CN202746033U - 扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统，包括组合活塞气缸机构、双工质连续燃烧室和燃气活塞动力机构，所述组合机构气缸经组合机构进气门与组合机构进气道连通，所述组合机构气缸经组合机构供气门与所述双工质连续燃烧室的氧化剂入口连通，所述双工质连续燃烧室的燃气工质出口经动力机构进气门与所述燃气活塞动力机构的动力机构气缸连通，所述动力机构气缸经动力机构排气门与动力机构排气道连通，所述双工质连续燃烧室的蒸汽工质出口经组合机构充气门与所述组合机构气缸连通。本实用新型所公开的扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统结构简单，大大提高了热动力系统的效率。

Description

扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统

技术领域

本实用新型涉及热能与动力领域，尤其是一种热动力系统。

背景技术

利用连续燃烧室同时产生燃气工质（即与燃烧化学反应处于同一空间、同一相的气体工质）和蒸汽工质（例如水蒸汽等）的双工质连续燃烧室，具有效率高、排放低的优势，但是如果将这两种工质混合使用，将使蒸汽工质难以回收，如果将这两种工质分别用于做功又会造成机构复杂，例如在以大气为氧化剂源的系统中，即需要燃气活塞动力机构，也需要压气机构，还需要蒸汽做功机构。因此，需要发明一种结构更为简单的，利用双工质连续燃烧室的活塞热动力系统。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提出的技术方案如下：

一种扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统，包括组合活塞气缸机构、双工质连续燃烧室和燃气活塞动力机构，所述组合活塞气缸机构包括组合机构气缸，在所述组合机构气缸上设组合机构进气门、组合机构供气门、组合机构排气门和组合机构充气门，所述组合机构气缸经组合机构进气门与组合机构进气道连通，所述组合机构气缸经组合机构供气门与所述双工质连续燃烧室的氧化剂入口连通，所述双工质连续燃烧室的燃气工质出口经动力机构进气门与所述燃气活塞动力机构的动力机构气缸连通，所述动力机构气缸经动力机构排气门与动力机构排气道连通，所述双工质连续燃烧室的蒸汽工质出口经组合机构充气门与所述组合机构气缸连通。

本实用新型中，所述组合机构进气门、所述组合机构供气门、所述组合机构排气门和所述组合机构充气门部分或全部受组合机构控制系统控制使所述组合活塞气缸机构按照吸气冲程-压气供气冲程-蒸汽扫气做功冲程-排气冲程循环模式工作；所述动力机构进气门和动力机构排气门受动力机构控制系统控制使所述燃气活塞动力机构按照充气膨胀做功冲程-排气冲程循环模式工作。

所述组合机构气缸依次经组合机构排气门、散热器和高压泵与所述双工质连续燃烧室的液体工质入口连通。

所述扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统还包括储罐，所述储罐的工质入口与所述组合机构排气门和/或所述动力机构排气道连通，所述储罐的工质出口与所述双工质连续燃烧室的所述液体工质入口连通。

在所述动力机构排气道上设动力叶轮机构。

在所述组合机构进气道上设叶轮压气机。

在所述双工质连续燃烧室的燃气工质腔和蒸汽工质腔之间设连通通道。

在所述连通通道设逆止阀。

一种提高所述扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统的效率的方法，使所述连续燃烧室内的空气过量系数小于1.95。

本实用新型中，可使所述双工质连续燃烧室内的空气过量系数小于1.95、1.90、1.85、1.80、1.75、1.70、1.65、1.60、1.55、1.50、1.45、1.40、1.35、1.30、1.25、1.20、1.15、1.10或小于1.05，或等于1.00。

本实用新型中，所述逆止阀可设为大压差逆止阀或小压差逆止阀。所谓的大压差逆止阀是指等于或大于一个大气压的压差可以使其开启的逆止阀；所谓的小压差逆止阀是指小于一个大气压的压差可以使其开启的逆止阀。

本实用新型中，所谓双工质连续燃烧室是指能够产生燃气工质和蒸汽工质的连续燃烧室。

本实用新型中，所谓组合活塞气缸机构是指气缸上至少设有进气门、供气门、排气门和充气门的活塞气缸机构；所谓进气门是指控制进气的气门，所谓供气门是指控制压缩气体流出的气门（相当于传统活塞式气体压缩机的排气门），所谓排气门是指控制膨胀做功后的缸内气体流出的气门，所谓充气门是指控制所述双工质连续燃烧室产生的蒸汽工质充入所述组合机构气缸的气门。

