專利名稱：用燃燒爐供熱的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)及雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)，特別是一種用燃燒爐供熱的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)。本發(fā)明還涉及用于該中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)的雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開說明書02125235.1所公開的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)中，每個(gè)作功汽缸都設(shè)有相應(yīng)的帶控制閥和噴油器的燃燒室，雖然中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)具有循環(huán)熱效率最高，提高效率的潛力也最大等優(yōu)點(diǎn)，但因采用這種噴油燃燒方式的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)只適合燃用液體及氣體燃料，很難使用煤炭等固體燃料，因而限制了這種內(nèi)燃機(jī)在發(fā)電等領(lǐng)域的大范圍應(yīng)用。
另外，上述專利說明書中的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)使用的是傳統(tǒng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，還有未被完全平衡的往復(fù)質(zhì)量，這使內(nèi)燃機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中仍存在震動(dòng)問題。同時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力活塞在往復(fù)運(yùn)行過程中也會(huì)被所產(chǎn)生的側(cè)向力作用，增加了活塞的運(yùn)行阻力，使曲柄連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率并沒有達(dá)到最高狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在上述中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)上提供一種用燃燒爐供熱的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)不僅能使用液體和氣體燃料，而且還可以使用煤炭等固體燃料。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于該中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)的雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下結(jié)構(gòu)方式，它包括裝有壓氣活塞的壓氣汽缸、裝有動(dòng)力活塞的作功汽缸和裝有配氣活塞的副缸；壓氣汽缸設(shè)有進(jìn)氣門和出氣閥，在作功汽缸上裝有燃?xì)饪刂崎y和與排氣管路相接的排氣門，作功汽缸利用陶瓷材料進(jìn)行隔熱，并采用傳統(tǒng)活塞環(huán)或在汽缸下側(cè)內(nèi)壁上設(shè)置密封環(huán)的密封方式，副缸內(nèi)的配氣活塞把副缸分成上側(cè)的大副缸和下側(cè)的小副缸(活塞桿占用部分容積)；壓氣汽缸經(jīng)出氣閥、中間冷卻器和控制閥與小副缸連通，小副缸又經(jīng)該控制閥與置于作功汽缸排氣管路內(nèi)的回?zé)崞鬟B通，回?zé)崞鞯某鰵舛私?jīng)進(jìn)氣控制閥與大副缸連通，在大副缸上設(shè)有相應(yīng)的出氣控制閥，大副缸經(jīng)出氣控制閥后通向供氣管路，該管路又分成二股，一股作為一次空氣管路通向帶燃料噴射器的燃燒爐，另一股作為二次空氣管路通向燃燒爐的二次空氣進(jìn)口，出燃燒爐的燃?xì)夤苈方?jīng)燃?xì)饪刂崎y通向作功汽缸。
為便于對(duì)進(jìn)入燃燒爐不同氣口的空氣流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，上述的供氣管路分成二股后，一股經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥通向帶燃料噴射器的燃燒爐，另一股經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥通向燃燒爐的二次空氣進(jìn)口。也可在供氣管路分成二股后，一股經(jīng)循環(huán)泵通向帶燃料噴射器的燃燒爐，另一股直接通向燃燒爐的二次空氣進(jìn)口。在作功汽缸利用陶瓷材料隔熱，并采用在汽缸下側(cè)內(nèi)壁上設(shè)置密封環(huán)的密封方式時(shí)，在所設(shè)的陶瓷隔熱層的內(nèi)表面再增設(shè)金屬耐熱層，該金屬耐熱層的下側(cè)邊緣與汽缸下側(cè)內(nèi)壁之間具有一定的間隙距離，讓兩者互不接觸。在上述的燃燒爐使用固體燃料時(shí)，比如以煤粉為燃料，為除去燃?xì)庵械幕曳?，在出燃燒爐的燃?xì)夤苈飞显O(shè)有離心除塵器。
在把這種用燃燒爐供熱的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)制成大容量的動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，在這樣的動(dòng)力系統(tǒng)中，燃燒爐通過燃?xì)夤苈吩谂c多臺(tái)作功汽缸體連通時(shí)，每臺(tái)作功汽缸體的曲軸輸出端經(jīng)離合器和錐齒輪分別與同步軸上相應(yīng)的錐齒輪相嚙合，以便讓各作功汽缸體能保持相同的轉(zhuǎn)速。
在上述中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)中，為使曲柄連桿機(jī)構(gòu)的往復(fù)質(zhì)量被完全平衡，同時(shí)也消除活塞所受的側(cè)向力，本發(fā)明采用了一種雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)，在這種機(jī)構(gòu)中，每側(cè)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)包括相應(yīng)的活塞、連桿和曲軸，兩套曲柄連桿機(jī)構(gòu)平行布置，每側(cè)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的活塞下部銷座之間通過連接結(jié)構(gòu)相連，在每個(gè)銷座的兩側(cè)或外側(cè)設(shè)有弧面或平面的導(dǎo)向滑座，該滑座可沿所對(duì)應(yīng)的汽缸下側(cè)的滑軌面滑動(dòng)，在兩曲軸的同一側(cè)端，固定有齒數(shù)相同并互相嚙合的同步齒輪。
兩側(cè)活塞下部銷座之間的連接結(jié)構(gòu)包括兩種方式，一種結(jié)構(gòu)是從兩銷座內(nèi)側(cè)向內(nèi)伸出的搭接臂，兩搭接臂的端部具有相同但反向布置的連接齒，通過兩個(gè)連接齒的相互嚙合使兩銷座間保持著固定的距離，并允許兩銷座沿活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向相互少量滑動(dòng)。另一種結(jié)構(gòu)是用一個(gè)其端部鉸接在兩活塞下側(cè)銷座或銷座內(nèi)側(cè)的側(cè)連座上的連接橫桿，該連接橫桿使銷座間保持著固定的距離，并允許兩銷座沿活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向相互移動(dòng)。
中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)中的動(dòng)力活塞、壓氣活塞和配氣活塞都可利用雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力，在雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)與作功汽缸相組合時(shí)，為充分利用兩作功汽缸中間的空間，在兩平行布置的作功汽缸之間設(shè)有一個(gè)壓氣汽缸，該汽缸內(nèi)的壓氣活塞經(jīng)活塞桿的下端與連接橫桿的中間部位相鉸接。在雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)與壓氣汽缸相組合時(shí)，兩平行布置的壓氣汽缸中的壓氣活塞分別經(jīng)各自的活塞桿與下側(cè)相對(duì)應(yīng)的銷座相連。在雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)與副缸相組合時(shí)，兩平行布置的副缸構(gòu)成副缸體，其內(nèi)的配氣活塞分別經(jīng)各自的穿過副缸下面缸蓋的活塞桿與下側(cè)的銷座相連。
由于本發(fā)明的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)采用燃燒爐提供熱量，從而能根據(jù)需要把燃燒爐設(shè)計(jì)成適合燃用液體、氣體或固體燃料的結(jié)構(gòu)方式，這樣便可以制成專門使用煤炭等固體燃料的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)，從而能讓其在發(fā)電領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，以代替目前效率較低的燃煤蒸汽發(fā)電方式。
當(dāng)本發(fā)明的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)采用雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)后，由于能對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的往復(fù)質(zhì)量進(jìn)行完全平衡，同時(shí)也消除了活塞所受的側(cè)向作用力，這樣，便可讓中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中更為安靜，并有利于向大功率化發(fā)展，也提高了曲柄連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)的效率。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1為本發(fā)明采用燃燒爐供熱的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)循環(huán)布置圖。
圖2是為圖1中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)所設(shè)的帶流量調(diào)節(jié)閥的燃燒爐結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是為圖1中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)所設(shè)的另一種帶循環(huán)泵的燃燒爐結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明用燃燒爐供熱的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)的工作過程原理圖。
圖中①、進(jìn)氣過程和排氣過程，②、壓縮排出過程和中間冷卻過程，③、回?zé)徇^程，④、燃燒作功過程。
圖5為本發(fā)明中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)中采用雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)的作功汽缸結(jié)構(gòu)。
圖6是沿圖5中A-A線的剖視圖。
圖7、在作功汽缸兩側(cè)設(shè)有壓氣汽缸的缸體結(jié)構(gòu)圖。
圖8、在兩作功汽缸之間設(shè)有壓氣汽缸的缸體結(jié)構(gòu)圖。
圖9為本發(fā)明中采用雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)的作功汽缸和壓氣汽缸結(jié)構(gòu)圖。
圖10為本發(fā)明中采用雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)的副缸體結(jié)構(gòu)圖。
圖11為本發(fā)明的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)作功汽缸體中的雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)副缸體中的雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)布置圖。
圖12為本發(fā)明用燃燒爐供熱的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)采用雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)后的總體循環(huán)結(jié)構(gòu)布置圖。
圖13為本發(fā)明的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)用一臺(tái)燃燒爐向三臺(tái)作功汽缸體提供作功燃?xì)獾目傮w布置示意圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1本發(fā)明采用燃燒爐供熱的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)循環(huán)布置圖中，這種內(nèi)燃機(jī)包括裝有壓氣活塞19的壓氣汽缸15、裝有動(dòng)力活塞40的作功汽缸27和裝有配氣活塞57的副缸50。在這里，動(dòng)力活塞40被制成雙作用，其下部設(shè)有壓氣活塞19，構(gòu)成雙作用活塞41。相應(yīng)的壓氣汽缸15也設(shè)在了作功汽缸27的下部。壓氣汽缸15具有進(jìn)氣門17和出氣閥18，進(jìn)氣門和出氣閥裝在壓氣汽缸下側(cè)位置的缸蓋16上。壓氣活塞19上行吸氣時(shí)，外界的空氣可沿箭頭1方向經(jīng)進(jìn)氣門17進(jìn)入壓氣汽缸。在作功汽缸27上裝有燃?xì)饪刂崎y33和排氣門35，排氣門與排氣管路36相接。為減少作功汽缸的散熱損失，作功汽缸利用陶瓷材料制成陶瓷隔熱層28進(jìn)行隔熱，并采用在作功汽缸下側(cè)內(nèi)壁上設(shè)置密封環(huán)29的方式密封。這種密封方式的特點(diǎn)是動(dòng)力活塞40不與高溫陶瓷隔熱層28接觸，密封環(huán)29也遠(yuǎn)離高溫作功燃?xì)猓蛊准饶鼙３指邷貤l件下的隔熱性能，又可讓密封環(huán)在低溫條件下與動(dòng)力活塞潤滑接觸。由于對(duì)陶瓷隔熱層表面的加工不如金屬容易，在具體實(shí)施時(shí)也可如圖3所示，在作功汽缸所設(shè)的陶瓷隔熱層28的內(nèi)表面再增設(shè)金屬耐熱層95，這樣，當(dāng)陶瓷隔熱層產(chǎn)生裂紋時(shí)，便不必?fù)?dān)心陶瓷隔熱層的脫落，該金屬耐熱層的下側(cè)邊緣與作功汽缸下側(cè)內(nèi)壁之間具有一定的間隙距離，讓兩者互不接觸，防止高溫的金屬耐熱層向汽缸下側(cè)內(nèi)壁傳熱。如作功汽缸不采用上述隔熱結(jié)構(gòu)，也可采用傳統(tǒng)的活塞環(huán)密封方式，但這時(shí)只能對(duì)汽缸蓋底面和活塞頂部利用陶瓷進(jìn)行隔熱。
在本發(fā)明采用燃燒爐供熱的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)中，由于不需要副缸和配氣活塞準(zhǔn)確定時(shí)的向燃燒爐提供被回?zé)崃说膲嚎s空氣，因此，副缸50的設(shè)置較為靈活，通過相應(yīng)的通氣管路與作功汽缸27和壓氣汽缸15連通即可。在副缸50中，副缸內(nèi)的配氣活塞57把副缸分成了上側(cè)的大副缸51和下側(cè)的小副缸54。下側(cè)的小副缸54因被活塞桿58占用了一定的容積，使其容積相應(yīng)變小，以便在進(jìn)行等壓回?zé)徇^程中讓大副缸能形成一定的膨脹容積。
在圖1所示的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)總體循環(huán)布置中，壓氣汽缸15經(jīng)出氣閥18、中間冷卻器24和開啟的控制閥55與小副缸54連通(即圖中所示狀態(tài))，小副缸又經(jīng)該控制閥在其另一開啟位置時(shí)與置于作功汽缸排氣管路36內(nèi)的回?zé)崞?7連通。中間冷卻器24采用水冷方式(也可用空氣冷卻)，把被壓氣汽缸15排出的壓縮空氣中的壓縮熱導(dǎo)至外界。小副缸54的控制閥55通過在上下兩個(gè)閥位間的移動(dòng)控制著與中間冷卻器24或回?zé)崞?7的溝通?；?zé)崞?7的出氣端經(jīng)進(jìn)氣控制閥52與大副缸51連通，回?zé)崞鲀?nèi)被加熱了的熱壓縮空氣可沿箭頭5方向在進(jìn)氣控制閥52開啟時(shí)進(jìn)入大副缸。在大副缸51上還設(shè)有出氣控制閥53，大副缸經(jīng)該閥通向供氣管路78，配氣活塞57上行時(shí)，可把大副缸51內(nèi)的熱壓縮空氣經(jīng)出氣控制閥53沿箭頭6方向壓進(jìn)供氣管路78。供氣管路78被分成二股，一股作為一次空氣管路79通向帶燃料噴射器82的燃燒爐85，另一股作為二次空氣管路89通向燃燒爐的二次空氣進(jìn)口90，出燃燒爐85的燃?xì)夤苈?7經(jīng)燃?xì)饪刂崎y33通向作功汽缸27。燃燒爐85產(chǎn)生的高溫作功燃?xì)饨?jīng)燃?xì)夤苈?7沿箭頭9方向在作功時(shí)可經(jīng)開啟的燃?xì)饪刂崎y33進(jìn)入作功汽缸27，如圖1中狀態(tài)所示，而作功后的高溫排氣在排氣門35開啟時(shí)可沿箭頭10方向流向回?zé)崞?7。
圖1中所描述的燃燒爐85適合燃用液體及氣體燃料，為減少燃燒爐的散熱損失，燃燒爐85和燃?xì)夤苈?7要鋪設(shè)陶瓷內(nèi)襯86等耐熱隔熱材料。燃燒爐85所產(chǎn)生的高溫作功燃?xì)饨?jīng)燃?xì)夤苈?7可供給多個(gè)直列排列的作功汽缸27。也可由多個(gè)作功汽缸按一定的排列方式構(gòu)成作功汽缸體26，再用一個(gè)大容量燃燒爐向多個(gè)作功汽缸體供氣。
為能調(diào)節(jié)流過一次空氣管路79和二次空氣管路89的空氣流量，在圖2所給出的燃燒爐結(jié)構(gòu)中，供氣管路78分成二股后，一股經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥80通向帶燃料噴射器82的燃燒爐85，另一股經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥91通向燃燒爐的二次空氣進(jìn)口90。采用空氣流量調(diào)節(jié)閥80、91控制進(jìn)入燃燒爐85不同氣口的空氣量，方式具有操縱容易、反應(yīng)迅速和結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)。為了能更準(zhǔn)確的控制從一次空氣管路79進(jìn)入燃燒爐的空氣量，也可采用圖3中所給出布置方案，在這一方案中，供氣管路78分成二股后，一股經(jīng)循環(huán)泵81通向帶燃料噴射器82的燃燒爐85，另一股直接通向燃燒爐的二次空氣進(jìn)口90。圖中進(jìn)行鼓風(fēng)的循環(huán)泵81采用了羅茨容積泵。由于從供氣管路78來的空氣量是相對(duì)固定的，未被循環(huán)泵吸入的剩余空氣才會(huì)經(jīng)二次空氣管路89進(jìn)入燃燒爐85。
圖2和圖3中的燃燒爐結(jié)構(gòu)可以燃用液體及氣體燃料，也可以燃用煤粉或水煤槳等能利用燃料噴射器82進(jìn)行噴射的燃料。當(dāng)然，在針對(duì)煤炭等固體燃料制成不同結(jié)構(gòu)的燃燒爐及設(shè)置相應(yīng)的燃料投送裝置后，也可以燃用煤塊和煤粒等固體燃料，還可以把煤炭等不同固體燃料顆粒制成專用的不同型材燃料。當(dāng)燃燒爐燃用固體燃料時(shí)，為減少高溫燃?xì)庵谢曳莸暮?，在出燃燒爐的燃?xì)夤苈?7上設(shè)有離心除塵器88，如圖2和圖3中所示。
這種用燃燒爐供熱的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)雖然也能使用液體及氣體燃料，但增設(shè)燃燒爐主要是為了使用固體燃料及難以用油泵噴射的粘稠燃料。在具體實(shí)施過程中，這種能使用固體燃料的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)一般將制成較大的功率，用于大型船舶和電廠等作為航行及發(fā)電的動(dòng)力源。在大型燃燒爐供熱的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)中，因大型化曲軸的轉(zhuǎn)速也會(huì)相對(duì)較低，壓氣汽缸15的進(jìn)氣門17和出氣閥18可以制成單向閥的形式靠氣流開啟及關(guān)閉，小副缸54的控制閥55則由凸輪或所設(shè)的曲軸帶動(dòng)，大副缸51的進(jìn)氣控制閥52和出氣控制閥53也可制成單向閥的形式靠氣流開啟關(guān)閉，以省去復(fù)雜的凸輪控制機(jī)構(gòu)。作功汽缸27的燃?xì)饪刂崎y33和排氣門35都需要凸輪進(jìn)行控制，燃?xì)饪刂崎y33在動(dòng)力活塞40行到上止點(diǎn)時(shí)開啟，使從燃燒爐85來的高溫高壓燃?xì)饪梢赃M(jìn)到作功汽缸27內(nèi)推動(dòng)動(dòng)力活塞40下行作功，在動(dòng)力活塞下行一定的曲軸轉(zhuǎn)角后燃?xì)饪刂崎y33關(guān)閉。燃?xì)饪刂崎y33開啟的時(shí)間越短，燃燒爐85及相連的管路系統(tǒng)內(nèi)的燃?xì)庾罡邏毫σ苍酱?，反之壓力越小。燃?xì)饪刂崎y由于要控制高溫作功燃?xì)獾耐ㄟ^，可在閥的相應(yīng)部位如閥體及閥底面等設(shè)陶瓷耐熱層34，也要在閥內(nèi)采取相應(yīng)的冷卻措施。
