CN104265475A - 一种热能动力发动机输出功率调速器及其调速方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械能输出调速装置领域，尤其是高压热能动力设备动力输出平衡调速装置领域。具体是一种热能动力发动机输出功率调速器，在高压热能动力设备高压气缸的输出同心轴左右两边设置大齿轮和小齿轮，并在输出轴左右两边设置与之配合的小齿轮和大齿轮；输出同心轴上的大齿轮与输出轴上的小齿轮配合，构成加速机构；输出同心轴上的小齿轮与输出轴上的大齿轮配合，构成减速机构。本发明具有高温气体在高压气缸内热能利用率高达80%以上；克服了输出轴旋转快慢不稳定，容易断裂；克服了高压气缸容易爆缸；输出轴转速均匀，输出功率稳定；制造和拆装便捷；能长时间稳定工作。
Description
技术领域
本发明属于机械能输出调速装置领域，尤其是高压热能动力设备动力输出平衡调速装置领域。
背景技术
高压热能动力设备需要向气缸内喷射工质，工质雾化后高温快速膨胀产生高压工质气体，推动活塞做功，高压热能动力设备是一种利用高温气体做功的动力设备，气缸内的活塞在进气和排气速度一样时，高温气体热能利用率低，工质进入气缸不能快速气化膨胀，气化片散热慢，热能利用率低；雾化工质气体吸入时间快，气化片无法吸收高温热能，热量损耗较多。如果活塞上的曲轴直接连接输出轴，会导致动力在输出轴上的速度和力度不均匀，输出轴时快时慢，运行一段时间后会断裂，甚至会导致气缸爆缸，整个热能动力设备无法长时间稳定工作。如中国专利201410177352.4、201410177354.3、201410177321.9、201410177315.3、201410177406.7、201410177409.0、201410177416.0、201410177835.4、201410177325.7、201410177867.4、201410177313.4、201410177351.X、201410177361.3、201410177365.1、201410177469.2、201410177834.X、201410177324.2、201410177311.5、201410177314.9、201410177788.3、201410177528.6中描述的高压热能动力设备，热能利用效率不高，存在做功功率不能稳定输出，长时间做功会导致输出轴断裂或爆缸等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能稳定输出动能的调速机械结构，使得高压气缸内的活塞在进气缓冲一定时间后快速膨胀，快速排气使得高压气缸的气化片具有一定吸热时间，使进入气缸气化片的高温气体被吸收利用产生高压工质气体推动活塞产生强有力的机械能，高压气缸进气快速，缓冲后快速排气产生时间差，这种缓冲时间使得高温热能被气化片高效吸收，产生的机械能推动活塞带动输出同心轴旋转，输出同心轴不稳定的转速调速至稳定传递给输出轴是本发明要解决的技术问题；
解决本发明技术问题的技术方法是：快速拉动高压气缸内的活塞进气，缓冲一定时间后快速排气，使得进入高压气缸内的雾化工质能够被气化片快速气化，热能被气化片充分吸收利用，高压气缸产生高压推力推动活塞产生强有力的机械能。
本发明提供的技术方案是：一种热能动力发动机输出功率调速器，其特征是，在高压热能动力设备高压气缸的输出同心轴左右两边设置大齿轮和小齿轮，并在输出轴左右两边设置与之配合的小齿轮和大齿轮；输出同心轴上的大齿轮与输出轴上的小齿轮配合，构成加速机构；输出同心轴上的小齿轮与输出轴上的大齿轮配合，构成减速机构；使得高压气缸排气时加速。
进一步，优选大齿轮与小齿轮采用耦合齿轮结构。
进一步，优选大齿轮与小齿轮采用离合式结构。
进一步，优选大齿轮与小齿轮采用摩擦式结构，大齿轮和小齿轮为大摩擦轮和小摩擦轮。
