CN109139464A - 一种双螺旋增压装置及包含该双螺旋增压装置的发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及动力机械领域，特别涉及一种双螺旋增压装置及包含该双螺旋增压装置的发动机。双螺旋增压装置包括壳体及可转动地设置于壳体内第一螺旋辊和第二螺旋辊，第一螺旋辊和第二螺旋辊均为锥形结构、且相互啮合，壳体为锥形结构，且大直径端设有进气口，小直径端设有压缩室；一种包含双螺旋增压装置的发动机包括均为锥形结构的双螺旋增压装置和双螺旋做功装置，双螺旋增压装置和双螺旋做功装置的小直径端传动连接，双螺旋增压装置的大直径端和小直径端设有进气口和压缩室；双螺旋做功装置的小直径端和大直径端设有设有燃烧室和排气口，燃烧室与压缩室连通。本发明具有结构紧凑，安全可靠，燃料消耗小，动力输出大，噪音小等优点。
Description
技术领域
本发明涉及动力机械领域，特别涉及一种双螺旋增压装置及包含该双螺旋增压装置的发动机。
背景技术
大型发电厂都采用燃料发电，都是将水烧成高温高压的水蒸汽来带动汽轮机转动，带动发电机发电，近百年来都是采用这种方式。汽轮机是靠许许多多流线型叶片来达到旋转的目的，这样热功转换率很低。汽车活塞发动机热功转换率较高，但是不适合大型发电设备上。因此，急需一种既像燃气轮机那样具有大功率，又像活塞发动机那样具有高效率的设备。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种双螺旋增压装置及包含该双螺旋增压装置的发动机，以实现既具有大功率，又具有高效率的目的。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种双螺旋增压装置，包括壳体及可转动地设置于所述壳体内第一螺旋辊和第二螺旋辊，所述第一螺旋辊和第二螺旋辊均为锥形结构、且相互啮合，所述壳体为锥形结构，且大直径端设有进气口，小直径端设有压缩室，通过第一螺旋辊和第二螺旋辊转动将由所述进气口进入的气体逐渐压缩至所述压缩室内。
所述第一螺旋辊和第二螺旋辊结构相同，均包括螺旋齿，所述螺旋齿的齿面位于同一锥面上，且齿宽、齿深及齿间隙向靠近大直径端逐渐增大，所述螺旋齿的齿根位于方向相反的另一锥面上。
所述第一螺旋辊和第二螺旋辊的螺旋齿与所述壳体的内壁密封配合。
所述壳体上设有用于在所述壳体的内壁与所述螺旋齿之间注入润滑油的注油口。
所述第一螺旋辊和第二螺旋辊分别通过第一传动轴和第二传动轴与所述壳体转动连接，所述第一传动轴和第二传动轴上分别套设有相互啮合的第一传动齿轮和第二传动齿轮，所述第一传动齿轮和第二传动齿轮容置于所述壳体上设有的齿轮室内。
一种包含双螺旋增压装置的发动机，包括均为锥形结构的双螺旋增压装置和双螺旋做功装置，所述双螺旋增压装置的小直径端与所述双螺旋做功装置的小直径端传动连接，所述双螺旋增压装置的大直径端设有进气口，所述进气口处设有风扇，所述双螺旋增压装置的小直径端设有压缩室；所述双螺旋做功装置的小直径端设有燃烧室，大直径端设有排气口，所述燃烧室通过通气管与所述压缩室连通。
所述双螺旋增压装置和双螺旋做功装置均包括壳体及可转动地设置于所述壳体内的第一螺旋辊和第二螺旋辊，第一螺旋辊和第二螺旋辊均为锥形结构、且相互啮合，所述双螺旋增压装置内的第一螺旋辊或第二螺旋辊与所述双螺旋做功装置内的第一螺旋辊或第二螺旋辊传动连接。
