旋燃燒器，可以使用多種燃料和氧化劑，擴(kuò)大了內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用范圍。在其膨脹作功部分，加設(shè)了水汽增壓器，使動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性都得到了提高。本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F02B55/16GK87101335SQ87101335
公開日1988年9月21日 申請(qǐng)日期1987年5月8日
發(fā)明者沈承河 申請(qǐng)人:山東新華制藥廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan