CN1221730C - 带短管型预燃室的燃烧室系统 - Google Patents

Abstract

燃烧室系统包括以燃烧控制墙隔开的一个预燃室和一个终端燃烧室。该预燃室构造成其限定了一个包括多个流体上连接在一起构成轴向叠合排列的预燃室分段的多级环形结构，其中，终端燃烧室被同轴安置在环形预燃室结构的内部。

Description

带短管型预燃室的燃烧室系统

                       技术领域

本发明一般来说与燃烧室系统有关，更具体说，与一种同用来将固定件推入工作件或衬底中的燃烧动力工具一起使用的新的改进型燃烧室系统有关，其中，燃烧室系统包括一个预燃室和一个终端燃烧室，其中，预燃室的长宽比，定义为预燃室的长度相对于预燃室的宽度之比，至少等于2∶1，靠此，其燃烧过程的性能或输出功率水平可得到显著提高，并产生工作活塞更大的驱动力，更高的加速水平和更高的速度水平，以及固定件进入它们相应衬底的更大打入深度。

                       背景技术

在前面提到的专利申请中已经指出，燃烧室系统以前已经获得发展，其中，燃烧室包括，或实际上可划分为，一个预燃室和一个终端燃烧室。这类双燃烧室系统的例子是在于1987年5月19日颁发给Adams的美国专利4,665,868，于1985年4月16日颁发给Adams的美国专利4,510,748，和于1982年12月28日颁发给Adams的美国专利4,365,471中公开的。按照这类系统，在预燃室内引发的燃烧生成一个焰锋，它将未燃烧的燃料和空气向前驱动并压缩，进入终端燃烧室，由此，明显提高了系统的功率输出。

更具体说，当引发一次燃烧循环时，预燃室和终端燃烧室都被充以燃料和空气的混合物，然后，预燃室中的混合物被引燃。随后，所引发的焰锋在整个预燃室中传播，因而将其前面的未燃燃料和空气推向终端燃烧室。检查阀将预燃室和终端燃烧室有效地隔离开，只允许焰锋从预燃室进入终端燃烧室但限制了终端燃烧室的任何燃烧产物反向流回到预燃室中。一旦焰锋进入终端燃烧室，它就引燃了安置在终端燃烧室内的压缩燃料和空气混合物。这个过程又提升了终端燃烧室内的燃烧压力，导致终端燃烧室内更有效的燃烧。相应地，这种更高的压力可更有效和更强有力地实现可用的动力，例如，把固定件推过和推出以燃烧为动力的固定件驱动工具。

在前面所提到的美国专利申请中还进一步公开了，通过提高长宽比，它定义为预燃室的长度对宽度之比，燃烧过程的性能可显著改善。更具体说，将预燃室制造成其长度明显大于宽度，是与认为将燃烧室设计得尽可能紧凑才是明智的传统观念背道而驶的，然而，已经发现，长而窄的预燃室可有效地将焰锋前的比传统的，一般是短而宽的预燃室所可能做到的更多未燃燃料和空气推动并进入终端燃料室。此外，这一过程提升了终端燃烧室内的燃烧压力，使终端燃烧室内的燃烧效率更高，相应地，这种更高的压力又可更有效和更强有力地实现可用的动力，例如，把固定件推过和推出以燃烧为动力的固定件驱动工具。

此外，理想的甚至是必须和强制性的是，与某些燃烧动力型固定件驱动工具的使用联系在一起的是，它们应该是便于携带，重量较轻，尺寸较小的。相应地，希望能实现前面所提到的燃烧过程，即终端燃烧室内的燃烧压力得到明显提升，从而可导致终端燃烧室内更高效率的燃烧，据此，这种更高的压力又可更有效和更强有力地实现可用的动力，例如，把固定件推过和推出燃烧动力型固定件驱动工具，但是，这些工具必须是便于携带，重量较轻，尺寸较小的。

因此，在本领域中需要一种有适当结构的新的改进的燃烧动力工具，它可容易地实现增强的功率输出值，使从燃烧动力型工具所获得的最后能量可使燃烧动力工具能用来将固定件装配进衬底或工件内，但是，为达到所需能量输出量而设在工具内的内部结构本身应是紧凑的，以便使工具总体是便于携带，重量较轻，和尺寸较小的。

                       发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种新的改进的燃烧动力型工具。

本发明的另一个目的是提供一种新的改进的燃烧动力型工具，它有效地克服了已有技术燃烧动力型工具所特有的各种工作缺点和不足。

本发明的又一个目的是提供一种新的改进的燃烧动力型工具，其中，该燃烧动力型工具内的燃烧过程的特色是，最后所获得的能量水平很容易得到提高。

本发明的再一个目的是提供一种新的改进的燃烧动力型工具，其中，该燃烧动力型工具内的燃烧过程的特色是，最后所获得的能量水平很容易得到提高，因而，使该燃烧动力型工具能产生提高了的驱动力，加速度和速度特性或参数。

本发明的最后一个目的是提供一种新的改进的燃烧动力型工具，其中，该燃烧动力型工具内的燃烧过程的特色是，最后所获得的能量水平很容易得到提高，因而，使该燃烧动力型工具能凭借紧凑的结构而产生提高了的驱动力，加速度，和速度特性或参数，与此同时，工具总体又是便于携带，重量较轻，尺寸较小的。

前面所述和其他一些目的可按照本发明的教导和原理，通过提供一种新的改进燃烧动力型工具来实现，该工具包括一个实际上区分为预燃室和一个终端燃烧室的燃烧室系统。一个燃烧控制墙将预燃室和终端燃烧室隔开，一个检查阀可运转地附着于燃烧控制墙上，它实际上允许燃烧产物，传播中的燃烧波前沿，和未燃烧的燃料和空气从预燃室流入终端燃烧室，但基本上有效地阻止了任何燃烧产物，传播中的燃烧波前沿，或未燃烧的燃料和空气从终端燃烧室反方向回流至预燃室中。然而，按照本发明的原理和教导，为使该燃烧室系统相对较为紧凑，预燃室具有短管形结构，其中，预燃室最好包括一个二级或三级结构，它由多个串联排列流体上内连接的弧形段组成，它限定了从布置在预燃室的第一端面内的点火器向与终端燃烧室流体上连接的预燃室的第二端面延伸一个流动路径。预燃室的各级沿垂直方向一个堆放在另一个之上，预燃室的第二端面可以是流体上连接至轴向超出预燃室的终端燃烧室，或者，按照更为紧凑的布置技术，终端燃烧室的轴向长度可同轴地容纳在预燃室的轴向长度之内。

                       附图说明

本发明的各种其他目的、特性和附带的优点将通过下面的结合相关附图所作的详细说明而更显见，在各附图中，所有视图中的相同或相应部件都用相同的标识符表示，其中：

图1是按照本发明的原理和教导构造的燃烧室系统的第一个实施方案的示意性剖面图，它给出了预燃室和终端燃烧室的结构和相对布置，其中，预燃室和终端燃烧室相互间是直线且同轴布置的，但是，固定件驱动活塞的轴基本上垂直于预燃室和终端燃烧室的公共轴；

图2是与图1所示相似的一个视图，但是，它表示按照本发明的原理和教导构造的燃烧室系统的第二种实施方案，其中的预燃室是弧形的；

图3A是与图1所示相似的一个视图，但是，表示按照本发明的原理和教导构造的燃烧室系统的第三种实施方案，其中，预燃室包括多个以嵌套方式布置的弧形分段；

图3B是图3A中所公开的燃烧室系统沿图3A的3B-3B线的一个剖面图；

图4是与图1所示相似的一个视图，但是，表示按照本发明的原理和教导构造并表示出预燃室和终端燃烧室的结构和相对配置的燃烧室系统的第四种实施方案，其中，预燃室和终端燃烧室相互是直线且同轴布置的，其中，固定件驱动活塞的轴也是与预燃室和终端燃烧室的公共轴同轴的；

图5A是与图3A所示相似的一个视图，但是，表示按照本发明的原理和教导的燃烧室系统的第五种实施方案，其中，预燃室和终端燃烧室中的每一个都包括多个按嵌套方式布置的弯曲段；

图5B是图5A中所公开的燃烧室系统沿图5A的5B-5B线得到的剖面图；

图5C是图5A中所公开的燃烧室系统沿图5A的5C-5C线得到的剖面图；

图6A是与图3A所示相似的一个视图，但是，它表示按照本发明的原理和教导所构造的燃烧室系统的第六个实施方案，其中，预燃室和终端燃烧室中的每一个都包括多个按嵌套方式布置的弯曲段；

图6B是图6A中所公开的燃烧室系统沿图6A的6B-6B线得到的剖面图；

图6C是图6A中所公开的燃烧室系统沿图6A的6C-6C线得到的剖面图；

图7A是与图3A所示相似的一个视图，但是，表示按照本发明的原理和教导构造的燃烧室系统的第七种实施方案，其中，预燃室包括多个以垂直迭层短管方式布置的弯曲段；

图7B是图7A中所公开的燃烧室系统沿图7A的7B-7B线得到的剖面图；

图7C是图7A所公开的燃烧室系统沿图7A的7C-7C线得到的剖面图；

图8是与图7A所示部分相似的一个透视图，但是，它表示本发明的第八种实施方案，其中，公开了一种三级短管形预燃室；

图9是与图8所示部分相似的一个视图，但是，它表示本发明的第九种实施方案，其中，公开了按另一种方式布置或取向的三级短管式预燃室。

                      具体实施方式

对紧凑的机械设计的兴趣导致在已有技术中形成的燃烧系统具有相对较短的长度和一般来说要比它们的长度大得多的直径或宽度。然而，对它们的长度对宽度之比大大增加了的加长预燃室的试验揭示了这样的事实，即较高长宽比的预燃室在迫使向前进的焰锋前面的未燃燃料和空气进入终端燃烧室方面更为有效。这一改进增高了终端燃烧室内点火发生前的压力，而这又大大地增加了可以从终端燃烧室内的燃烧而获得或可能提取到的动力。为什么加长的预燃室可实现这一结果的原因尚不清楚，但是，试验证据证实了这个事实，即加长的预燃室在迫使更多未燃的燃料和空气进入终端燃烧室因而获得更高的功率输出水平方面的确是成功的。有理由设想，例如，更多的燃料和空气从加长的预燃室泵入终端燃烧室是发生在焰锋从预燃室的点火端向与终端燃烧室相通的预燃室的排出端前进之前的。单靠加长预燃室一项，终端燃烧室功率输出的提高，可高达百分之五十(50％)，这对应于预燃室的长宽比取最佳值的情况。更具体说，按照本发明的原理和教导，已经对具有其长宽比在很大范围内变化的加长预燃室的燃烧室系统做过试验，并已发现，当长宽比处于2∶1量级时，在性能上已经可以得到某些改善。当长宽比处于4∶1至16∶1范围内时，可获得更好的性能，更进一步，当长宽比大约等于10∶1时，获得了最佳性能。总之，实验结果趋于显示，可从加长的直线型预燃室获得的性能改善看上去像是一条钟形曲线，它的峰值处于大约10∶1的长宽比处。另外，还发现，应避免出现预燃室内或其内表面上的不连续性或不规则性，因为此类构造会降低功率输出。还有，已经注意到，预燃室可以包含园的、椭园的、矩形，或其他截面形状，只要预燃室的长度明显大于其平均宽度，它们一样能运行得到非常好。再有，已经注意到，加长的预燃室能方便地清扫排气。

也已经确定，除具有上述各种几何形状的加长预燃室外，可以产生明显增大的活塞功率输出的加长预燃室也可以是弯曲的或折迭的，实际上，返回至它本身。此外，只要弯曲的或折迭的预燃室具有较高的长宽比，上述各种性能优点都是可以获得的。已经发现，例如，在这种加长的和弯曲的预燃室中所生成的焰锋传播得更快。更具体说，将加长的预燃室沿它的长度弯起来，似乎会移动上面提到的钟形曲线和缩短预燃室内的总的燃烧时间。因此又发现或确定了，通过将加长预燃室弯起来和折迭起来，在明显高得多的长宽比值，例如，在15∶1至30∶1的范围内，已经可以实现更高的功率输出和较短的燃烧时间。更具体说，预燃室可以由若干弯曲段形成或包含这些分段，这些分段可以串联联接，嵌套在一起，和/或与多个燃烧室或多个燃烧室段组合在一起，以便形成能实现本发明各目标优点的紧凑组合件。

还进一步确定了，加长预燃室的输出性能会受到涉及预燃室的宽度与厚度尺寸的长宽比的影响。例如，一个具有矩形截面的加长预燃室，本来预期它可以给出增强了的输出性能特性，但是，如果它的宽度与厚度尺寸之比相当高时，都不能运行良好。换句话说，如果一个加长预燃室的结构、形状，或构型使它接近于一条薄带，则它会变得过于阻塞而无法顺利地将未燃的燃料和空气注入终端燃烧室。实验表明，对加长的预燃室来说，最佳或理想的宽与厚度之比是4∶1或更低。

现在来看附图，更具体说，参照附图1，燃烧室系统通常用标记符1表示，可以看出，它包括一个预燃室2和一个终端燃烧室3，其中预燃室和终端燃烧室2和3是靠燃烧控制墙4相互隔开的。点火器5布置在预燃室2的第一端面部分2A内，并可看出，终端燃烧室3是布置在靠近于预燃室2的对面第二端面部分2B。在燃烧控制墙4内限定了一个墙孔4A，以便允许用点火器5引发于预燃室2中的焰锋通过燃烧控制墙4进入终端燃烧室3。此后，终端燃烧室3内燃料和空气混合物的点燃则用来推动工作活塞7。按照本发明的原理和教导，与已有技术燃烧室系统不同，可以看出，预燃室2有一个预先规定的长度尺寸B和一个预先规定的宽度尺寸A，其中，长度B远大于宽度A。更具体说，长度B对宽度A之比，被称为预燃室2的长宽比，至少等于2∶1。检查阀6可运转地布置于终端燃烧室3内并靠近于限定于燃烧控制墙4内的墙孔4A，使障碍最小化，因此，实际上是允许来自预燃室2的燃料和空气混合物能顺畅地进入终端燃烧室3。因此，当燃烧在终端燃烧室3内引发时，那里的压力迅速升高，使检查阀6关闭，于是限制了，实际上是阻止了从终端燃烧室3反向流入预燃室2的回流。还应注意的是，预燃室2的内部周边表面2C基本上是光滑的和没有隆起物或不规则性的，而预燃室2的内部周壁表面2C的二个径向面对面侧壁表面间所限定的平均距离则构成了宽度A。

现在参照图2，可以看到，终端燃烧室3的结构和它相对于工作活塞7的布置关系基本上与图1中第一实施方案的终端燃烧室3是相同的，但是，按照图2中所公开的本发明的第二个实施方案，可以看出，预燃室2包括与一个直线段整体联接的一个弯曲段，以使整个预燃室2空间上更为紧凑。更具体说，诸如图2中所示的预燃室2可允许预燃室具有较高长宽比的特性，以获得相似于使用具有相似长宽比但要求大得多直线空间的加长直筒形预燃室所获得的效果。应注意到，按照构成图2的第二种实施方案的结构，预燃室2的长度是沿基本上是与预燃室2的内周壁表面2C的二个面对面布置的侧壁表面部分之间等距离的一条线，从预燃室2的点火器端2A至预燃室2的燃烧控制墙端2B测量的。还可看出，预燃室2的弯曲段的角度范围大约是270°。

现在参见图3A和3B，按照根据本发明的原理和教导而研制出的进一步节省空间的技术，可以看到，预燃室2包括多个弯曲段2D，它们以串联和嵌套方式相互流体上联接在一起，安排在一个基本上是公共的平面内，因而实际上形成了一个三级预燃室2。或者，预燃室2总体上可以有基本上是S-形构造，螺线构造，或由若干直线和弯曲段组合在一起的其他一些构造形式。诸如图3A和3B中所示的弯曲型预燃室2是用将不同径向尺寸的不同柱体按以上提到的同轴布置方式整体联接在一起的方法形成的。因此，应意识到，连同图3A和3B中所公开的预燃室2的运行一起，在第一个最靠外的预燃室部分2D的区域2A内由点火器5点火而引燃的焰锋首先沿预燃室2的最外面周边行进，然后，通过与预燃室2的最外层和中间层周边流动路径流体连接的第一径向孔进入预燃室2的第二个中间层周边部分2D。

此后，焰锋继续绕预燃室2的中间层周边部分2D行进，随后又通过与预燃室2的中间层和最里层周边流动路径流体上连接的第二径向孔进入预燃室2的第三个最里层的预燃室部分2D。最后，焰锋绕过或通过处于中心位置上的检查阀6，进入终端燃烧室3。或者，点火也可以发生在一个中心燃烧室内，因此，焰锋实际上将径向向外地被顺畅地从预燃室2的里层周边预燃室部分2D引导并蔓延至外层周边预燃室2D，并最后进入终端燃烧室3。不论是那种途径，焰锋在弯曲并基本上是折迭的预燃室部分2D内的运动迫使未燃燃料和空气通过检查阀6并进入终端燃烧室3，使终端燃烧室3内的未燃燃料和空气的压力升高。这种工作压力的增高显著地提高了用来驱动工作活塞的终端燃烧室3的燃烧功率输出。应指出的是，通过增大燃烧室1的长宽比而获得的改进，可以使由活塞7给出的功率输出增加达百分之五十(50％)。

现在参考图4，图4中公开的是在图1中公开的第一个实施方案的一种变型，其中，可以看出，预燃室2，终端燃烧室3，和其中可运转布置着活塞7的驱动室相互都是同轴布置的。这第四种实施方案的预燃室2和终端燃烧室3的体积基本上相同，因此，可相当满意地提高功率输出，这与本发明的目的相符，还应进一步指出的是，图4中第四种实施方案的预燃室2的长与宽之比大约等于4∶1。

继续往下，现在参考图5A-5C，这里公开了按照本发明的原理和教导构造的燃烧室系统的第五种实施方案，可以看到，这种实施方案在预燃室2包括一个三级预燃室结构方面与图3A和3B中所示的第三种实施方案有些相似，但是，除此之外，它的终端燃烧室3同样包括一个三级燃烧室结构。再有，可以看到，这第五种实施方案的预燃室2与图3A和3B中所公开的第三种实施方案的预燃室2的区别是，点火器5是布置在相对预燃室2的一个中心或轴的位置上的，因此，焰锋实际上是从预燃室2的一个径向内侧部分穿过径向通道2E蔓延到预燃室2的径向外侧部分的。与此同时，焰锋将通过燃烧室系统1径向外层部分处的检查阀6引入终端燃室3，并被导向工作活塞7所处的燃烧室系统的一个径向的内层或轴的地点。图6A-6C中所公开的本发明的第六个实施方案基本上与图5A-5C的第五个实施方案相同，只是又公开了布置在预燃室外周墙部分2D内的一个进气阀8和相似地布置在终端燃烧室3外周墙壁部分内的一个排气阀9。这种布置是为了紧凑地安排从终端燃烧室3中清除排气和燃料与空气进入预燃室2的需要。

现在参考图7A-7C，这里公开的是本发明的第七种实施方案，按照这一实施方案，可以看到，预燃室2已被划分为二个同轴安排的分段2D，其中，这二个分段在轴向也是相互隔开的，为的是，例如，可以布置在一个二级，垂直迭合的短管配置中。点火器5位于预燃室分段2D的垂直上方分段中某个预先确定的周边位置上，因而，它所引发的燃烧将绕预燃室分段2D中的上方分段行进，使焰锋随后能穿过与预燃室分段2D中的上方分段流体上联接的壁孔3C到达预燃室分段2D中的下方分段。

在穿过预燃室分段2D中的下方分段后，焰锋向检查阀6蔓延，通过检查阀6后，焰锋进入柱形终端燃烧室3，可以看到，它是按环形围绕的预燃室分段2D径向向内布置的。终端燃烧室3从预燃室2获取未燃燃料和空气(实际上借助于蔓延的焰锋从预燃室2强制进入终端燃烧室)后，焰锋在毗邻工作活塞7的一个地方进入终端燃烧室3。终端燃烧室3的排气可通过布置在终端燃烧室3的一个与工作活塞7相对安置的端壁内的排气阀9完成，而燃料和空气进入预燃室2的上方分段2D则是通过最好布置在点火器5附近的进气阀8完成的。

至此已说明，检查阀6应尽可能畅通无阻，相应地，已经探明，检查阀6可以是常开型或常闭型检查阀，无论是那一种情况，检查阀6都被安置于开启状态，允许气体较通畅地从预燃室2流入终端燃烧室3，然后，在终端燃烧室内的燃料和空气混合物点燃后，将会处于关闭状态。在某些应用中也可能会希望，为彻底地清除废气或将未燃烧的燃料和空气散布到整个系统，而将检查阀6做成在低压力状态下是双向都畅通的。然后，紧随终端燃烧室3内引燃而发生的压力增高将迅速关闭检查阀6，从而限制或实际上阻止了从终端燃烧室3反向流入预燃室2的返流。检查阀6也可以这样安排，即在允许未燃燃料和空气进入终端燃烧室3后，将预燃焰锋熄灭。此后，终端燃烧室3中的点火器可用来引发终端燃烧室3内的燃烧。

现在参考图8，这里公开的是按照本发明的原理教导构造的预燃烧室组合的第八个实施方案，它一般用标志符20表示，可以看到，这个预燃室组合件20的结构与图7A中所公开的预燃室2有点相似，不同的是，作为对图7A的二级、垂直迭合短管型配置的替代，预燃室组合件20包括一个三级、垂直迭合短管型配置。更具体说，预燃室组合件20包括形成预燃室组合件20的第一个上端壁24的支承基底22，和在它们之间共同形成环形预燃室30的沿半径方向在内部和在外部的一对筒形壁26、28。

一对轴向分离的，径向环形隔板32、34，整整连接至并插在径内侧和径外侧筒形壁26、28之间，相应地，隔板32、34实际上将预燃室30分隔为三个垂直或轴向分离的预燃室30-1，30-2，30-3。轴向隔板36在结构上与上端壁24和一对环形隔板32、34一起限定了三个预燃室30-1，30-2，30-30。此外，还可以看出，环形隔板32，34中的任一块板都只充满它的部分园周范围，因此，实际上形成了一对轴向通道38，40，很快就会简要说明，它们的相应用途是将预燃室30-1和30-2，30-2和30-3相互流体上连接起来。

更具体说，因此可以看到，点火器(未示出)可安排在垂直方向或轴向最上方的一个预燃室30-1中的一个预先确定的位置上，并处在垂直或轴向隔板36的右侧，以便引发将沿上方预燃室30-1的周边行进的燃烧，其焰锋随后蔓延穿过第一个轴向通道38而进入下一个或中间的那个预燃室30-2。以与焰锋在最上端预燃室30-1中蔓延的相似方式，就是说，在沿周边穿行了轴向处于中间位置的预燃室30-2之后，焰锋蔓延通过第二个轴向通道40并进入最下面的预燃室30-3。预燃室组合件20的下端面部分，更具体说，径向内园筒壁部分26的下端面部分上还有一对沿直径方向面对面的径向通道42、44，来自预燃室30-3的焰锋和未燃燃料和空气可以通过它们进入轴向布置的终端燃烧室的下端(未示出)。端壁46限定了预燃室30-3的下端。

与前面所公开的各实施方案一样，检查阀(未示出)当然是布置在终端燃烧室(未示出)下端的，并且可以类似于图7A的第七个实施方案的方式，事实上与二个通道42，44中的每一个都可操纵结合的，以便方便地控制从预燃室组合件20进入终端燃烧室(未示出)的焰锋、未燃燃料和空气，但又能有效地限制从终端燃烧室(未示出)反向流入预燃室组合件20的燃烧及燃烧产物的回流。终端燃烧室(未示出)当然也有一个与其可操纵结合的工作活塞(未示出)。在蔓延的火焰头有效地迫使未燃燃料和空气从预燃室30-3进入终端燃烧室(未示出)之后，终端燃烧室(未示出)内形成燃烧，借此，例如：工作活塞(未示出)将被驱动而向下运动，继而将一个固定件压进某个衬底中。

最后参考图9，这里公开的是按照本发明的原理和教导而构造的预燃室组合件的第九个实施方案，它一般用标志符120来表示。可以看到，这个预燃室组合件120的结构与图8中公开的预燃室组合件20的结构基本上相似，但不同的是，预燃室组合件120实际上相对于图8的预燃室组合件20在垂直方向上是被倒立了，其重要意义很快就会清楚。因此还应指出的是，在描述预燃室组合件120的结构时，为与预燃室组合件20的结构相比较，预燃室组合件120中相应于预燃室组合件20的各组成部分将用相似的标志符来表示，所不同的只是对预燃室组合件120来说，这些符号都在100系列内。

现在更具体说，可看到，预燃室组合件120包括一个支承基座122，它形成了预燃室组合件120的第一个下端壁124和一对径向内侧和径向外侧筒形壁126、128，这一对壁共同形成了一个在其中间的环形预燃室130。一对轴向分开的径向环形隔板132、134整体连接至，并插在径向内侧和径向外侧筒形壁126、128之间，因此，隔板132、134实际上将预燃室130分割成三个垂直或轴向隔开的预燃室130-1，130-2，130-3。轴向隔板136也在结构上与下端壁124和一对环形隔板132，134一起限定了三个预燃室130-1，130-2，130-3。此外，还可看到，二块环形隔板132、134中的每一个都只是部分地形成其圆周范围，因此，实际上形成了一对轴向通道138、140，很快就会说明，这二个孔是相应地用来将预燃室130-1和130-2，130-2和130-3相互流体上联接起来的。因此不难理解，和预燃室组合件20的情况一样，点火器(未示出)可以布置在垂直或轴向最下面的预燃室130-1内的一个预先规定的位置处，在垂直或轴向隔板136的左侧，从而可使引发的燃烧绕着最下面的预燃室130-1的周边行进，使焰锋随后蔓延并穿过第一个轴向通道138，进入下一个或轴向处于中间位置的预燃室130-2。与焰锋在最下面那个预燃室130-1中的蔓延方式相似，就是说，在沿周边绕过轴向中间位置的那个预燃室130-2之后，焰锋蔓延并通过第二个轴向通道140，进入最上面的那个预燃室130-3。预燃室组合件120的上端部分，更具体说，径向内侧筒形壁部分126的上端部分还有在直径方向面对面布置的一对径向通道142、144，来自预燃室130-3的焰锋和未燃燃料和空气可通过它们进入轴向布置的终端燃烧室(未示出)的上端。端壁146限定了预燃室130-3的下端。

按照预燃室组合件120的独特布置，特别是关于终端燃烧室(未示出)和与图7A和8中公开的实施方案相似的方式，终端燃烧室(未示出)实际上是采用了放置在内筒壁126内，因此，终端燃烧室(未示出)内的燃烧将重直或轴向向下蔓延，如图9所示。相应地，与前面所公开的各种实施方案的情况一样，检查阀(未示出)采用了布置在终端燃烧室(未示出)的上端，并且，实际上可以与图7A中第七个实施方案相似的方式可操纵地连接于通道142、144中的任何一个，以便对从预燃室组合件120进入终端燃烧室(未示出)的焰锋，未燃燃料和空气实现方便的控制，但又能有效地限制了从终端燃烧室(未示出)反向进入预燃室组合件120的回流。终端燃烧室(未示出)当然也有一个可操纵结合于此的工作活塞(未示出)，因而，在蔓延中的焰锋迫使未燃燃料和空气从预燃室130-3进入终端燃烧室(未示出)之后，燃烧在终端燃烧室(未示出)中形成，因而，例如，工作活塞(示示出)将被向下驱动，继而将固定件压入某个衬底中。

这样，我们可以看到，按照本发明的原理和教导，已经公开了一种包括一个与终端燃烧室结合在一起使用的加长预燃室的燃烧室系统，连同此类预燃室一起，已经提供了若干独特的结构布置，其中，预燃室是空间上紧凑和高效的。更具体说，预燃室实际上被划分为多个轴向分离但迭合在一起的预燃室或分段，它们实际上形成了二级或三级预燃室结构或组合件。此外，为了使预燃室和终端燃烧室组合件更为紧凑，终端燃烧室实际上被轴向安置在预燃室的里面。

显然，借助于上述教导，本发明的很多变异和修改都是可能的。更具体说，应指出的是，已经公开的各种不同实施方案已经反映出，有无穷的结构，几何形状，和比例可实现或体现加长型燃烧室，从而有效地提高可从终端燃烧室获得的功率输出水平。因此应理解，在所附权利要求书的范围内，本发明也可通过不同于此处所讨论的方式而实现。

Claims (15)

1.一个燃烧室系统，包括：

一个预燃室，它包括一个第一端壁，一个布置在所述第一端壁对面的第二端壁，并且限定在所述第一端壁和第二端壁之间的距离定义了所述预燃室的长度，一个第一侧壁，和一个布置在所述第一侧壁对面的第二侧壁，并且，所述第一侧壁和第二侧壁间所限定的距离定义了所述预燃室的宽度，其中，所述预燃室的长度比所述预燃室的宽度大；

一个流体上联接至所述预燃室的终端燃烧室；

一个与所述预燃室是可操作结合的点火装置，用来在所述预燃室内引发可燃混合物的燃烧；

所述预燃室包括流体上连接在一起并绕一个轴布置在多级轴向叠合环形排列中的多个预燃室分段，并具有预先规定的轴向长度；和

其中，具有预先规定的轴向长度的终端燃烧室安置在所述预燃室的所述多级轴向叠合环形排列的内部。

2.按照权利要求1所述的燃烧室系统，其中，所述预燃室的长宽比，定义为所述预燃室的长度对所述预燃室的宽度之比，至少等于2∶1。

3.按照权利要求2所述的燃烧室系统，其中，所述预燃室的长宽比在2∶1至16∶1的范围内。

4.按照权利要求1所述的燃烧室系统，其中，所述预燃室的内部表面部分基本上是光滑的。

5.按照权利要求1所述的燃烧室系统，其中，所述预燃室的所述轴向长度和所述终端燃烧室的所述轴向长度基本相等。

6.按照权利要求1所述的燃烧室系统，其中，所述预燃室和所述终端燃烧室是相互同轴布置的。

7.按照权利要求1所述的燃烧室系统，其中，所述终端燃烧室的一个端壁装备了一个排气孔，用来将燃烧产物朝在其上要完成做功的部件排放。

8.按照权利要求1所述的燃烧室系统，其中，具有限定于其中的一个壁孔的燃烧控制墙是插入于所述预燃室和所述终端燃烧室之间并将所述二燃烧室分隔开的。

9.按照权利要求1所述的燃烧室系统，其中，由多个相互流体上联接在一起的预燃室分段组成的所述预燃室包括一个第一径向内筒部分，一个第二径向外筒部分，一个用来隔开所述预燃室各分段的相对二端的轴向隔墙，和至少一个用来将所述预燃室划分为所述多个预燃室分段的径向隔墙。

