CN203430658U - 一种新型对喷转子式外燃机气缸及对喷转子式外燃机 - Google Patents

Abstract

本实用新型是基于气动原理的一种新型外燃机，属于动力机械系统的外燃机领域。本实用新型的对喷转子式外燃机气缸包括缸体、工作室，缸体上设有进气管和排气管，缸体内部还包括三角形转子；三角形转子与缸体内壁接触；工作室为三角形转子与缸体之间所形成的动态密闭空间；进气管、排气管均有两个，分别为一次进气管、二次进气管、一次排气管和二次排气管；一次进气管和二次进气管进气口。本实用新型提供了一种新型对喷转子式外燃机，使其在综合现有外燃机的优点，同时可以满足高功率输出和大范围无极变速的要求。

Description

一种新型对喷转子式外燃机气缸及对喷转子式外燃机

技术领域

本实用新型属于动力机械系统的外燃机领域，是基于气动原理实用新型的一种新型外燃机。

背景技术

外燃机也称为外燃式发动机，它与内燃机虽然都是利用燃料的内能来转化为机械能，但是它们的工作方式却有很大的不同。其中内燃机是将燃料和空气混合物在气缸内燃烧来把产生的热能直接转化为机械能的，而外燃机是将在外部燃烧室中燃烧得到的高温高压燃烧产物直接通入外燃机中，使燃烧产物膨胀并且把其动能同时转化为机械能，或者是利用燃烧产物来加热循环的工质(如蒸汽动力装置中利用燃气加热水),使工质膨胀做功转化为机械能，这些做功方式的动力装置称为外燃动力装置或称外燃机。

现有的外燃机主要有活塞式外燃机、涡轮发动机、斯特林发动机等，它们基本工作原理都是将外部已燃燃料的热能转换为机械能的转置，这些外燃机因其结构简单、工作稳定等优点，分别被广泛用于各个领域，如鱼雷、轻型水下潜水器等。由于外燃机被广泛用于鱼雷、轻型水下潜水器等在水下运行装置的动力，根据鱼雷、轻型水下潜水器等这些装置运行的要求，外燃机应该同时满足高功率和无极变速的要求。目前已有的外燃机中，斯特林发动机由于结构比较复杂，比功率较低等缺点而没有广泛应用，而应用最广泛的发动机是活塞和涡轮这两类发动机，比如国内外众多热动力鱼雷大多都采用活塞式外燃机或涡轮发动机。但是这两种发动机也有其自身的缺陷，主要表现在高功率和无级变速之间的矛盾，其中活塞式外燃机可以大范围的无级变速，但活塞式外燃机的功率输出有限，无法满足高速下的功率要求。为了满足这一功率就要求必须发展涡轮发动机，而涡轮发动机也有其自身的缺陷，虽然它可以满足鱼雷、轻型水下潜水器等设备对高航速、高功率的要求，但涡轮发动机动力系统实现大范围无级变速时机构和经济性下降较大，因此它只适合小范围的无级变速，无法满足大范围无级变速的要求。综上所述，现有的外燃机虽然在结构上进行了大量的优化和改进，但都因为发动机自身结构和工作方式，限制了其在某些方面的突破，如活塞式外燃机输出功率有限，而涡轮发动机的主要缺点则是其无法满足大范围无级变速的要求。

为了克服现有外燃机的上述缺点，人们通过不断地改进发动机的一些运行方式及结构参数，如改变活塞式外燃机的工作室形状，改变涡轮发动机叶栅形状等等，但终究因为现有发动机自身的结构和工作方式的限制，使它们的效率提高程度有限，无法从根本解决现有外燃机不能同时满足高功率和无极变速要求的缺点。

中国专利号：201220001639.8，公开日：2012年11月21日，公开了一份名称为液体活塞外燃机的专利文件，该实用新型公开了一种液体活塞外燃机，包括气液缸、液压动力机构、液体工质回送系统和锅炉，所述气液缸经气体工质控制阀与所述锅炉的蒸气出口连通，在所述气液缸上设排气口，在所述排气口处设排气控制阀，所述气液缸上设液体工质出口和液体工质回流口，所述液体工质出口与所述液压动力机构的动力液体入口连通，所述液压动力机构的液体出口与所述液体工质回送系统连通，所述液体工质回送系统与所述液体工质回流口连通。该实用新型省略了发动机的活塞曲柄连杆机构，具有效率高、体积小、重量轻等优势。但是该实用新型因为自身的结构和工作方式的限制，输出功率仍然有限，不能满足高功率输出。