在中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)使用煤等固體燃燒料時(shí)，雖然在燃燒爐85之后設(shè)置了離心式除塵器88，但進(jìn)入作功汽缸27內(nèi)的作功燃?xì)庵腥詴?huì)含有少量的細(xì)小灰份，而圖1所采用的把密封環(huán)29設(shè)在汽缸下側(cè)內(nèi)壁上遠(yuǎn)離高溫燃?xì)獾拿芊夥绞?，將?huì)大大減小對(duì)動(dòng)力活塞40和密封環(huán)29所產(chǎn)生的磨損。同時(shí)，在動(dòng)力活塞上行排氣、排氣門35快要關(guān)閉時(shí)，從中間冷卻器24引出的低溫壓縮空氣會(huì)經(jīng)開啟的吹氣閥30進(jìn)入動(dòng)力活塞40與高溫陶瓷隔熱層28之間的縫隙，吹走其內(nèi)的含少量灰份的高溫廢氣，也可對(duì)活塞表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦鋮s。因動(dòng)力活塞作功前與陶瓷隔熱層之間的縫隙已充入了低溫壓縮空氣，便可有效阻止含有少量灰份的高溫作功燃?xì)庀蚩p隙內(nèi)的進(jìn)入，從而避免動(dòng)力活塞40及密封環(huán)29受到磨損。
本發(fā)明用燃燒爐供熱的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)工作過程如圖4所示，包括進(jìn)氣、壓縮排出、中間冷卻、回?zé)?、燃燒作功和排氣六個(gè)熱力循環(huán)過程。
一、進(jìn)氣過程，如圖4①所示，雙作用活塞41上行讓下側(cè)的壓氣汽缸15開始吸氣，進(jìn)氣門17也相應(yīng)開啟，外界的空氣沿箭頭1方向經(jīng)進(jìn)氣門17進(jìn)入壓氣汽缸15，雙作用活塞行到上止點(diǎn)后，下側(cè)的壓氣汽缸便充滿了吸入的空氣，進(jìn)氣門關(guān)閉。
二、壓縮排出過程，如圖4②所示，雙作用活塞41完成進(jìn)氣過程后開始下行，壓縮吸進(jìn)壓氣汽缸15中的空氣，當(dāng)吸進(jìn)的空氣被壓縮到一定程度，其壓力與中間冷卻器24中的壓縮空氣壓力相同時(shí)，壓氣汽缸的出氣閥18開啟，讓下行的雙作用活塞41把壓氣汽缸15中的壓縮空氣經(jīng)出氣閥18沿箭頭2所示方向壓進(jìn)中間冷卻器24，雙作用活塞41行到下止點(diǎn)后，壓氣汽缸中的壓縮空氣已被壓入了中間冷卻器24，出氣閥18關(guān)閉，完成壓縮排出過程。
三、中間冷卻過程，參看圖4②，在雙作用活塞41把壓氣汽缸15內(nèi)的壓縮空氣壓進(jìn)中間冷卻器24后，沿箭頭3所示方向流過中間冷卻器的壓縮空氣壓縮熱被外界的冷卻水39導(dǎo)出，形成低溫壓縮空氣，然后，這部分壓縮空氣又經(jīng)開啟的控制閥55在配氣活塞57上行時(shí)充入下側(cè)的小副缸54，完成中間冷卻過程。
由于具有中間冷卻過程，使壓縮排出過程中產(chǎn)生的壓縮熱被導(dǎo)致外界，降低了壓縮終點(diǎn)時(shí)壓縮空氣的溫度和壓力，讓壓縮排出過程在接近等溫狀態(tài)下進(jìn)行，減少了雙作用活塞41所消耗的壓縮功，同時(shí)也為將要進(jìn)行的回?zé)徇^程提供了很大的溫度差。
在圖4②所示的壓縮排出過程和中間冷卻過程中，根據(jù)壓氣汽缸15與小副缸54的不同容積V1與V2之比，形成一次壓縮比ε1。因受單級(jí)壓氣機(jī)增壓比的限制，一次壓縮比在6～8之間，在這一壓縮比范圍內(nèi)，出中間冷卻器的壓縮空氣溫度可從不進(jìn)行中冷時(shí)的300℃～400℃降低到只高于環(huán)境溫度幾十度的狀態(tài)，溫度降幅超過300℃。
四、回?zé)徇^程，如圖4③所示，配氣活塞57行到上止點(diǎn)后向下運(yùn)行，這時(shí)相配合的下側(cè)控制閥55便把小副缸54與回?zé)崞?7溝通，大副缸51的進(jìn)氣控制閥52也把大副缸與回?zé)崞鞯某鰵舛藴贤?，下行的配氣活?7便把小副缸54內(nèi)的低溫壓縮空氣沿箭頭4方向充入回?zé)崞鳎煌饷嫒缂^10所示的高溫排氣加熱，已被加熱的熱壓縮空氣沿箭頭5方向經(jīng)進(jìn)氣控制閥52充進(jìn)大副缸51，配氣活塞57行到下止點(diǎn)后，小副缸的控制閥55和大副缸的進(jìn)氣控制閥52相應(yīng)關(guān)閉，讓上側(cè)的大副缸51充滿了被回?zé)崞骷訜崃说臒釅嚎s空氣，回?zé)徇^程完成。
因排氣溫度通常在500℃～600℃之間，回?zé)徇^程完成后，出中間冷卻器24的幾十度低溫壓縮空氣經(jīng)回?zé)崞骱髸?huì)被加熱到350℃～500℃，溫度的上升幅度可達(dá)到300℃～400℃。回?zé)徇^程中，由于小副缸54的部分容積被活塞桿58占用，使小副缸54的容積相應(yīng)小于大副缸51，從而為回?zé)崞?7內(nèi)被加熱的壓縮空氣提供了膨脹空間，讓回?zé)徇^程中的壓縮空氣壓力并不上升，使回?zé)徇^程基本處于等壓回?zé)釥顟B(tài)。等壓回?zé)嶙寗傔M(jìn)入回?zé)崞鞯牡蜏貕嚎s空氣壓力和溫度并不上升，仍能被快流出回?zé)崞鞯牡蜏嘏艢饫^續(xù)加熱，從而增加了回?zé)崞鞯奈鼰釢摿?，讓回?zé)崞鲀?nèi)的壓縮空氣能把排氣中的熱量吸盡。
這種用燃燒爐供熱的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)進(jìn)行完中間冷卻和回?zé)徇^程后，中間冷卻器提供了有助于提高熱效率的300℃左右溫度降幅(減少壓縮功的消耗，給回?zé)崞魈峁┝嘶責(zé)岬臏囟炔?，回?zé)崞髦苯踊厥盏呐艢鉄崃渴沟蜏貕嚎s空氣的溫度升幅達(dá)300℃～400℃，中冷和回?zé)崮苁固岣邿嵝实目傆幸鏈囟冗_(dá)到600℃～700℃，可讓本發(fā)明的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)熱效率大大提高。