进一步，优选大齿轮与小齿轮采用摩擦式结构，大齿轮和小齿轮为大摩擦片和小摩擦片。
进一步，优选在高压热能动力设备高压气缸的输出同心轴左右两边设置大齿轮和小齿轮，并在输出轴左右两边设置与之耦合的小齿轮和大齿轮；输出同心轴上的大齿轮与输出轴上的小齿轮耦合，构成加速机构；输出同心轴上的小齿轮与输出轴上的大齿轮耦合，构成减速机构。
进一步，所述大齿轮与小齿轮齿数比根据发动机功率与转速设置。
进一步，优选大齿轮与小齿轮齿数比为8：1或10：1耦合齿。
进一步，优选输出同心轴一边是180度半齿大齿轮耦合360度全齿小齿轮；输出同心轴另一边是360度全齿大齿轮耦合180度半齿小齿轮。
进一步，优选大齿轮与小齿轮采用锁定式结构，大齿轮和小齿轮均为360度全齿结构，大齿轮和小齿轮轮流锁定工作。
进一步，优选大齿轮与小齿轮采用锁定式结构，大齿轮和小齿轮均为360度全摩擦轮结构，大摩擦轮和小摩擦轮轮流锁定工作。
进一步，所述大齿轮与小齿轮采用耦合齿轮结构，优选输出同心轴一边是180度半齿大齿轮耦合360度全齿小齿轮；输出同心轴另一边是360度全齿大齿轮耦合180度半齿小齿轮。
进一步，所述大齿轮与小齿轮采用离合式结构，大齿轮和小齿轮均为360度耦合齿轮结构，大齿轮和小齿轮轮流离合工作。
进一步，所述大齿轮与小齿轮采用离合式结构，大齿轮和小齿轮均为360度摩擦轮结构，大摩擦轮和小摩擦轮轮流离合工作。
进一步，所述大齿轮与小齿轮采用摩擦式结构，优选输出同心轴一边是180度半摩擦大摩擦轮配合360度全摩擦小摩擦轮；输出同心轴另一边是360度全摩擦大摩擦轮配合180度半摩擦小摩擦轮。
进一步，所述大齿轮与小齿轮采用离合式结构，优选大齿轮和小齿轮均为360度全齿结构，大齿轮和小齿轮轮流离合工作。
进一步，在所述大齿轮与小齿轮中部设置调整齿轮弹簧。
上述发动机输出功率调速器的调速方法是：高压气缸上的活塞通过连杆连接曲轴，曲轴固定在输出同心轴上，曲轴带动输出同心轴旋转，输出同心轴一边设置大齿轮配合小齿轮进行加速，另一边设置小齿轮配合大齿轮进行减速，使活塞排气时加速8-10倍，雾化工质在气化片上缓冲一定时间后快速排出；曲轴连接同心输出轴，同心输出轴和输出轴之间通过大齿轮和小齿轮进行加减速缓冲，使高温热能在高压气缸内能够被气化片充分吸收产生动能，同时又能使输出轴均匀旋转，达到调速目的。
本发明的优点是：高温热能在高压气缸内热能利用率高达80%以上；克服了输出轴旋转快慢不稳定，容易断裂；克服了高压气缸容易爆缸；输出轴转速均匀，输出功率稳定；制造和拆装便捷；能长时间稳定工作。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明齿轮式结构减速装置示意图；
图3是本发明齿轮式结构加速装置示意图；
图中：1为活塞；2为连杆；3为曲轴；4为输出同心轴；5为大齿轮；6为小齿轮；7为输出轴。
具体实施方式
参照附图，更详细说明本发明的实施方式。在如中国专利201410177352.4、201410177354.3、201410177321.9、201410177315.3、201410177406.7、201410177409.0、201410177416.0、201410177835.4、201410177325.7、201410177867.4、201410177313.4、201410177351.X、201410177361.3、201410177365.1、201410177469.2、201410177834.X、201410177324.2、201410177311.5、201410177314.9、201410177788.3、201410177528.6中描述的高压热能动力设备输出轴设置调速器。
实施例1
