CN103352727B - 混合式气体做功系统及使用其的动力系统 - Google Patents

混合式气体做功系统及使用其的动力系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合式气体做功系统及使用其的动力系统，所述混合式气体做功系统包括速度型做功机构和容积型做功机构，在多个所述速度型做功机构相互串联设置的工作链上，设置至少一个所述容积型做功机构；所述动力系统由所述混合式气体做功系统及与所述混合式气体做功系统工质入口连通的燃烧室构成。本发明将所述速度型做功机构和所述容积型做功机构结合使用，可以更加充分的利用工质能量，有效的提高了系统的效率。

Description

混合式气体做功系统及使用其的动力系统
技术领域
本发明涉及热能与动力技术领域，特别是涉及一种气体做功系统及使用其的动力系统。
背景技术
现有技术中的速度型气体做功机构具有体积小、功率密度高的优势，但多个速度型做功机构串联使用时会大幅降低其对工况变化的适应性，换句话说，工况变化会严重影响多个速度型做功机构串联的工作单元的效率。
由此可见，现有技术中的速度型做功机构简单串联使用仍然存在缺陷，需要发明一种负荷响应好的多个速度型做功机构串联使用的工作单元。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出的技术方案如下：
一种混合式气体做功系统，包括速度型做功机构和容积型做功机构，在多个所述速度型做功机构相互串联设置的工作链上，设置至少一个所述容积型做功机构。
所述混合式气体做功系统包括容积型做功机构和两个速度型做功机构，一个所述速度型做功机构的工质出口与所述容积型做功机构的工质入口连通，所述容积型做功机构的工质出口与另一个所述速度型做功机构的工质入口连通。
所述速度型做功机构设为涡轮式做功机构或喷射式做功机构。
所述容积型做功机构设为活塞式做功机构、罗茨式做功机构、螺杆式做功机构、滑片式做功机构、滚动活塞式做功机构或涡旋式做功机构。
所述速度型做功机构设为多级速度型做功机构。
所述容积型做功机构设为多级容积型做功机构。
一种使用所述混合式气体做功系统的动力系统，包括混合式气体做功系统和燃烧室，所述混合式气体做功系统的工质入口与所述燃烧室连通。
所述燃烧室设为内燃机的燃烧室。
本发明中，所谓的“做功机构”是指利用气体工质对外输出动力的装置。
本发明中，所谓的“容积型做功机构”是指利用气体工质的静压对外做功的机构，例如活塞式做功机构、罗茨式做功机构、螺杆式做功机构、滑片式做功机构、滚动活塞式做功机构或涡旋式做功机构，所谓的活塞式做功机构是指一切利用活塞对外做功的机构，例如活塞式马达；所述容积型做功机构可以设为单级也可以设为多级，当设为多级时，可以采用上述各种形式的所述容积型做功机构的一种，即单一多级，也可以采用上述各种形式的所述容积型做功机构的几种，即混合多级。
本发明中，所谓的“速度型做功机构”是指利用气体工质的动能对外做功的机构，例如涡轮式做功机构或喷射式做功机构；所述速度型做功机构可以设为单级也可以设为多级，当设为多级时，可以采用上述各种形式的所述速度型做功机构的一种，即单一多级，也可以采用上述各种形式的所述速度型做功机构的几种，即混合多级。
本发明中，每个做功机构的体积排量应根据公知技术进行调整。
本发明中，应根据热能与动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统。
本发明的有益效果如下：
本发明将所述速度型做功机构和所述容积型做功机构合理结合使用，可有效避免速度型做功机构单独使用或多个串联使用导致的对工况适应性差的问题，并可实现大膨胀比，从而更加充分地利用做功工质中的能量，有效提高了系统的做功效率。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例2的结构示意图；
图3是本发明实施例3的结构示意图；
图4是本发明实施例4的结构示意图；
图5是本发明实施例5的结构示意图；
图6是本发明实施例6的结构示意图；
图7是本发明实施例7的结构示意图；
图8是本发明实施例8的结构示意图；
图9是本发明实施例9的结构示意图；
图10是本发明实施例10的结构示意图，
图中：
1混合式气体做功系统；3燃烧室；4内燃机；11、12、13、14涡轮式做功机构；21、22活塞式做功机构；31、32罗茨式做功机构；41螺杆式做功机构。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的混合式气体做功系统，包括速度型做功机构和容积型做功机构，在多个所述速度型做功机构相互串联设置的工作链上，设置至少一个所述容积型做功机构。
本实施例中，所述速度型做功机构设为两个，具体地所述速度型做功机构设为涡轮式做功机构11和涡轮式做功机构13，所述容积型做功机构设为一个活塞式做功机构21，所述涡轮式做功机构11的工质出口与所述活塞式做功机构21的工质入口连通，所述活塞式做功机构21的工质出口与所述涡轮式做功机构13的工质入口连通。
作为可变换的实施方式，所述速度型做功机构还可以设为三个以上。
作为可变换的实施方式，所述涡轮式做功机构11和所述涡轮做功机构13中至少一个可改设为喷射式做功机构。
实施例2
如图2所示的混合式气体做功系统，其与实施例1的区别在于：
所述容积型做功机构改设为罗茨式做功机构31。
选择性地，所述容积型做功机构还可改设为螺杆式做功机构41、滑片式做功机构、滚动活塞式做功机构或涡旋式做功机构。
实施例3