五、燃燒作功過程，如圖4④所示，回?zé)徇^程完成后，大副缸51內(nèi)已充入被回?zé)崃说臒釅嚎s空氣，在配氣活塞57上行時(shí)開始對(duì)大副缸內(nèi)的熱壓縮空氣進(jìn)行二次壓縮，當(dāng)這部分空氣被壓縮到與燃燒爐85內(nèi)的氣體壓力基本相同時(shí)，大副缸51的出氣控制閥53開啟，讓配氣活塞57把大副缸內(nèi)的熱壓縮空氣經(jīng)出氣控制閥壓進(jìn)供氣管路78，讓其沿箭頭6方向進(jìn)入燃燒爐85，與燃料噴射器82噴出的燃料共同混合燃燒，所形成的高溫高壓作功燃?xì)庋丶^9所示方向在開始作功過程時(shí)經(jīng)開啟的燃?xì)饪刂崎y33進(jìn)入作功氣缸27，推動(dòng)行到上止點(diǎn)的雙作用活塞41下行作功。當(dāng)雙作用活塞41下行一定的曲軸轉(zhuǎn)角后(比如上止點(diǎn)后45°)，作功汽缸的燃?xì)饪刂崎y33關(guān)閉，已進(jìn)入作功汽缸27的高溫高壓作功燃?xì)饫^續(xù)推動(dòng)雙作用活塞41下行作功，其動(dòng)力經(jīng)活塞桿43向外傳出。雙作用活塞行到下止點(diǎn)后，燃燒作功過程結(jié)束。
在開始燃燒作功過程前，當(dāng)大副缸內(nèi)的熱壓縮空氣被配氣活塞壓縮到與燃燒爐內(nèi)的壓力相等時(shí)形成容積V3，這時(shí)壓氣汽缸15的進(jìn)氣容積V1與V3之比便是二次壓縮比ε2。在上述燃燒作功過程中，因進(jìn)入燃燒爐的熱壓縮空氣已經(jīng)從回?zé)崞魑樟讼鄳?yīng)的排氣熱量，燃料噴射器82只要噴出相對(duì)較少的燃料就可產(chǎn)生同樣的高溫高壓作功燃?xì)猓瑥亩鴾p少了燃料的消耗，也相應(yīng)降低了二氧化碳?xì)怏w的排放。
六、排氣過程，參看圖4①，在作功汽缸27內(nèi)的雙作用活塞41行到下止點(diǎn)，完成燃燒作功過程后開始上行進(jìn)行排氣過程，這時(shí)排氣門35也相應(yīng)開啟，讓雙作用活塞41把作功汽缸27內(nèi)的高溫作功廢氣排出汽缸，沿箭頭10方向經(jīng)排氣管路36流向回?zé)崞?7，用高溫排氣把回?zé)崞鲀?nèi)的低溫壓縮空氣加熱，使排氣中的熱量被充分回收利用，從而減少了排氣中的熱量損失。
雙作用活塞41上行排氣移到上止點(diǎn)后，排氣門35相應(yīng)關(guān)閉，排氣過程結(jié)束。
對(duì)上述用燃燒爐供熱的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)工作過程是分別描述的，實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中，作功汽缸內(nèi)的雙作用活塞和副缸內(nèi)的配氣活塞等都是連續(xù)運(yùn)行的。雙作用活塞41以二行程方式工作，在曲軸每轉(zhuǎn)一圈中都有一次作功過程。
在把上述用燃燒爐供熱的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)制成大型動(dòng)力裝置后，作功汽缸中的動(dòng)力活塞等所存在的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的平衡與受力問題便會(huì)突顯出來，為了消除曲柄連桿機(jī)構(gòu)中往復(fù)質(zhì)量的不平衡問題和活塞所受的側(cè)向力，在本發(fā)明中，中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)的動(dòng)力活塞、壓氣活塞和配氣活塞都采用了相應(yīng)的雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)來傳遞所受到的作用力。這種雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖5和圖7所示，每側(cè)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)包括相應(yīng)的活塞、連桿和曲軸，兩套曲柄連桿機(jī)構(gòu)平行布置，每側(cè)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的活塞(圖中的活塞是動(dòng)力活塞40)下部銷座62之間通過連接結(jié)構(gòu)68相連，在每個(gè)銷座62的兩側(cè)或外側(cè)設(shè)有弧面或平面的導(dǎo)向滑座66(圖中的導(dǎo)向滑座采用了弧面結(jié)構(gòu))，所設(shè)的滑座可沿相對(duì)應(yīng)的汽缸下側(cè)的滑軌面67滑動(dòng)。為讓兩曲軸45能對(duì)稱反轉(zhuǎn)，在兩曲軸的同一側(cè)端，固定有齒數(shù)相同并互相嚙合的同步齒輪48。
在圖5和圖6所示的雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)中，動(dòng)力活塞40(也可以是其他結(jié)構(gòu)的活塞)下側(cè)銷座62之間的連接結(jié)構(gòu)68采用的是從兩銷座內(nèi)側(cè)向內(nèi)伸出的搭接臂69，兩搭接臂的端部具有如圖6所示的相同但反向布置的連接齒70，兩搭接臂通過各自連接齒的相互嚙合，使兩銷座62間保持著固定的距離，在這一距離上兩銷座既不分離也不靠近，但搭接臂的連接齒嚙合方向允許兩銷座62之間沿活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向相互少量滑動(dòng)，以適應(yīng)同步齒輪48之間所存在的傳動(dòng)間隙，也適應(yīng)兩曲軸45發(fā)生少量扭轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的不同步移動(dòng)現(xiàn)象。
在圖7所示的雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)中，在平行布置的作功汽缸27兩側(cè)設(shè)有壓氣汽缸15，動(dòng)力活塞40(也可以是其他結(jié)構(gòu)的活塞)的下側(cè)銷座62之間的連接結(jié)構(gòu)68是一個(gè)其端部鉸接在兩活塞下側(cè)銷座或銷座內(nèi)側(cè)的側(cè)連座上的連接橫桿71，圖中連接橫桿71的兩端部分別鉸接在銷座內(nèi)側(cè)的側(cè)連座65上，從而使兩銷座62間保持著固定的距離，并允許兩銷座沿活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向相互移動(dòng)，以適應(yīng)兩動(dòng)力活塞40之間不同步時(shí)的少量上下移動(dòng)。設(shè)在兩側(cè)壓氣汽缸15內(nèi)的壓氣活塞19分別通過各自的連桿21與相對(duì)應(yīng)的曲軸45相連。在圖7所示的這種結(jié)構(gòu)中，壓氣活塞19在運(yùn)行時(shí)還會(huì)受到側(cè)向力的作用，但活塞的往復(fù)質(zhì)量因?yàn)閷?duì)動(dòng)運(yùn)行而被平衡。