所述第一螺旋辊和第二螺旋辊结构相同，均包括螺旋齿，所述螺旋齿的齿面位于同一锥面上，且齿宽、齿深及齿间隙向靠近大直径端逐渐增大，所述螺旋齿的齿根位于方向相反的另一锥面上，所述第一螺旋辊和第二螺旋辊的螺旋齿与所述壳体的内壁密封配合，所述壳体上设有用于在所述壳体的内壁与所述螺旋齿之间注入润滑油的注油口。
所述第一螺旋辊和第二螺旋辊分别通过第一传动轴和第二传动轴与所述壳体转动连接，所述第一传动轴和第二传动轴上分别套设有相互啮合的第一传动齿轮和第二传动齿轮，所述第一传动齿轮和第二传动齿轮容置于所述壳体的小直径端设有的齿轮室内。
所述风扇设置于所述双螺旋增压装置内的第一螺旋辊或第二螺旋辊的端部，所述第一螺旋辊和第二螺旋辊通过设置于所述壳体大直径端的支撑架支撑。
本发明的优点及有益效果是：本发明中的双螺旋增压装置采用一对具有左右渐开线、锥形且具有梯形扣的螺旋辊和底部呈八字形的锥体外壳，通过两排可变化容积的缸室进行压缩空气，本发明具有结构紧凑，安全可靠，噪音小等优点。
本发明中的包含双螺旋增压装置的发动机，包括双螺旋增压装置和双螺旋做功装置，双螺旋增压装置中的两个螺旋辊旋转，缸室的容积沿进气方向逐渐变小，这样就产生了压缩空气至压缩室内，再输送到双螺旋做功装置的燃烧室内。在燃烧室内经过加油燃烧，产生高温高压气体做功，使双螺旋做功装置内两个螺旋辊旋转，双螺旋做功装置的缸室容积沿排气方向逐渐变大，完成排气功能。本发明具有结构紧凑，安全可靠，燃料消耗小，动力输出大，噪音小等优点。
附图说明
图1为本发明双螺旋增压装置的结构示意图；
图2为本发明中双螺旋辊的结构示意图；
图3为本发明中单螺旋辊的结构示意图；
图4为本发明包含双螺旋增压装置的发动机的结构示意图；
图5为图4的A-A剖视图；
图6为图4的俯视图。
图中：1为风扇，2为进气口，3为双螺旋增压装置，4为注油口，5为通气管，6为燃料管路，7为火花塞，8为双螺旋做功装置，9为排气口，10为连接法兰，11为壳体，12为第一螺旋辊，13为第一传动齿轮，14为第一传动轴，15为输出轴，16为第二螺旋辊，17为压缩室，18为第二传动齿轮，19为燃烧室，22为支撑架，23为齿轮室，24为第二传动轴，25为螺旋齿，26为齿根，27为齿间隙。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示，本发明提供的一种双螺旋增压装置，包括壳体11及可转动地设置于壳体11内第一螺旋辊12和第二螺旋辊16，第一螺旋辊12和第二螺旋辊16均为锥形结构、且相互啮合。壳体11为锥形结构，且大直径端设有进气口2，小直径端设有与壳体11的内腔连通的压缩室17，通过第一螺旋辊12和第二螺旋辊16转动将由进气口2进入的气体逐渐压缩至压缩室17内。
第一螺旋辊12的小直径端设有同轴线的4第一传动轴14，第一传动轴14通过轴承与壳体11转动连接；第二螺旋辊16的小直径端设有同轴线的第二传动轴24，第二传动轴24通过轴承与壳体11转动连接。第一传动轴14和第二传动轴24上分别套设有相互啮合的第一传动齿轮13和第二传动齿轮18，第一传动齿轮13和第二传动齿轮18容置于壳体11上设有的齿轮室23内，齿轮室23位于壳体11的小直径端。第一传动齿轮13和第二传动齿轮18的直径相同，从而使第一螺旋辊12和第二螺旋辊16沿相反方向转动、且转速相等。
