專利名稱:多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
本發(fā)明涉及斯特林(stirling)型熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)。這種氣缸體為等V型結(jié)構(gòu)類型的發(fā)動(dòng)機(jī)，具有格外的低成本，高運(yùn)行效率。
本發(fā)明更具體的涉及一種新型的、改進(jìn)的多缸熱氣機(jī)。在其機(jī)體內(nèi)整體地形成互相連通的熱氣通道。熱氣機(jī)使用的是一種圍繞于中央園形燃燒室的帶有新穎的平衡流量的熱氣歧管結(jié)構(gòu)的環(huán)形加熱器。該歧管結(jié)構(gòu)在加熱器內(nèi)產(chǎn)生工作流質(zhì)的平衡流，以確保整個(gè)加熱器溫度均勻。此均勻溫度能提供最大可能的平均溫度，從而充分提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。
頒布于1981年4月14日的美國(guó)專利第4，261，173號(hào)揭示了一種多缸。雙作用熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱裝置，這種熱氣機(jī)的每一個(gè)氣缸都被一個(gè)環(huán)形蓄熱器單元環(huán)繞著，每個(gè)氣缸的頂部和環(huán)繞它的蓄熱器單元由一加熱裝置相連接，此加熱裝置包含有許多加熱管，這些加熱管把氣缸頂部和環(huán)繞著的蓄熱器單元的頂部相互連接，這些個(gè)加熱裝置排成一個(gè)單一的環(huán)形加熱器而環(huán)繞著單獨(dú)的燃燒室。為了形成環(huán)形的目的，在氣缸和環(huán)形蓄熱器結(jié)構(gòu)的頂部設(shè)置了兩個(gè)完整的，同心配置的，拱形歧管的環(huán)。在頒布于1983年12月27日的美國(guó)專利第4，422，291號(hào)中描述了一個(gè)多缸、雙作用的熱氣機(jī)的加熱裝置結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)氣缸都被一個(gè)環(huán)形蓄熱器環(huán)繞著，并且每個(gè)氣缸頂部及其環(huán)繞的蓄熱器是由很多的加熱管裝成，如同美國(guó)專利第4，261，173號(hào)和美國(guó)專利第4，422，291號(hào)中所揭示的樣子。這歧管總成包含有一個(gè)中央配置的導(dǎo)管，該導(dǎo)管聯(lián)結(jié)到每個(gè)氣缸頂部并被一個(gè)較大直徑的環(huán)形管道圍繞著，環(huán)形管道把加熱管和蓄熱器單元相對(duì)的兩端連結(jié)起來(lái)。在這種結(jié)構(gòu)上，歧管的制造和加熱管到歧管的連接就簡(jiǎn)化了，并有可能在承受熱應(yīng)力的部件上采用不同的材料，使在這些必需的結(jié)點(diǎn)上遇到的熱應(yīng)力問(wèn)題為最小。頒布于1976年3月2日的美國(guó)專利第3，940，934號(hào)敘述了一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱裝置的構(gòu)造。它有一個(gè)基本上是V形的機(jī)體，內(nèi)有氣缸、活塞、活塞桿、軸銷和裝在曲軸上的連桿，其中V形機(jī)體每排的氣缸都是等長(zhǎng)且具有相同的結(jié)構(gòu)，以便減少發(fā)動(dòng)機(jī)制造中所需要的另件種類數(shù)。一個(gè)具有這些特點(diǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)(在下文被稱為等V發(fā)動(dòng)機(jī))與從前知道的不等V發(fā)動(dòng)機(jī)相反，這從美國(guó)專利第4，261，173號(hào)圖3和美國(guó)專利第4，417，443號(hào)所揭示的內(nèi)容中可看到。然而，揭示在美國(guó)專利第3，940，943，號(hào)上的多缸等V發(fā)動(dòng)機(jī)只使用了一個(gè)單一的環(huán)形缸頭加熱器，這種加熱器不能使用適當(dāng)平衡過(guò)的，旣能提供工作流質(zhì)的平衡流的拱形歧管，而且需要許多蓄熱容器裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸間隔中。
已經(jīng)公認(rèn)將先有技術(shù)中的環(huán)形缸頭加熱器和拱形歧管結(jié)合起來(lái)使用，是較為理想的。例如，這種拱形歧管能提供很好的流量分布到加熱管。然而，在此以前，雖然多缸熱氣機(jī)曾嘗試把合乎需要的環(huán)形多管缸頭加熱器和合乎需要的拱形歧管組合起來(lái)，從而有助于通過(guò)加熱管獲得工作流質(zhì)的平衡流，但是，由于所要求的發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)雜性以及從而造成的較高的制造成本，使得沒(méi)有得到完全滿意的結(jié)果，例如在美國(guó)專利第4，261，173號(hào)中圖一所示的那樣，要使這種安排成為可能，就要有多曲軸，方形缸體的發(fā)動(dòng)機(jī)，或如美國(guó)專利第4，261，173號(hào)圖3和美國(guó)專利第4，417，443號(hào)所示的那樣，在V形發(fā)動(dòng)機(jī)只要求一根曲軸時(shí)，只有把氣缸排列成不等V形。