圖8示出的是在結(jié)構(gòu)上更有利的一種雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置，在雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)與作功汽缸相組合后，在兩平行布置的作功汽缸27之間設(shè)有一個(gè)壓氣汽缸15，該壓氣汽缸內(nèi)的壓氣活塞19是經(jīng)活塞桿20的下端與連接橫桿71的中間部位相鉸接，而連接橫桿71的兩端部則分別鉸接在動(dòng)力活塞40下側(cè)的銷座62上，與連桿44的小頭共用一個(gè)活塞銷42。由于在銷座62兩側(cè)都設(shè)有導(dǎo)向滑座66，因此在每個(gè)作功汽缸27的下部兩側(cè)也都設(shè)有滑軌面67。在只用一個(gè)壓氣汽缸15為兩個(gè)作功汽缸27供氣時(shí)，實(shí)際中為增加進(jìn)氣量，也可把壓氣汽缸15制成雙作用(圖中未畫)，或者對(duì)壓氣汽缸采用增壓中冷方式補(bǔ)充進(jìn)氣量。對(duì)壓氣汽缸采用增壓中冷方式補(bǔ)氣時(shí)，可讓中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)更有利的兩級(jí)壓縮、兩級(jí)中間冷卻的等溫壓縮過程。在圖8所給出的這種雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)中，動(dòng)力活塞40和壓氣活塞19在運(yùn)行中都不受側(cè)向力的作用，同時(shí)，活塞連桿等往復(fù)質(zhì)量也會(huì)被完全平衡，是一種結(jié)構(gòu)緊湊的布置方案。
以上圖5、圖7和圖8中所給出的是作功汽缸與雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)相組合時(shí)的不同結(jié)構(gòu)，圖9中右側(cè)部分給出了壓氣汽缸與雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)組合后的結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，兩平行布置的壓氣汽缸15中的壓氣活塞19分別經(jīng)各自的活塞桿20與下側(cè)相對(duì)應(yīng)的銷座63連接，兩銷座之間由相鉸接的連接橫桿72相連，或者采用圖5中所示的搭接臂連接結(jié)構(gòu)。圖9中左側(cè)作功汽缸內(nèi)的動(dòng)力活塞40和右側(cè)壓氣汽缸15內(nèi)的壓氣活塞19因采用雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)都不受側(cè)向力作用，活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量也能被完全平衡，但活塞和連桿的總往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量要比圖8中的雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)大，作功汽缸與壓氣汽缸的對(duì)置布局也使其寬度尺寸相應(yīng)增加，不過圖9布置方案中的壓氣汽缸能獲得足夠的進(jìn)氣量。
這種采用燃燒爐供熱的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)因需要設(shè)置單獨(dú)布置的副缸來配合運(yùn)轉(zhuǎn)，為消除副缸內(nèi)配氣活塞運(yùn)行中所受的側(cè)向力，并使配氣活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量得到完全平衡，在圖10中也給出了副缸與雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)相組合時(shí)的結(jié)構(gòu)布置，由圖可見，兩平行布置的副缸50構(gòu)成了副缸體49，其內(nèi)的配氣活塞57分別經(jīng)各自的穿過副缸下面缸蓋56的活塞桿58與下側(cè)的銷座64連接，兩銷座之間由相鉸接的連接橫桿73相連，固定在兩曲軸59、60同一側(cè)端的相嚙合同步齒輪61使兩個(gè)曲軸保持等速反向旋轉(zhuǎn)。
在采用燃燒爐供熱的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)中，雖然副缸體相對(duì)作功汽缸體的布置比較靈活，通過管路連通即可，但副缸體的曲軸是需要作功汽缸體的曲軸帶動(dòng)的。圖11給出了作功汽缸體中的雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)副缸體中雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)布置圖，在這種曲軸傳動(dòng)布置方式中，作功汽缸體26中的兩曲軸45、47通過右側(cè)端固定的同步齒輪48反向等速旋轉(zhuǎn)。在曲軸47的左側(cè)和曲軸45的右側(cè)分別連接著發(fā)電機(jī)92、93，如兩個(gè)發(fā)電機(jī)直徑較小，也可同時(shí)布置在兩曲軸45、47的左側(cè)。或者讓一臺(tái)發(fā)電機(jī)通過一個(gè)長軸與相對(duì)應(yīng)的曲軸相接，以躲開較大直徑的另一臺(tái)發(fā)電機(jī)(圖中未畫)。作功汽缸體的曲軸47右端通過與副缸體49的曲軸59相互連接，帶動(dòng)副缸體內(nèi)的雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)，曲軸59、60左側(cè)的兩同步齒輪61使兩曲軸保持著等速反向旋轉(zhuǎn)。在圖11給出的這種曲軸傳動(dòng)布置方式中，因作功汽缸體中的曲軸45、47都帶動(dòng)著發(fā)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，兩同步齒輪48所受的作用力較小，同步齒輪之間只傳遞曲軸45產(chǎn)生的帶動(dòng)副缸體49的部分驅(qū)動(dòng)力。
以上給出了采用燃燒爐供熱的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)循環(huán)布置、作功汽缸的陶瓷隔熱結(jié)構(gòu)和作功汽缸、壓氣汽缸及副缸體所采用的雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)，充分利用上述各不同部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合，便構(gòu)成了圖12所示的適合制成大容量、使用煤粉或水煤槳等固體燃料的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)。在圖12的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)中，在采用雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)的兩作功汽缸27之間設(shè)有壓氣汽缸15，由機(jī)械方式帶動(dòng)的增壓器12所產(chǎn)生的增壓空氣流過第一中間冷卻器25后，沿箭頭1方向經(jīng)進(jìn)氣門17充入壓氣汽缸15，被壓氣活塞19壓縮后所形成的壓縮空氣經(jīng)出氣閥18進(jìn)入第二中間冷卻器24、經(jīng)第二中間冷卻器的冷卻后變成低溫壓縮空氣。低溫壓縮空氣在控制閥55開啟時(shí)沿箭頭3方向充入副缸體49的小副缸54。當(dāng)控制閥55和進(jìn)氣控制閥52開啟、把小副缸54、回?zé)崞?7和大副缸51溝通時(shí)(即圖中所示狀態(tài))，下行的配氣活塞57便把小副缸54內(nèi)的低溫壓縮空氣沿箭頭4方向充進(jìn)回?zé)崞?7，回?zé)崞鲀?nèi)的低溫壓縮空氣被外面的如箭頭10所示的高溫排氣加熱變成熱壓縮空氣后，又隨下行的配氣活塞57進(jìn)入大副缸51。