如图2-3所示，第一螺旋辊12和第二螺旋辊16结构相同，均包括螺旋齿25，螺旋齿25的齿面位于同一锥面上，且齿宽、齿深及齿间隙27向靠近大直径端逐渐增大，螺旋齿25的齿根26位于方向相反的另一锥面上。第一螺旋辊12和第二螺旋辊16的螺旋齿25与壳体11的内壁密封配合，壳体11上设有用于在壳体11的内壁与螺旋齿25之间注入润滑油的注油口。
第一螺旋辊12和第二螺旋辊16同步反向转动，由进气口2进入的气体沿螺旋齿25的齿间隙27进入压缩室17内。因齿间隙27由进气口2向压缩室17逐渐变窄，因此气体被逐渐压缩至压缩室17内，实现增压的功能。
本发明中第一螺旋辊12和第二螺旋辊16的螺旋齿25为双螺旋渐开线，啮合后齿面紧靠齿根，没有缝隙，因此啮合部位完全密封，从而使气体完全沿着螺旋齿25向前流入。第一螺旋辊12和第二螺旋辊16的一端设置相互啮合的第一传动齿轮13和第二传动齿轮18，使第一螺旋辊12和第二螺旋辊16的转动更加平稳可靠。
本发明中的双螺旋增压装置可替代蒸汽轮机，这样大大提高了煤电的转换率。
如图4-5所示，本发明提供的一种包含双螺旋增压装置的发动机，包括均为锥形结构的双螺旋增压装置3和双螺旋做功装置8，双螺旋增压装置3的小直径端与双螺旋做功装置8的小直径端传动连接，双螺旋增压装置3的大直径端设有进气口2，进气口2处设有风扇1，双螺旋增压装置3的小直径端设有压缩室17；双螺旋做功装置8的小直径端设有燃烧室19，大直径端设有排气口9，燃烧室19通过通气管5与压缩室17连通。
双螺旋增压装置3和双螺旋做功装置8均包括壳体11及可转动地设置于壳体11内的第一螺旋辊12和第二螺旋辊16，第一螺旋辊12和第二螺旋辊16均为锥形结构、且相互啮合，双螺旋增压装置3内的第一螺旋辊12或第二螺旋辊16与双螺旋做功装置8内的第一螺旋辊12或第二螺旋辊16传动连接。
如图2-3所示，第一螺旋辊12和第二螺旋辊16结构相同，均包括螺旋齿25，螺旋齿25的齿面位于同一锥面上，且齿宽、齿深及齿间隙27向靠近大直径端逐渐增大，螺旋齿25的齿根26位于方向相反的另一锥面上，第一螺旋辊12和第二螺旋辊16的螺旋齿25与壳体11的内壁密封配合，壳体11上设有用于在壳体11的内壁与螺旋齿25之间注入润滑油的注油口4。
第一螺旋辊12和第二螺旋辊16分别通过第一传动轴14和第二传动轴24与壳体11转动连接，第一传动轴14和第二传动轴24上分别套设有相互啮合的第一传动齿轮13和第二传动齿轮18，第一传动齿轮13和第二传动齿轮18容置于壳体11的小直径端设有的齿轮室23内。
如图6所示，风扇1设置于双螺旋增压装置3内的第一螺旋辊12或第二螺旋辊16的端部，第一螺旋辊12和第二螺旋辊16通过设置于壳体11大直径端的支撑架22支撑，第一螺旋辊12和第二螺旋辊16通过轴承与支撑架22转动连接。
本发明的实施例中，双螺旋增压装置3中的第一传动轴14用于与外部驱动机构连接，第二传动轴24通过连接法兰10与双螺旋做功装置8中的一传动轴连接，双螺旋做功装置8中的另一传动轴为输出轴15。风扇1设置于双螺旋增压装置3内的第一螺旋辊12的端部。