上述发动机输出功率调速器采用齿轮式结构，包括活塞1、连杆2、曲轴3、输出同心轴4、大齿轮5、小齿轮6和输出轴7，活塞1通过连杆2连接曲轴3，曲轴3固定在输出同心轴4上；在输出同心轴4左右两边设置大齿轮5和小齿轮6，并在输出轴7左右两边设置与之配合的小齿轮5和大齿轮6，输出同心轴4上的大齿轮5配合输出轴7上的小齿轮6，输出同心轴4上的小齿轮6配合输出轴7上的大齿轮5，大齿轮5和小齿轮6组成齿轮耦合式结构；所述大齿轮5与小齿轮6齿数比为10：1效果最好，其次是8：1，其他奇数比9：1；
加速结构是所述大齿轮5与小齿轮6所采用的齿轮结构是输出同心轴4上的大齿轮5为180度半齿结构，输出轴7上的小齿轮6为360度全齿结构；
减速结构是所述大齿轮5与小齿轮6所采用的齿轮结构是输出同心轴4上的大齿轮5为360度全齿结构，输出轴7上的小齿轮6为180度半齿结构；
当高压气缸进气时，输出同心轴4右边大齿轮5有齿部分与输出轴7上的小齿轮6耦合，输出同心轴4左边小齿轮6无齿部分与输出轴7上的大齿轮5同步耦合；
当高压气缸排气时，输出同心轴4左边小齿轮6半齿部分与输出轴7上的大齿轮5耦合，输出同心轴4右边大齿轮5无齿部分与输出轴7上的小齿轮6同步耦合；
形成左右两边的齿轮耦合式结构轮流工作。
实施例2
上述发动机输出功率调速器采用离合式结构，包括活塞1、连杆2、曲轴3、输出同心轴4、大齿轮5、小齿轮6和输出轴7，活塞1通过连杆2连接曲轴3，曲轴3固定在输出同心轴4上；在输出同心轴4左右两边设置大齿轮5和小齿轮6，并在输出轴7左右两边设置与之配合的小齿轮5和大齿轮6，输出同心轴4上的大齿轮5配合输出轴7上的小齿轮6，输出同心轴4上的小齿轮6配合输出轴7上的大齿轮5，大齿轮5和小齿轮6组成齿轮耦合式结构；所述大齿轮5与小齿轮6齿数比为10：1效果最好，其次是8：1；所述大齿轮5与小齿轮6均采用齿轮结构是360度全齿结构；左右两边离合式轮流工作；
当高压气缸排气时，输出同心轴4左边小齿轮6与输出轴7上的大齿轮5耦合工作，此时输出同心轴4右边大齿轮5与输出轴7上的小齿轮6离开不工作；
当高压气缸进气时，输出同心轴4右边大齿轮5与输出轴7上的小齿轮6耦合工作，此时输出同心轴4左边小齿轮6与输出轴7上的大齿轮5离开不工作；
形成左右两边的齿轮离合式结构轮流工作。
实施例3
上述发动机输出功率调速器采用离合式结构，包括活塞1、连杆2、曲轴3、输出同心轴4、大齿轮5、小齿轮6和输出轴7，活塞1通过连杆2连接曲轴3，曲轴3固定在输出同心轴4上；在输出同心轴4左右两边设置大齿轮5和小齿轮6，并在输出轴7左右两边设置与之配合的小齿轮5和大齿轮6，输出同心轴4上的大齿轮5配合输出轴7上的小齿轮6，输出同心轴4上的小齿轮6配合输出轴7上的大齿轮5，大齿轮5和小齿轮6组成摩擦式结构；所述大齿轮5与小齿轮6齿数比为10：1效果最好，其次是8：1；所述大齿轮5与小齿轮6均采用耐磨橡胶材质的摩擦轮；左右两边摩擦轮同时工作；
当高压气缸排气时，输出同心轴4左边小齿轮6与输出轴7上的大齿轮5摩擦工作，此时输出同心轴4右边大齿轮5与输出轴7上的小齿轮6同步工作；
当高压气缸进气时，输出同心轴4右边大齿轮5与输出轴7上的小齿轮6摩擦工作，此时输出同心轴4左边小齿轮6与输出轴7上的大齿轮5同步工作；
形成左右两边的齿轮摩擦式结构同时工作。
实施例4
上述发动机输出功率调速器采用离合式结构，包括活塞1、连杆2、曲轴3、输出同心轴4、大齿轮5、小齿轮6和输出轴7，活塞1通过连杆2连接曲轴3，曲轴3固定在输出同心轴4上；在输出同心轴4左右两边设置大齿轮5和小齿轮6，并在输出轴7左右两边设置与之配合的小齿轮5和大齿轮6，输出同心轴4上的大齿轮5配合输出轴7上的小齿轮6，输出同心轴4上的小齿轮6配合输出轴7上的大齿轮5，大齿轮5和小齿轮6组成齿轮耦合式结构；所述大齿轮5与小齿轮6齿数比为10：1效果最好，其次是8：1；所述大齿轮5与小齿轮6均采用齿轮结构是360度全齿结构；左右两边锁定式轮流工作；
