專(zhuān)利名稱(chēng)：復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)在使用燃料工作時(shí)耗能低、污染小，能使用多種燃料。當(dāng)改用電熱能加熱，或直接使用壓縮氣體作為工質(zhì)工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)排放為零，后者為冷型發(fā)動(dòng)機(jī)。
在現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)中，主要有兩類(lèi)。一類(lèi)是以工質(zhì)的的壓力勢(shì)能作功為原理的動(dòng)力，以活塞式和轉(zhuǎn)子式發(fā)動(dòng)機(jī)為代表。另一類(lèi)是以工質(zhì)的流動(dòng)動(dòng)能作功為原理的動(dòng)力，以燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)為代表。這兩類(lèi)動(dòng)力機(jī)械在工作時(shí)，必須使用大量的燃料，結(jié)果是污染大、耗能多，在適用多種燃料性方面，有的根本不行，如BJ489型汽油機(jī)，TBD604BL6型柴油機(jī)，一個(gè)只能使用汽油燃料，另一個(gè)只能使用柴油燃料，前者耗能為278g／kw·h后者低些為188-200g／kw·h，而美國(guó)較先進(jìn)的渦輪復(fù)合式絕熱柴油機(jī)，使用燃料為柴油，耗能雖有下降，也達(dá)172．72g／kw·h。國(guó)外少數(shù)國(guó)家在軍用發(fā)功機(jī)中，使用的“多種燃料”發(fā)動(dòng)機(jī)，也只能使用汽柴兩種油，對(duì)眾多的液、氣體燃料不適合，由于這類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理，以及現(xiàn)有技術(shù)等原因的挾制，使這類(lèi)發(fā)功機(jī)在使用多種燃料方面受到限制。燃?xì)廨啓C(jī)，蒸汽輪機(jī)這類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)，雖然可使用單一燃料或多種燃料，但在工作時(shí)耗能、排放與前一類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)基本相同。這兩類(lèi)以不同原理工作的發(fā)動(dòng)機(jī)，在工作時(shí)其能量轉(zhuǎn)換只是將壓力能轉(zhuǎn)換成動(dòng)力，或?qū)?dòng)能轉(zhuǎn)換成了動(dòng)力，沒(méi)有利用上另一種能量而將其浪費(fèi)掉了，要使它們?cè)诠ぷ鲿r(shí)耗能、排放都有所降低，即使增加其它節(jié)能部件、或控制裝置，結(jié)果也不是明顯。
本發(fā)明的目的是提供一種能將工質(zhì)的部分壓力勢(shì)能和流動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換成動(dòng)力的復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)，在使用燃料的復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)污染小，耗能少，和能使用多種燃料，在不使用燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)排放有害物為零。這種復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)使用工質(zhì)的不同，和采用加熱方式的不同，發(fā)動(dòng)機(jī)為二型5種。一、熱型1、燃空氣型。2、燃蒸氣型。3、電氣型。4、電蒸氣型。二、冷型5、氣體型。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的在復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)中設(shè)有壓力勢(shì)能轉(zhuǎn)換和流動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換組成的能量轉(zhuǎn)換裝置，在結(jié)構(gòu)上這種能量轉(zhuǎn)換裝置由兩個(gè)單元部分組成，壓力勢(shì)能轉(zhuǎn)換單元設(shè)置在前，流動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換單元在后，串聯(lián)布置。第1種、和第3種熱型發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，工質(zhì)是由壓氣機(jī)提供的壓縮空氣，或其它氣體經(jīng)加熱再增加能量后形成的，工質(zhì)是進(jìn)入能量轉(zhuǎn)換裝置中，將部分壓力勢(shì)能和流動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換成動(dòng)力的。第2種、和第4種熱型發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，工質(zhì)是由蒸發(fā)生器提供的有壓熱蒸汽，也在能量轉(zhuǎn)換裝置中將部分壓力勢(shì)能和動(dòng)能轉(zhuǎn)換成動(dòng)力，第5種冷型發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，工質(zhì)是由壓氣機(jī)提供的壓縮空氣或其它壓縮氣體，經(jīng)聯(lián)接管路直接進(jìn)入能量轉(zhuǎn)換裝置，將能量轉(zhuǎn)換成動(dòng)力的。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的工作原理示意圖。