本发明采用锥体结构的双螺旋辊，螺旋辊的螺旋齿为渐开线的梯型扣，是由方形扣演变而来，螺旋式渐开线的每一段儿上的齿距齿宽都是不一样的。它的好处是增加了缸室的数量，缸室的数量在理论上讲是越多越好，这样就能使缸室与缸室的气压递减差越小，也就是说封闭性越好。但有一点随着齿深不断的加深，齿距齿宽也不得不加大加宽，这样才能使齿根部稳固和刚性好。双螺旋辊大部分都是三角锥形的原因是，位于前部的缸室容积越小越好，后部的缸室容积越大越好，这样的反差是为了提高热功利用率。
本发明的工作原理是：
进气和压缩：双螺旋增压装置3中的第一传动轴14与外部驱动机构传动连接，通过外部驱动机构驱动第一传动轴14转动，第一传动轴14与第一螺旋辊12为一体式结构，从而带动第一螺旋辊12和风扇1转动。第一传动轴14通过啮合的第一传动齿轮13和第二传动齿轮18带动第二传动轴24转动，第二传动轴24与第二螺旋辊16为一体式结构，从而带动第二螺旋辊16反向转动。由进气口2进入壳体11内的空气，沿逐渐变窄的齿间隙27被压缩至压缩室17内。
做功和排气：压缩室17内的压缩空气通过气管路5进入双螺旋做功装置8的燃烧室19内，此时燃料管路6向燃烧室19内提供燃料、同时通过火花塞7点火燃烧，燃烧后的气体推动螺旋做功装置8内的第一螺旋辊12和第二螺旋辊16转动，同时燃烧室19内气体进入壳体11内，壳体11内的气体流经逐渐变宽的齿间隙27，且由排气口9排出。
综上所述，本发明中双螺旋增压装置3和双螺旋做功装置8各由一对左右渐开线、锥形且具有梯形扣的螺旋辊和底部呈八字形的锥体外壳等组成，两个螺旋辊啮合、且包裹在外壳里面，形成了两排可变化容积的缸室，缸室容积沿轴向逐渐变大或变小。由于双螺旋增压装置3和双螺旋做功装置8中分别具有压缩室和燃烧室，对缸室都会产生膨胀压力，迫使每个缸室膨胀变大，这样两个螺旋辊就产生了旋转，就产生了动力。双螺旋增压装置3中的两个螺旋辊旋转，缸室的容积沿进气方向逐渐变小，这样就产生了压缩空气至压缩室内，再输送到双螺旋做功装置8的燃烧室内。在燃烧室内经过加油燃烧，产生高温高压气体做功，使双螺旋做功装置8内两个螺旋辊旋转，双螺旋做功装置8的缸室容积沿排气方向逐渐变大，完成排气功能，此时完成一个工作循环。
本发明具有结构紧凑，安全可靠，燃料消耗小，动力输出大，噪音小等优点，且降低能耗减少碳排放，我国每年进口石油等能源上万亿人民币，而每节省一点点都是对国家做出巨大的贡献。本发明是具有涡轮发动机功率大，又具有汽车发动机能耗少的优点的双螺旋发动机。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种双螺旋增压装置，其特征在于，包括壳体(11)及可转动地设置于所述壳体(11)内第一螺旋辊(12)和第二螺旋辊(16)，所述第一螺旋辊(12)和第二螺旋辊(16)均为锥形结构、且相互啮合，所述壳体(11)为锥形结构，且大直径端设有进气口(2)，小直径端设有压缩室(17)，通过第一螺旋辊(12)和第二螺旋辊(16)转动将由所述进气口(2)进入的气体逐渐压缩至所述压缩室(17)内。
2.根据权利要求1所述的双螺旋增压装置，其特征在于，所述第一螺旋辊(12)和第二螺旋辊(16)结构相同，均包括螺旋齿(25)，所述螺旋齿(25)的齿面位于同一锥面上，且齿宽、齿深及齿间隙(27)向靠近大直径端逐渐增大，所述螺旋齿(25)的齿根(26)位于方向相反的另一锥面上。