当高压气缸排气时，输出同心轴4左边小齿轮6与输出轴7上的大齿轮5锁定工作，此时输出同心轴4右边大齿轮5与输出轴7上的小齿轮6非锁定不工作；
当高压气缸进气时，输出同心轴4右边大齿轮5与输出轴7上的小齿轮6锁定工作，此时输出同心轴4左边小齿轮6与输出轴7上的大齿轮5非锁定不工作；
形成左右两边的齿轮锁定式结构轮流工作。
Claims (10)
1.一种热能动力发动机输出功率调速器，其特征是，在高压热能动力设备高压气缸的输出同心轴左右两边设置大齿轮和小齿轮，并在输出轴左右两边设置与之配合的小齿轮和大齿轮；输出同心轴上的大齿轮与输出轴上的小齿轮配合，构成加速机构；输出同心轴上的小齿轮与输出轴上的大齿轮配合，构成减速机构；高压气缸排气时加速。
2.如权利要求1所述发动机输出功率调速器，其特征是：所述大齿轮与小齿轮采用耦合齿轮结构。
3.如权利要求1所述发动机输出功率调速器，其特征是：所述大齿轮与小齿轮采用离合式结构。
4.如权利要求1所述发动机输出功率调速器，其特征是：所述大齿轮与小齿轮采用摩擦式结构或大齿轮和小齿轮为大摩擦轮和小摩擦轮或大齿轮和小齿轮为大摩擦片和小摩擦片。
5.如权利要求1所述发动机输出功率调速器，其特征是：所述在高压热能动力设备高压气缸的输出同心轴左右两边设置大齿轮和小齿轮，并在输出轴左右两边设置与之耦合的小齿轮和大齿轮；输出同心轴上的大齿轮与输出轴上的小齿轮耦合，构成加速机构；输出同心轴上的小齿轮与输出轴上的大齿轮耦合，构成减速机构。
6.如权利要求1所述发动机输出功率调速器，其特征是：所述所述大齿轮与小齿轮齿数比根据发动机功率与转速设置。
7.如权利要求2所述发动机输出功率调速器，其特征是：所述大齿轮与小齿轮齿数比为8：1或10：1耦合齿。
8.如权利要求5所述发动机输出功率调速器，其特征是：所述输出同心轴一边是180度半齿大齿轮耦合360度全齿小齿轮；输出同心轴另一边是360度全齿大齿轮耦合180度半齿小齿轮；或所述大齿轮与小齿轮采用锁定式结构，大齿轮和小齿轮均为360度全齿结构，大齿轮和小齿轮轮流锁定工作；或所述大齿轮与小齿轮采用锁定式结构，大齿轮和小齿轮均为360度全摩擦轮结构，大摩擦轮和小摩擦轮轮流锁定工作；或所述大齿轮与小齿轮采用耦合齿轮结构，输出同心轴一边是180度半齿大齿轮耦合360度全齿小齿轮；输出同心轴另一边是360度全齿大齿轮耦合180度半齿小齿轮；或所述大齿轮与小齿轮采用离合式结构，大齿轮和小齿轮均为360度耦合齿轮结构，大齿轮和小齿轮轮流离合工作；或所述大齿轮与小齿轮采用离合式结构，大齿轮和小齿轮均为360度摩擦轮结构，大摩擦轮和小摩擦轮轮流离合工作；或所述大齿轮与小齿轮采用摩擦式结构，输出同心轴一边是180度半摩擦大摩擦轮配合360度全摩擦小摩擦轮；输出同心轴另一边是360度全摩擦大摩擦轮配合180度半摩擦小摩擦轮；或所述大齿轮与小齿轮采用离合式结构，大齿轮和小齿轮均为360度全齿结构，大齿轮和小齿轮轮流离合工作。
9.如权利要求1所述发动机输出功率调速器，其特征是：所述在所述大齿轮与小齿轮中部设置调整齿轮弹簧。
10.如权利要求1-9任一项所述发动机输出功率调速器的调速方法是：高压气缸上的活塞通过连杆连接曲轴，曲轴固定在输出同心轴上，曲轴带动输出同心轴旋转，输出同心轴一边设置大齿轮配合小齿轮进行加速，另一边设置小齿轮配合大齿轮进行减速，使活塞排气时加速8-10倍，雾化工质在气化片上缓冲一定时间后快速排出；曲轴连接同心输出轴，同心输出轴和输出轴之间通过大齿轮和小齿轮进行加减速缓冲，使高温热能在高压气缸内能够被气化片充分吸收产生动能，同时又能使输出轴均匀旋转，达到调速目的。
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