如图3所示的混合式气体做功系统，其与实施例1的区别在于：还包括涡轮式做功机构12和涡轮式做功机构14；所述涡轮式做功机构11与所述涡轮动力机构12串联构成两级涡轮式做功机构；所述涡轮式做功机构13与所述涡轮式做功机构14串联构成两级涡轮式做功机构。
实施例4
如图4所示的混合式气体做功系统，其与实施例3的区别在于：取消所述涡轮式做功机构14，所述容积型做功机构改设为包括罗茨式做功机构31和罗茨式做功机构32，所述罗茨式做功机构32的工质入口与所述罗茨式做功机构31的工质出口连通，所述罗茨式做功机构32的工质出口与所述涡轮式做功机构13的工质入口连通，所述罗茨式做功机构31和所述罗茨式做功机构32串联构成两级罗茨式做功机构。
选择性地，所述混合式气体做功系统还可以包括由一个或三个以上所述罗茨式做功机构构成的多级罗茨式做功机构。
实施例5
如图5所示的混合式气体做功系统，其与实施例1的区别在于：增设涡轮式做功机构12和活塞式做功机构22；所述涡轮式做功机构13的工质出口与所述活塞式做功机构22的工质入口连通，所述活塞式做功机构22的工质出口与所述涡轮式做功机构12的工质入口连通。
实施例6
如图6所示的混合式气体做功系统，其与实施例2的区别在于：
增设涡轮式做功机构12、涡轮式做功机构14和螺杆式做功机构41，所述涡轮式做功机构11、所述涡轮式做功机构13、所述涡轮式做功机构12和所述涡轮式做功机构14依次串联，所述罗茨式做功机构31改设在所述涡轮式做功机构13和所述涡轮式做功机构12之间的连通通道上，所述螺杆式做功机构41设在所述涡轮式做功机构12和所述涡轮式做功机构14之间的连通通道上。
实施例7
如图7所示的混合式气体做功系统，其与实施例1的区别在于：
增设罗茨式做功机构31，所述活塞式做功机构21的工质出口与所述罗茨式做功机构31的工质入口连通，所述罗茨式做功机构31的工质出口与所述涡轮式做功机构13的工质入口连通。
实施例8
如图8所示的混合式气体做功系统，其与实施例7的区别在于：
增设螺杆式做功机构41和涡轮式做功机构12，取消所述罗茨式做功机构31，所述活塞式做功机构21的工质出口与所述涡轮式做功机构12的工质入口连通，所述涡轮式做功机构12的工质出口与所述螺杆式做功机构41的工质入口连通，所述螺杆式做功机构41的工质出口与所述涡轮式做功机构13的工质入口连通。
实施例9
如图9所示的使用如实施例1所述混合式气体做功系统的动力系统，包括所述混合式气体做功系统1和燃烧室3，所述混合式气体做功系统1的工质入口与所述燃烧室3连通。
本实施例中，所述混合式气体做功系统1由涡轮式做功机构11、活塞式做功机构21和涡轮式做功机构13依次连通构成，所述燃烧室3与所述涡轮式做功机构11的工质入口连通，所述涡轮式做功机构11的工质出口与所述活塞式做功机构21的工质入口连通，所述活塞式做功机构21的工质出口与所述涡轮式做功机构13的工质入口连通。
具体地，经所述燃烧室3燃烧后的气体通过所述混合式气体做功系统1对外输出动力。
选择性地，所述涡轮式做功机构11、所述涡轮式做功机构13可设为喷射式做功机构；所述活塞式做功机构21可设为螺杆式做功机构41、滑片式做功机构、滚动活塞式做功机构或涡旋式做功机构。
选择性地，所述涡轮式做功机构11、所述涡轮式做功机构13可设为多级涡轮式做功机构，所述活塞式做功机构21可设为多级活塞式做功机构。
本实施例中的所述混合式气体做功系统1均可采用上述实施例1至实施例8的方案中的任一种形式。
实施例10
如图10所示的使用所述混合式气体做功系统的动力系统，其与实施例9的区别在于：
所述燃烧室3设为内燃机4的燃烧室3，所述混合式气体做功系统1的工质入口与所述内燃机4的排气口连通。
本实施例中的所述混合式气体做功系统1均可采用上述实施例1至实施例8的方案中的任一种形式。
作为可变换的实施方式，上述所有实施例中的所述速度型做功机构均可设为多级速度型做功机构。
作为可变换的实施方式，上述所有实施例中的所述容积型做功机构均可设为多级容积型做功机构。
显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种混合式气体做功系统，其特征在于：所述混合式气体做功系统包括容积型做功机构和两个速度型做功机构，一个所述速度型做功机构的工质出口与所述容积型做功机构的工质入口连通，所述容积型做功机构的工质出口与另一个所述速度型做功机构的工质入口连通。
2.如权利要求1所述混合式气体做功系统，其特征在于：所述速度型做功机构设为涡轮式做功机构(11)或喷射式做功机构。
3.如权利要求1所述混合式气体做功系统，其特征在于：所述速度型做功机构设为多级速度型做功机构。
4.如权利要求1所述混合式气体做功系统，其特征在于：所述容积型做功机构设为活塞式做功机构(21)、罗茨式做功机构(31)、螺杆式做功机构(41)、滑片式做功机构或涡旋式做功机构。
5.如权利要求1所述混合式气体做功系统，其特征在于：所述容积型做功机构设为滚动活塞式做功机构。
6.如权利要求1所述混合式气体做功系统，其特征在于：所述容积型做功机构设为多级容积型做功机构。
7.一种使用如权利要求1至6中任一项所述混合式气体做功系统的动力系统，其特征在于：包括所述混合式气体做功系统(1)和燃烧室(3)，所述混合式气体做功系统(1)的工质入口与所述燃烧室(3)连通。
8.如权利要求7所述动力系统，其特征在于：所述燃烧室(3)设为内燃机(4)的燃烧室。
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