本实用新型中，所谓的气门是指任何能够使气体通道断通的机构，例如传统内开气门、外开气门、受控喷嘴等。

本实用新型中，所谓燃气活塞动力机构是指利用所述双工质连续燃烧室产生的燃气工质进行做功的活塞动力机构。

本实用新型的原理是：通过对所述组合机构进气门、所述组合机构供气门、所述组合机构排气门和所述组合机构充气门的正时控制，使所述组合活塞气缸机构的活塞处于吸气冲程时只有所述组合机构进气门开启，处于压气供气冲程时只有所述组合机构供气门可开启（此所述组合机构供气门相当于活塞式压气机的排气门，一般说来此门多为逆止阀），处于蒸汽扫气做功冲程时所述组合机构充气门开启一段时间后关闭，处于排气冲程时只有所述组合机构排气门开启，之后进入下一个循环；由所述双工质连续燃烧室产生的燃气工质（即与燃烧化学反应处于同一空间、同一相的气体工质）通过所述燃气活塞动力机构对外输出动力，所述燃气活塞动力机构的工作模式为：所述燃气活塞动力机构的活塞处于上止点附近时所述动力机构进气门开启，使充入所述动力机构气缸充入一定量燃气工质后关闭，所述燃气工质推动所述燃气活塞动力机构的活塞做功，做功完了时所述燃气活塞动力机构的活塞进入排气冲程，所述动力机构排气门处于开启状态。

本实用新型中，所谓的两个装置连通，是指流体可以在两个装置之间单向或者双向流通。所谓的连通是指直接连通或经控制机构、控制单元或其他控制部件间接连通。

本实用新型中，应根据公知技术在必要的地方设部件、单元和系统。

本实用新型的有益效果如下:

本实用新型所公开的扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统结构简单，大大提高了热动力系统的效率。

附图说明

图1所示的是本实用新型实施例1的结构示意图；

图2所示的是本实用新型实施例2的结构示意图；

图3所示的是本实用新型实施例3的结构示意图；

图4所示的是本实用新型实施例4的结构示意图；

图5所示的是本实用新型实施例5的结构示意图；

图6所示的是本实用新型实施例6的结构示意图；

图7所示的是本实用新型实施例7的结构示意图，

图中：

1组合活塞气缸机构、2双工质连续燃烧室、3燃气活塞动力机构、4组合机构进气门、5组合机构进气道、6组合机构排气门、7散热器、8高压泵、9液体工质入口、10蒸汽工质出口、11组合机构充气门、12组合机构气缸、13组合机构供气门、14氧化剂入口、15燃气工质出口、16动力机构进气门、17动力机构气缸、18动力机构排气门、19动力机构排气道、22动力叶轮机构、23叶轮压气机、88储罐、100连通通道、101逆止阀。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统，包括组合活塞气缸机构1、双工质连续燃烧室2和燃气活塞动力机构3，所述组合活塞气缸机构1包括组合机构气缸12，在所述组合机构气缸12上设组合机构进气门4、组合机构供气门13、组合机构排气门6和组合机构充气门11，所述组合机构气缸12经所述组合机构进气门4与组合机构进气道5连通，所述组合机构气缸12经所述组合机构供气门13与所述双工质连续燃烧室2的氧化剂入口14连通，所述双工质连续燃烧室2的燃气工质出口15经动力机构进气门16与所述燃气活塞动力机构3的动力机构气缸17连通，所述动力机构气缸17经动力机构排气门18与动力机构排气道19连通，所述双工质连续燃烧室2的蒸汽工质出口10经所述组合机构充气门11与所述组合机构气缸12连通。

本实施例中，所述组合机构进气门4、所述组合机构供气门13、所述组合机构排气门6和所述组合机构充气门11部分或全部受组合机构控制系统控制，使所述组合活塞气缸机构1按照吸气冲程-压气供气冲程-蒸汽扫气做功冲程-排气冲程循环模式工作；所述动力机构进气门16和动力机构排气门18受动力机构控制系统控制，使所述燃气活塞动力机构3按照充气膨胀做功冲程-排气冲程循环模式工作。

本实施例中，所述蒸汽工质腔中的工质为水，所述连续燃烧室内的空气过量系数小于1.95。气体工质经所述组合机构进气道5进入所述组合活塞气缸机构1中，在被所述组合活塞气缸机构1压缩后，经所述组合机构供气门13进入所述双工质连续燃烧室2的燃气工质腔中，燃料在所述燃气工质腔中进行燃烧产生的高温高压工质经动力机构进气门16进入所述燃气活塞动力机构3中，并推动其做功，然后在由所述动力机构排气道19排出所述燃气活塞动力机构3；由于所述燃气工质腔进行燃烧时，所述外壁的温度也具有很高的温度，此时可以利用燃气工质腔外壁的温度对蒸汽工质腔中的水进行加热，并使水汽化为水蒸气，此时的水蒸气经所述蒸汽工质出口10和所述组合机构充气门11进入所述组合活塞气缸机构1的所述组合机构气缸12中并推动所述组合活塞气缸机构1做功，然后经所述组合机构排气门6排出所述组合活塞气缸机构1。