進(jìn)入大副缸中的熱壓縮空氣在配氣活塞57上行過程中經(jīng)出氣控制閥53沿箭頭6所示方向被壓入供氣管路78，熱壓縮空氣沿供氣管路分成兩股，一股沿箭頭7方向經(jīng)循環(huán)泵81進(jìn)入燃燒器83，與從燃料噴射器82噴出的煤粉混合燃燒并進(jìn)入燃燒爐85繼續(xù)燃燒形成高溫高壓作功燃?xì)?，余下的另一股壓縮空氣沿箭頭8方向經(jīng)二次空氣進(jìn)口90進(jìn)入燃燒爐85，與其內(nèi)的高溫高壓作功燃?xì)庠俅位旌?。然后，這部分作功燃?xì)饨?jīng)離心式除塵器88后沿箭頭9方向流向作功汽缸的燃?xì)饪刂崎y33，在作功汽缸27中的動(dòng)力活塞40行到上止點(diǎn)、燃?xì)饪刂崎y也開啟時(shí)進(jìn)入作功汽缸，推動(dòng)其內(nèi)的動(dòng)力活塞下行作功。作功后的高溫廢氣在動(dòng)力活塞40上行時(shí)經(jīng)開啟的排氣門35流向排氣管36(如圖中所示狀態(tài))，沿箭頭10方向流向回?zé)崞?7，通過等壓回?zé)岷湍媪鲹Q熱使排氣中的熱量被回?zé)崞鲀?nèi)的低溫壓縮空氣基本吸盡。
圖12所給出的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)循環(huán)布置即適合用于電廠帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，也可當(dāng)作船舶的主機(jī)。但在用于電廠發(fā)電時(shí)，應(yīng)采用圖13所示的更大容量的結(jié)構(gòu)循環(huán)布置方式，即讓一個(gè)燃燒爐85為三個(gè)(或更多)作功汽缸體26提供作功燃?xì)狻Ｔ趫D13的結(jié)構(gòu)循環(huán)布置中，出燃燒爐85和除塵器88的燃?xì)夤苈?7分成三股，分別通向三臺(tái)作功汽缸體26的作功汽缸，為讓各作功汽缸體的曲軸保持相同的輸出轉(zhuǎn)速，每臺(tái)作功汽缸體的曲軸輸出端46經(jīng)離合器74和錐齒輪75分別與同步軸76上相應(yīng)的錐齒輪77相嚙合。在圖13中的作功汽缸體中，因兩個(gè)作功汽缸是由一個(gè)壓氣汽缸供氣(參看圖12)，為補(bǔ)充所缺少的進(jìn)氣量增設(shè)了增壓器12，該增壓器經(jīng)變速箱13與各作功汽缸體26帶動(dòng)的同步軸76傳動(dòng)連接。所設(shè)的副缸體49布置在作功汽缸體26的側(cè)端(其傳動(dòng)布置參看圖11)。
在圖13中的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行中，外界的空氣經(jīng)濾清器11進(jìn)入增壓器12，所產(chǎn)生的增壓空氣沿箭頭14方向經(jīng)第一中間冷卻器25后，再沿分成三股的管路31分別進(jìn)入作功汽缸體26中的壓氣汽缸(參看圖12)，被壓氣汽缸壓縮了的壓縮空氣沿箭頭2方向經(jīng)第二中間冷卻器24后，變成低溫壓縮空氣進(jìn)入各副缸體49內(nèi)的小副缸(參看圖12)，從小副缸排出的低溫壓縮空氣沿箭頭4方向流向回?zé)崞?7，被回?zé)崞魍饷娴母邷嘏艢饧訜嶙兂蔁釅嚎s空氣后，又返回到各副缸體49的大副缸，然后再被大副缸內(nèi)的配氣活塞壓進(jìn)供氣管路78。進(jìn)入供氣管路78的熱壓縮空氣沿箭頭6方向進(jìn)入燃燒爐85，與被高壓噴煤泵84噴入燃燒爐內(nèi)的燃料煤(煤粉或水煤槳)混合燃燒，所形成的高溫高壓作功燃?xì)饨?jīng)離心除塵器88除塵后沿箭頭9方向分別進(jìn)入作功汽缸體26內(nèi)的作功汽缸，推動(dòng)其內(nèi)的動(dòng)力活塞下行作功，所產(chǎn)生的動(dòng)力經(jīng)雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)外側(cè)的發(fā)電機(jī)92、93發(fā)電。各作功汽缸體26所排出的作功后的高溫排氣再經(jīng)排氣管路36沿箭頭10方向流向回?zé)崞?7，使排氣熱量被回?zé)崞鲀?nèi)的低溫壓縮空氣充分回收。在圖13的結(jié)構(gòu)循環(huán)布置中，由于設(shè)置了多臺(tái)作功汽缸體26，當(dāng)需要對(duì)其中的一臺(tái)作功汽缸體進(jìn)行維修時(shí)，只需切斷相應(yīng)的連通管路便可進(jìn)行，整體發(fā)電系統(tǒng)仍可正常運(yùn)行發(fā)電。
上述圖1、圖12和圖13只給出了采用燃燒爐供熱的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)的部分結(jié)構(gòu)循環(huán)布置方式，在具體實(shí)施過程中，根據(jù)是否采用雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)，采用哪一種壓氣汽缸與作功汽缸相組合的結(jié)構(gòu)方式，是燃用固體燃料或者是液體、氣體燃料，以及是否采用渦輪增壓還是機(jī)械增壓等，都可得到不同特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)循環(huán)布置方案，從而滿足不同的使用需求和適用不同的技術(shù)領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種用燃燒爐供熱的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)，它包括裝有壓氣活塞(19)的壓氣汽缸(15)、裝有動(dòng)力活塞(40)的作功汽缸(27)和裝有配氣活塞(57)的副缸(50)；壓氣汽缸(15)設(shè)有進(jìn)氣門(17)和出氣閥(18)，在作功汽缸(27)上裝有燃?xì)饪刂崎y(33)和與排氣管路(36)相接的排氣門(35)，作功汽缸利用陶瓷材料進(jìn)行隔熱、并采用傳統(tǒng)活塞環(huán)或在汽缸下側(cè)內(nèi)壁上設(shè)置密封環(huán)(29)的方式密封，副缸(50)內(nèi)的配氣活塞(57)把副缸分成上側(cè)的大副缸(51)和下側(cè)的小副缸(54)(活塞桿占用部分容積)；壓氣汽缸(15)經(jīng)出氣閥(18)、中間冷卻器(24)和控制閥(55)與小副缸(54)連通，小副缸又經(jīng)該控制閥與置于作功汽缸排氣管路(36)內(nèi)的回?zé)崞?37)連通，回?zé)崞鞯某鰵舛私?jīng)進(jìn)氣控制閥(52)與大副缸(51)連通，在大副缸上設(shè)有出氣控制閥(53)，本發(fā)明的特征是大副缸(51)經(jīng)出氣控制(53)通向供氣管路(78)，該管路分成二股，一股作為一次空氣管路(79)通向帶燃料噴射器(82)的燃燒爐(85)，另一股作為二次空氣管路(89)通向燃燒爐的二次空氣進(jìn)口(90)，出燃燒爐(85)的燃?xì)夤苈?87)經(jīng)燃?xì)饪刂崎y(33)通向作功汽缸(27)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)，其特征在于所述的供氣管路(78)分成二股后，一股經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥(80)通向帶燃料噴射器(82)的燃燒爐(85)，另一股經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥(91)通向燃燒爐(85)的二次空氣進(jìn)口(90)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)，其特征在于所述的供氣管路(78)分成二股后，一股經(jīng)循環(huán)泵(81)通向帶燃料噴射器(82)的燃燒爐(85)，另一股直接通向燃燒爐的二次空氣進(jìn)口(90)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)，其特征在于在作功汽缸利用陶瓷材料隔熱、并采用在汽缸下側(cè)內(nèi)壁上設(shè)置密封環(huán)的密封方式時(shí)，在所設(shè)的陶瓷隔熱層(28)的內(nèi)表面再增設(shè)金屬耐熱層(95)，該金屬耐熱層的下側(cè)邊緣與汽缸下側(cè)內(nèi)壁之間具有一定的間隙距離，讓兩者互不接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)，其特征在于所述的燃燒爐(85)使用固體燃料時(shí)，在出燃燒爐(85)的燃?xì)夤苈?87)上設(shè)有離心除塵器(88)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)，其特征在于所述燃燒爐(85)通過燃?xì)夤苈?87)與多臺(tái)作功汽缸體(26)連通時(shí)，每臺(tái)作功汽缸體的曲軸輸出端(46)經(jīng)離合器(74)和錐齒輪(75)分別與同步軸(76)上相應(yīng)的錐齒輪(77)相嚙合。
7.一種用于權(quán)利要求1所述的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)的雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)，每側(cè)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)包括相應(yīng)的活塞、連桿和曲軸，其特征在于，兩套曲柄連桿機(jī)構(gòu)平行布置、每側(cè)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的活塞下部銷座(62)之間通過連接結(jié)構(gòu)(68)相連，在每個(gè)銷座(62)的兩側(cè)或外側(cè)設(shè)有弧面或平面的導(dǎo)向滑座(66)，該滑座可沿所對(duì)應(yīng)的汽缸下側(cè)的滑軌面(67)滑動(dòng)，在兩曲軸的同一側(cè)端，固定有齒數(shù)相同并互相嚙合的同步齒輪(48)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙曲柄連接桿機(jī)構(gòu)，其特征在于兩銷座(62)之間的連接結(jié)構(gòu)(68)是從兩銷座(62)內(nèi)側(cè)向內(nèi)伸出的搭接臂(69)，兩搭接臂的端部具有相同但反向布置的連接齒(70)，通過兩個(gè)連接齒的相互嚙合使兩銷座(62)間保持著固定的距離，并允許兩銷座沿活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向相互少量滑動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于兩銷座(62)之間的連接結(jié)構(gòu)(68)是用一個(gè)其端部鉸接在兩活塞下側(cè)銷座(62)或銷座內(nèi)側(cè)的側(cè)連座(65)上的連接橫桿(71)，該連接橫桿使銷座(62)間保持著固定的距離，并允許兩銷座沿活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向相互移動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于在雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)與作功汽缸相組合時(shí)，在兩平行布置的作功汽缸(27)之間設(shè)有一個(gè)壓氣汽缸(15)，該汽缸內(nèi)的壓氣活塞(19)經(jīng)活塞桿(20)的下端與連接橫桿(71)的中間部位相鉸接。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于在雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)與壓氣汽缸相組合時(shí)，兩平行布置的壓氣汽缸(15)中的壓氣活塞(19)分別經(jīng)各自的活塞桿(20)與下側(cè)相對(duì)的銷座(63)相連。
12.根據(jù)權(quán)利的要求8或9所述的雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于在雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)與副缸(50)相組合時(shí)，兩平行布置的副缸構(gòu)成副缸體(9)，其內(nèi)的配氣活塞(57)分別經(jīng)各自的穿過副缸下面缸蓋(56)的活塞桿(58)與下側(cè)的銷座(64)相連。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用燃燒爐供熱的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)及雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)。它包括壓氣汽缸15、中間冷卻器24、副缸體49、燃燒爐85、作功汽缸27和回?zé)崞?7，根據(jù)所設(shè)置的不同結(jié)構(gòu)燃燒爐，可相應(yīng)使用氣體、液體或煤等固體燃料。所設(shè)的雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)不僅完全平衡了壓氣活塞19和動(dòng)力活塞40的往復(fù)慣性質(zhì)量，也消除了活塞所受到的側(cè)壓力，從而可讓內(nèi)燃機(jī)更安靜的運(yùn)轉(zhuǎn)，并使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率進(jìn)一步提高。以中冷回?zé)嵫h(huán)來提高熱效率、采用陶瓷材料對(duì)作功汽缸隔熱來減少散熱損失、再加上更高效的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使本發(fā)明的這種能使用煤炭等固體燃料的中冷回?zé)醿?nèi)燃機(jī)適合向大功率發(fā)展，把它作為船舶航行和電廠發(fā)電的動(dòng)力裝置是完全可行的。
文檔編號(hào)F02G1/00GK101074635SQ20061008044
公開日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2006年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月16日
發(fā)明者韓培洲 申請(qǐng)人:韓培洲