3.根据权利要求2所述的双螺旋增压装置，其特征在于，所述第一螺旋辊(12)和第二螺旋辊(16)的螺旋齿(25)与所述壳体(11)的内壁密封配合。
4.根据权利要求3所述的双螺旋增压装置，其特征在于，所述壳体(11)上设有用于在所述壳体(11)的内壁与所述螺旋齿(25)之间注入润滑油的注油口。
5.根据权利要求1或2所述的双螺旋增压装置，其特征在于，所述第一螺旋辊(12)和第二螺旋辊(16)分别通过第一传动轴(14)和第二传动轴(24)与所述壳体(11)转动连接，所述第一传动轴(14)和第二传动轴(24)上分别套设有相互啮合的第一传动齿轮(13)和第二传动齿轮(18)，所述第一传动齿轮(13)和第二传动齿轮(18)容置于所述壳体(11)上设有的齿轮室(23)内。
6.一种包含双螺旋增压装置的发动机，其特征在于，包括均为锥形结构的双螺旋增压装置(3)和双螺旋做功装置(8)，所述双螺旋增压装置(3)的小直径端与所述双螺旋做功装置(8)的小直径端传动连接，所述双螺旋增压装置(3)的大直径端设有进气口(2)，所述进气口(2)处设有风扇(1)，所述双螺旋增压装置(3)的小直径端设有压缩室(17)；所述双螺旋做功装置(8)的小直径端设有燃烧室(19)，大直径端设有排气口(9)，所述燃烧室(19)通过通气管(5)与所述压缩室(17)连通。
7.根据权利要求6所述的包含双螺旋增压装置的发动机，其特征在于，所述双螺旋增压装置(3)和双螺旋做功装置(8)均包括壳体(11)及可转动地设置于所述壳体(11)内的第一螺旋辊(12)和第二螺旋辊(16)，第一螺旋辊(12)和第二螺旋辊(16)均为锥形结构、且相互啮合，所述双螺旋增压装置(3)内的第一螺旋辊(12)或第二螺旋辊(16)与所述双螺旋做功装置(8)内的第一螺旋辊(12)或第二螺旋辊(16)传动连接。
8.根据权利要求7所述的包含双螺旋增压装置的发动机，其特征在于，所述第一螺旋辊(12)和第二螺旋辊(16)结构相同，均包括螺旋齿(25)，所述螺旋齿(25)的齿面位于同一锥面上，且齿宽、齿深及齿间隙(27)向靠近大直径端逐渐增大，所述螺旋齿(25)的齿根(26)位于方向相反的另一锥面上，所述第一螺旋辊(12)和第二螺旋辊(16)的螺旋齿(25)与所述壳体(11)的内壁密封配合，所述壳体(11)上设有用于在所述壳体(11)的内壁与所述螺旋齿(25)之间注入润滑油的注油口。
9.根据权利要求7所述的包含双螺旋增压装置的发动机，其特征在于，所述第一螺旋辊(12)和第二螺旋辊(16)分别通过第一传动轴(14)和第二传动轴(24)与所述壳体(11)转动连接，所述第一传动轴(14)和第二传动轴(24)上分别套设有相互啮合的第一传动齿轮(13)和第二传动齿轮(18)，所述第一传动齿轮(13)和第二传动齿轮(18)容置于所述壳体(11)的小直径端设有的齿轮室(23)内。
10.根据权利要求7所述的包含双螺旋增压装置的发动机，其特征在于，所述风扇(1)设置于所述双螺旋增压装置(3)内的第一螺旋辊(12)或第二螺旋辊(16)的端部，所述第一螺旋辊(12)和第二螺旋辊(16)通过设置于所述壳体(11)大直径端的支撑架(22)支撑。
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