中国专利号：99816745.2 ，公开日：2002年06月05日，公开了一份名称为提高效率的涡轮发动机的专利文件，该涡轮发动机具有一个转子和一个流体流动通道，该流体流动通道延伸通过压缩、燃烧和膨胀或涡轮阶段,其中流体流经流体流动通道而对转子进行驱动。涡轮发动机具有一个或多个定子-转子-定子组件并使用一个具有涡轮叶片的平转子盘。在燃烧期间捕获流体从而能升高温度和压力且同时在燃烧期间将流体保持在接近于定容的状态。流体被多次重新进入到转子中从而使得涡轮发动机的移动部件周期性地暴露给发动机循环的不同部分，为了减低部件的平均温度因而允许有更高的压缩比率和燃烧温度。但是该实用新型无法满足大范围无级变速的要求。

实用新型内容

、要解决的问题

针对现有外燃机无法从根本解决现有外燃机同时满足高功率输出和大范围无极变速要求的问题，本实用新型提供了一种新型对喷转子式外燃机，使其在综合现有外燃机的优点，同时可以满足高功率输出和大范围无极变速的要求。

、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种新型对喷转子式外燃机内部设有一种新型对喷转子式外燃机气缸；该对喷转子式外燃机气缸，包括缸体，所述的缸体上设有进气管和排气管，所述的缸体内部还包括三角形转子；所述的三角形转子与缸体内壁接触；所述的三角形转子与缸体之间所形成工作室，所述的工作室为动态密闭空间；所述的进气管、排气管均有两个，分别为一次进气管、二次进气管、一次排气管和二次排气管。

优选地，所述的一次进气管管口、二次进气管管口分别位于缸体短轴线逆时针旋转0~45˚的范围内。

优选地，所述的一次进气管的中心线、二次进气管的中心线与缸体长轴线所形成的夹角范围均为10˚~40˚。

优选地，所述的一次进气管与二次进气管呈中心对称。

优选地，所述的一次排气管的中心线、二次排气管中心线均与缸体的长轴线重合。一种新型对喷转子式外燃机，所示的外燃机采用对喷转子式外燃机气缸。

本实用新型基于以下几个方面的机理：（1）转子式外燃机的工作原理和活塞式外燃机基本相同，都是使高温高压的燃烧产物在其内部膨胀做功来转化为机械能的，具体到本实用新型，是通过控制进气压力和进气口截面积，控制进入发动机内部的高温高压燃烧产物的量，从而实现大范围的无极变速；（2）转子式外燃机继承了转子发动机（内燃机）曲轴转一圈燃烧室做三次功，具体到本实用新型，采用二次进气和二次排气的设计，这样外燃机转子转一圈，可以高温高压工质可以六次通入气缸，做六次功，从而实现高功率输出。

、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型进气管、排气管均有两个，采用二次进气和二次排气的设计，这样外燃机转子转一圈，高温高压工质可以六次通入气缸，做六次功，从而实现高功率输出；

（2）本实用新型工作原理和活塞式外燃机基本相同，都是使高温高压的燃烧产物在其内部膨胀做功来转化为机械能的，因此通过控制进气压力和进气口截面积，就可以合理的控制进入其内部的高温高压燃烧产物的量，来实现无极变速；

（3）本实用新型所述的一次进气管管口、二次进气管管口分别位于缸体短轴线逆时针旋转0~45˚的范围内，即进气口的位置位于转子运动的上止点附近，可以有效提高发动机膨胀做功的能力；