可选择地，所述蒸汽工质腔中的工质可设为其它可以汽化的液体工质。

实施例2

如图2所示的扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统，其与实施例1的区别在于：所述组合机构气缸12依次经组合机构排气门6、散热器7和高压泵8与所述双工质连续燃烧室2的液体工质入口9连通，所述组合活塞气缸机构1的活塞上行时，水蒸气经所述组合机构排气门6排出所述组合活塞气缸机构1，并经所述散热器7进行降温，再由高压泵8经所述液体工质入口9泵入所述所述燃气工质腔，然后进入下一循环。

实施例3

如图3所示的扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统，其与实施例2的区别在于：在所述动力机构排气道19上设动力叶轮机构22，在所述组合机构进气道5上设叶轮压气机23；所述动力叶轮机构22与所述叶轮压气机23共轴设置并对其输出动力。

从所述动力机构排气道19排出的工质，仍然具有较高的能量，可推动所述动力叶轮机构22做功，并对外输出动力；在所述组合机构进气道5上设叶轮压气机23以增加进气量。

可选择地，所述动力叶轮机构22与所述叶轮压气机23设为不共轴设置，所述动力叶轮机构22对外输出动力。

可选择地，所述动力叶轮机构22与所述叶轮压气机23可任选一个进行上述设置。

实施例4

如图4所示的扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统，其与实施例2的区别在于：在所述双工质连续燃烧室2的燃气工质腔和蒸汽工质腔之间设连通通道100。

在所述燃气工质腔燃烧产生的高温高压气体一部分经所述连通通道100进入所述蒸汽工质腔，以加速所述蒸汽工质腔中工质的汽化速度。

实施例5

如图5所示的扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统，其与实施例4的区别在于：在所述连通通道100设逆止阀101，以使工质只能从所述燃气工质腔进入所述蒸汽工质腔中。

实施例6

如图6所示的扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统，其与实施例2的区别在于：所述扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统还包括储罐88，所述储罐88设置在所述散热器7和所述高压泵8之间的连通通道上。从所述组合活塞气缸机构1的所述组合机构排气门6排出的气体工质经所述散热器7冷却后形成的液体工质可存储在所述储罐88中，然后再经所述高压泵8泵入所述双工质连续燃烧室2的蒸汽工质腔中。

实施例7

如图7所示的扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统，其与实施例6的区别在于：在所述动力机构排气道19上设散热器7，所述动力机构排气道19排出的气体工质经所述散热器7降温后形成液体工质，所述液体工质经液体出口存储在所述储罐88中，所述液体工质再由所述高压泵8泵入所述双工质连续燃烧室2的蒸汽工质腔中。

显然，本实用新型不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本实用新型所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统，包括组合活塞气缸机构（1）、双工质连续燃烧室（2）和燃气活塞动力机构（3），其特征在于：所述组合活塞气缸机构（1）包括组合机构气缸（12），在所述组合机构气缸（12）上设组合机构进气门（4）、组合机构供气门（13）、组合机构排气门（6）和组合机构充气门（11），所述组合机构气缸（12）经所述组合机构进气门（4）与组合机构进气道（5）连通，所述组合机构气缸（12）经所述组合机构供气门（13）与所述双工质连续燃烧室（2）的氧化剂入口（14）连通，所述双工质连续燃烧室（2）的燃气工质出口（15）经动力机构进气门（16）与所述燃气活塞动力机构（3）的动力机构气缸（17）连通，所述动力机构气缸（17）经动力机构排气门（18）与动力机构排气道（19）连通，所述双工质连续燃烧室（2）的蒸汽工质出口（10）经所述组合机构充气门（11）与所述组合机构气缸（12）连通。

2. 如权利要求1所述扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统，其特征在于：所述组合机构气缸（12）依次经所述组合机构排气门（6）、散热器（7）和高压泵（8）与所述双工质连续燃烧室（2）的液体工质入口（9）连通。

3.如权利要求2所述扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统，其特征在于：所述扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统还包括储罐（88），所述储罐（88）的工质入口与所述组合机构排气门（6）和/或所述动力机构排气道（19）连通，所述储罐（88）的工质出口与所述双工质连续燃烧室（2）的所述液体工质入口（9）连通。

4.如权利要求1所述扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统，其特征在于：在所述动力机构排气道（19）上设动力叶轮机构（22）。

5.如权利要求1或4所述扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统，其特征在于：在所述组合机构进气道（5）上设叶轮压气机（23）。

6.如权利要求1或2所述扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统，其特征在于：在所述双工质连续燃烧室（2）的燃气工质腔和蒸汽工质腔之间设连通通道（100）。

7.如权利要求6所述扫气式双工质连续燃烧室活塞热动力系统，其特征在于：在所述连通通道（100）设逆止阀（101）。

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