現(xiàn)在這項(xiàng)發(fā)明是第一次提供一個(gè)多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，它比已知的任何先有技術(shù)的結(jié)構(gòu)都能用較少的費(fèi)用生產(chǎn)出來(lái)，并且它組合了合乎需要的環(huán)形的多管缸頭加熱器，環(huán)形蓄熱器和拱形歧管。為了達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)最佳運(yùn)行效率之目的，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了理想的最高的工作流質(zhì)的平均溫度，并且采用了單根曲軸和等V形氣缸結(jié)構(gòu)。按照這項(xiàng)發(fā)明，這個(gè)拱形歧管可以用平衡(即適當(dāng)設(shè)計(jì)歧管形狀和使歧管基本上定心于氣缸中心軸線的延長(zhǎng)線上，從而獲得工作流質(zhì)的平衡流)和把氣缸和蓄熱器頂部之間的拱形歧管的長(zhǎng)度，以及把拱形歧管上的加熱管大部分距離減少到最小等方法，來(lái)構(gòu)成最有利于流質(zhì)分布到連接的加熱管去的樣式。所以，本發(fā)明采用了等V形氣缸結(jié)構(gòu)，與不等V氣缸的結(jié)構(gòu)相比較，能簡(jiǎn)化加工;本發(fā)明采用了較少機(jī)器另件，從而降低了制造成本;本發(fā)明為了達(dá)到高的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率、降低成本，使用了合乎需要的環(huán)形蓄熱器和環(huán)形多管式缸頭加熱器，從而得到好的平衡流，以上就是本發(fā)明的主要特點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是為了提供一個(gè)新的和改進(jìn)的多缸熱氣機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有等角度的V形機(jī)體，在機(jī)體中兩排等長(zhǎng)度，等尺寸的氣缸是和環(huán)繞著每個(gè)氣缸的環(huán)形冷卻器/蓄熱器單元構(gòu)成一體，內(nèi)連的工作流質(zhì)通道都是整體地形成在機(jī)體中，這種熱氣機(jī)還包括一個(gè)環(huán)形加熱器，它置于中央園形燃燒室的周圍，有一新穎的，熱工作流質(zhì)平衡流的歧管總成，該歧管總成通過(guò)加熱管或其它工作流質(zhì)通道，產(chǎn)生了工作流質(zhì)的最佳平衡流。其中這些通道連結(jié)在每個(gè)氣缸和與它們相應(yīng)聯(lián)結(jié)的環(huán)形蓄熱器單元之間。這個(gè)平衡流提供了均一的加熱管溫度，而工作流質(zhì)的平均溫度越高，就能得到最佳的運(yùn)行效率。
為了實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)發(fā)明，要提供一臺(tái)雙作用的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，它包含由兩排氣缸形成的V形機(jī)體，每排氣缸具有平行的、等長(zhǎng)的軸線供活塞桿、連桿和活塞等往復(fù)運(yùn)動(dòng)件裝配在其中。包含每排氣缸軸線的兩個(gè)平面，沿著單根曲軸的軸線相交或在其附近相交。所提供的環(huán)形蓄熱器裝置劃出了一個(gè)直接環(huán)繞于每個(gè)氣缸的蓄熱器的區(qū)間。所提供的單個(gè)環(huán)形缸頭加熱器總成，它包括有許多環(huán)形排列的熱工作流質(zhì)通道。所提供的一個(gè)燃燒室，它位于環(huán)形缸頭加熱器總成的中央開口處，燃燒室的熱燒燃燒氣在工作流質(zhì)的通道外邊流過(guò)，從而加熱了里面的工作流質(zhì)。所提供的一個(gè)平衡流歧管結(jié)構(gòu)，它把加熱裝置里的工作流質(zhì)通道相互連通起來(lái)，這些工作流質(zhì)通道位于相應(yīng)氣缸的膨脹區(qū)和蓄熱器區(qū)之間。這個(gè)平衡流歧管總成包含兩個(gè)同心環(huán)(內(nèi)環(huán)與外環(huán))，該環(huán)有拱形的歧管腔，每個(gè)環(huán)的拱形歧管腔的數(shù)目與氣缸的數(shù)目相同。同心環(huán)之一的每個(gè)歧管腔連通一個(gè)氣缸的相應(yīng)的膨脹區(qū)，而另一個(gè)同心環(huán)的每個(gè)相應(yīng)的歧管腔又連通上述那個(gè)氣缸的相應(yīng)的蓄熱器區(qū)。