（4）本实用新型所述的一次进气管的中心线、二次进气管的中心线与缸体长轴线所形成的夹角范围均为10˚~40˚，可以使气流可以平顺的进入工作室中做功，提高工作效率；

（5）本实用新型所述的一次排气管的中心线、二次排气管中心线均与缸体的长轴线重合，可以保证排气口排气时，使工质膨胀完全。

附图说明

图1为本实用新型的原理图。

图2是转子式外燃机气缸工作过程示意图；

图3是本实用新型的结构示意图。

图中标号说明：1、缸体；2、三角形转子；3、工作室；4、一次进气口；5、二次进气口；6、一次排气口；7、二次排气口。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

实施例 1

如图1、图2、图3所示，一种新型对喷转子式外燃机，包括对喷转子式外燃机气缸，该气缸包括缸体1，缸体1上设有进气管和排气管，缸体1内部还包括三角形转子2；三角形转子2与缸体1内壁接触；三角形转子2与缸体1之间所形成工作室3，所述的工作室3为动态密闭空间；进气管、排气管均有两个，分别为一次进气管4、二次进气管5、一次排气管6和二次排气管7。其中一次进气管4和二次进气管5进气口压力分别为10MPa和12MPa，直径分别为35mm和40mm。另外一次进气管4管口、二次进气管5管口分别位于缸体短轴线逆时针旋转25˚的位置，一次进气管4的中心线、二次进气管5的中心线与缸体长轴线所形成的夹角范围均为30˚，即一次进气管4与二次进气管5呈中心对称。一次排气管6的中心线、二次排气管7中心线均与缸体1的长轴线重合。

本实用新型中转子式外燃机采用二次进气和二次排气方案，以此获得更高的输出功，为了清楚的说明其工作原理，现选取其中的一个工作室（箭头标记的工作室）来说明。转子发动机和往复式发动机的做功原理相同即都是使高温高压的工质的内能在发动机内部膨胀做功转化为机械能，但是其工作方式不同，往复式发动机采用一次进气一次排气过程，而转子发动机采用二次进气和二次排气的做功过程，具体工作循环为：（A）是一次进气过程，（B）是一次膨胀做功过程，（C）一次排气过程，（D）是二次进气过程，（E）是二次膨胀做功过程，（F）二次排气过程。

实施例 2

同实施例1，所不同的是一次进气管4和二次进气管5进气口压力分别为25MPa和30MPa，直径分别为45mm和50mm。另外一次进气管4管口、二次进气管5管口分别位于缸体短轴线上。一次进气管4的中心线、二次进气管5的中心线与缸体长轴线所形成的夹角均为10˚。

实施例 3

同实施例1，所不同的是一次进气管4和二次进气管5进气口压力分别为45MPa和50MPa，，直径分别为55mm和60mm。另外一次进气管4管口、二次进气管5管口分别位于缸体短轴线逆时针旋转45˚的位置，一次进气管4的中心线、二次进气管5的中心线与缸体长轴线所形成的夹角均为40˚。

Claims (6)

1.一种新型对喷转子式外燃机气缸，包括缸体（1），所述的缸体（1）上设有进气管和排气管，其特征在于：所述的缸体（1）内部还包括三角形转子（2）；所述的三角形转子（2）与缸体（1）内壁接触；所述的三角形转子（2）与缸体（1）之间形成工作室（3），所述的工作室（3）为动态密闭空间；所述的进气管、排气管均有两个，分别为一次进气管（4）、二次进气管（5）、一次排气管（6）和二次排气管（7）。

2.根据权利要求1所述的一种新型对喷转子式外燃机气缸，其特征在于：所述的一次进气管（4）管口、二次进气管（5）管口分别位于缸体短轴线逆时针旋转0~45˚的范围内。

3.根据权利要求1所述的一种新型对喷转子式外燃机气缸，其特征在于：所述的一次进气管（4）的中心线、二次进气管（5）的中心线与缸体长轴线所形成的夹角范围为10˚~40˚。

4.根据权利要求2或3所述的一种新型对喷转子式外燃机气缸，其特征在于：所述的一次进气管（4）与二次进气管（5）呈中心对称。

5.根据权利要求1所述的一种新型对喷转子式外燃机气缸，其特征在于：所述的一次排气管（6）的中心线、二次排气管（7）中心线均与缸体（1）的长轴线重合。

6.一种新型对喷转子式外燃机，其特征在于：包括权利要求1-5中任意一项所述的新型对喷转子式外燃机气缸。

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