圖2是本發(fā)明的壓力輪結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明的勢(shì)能轉(zhuǎn)換示意圖。
參照附圖復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)因采用不同的工質(zhì)，不同的加熱方式工作，在結(jié)構(gòu)上分為二型5種。而這5種型式的發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，工質(zhì)都以同樣的方式進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。先以冷型氣體型發(fā)動(dòng)機(jī)為例。
這種型式的復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)，主要由壓氣機(jī)(1)、和能量轉(zhuǎn)換裝置等部件組成。能量轉(zhuǎn)換裝置包含壓力勢(shì)能轉(zhuǎn)換單元部分(I)、和流動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換單元部分(II)。發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，首先開(kāi)動(dòng)或由啟動(dòng)裝置啟動(dòng)壓氣機(jī)(1)(壓氣機(jī)可單獨(dú)設(shè)置或與發(fā)動(dòng)機(jī)制成一體)，空氣或其它氣體在壓氣機(jī)的工作中增加壓力能后，成為工質(zhì)經(jīng)管路進(jìn)入壓力室(2)，壓力室(2)是特殊形狀的型腔，自進(jìn)口處開(kāi)始與設(shè)在其內(nèi)的轉(zhuǎn)子(5)之間，形成一段等截面園弧狀通道，在這個(gè)園弧狀通道末端設(shè)有工質(zhì)出口，在壓力室內(nèi)設(shè)置的壓力輪(3)是由轉(zhuǎn)子(5)、和與它有一端相鉸接的多個(gè)葉片(6)組成，當(dāng)工質(zhì)前峰進(jìn)入壓力室的同時(shí)，將進(jìn)口處，轉(zhuǎn)子上的葉片推起至徑向狀，葉片將園弧狀通道隔開(kāi)，由于葉片其它三個(gè)自由邊都與等截面園弧狀通道的三個(gè)壁面滑配合，轉(zhuǎn)子(5)對(duì)葉片(6)的最大擺動(dòng)位置，限止在徑向狀，且等截面園弧狀通道又與轉(zhuǎn)子同心，葉片在正面受到工質(zhì)的壓力作用下，隨工質(zhì)同步向前運(yùn)動(dòng)，并對(duì)轉(zhuǎn)子(5)做功，使其轉(zhuǎn)動(dòng)，工質(zhì)在通過(guò)等截面園弧狀通道時(shí)，對(duì)它的流速一般控制在68m／s以?xún)?nèi)，由于工質(zhì)與葉片是同步又以較低的流速在等截面園弧狀通道內(nèi)勻速運(yùn)動(dòng)，除損失極微小的壓力能外，其它狀態(tài)參數(shù)基本不變。
當(dāng)?shù)谝粋€(gè)受力葉片位移到工質(zhì)出口邊時(shí)，轉(zhuǎn)子上的第二個(gè)葉片進(jìn)入壓力室，它在自身離心力和工質(zhì)推力的雙重作用下，也打開(kāi)呈徑向狀，又把園弧狀通道隔開(kāi)，它與第一個(gè)打開(kāi)的葉片之間，開(kāi)成小密封腔。此時(shí)，第二個(gè)打開(kāi)的葉片由于正、背面壓力平衡，對(duì)轉(zhuǎn)子不做功，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)葉片在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，從進(jìn)入工質(zhì)出口到越過(guò)出口時(shí)，出口處對(duì)所處位置上小密封腔內(nèi)的工質(zhì)失去約束力，在這種情況，工質(zhì)由出口向設(shè)在其后面的噴咀口處流動(dòng)，并在噴咀口處形成臨界狀態(tài)壓力、或設(shè)計(jì)壓力，在這極短的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，原狀態(tài)參數(shù)不斷發(fā)生變化，壓力對(duì)第一個(gè)葉片的作用力和做功逐漸減弱，對(duì)第二個(gè)葉片的阻力也開(kāi)始減少，使它開(kāi)始做功，一個(gè)葉的做功在減少，另一個(gè)葉片的做功在增加，兩者之和等于第一個(gè