10.按照权利要求9所述的燃烧室系统，其中，由所述流体上联接在一起的多个预燃室分段组成的所述预燃室包括一个二级轴向叠合的环形排列。

11.按照权利要求10所述的燃烧室系统，其中，所述二级轴向叠合的环形排列预燃室包括：

一个第一环形预燃室分段，它限定于所述径向内侧和径向外侧的筒形部分之间，具有布置在相对于所述轴的一个预先规定圆周位置的一个第一端面部分，布置于所述第一环形预燃室分段的所述第一端面部分内的一个点火器，和一条从所述第一端面部分沿圆周边延伸到第二端面部分的环形流动路径，这里所述第二端面部分布置在所述第一端面部分所处的所述第一预定圆周位置附近的一个预定圆周位置上；

一个第二环形预燃室分段，它限定于所述径向内侧和径向外侧筒形部分之间，并具有一个布置于相对于所述轴的一个预定圆周位置处的第一端面部分，它与所述第一环形预燃室分段的所述第二端面部分基本上是轴向对齐的，和一条沿周边从所述第二环形预燃室分段的第一端面部分延伸至第二端面部分的环形流动路径，这里所述第二端面部分布置在所述第二环形预燃室分段的所述第一端面部分所处位置附近的一个预定圆周位置上，它流体上连接到所述的终端燃烧室；

一个轴向通道，它将所述第一环形预燃室分段的所述第二端面部分和所述第二环形预燃室分段的所述第一端面部分流体上相互联接在一起，使所述第一和第二环形预燃室分段流体上联接在一起。

12.按照权利要求9所述的燃烧室系统，其中，所述的包括流体上连接在一起的多个预燃烧室分段的预燃室包括一个三级轴向叠合环形排列。

13.按照权利要求12所述的燃烧室系统，其中所述的三级轴向叠合环形排列预燃室包括：

一个第一环形预燃室分段，它限定于所述径向内侧和径向外侧的筒形部分之间，具有布置在相对于所述轴的一个预先规定圆周位置的一个第一端面部分，布置于所述第一环形预燃室分段的所述第一端面部分内的一个点火器，和一条从所述第一端面部分沿圆周边延伸至第二端面部分的环形流动路径，这里，所述第二端面部分布置在所述第一端面部分所处的所述第一预定圆周位置附近的一个预定圆周位置上；

一个第二环形预燃室分段，它限定于所述径向内侧和径向外侧筒形部分之间，并具有一个布置于相对于所述轴的一个预定圆周位置处的第一端面部分，它与所述第一环形预燃室分段的所述第二端面部分基本上是轴向对齐的，和一条沿周边从所述第二环形预燃室分段的第一端面部分延伸至第二端面部分的环形流动路径，这里，所述第二端面部分布置在所述第二环形预燃室分段的所述第一端而部分所处第一预定圆周位置附近的一个预定圆周位置上；

一个第一轴向通道，它将所述第一环形预燃室分段的所述第二端面部分和所述第二环形预燃室分段的所述第一端面部分流体上相互联接在一起，使所述第一和第二环形预燃室分段流体上联接在一起；

一个第三环形预燃室分段，它限定于所述径向内侧和径向外侧筒形部分之间并流体上联接至所述终端燃烧室；和

一个第二轴向通道，它流体上将所述第二环形预燃室分段的所述第二端面部分与所述第三环形预燃室分段相接，使所述第二和第三环形预燃室分段流体上联接在一起。

14.按照权利要求13所述的燃烧室系统，其中，所述第一环形预燃室分段包括所述多个预燃室分段的一个最上方分段，使所述多个预燃室分段中的燃烧过程是轴向向下进行的。

15.按照权利要求13所述的燃烧室系统，其中，所述第一环形预燃室分段包括所述多个预燃室分段中的一个最下方分段，使所述多个预燃室分段中的燃烧过程是轴向向上进行的。

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