)葉片的原做功，當(dāng)工質(zhì)壓力等于噴咀口處壓力時(shí)，第二個(gè)葉片的做功達(dá)最大，在第一個(gè)葉片做功結(jié)束時(shí)，第二個(gè)小密封腔內(nèi)的工質(zhì)又運(yùn)動(dòng)到工質(zhì)出口，其內(nèi)的狀態(tài)開(kāi)始發(fā)生變化，工質(zhì)對(duì)第二個(gè)葉片的作用力和做功開(kāi)始減弱，對(duì)第三個(gè)葉片的阻力也開(kāi)始減少，又使它開(kāi)始做功，兩者之和與第二個(gè)葉片的最大功相等，在第三個(gè)葉片做功達(dá)到最大時(shí)，也等于前葉的最大功，相鄰兩葉片的做功在變化，而轉(zhuǎn)子始終在承受最大功，這個(gè)功等于葉片在工質(zhì)的壓力作用下克服噴咀口處的阻力做功。如果后面的工質(zhì)是等量連續(xù)進(jìn)入壓力室，轉(zhuǎn)子上的葉片如此反復(fù)交替打開(kāi)，在工質(zhì)壓力作用下克服前面的阻力，對(duì)轉(zhuǎn)子做出恒定功，使它連續(xù)工作下去，這樣工質(zhì)在壓力勢(shì)能轉(zhuǎn)換單元部分里先把部分壓力勢(shì)能轉(zhuǎn)換成了機(jī)械能。
工質(zhì)在把部分壓力勢(shì)能轉(zhuǎn)換的同時(shí)，在噴咀中經(jīng)導(dǎo)向加速?lài)娤蚝竺嬖O(shè)置的動(dòng)能轉(zhuǎn)換單元部分(II)中的動(dòng)力渦輪(4)，再由動(dòng)力渦輪、及其它部件，將工質(zhì)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。這樣工質(zhì)就在能量轉(zhuǎn)換裝置中，完成了兩種能量的轉(zhuǎn)換，在這種原理的復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)中，工質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換程序是按勢(shì)--動(dòng)的順序進(jìn)行的，還可采用勢(shì)-動(dòng)-勢(shì)-動(dòng)等多次循環(huán)的方式，工作完了的“廢”工質(zhì)，是空氣的可直接排入大氣，是其它氣體的排入儲(chǔ)氣灌。不管采用那一種氣體工質(zhì)，發(fā)動(dòng)機(jī)的排放都是零污染。再簡(jiǎn)單講述其它4種復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)1、燃空氣型。這種形式的復(fù)合機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，是熱型發(fā)動(dòng)機(jī)，它的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程與前述的冷型發(fā)動(dòng)機(jī)相同，不同之處是它要對(duì)壓縮后的氣體，加熱再增加能量后成為工質(zhì)做功，在結(jié)構(gòu)上，它需增加燃料系統(tǒng)、加熱裝置和控制裝置等其它部件，加熱裝置由燃燒室(A)，噴燃器、點(diǎn)火器、火焰筒等部件組成，燃料室(A)設(shè)置在壓氣機(jī)與能量轉(zhuǎn)換裝置之間，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，液體燃料在噴燃泵里，獲得壓力能后，經(jīng)聯(lián)接管路、噴燃器噴入燃料室中的火焰筒內(nèi)，與那里的壓縮空氣混合，經(jīng)點(diǎn)火裝置一次點(diǎn)火，形成高溫火焰對(duì)壓縮空氣加熱，再增加能量后，成為工質(zhì)進(jìn)入能量轉(zhuǎn)換裝置中進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，對(duì)于氣體燃料它們一般為高壓在儲(chǔ)氣灌中，經(jīng)聯(lián)按管路，控制裝置等，可直接噴入燃燒室，也用點(diǎn)火裝置一次點(diǎn)火，形成高溫火焰，進(jìn)行工作。由于各種燃料的發(fā)熱量不同，由燃料流量控制裝置對(duì)它們進(jìn)行調(diào)整，使它們?cè)谌紵龝r(shí)對(duì)壓縮空氣的加熱量相同，發(fā)動(dòng)機(jī)在改換使用燃料后，輸出功率不變，對(duì)燃料流量控制裝置的調(diào)整，還控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。
這種復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)，由于比現(xiàn)有其它種類(lèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)多了一個(gè)轉(zhuǎn)換能量過(guò)程，使它在工作時(shí)，耗能大幅度降低，同時(shí)，由于參加燃燒的燃料減少，其有害生成物也減少，而使排放污染減少。
2、燃蒸汽型。是又一種形式的熱型復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)，它的工質(zhì)是熱蒸汽。它在結(jié)構(gòu)上用蒸汽發(fā)生(B)取代壓氣機(jī)，并設(shè)置在相同位置上，燃料室設(shè)在發(fā)生器內(nèi)，燃料在蒸汽發(fā)生器中的燃料室內(nèi)燃燒放熱，使進(jìn)入發(fā)生器內(nèi)的液體汽化成有一定壓力的熱蒸汽，作為工質(zhì)做功。這種類(lèi)形的發(fā)動(dòng)機(jī)也可制成能使用多種燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)，蒸汽發(fā)生器可獨(dú)立設(shè)置，或與能量轉(zhuǎn)換裝置制成一體。
3、電氣型。這種復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)，也是熱型發(fā)動(dòng)機(jī)，它與燃空氣型復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)比較，除加熱形式不同和可采用其它氣體作為生成工質(zhì)外，其余基本相同。這種發(fā)動(dòng)機(jī)是用電熱能對(duì)壓縮氣體進(jìn)行加熱，在結(jié)構(gòu)上，它沒(méi)有復(fù)雜的燃料系統(tǒng)和加熱裝置中的其它部件，它用加熱室(C)取代燃燒室(A)的作用，其位置也設(shè)置在壓氣機(jī)與能量轉(zhuǎn)換裝置之間，整體比燃空氣型發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單，由于這種發(fā)動(dòng)機(jī)是利用電能加熱壓縮氣體，沒(méi)有其它物質(zhì)參遇反應(yīng)，發(fā)動(dòng)機(jī)的排放為零污染。
4、電蒸汽型。這是一種用電加熱的復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，它用電熱能在蒸汽發(fā)生器內(nèi)將液體加熱汽化成有一定壓力的熱蒸汽，作為工質(zhì)做功，“廢”工質(zhì)可循環(huán)使用或排入大氣，這種發(fā)動(dòng)機(jī)也是沒(méi)有其它物質(zhì)參與加熱過(guò)程，發(fā)動(dòng)機(jī)的排放也為零污染。
權(quán)利要求
1.一種由壓氣機(jī)提供的壓縮氣體，或由蒸汽發(fā)生器提供的熱蒸氣為工質(zhì)的復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于壓力勢(shì)能轉(zhuǎn)換單元部分中的壓力室(2)、與設(shè)在其內(nèi)的轉(zhuǎn)子(5)之間形成一段等截面園弧狀工質(zhì)通道。這段等截面圓弧狀通道與轉(zhuǎn)子(5)同心，壓力輪(3)上的葉片(6)在作功過(guò)程時(shí)與轉(zhuǎn)子(5)呈徑向狀。由壓氣機(jī)提供的壓縮氣體直接進(jìn)入能量轉(zhuǎn)換裝置中，完成部分壓力勢(shì)能和動(dòng)能轉(zhuǎn)換的為冷工質(zhì)，壓縮氣體經(jīng)加熱或采用有壓熱蒸氣在能量轉(zhuǎn)換裝置中完成部分壓力勢(shì)能和動(dòng)能轉(zhuǎn)換的氣體為熱工質(zhì)。冷、熱工質(zhì)，在通過(guò)等截面園弧狀通道時(shí)，體積不膨脹，對(duì)工質(zhì)加熱時(shí)、有燃料加熱或電能加熱兩種方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于因選用工質(zhì)不同，和對(duì)工質(zhì)加熱方式不同，發(fā)動(dòng)機(jī)分為二型5種。一、熱型1、燃空氣型。工質(zhì)為壓縮熱空氣。2、燃蒸氣型。工質(zhì)為熱蒸氣。3、電氣型。工質(zhì)為壓縮熱氣體。4、電蒸氣型。工質(zhì)為熱蒸氣。二、冷型5、氣體型。工質(zhì)為壓縮氣體。
全文摘要
本發(fā)明是一種新結(jié)構(gòu)的復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī),能將工質(zhì)的部分壓力勢(shì)能和動(dòng)能兩種能量、先后轉(zhuǎn)換成動(dòng)力,它可采用多種氣體工質(zhì)及不同的加熱方式,這種復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)分為熱型和冷型發(fā)動(dòng)機(jī)。在使用燃料的熱型發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)耗能低,污染少,能使用多種燃料,不使用燃料的熱型發(fā)動(dòng)工作時(shí),用電能加熱。冷發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),不對(duì)工質(zhì)進(jìn)行加熱,它與用電能加熱的熱型發(fā)動(dòng)機(jī)一樣,在尾氣排放時(shí),有害物都為零。
文檔編號(hào)F03G7/00GK1292460SQ99120939
公開(kāi)日2001年4月25日 申請(qǐng)日期1999年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月25日
發(fā)明者劉玉通 申請(qǐng)人:劉玉通