這許多工作流質(zhì)通道圍繞著燃燒室排列成園形，每個(gè)工作流質(zhì)通道的一端連通一相應(yīng)的歧管腔到一個(gè)氣缸的膨脹區(qū)，而工作流質(zhì)通道剩下的一端則連通相應(yīng)的歧管腔到同一氣缸的蓄熱器區(qū)處。為了保證平衡的熱流能流到每一氣缸的工作流質(zhì)，連接到每個(gè)氣缸相應(yīng)的膨脹區(qū)與蓄熱器區(qū)的工作流質(zhì)通道的數(shù)目，要與相應(yīng)地連接到這臺(tái)多缸熱氣機(jī)的其他氣缸的歧管的工作流質(zhì)通道的數(shù)目相等。并且，相應(yīng)于每個(gè)氣缸的歧管腔實(shí)際上定心在通過(guò)氣缸的中心軸線的延長(zhǎng)線上或盡可能在其附近。
當(dāng)聯(lián)系下面的附圖，從下文的詳細(xì)描述中，能更容易地體會(huì)和更好地理解本發(fā)明的目的、特征及許多隨之而來(lái)的優(yōu)點(diǎn)。圖中，每個(gè)同樣的另件都用同樣的參考符號(hào)來(lái)標(biāo)記。
圖1是按這項(xiàng)發(fā)明制造的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)的垂直剖視圖，顯示了機(jī)體基本上是等V形的特點(diǎn)，機(jī)體包含了發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分。
圖2是多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)的縱向剖視圖，基本上是沿著圖1的Ⅱ-Ⅱ面切開的。
圖3是發(fā)動(dòng)機(jī)上的加熱裝置總成的部分剖開的頂視圖，圖中有沿不同水平切開的環(huán)形缸頭加熱器總成的拱形各層的四分之一切面，發(fā)動(dòng)機(jī)如圖1和圖2所示。
圖4A，4B，4C，4D，4E，和4F包含了一系列的簡(jiǎn)要功能圖，它說(shuō)明圖3的平衡過(guò)的缸頭加熱器的熱氣歧管總成的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，并表明了改進(jìn)的歧管總成是怎樣通過(guò)加熱管提供熱工作流質(zhì)的平衡流的，這些加熱管位于與每個(gè)氣缸的膨脹區(qū)和蓄熱器區(qū)相聯(lián)結(jié)的歧管腔之間。
圖5是發(fā)動(dòng)機(jī)按圖2中被5-5切線切割后的部分剖面圖。
圖6是圖2被6-6線切割后的部分剖視圖。
在附圖的圖1和圖2中表示一個(gè)多缸，雙作用熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，它具有一個(gè)等V機(jī)體，機(jī)體內(nèi)有一單曲軸和一個(gè)按發(fā)明制造的單個(gè)環(huán)形缸頭加熱器總成。這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)包括有基本上是V形的機(jī)體部分11，在其中12處構(gòu)成4個(gè)氣缸，每缸都被一個(gè)相應(yīng)的環(huán)形蓄熱器裝置13及與其串連的環(huán)形冷卻裝置14所環(huán)繞。這四個(gè)氣缸12都裝有各自的拱形膨脹區(qū)歧管15和拱形蓄熱器歧管16，它們(附圖中的圖3最看得清)形成相應(yīng)的歧管腔的內(nèi)外同心環(huán)。歧管15和16展延在所有四個(gè)氣缸的頂部。以后還要聯(lián)系圖4A到圖4E作更充分的說(shuō)明，其布局是這樣的如將這些氣缸的中心軸線向上延伸穿過(guò)同心內(nèi)，外環(huán)歧管15和16的平面，則與歧管平面相交的點(diǎn)，將構(gòu)成一個(gè)平行四邊形的四頂點(diǎn)。
雙作用熱氣機(jī)的每一氣缸12有一活塞17往復(fù)運(yùn)動(dòng)地安裝在其中。通過(guò)一活塞桿18，將活塞17與滑塊19相連?；瑝K19在機(jī)體11內(nèi)的氣缸12下部的筒體內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，又通過(guò)一連桿21連接到軸承22，軸承環(huán)繞并驅(qū)動(dòng)一曲柄臂，曲柄臂包括發(fā)動(dòng)機(jī)的單曲軸23的一部分。曲軸23支持在主軸承20上，(如圖2所示)。關(guān)于活塞17、活塞桿18、滑塊19、連桿21及其與軸承22的連接等的更詳細(xì)的描述?？蓞⒖嘉礇Q定的美國(guó)專利申請(qǐng)第605，782號(hào)，其標(biāo)題是“往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)械的輕型活塞一一連桿總成”，發(fā)明家是約翰·科里和邁克爾·沃爾什，和本專利申請(qǐng)同時(shí)提出，并和本發(fā)明一樣，也移轉(zhuǎn)給了相同的受讓人。
活塞17分隔氣缸12為一個(gè)高溫膨脹區(qū)(一般在活塞頂部24處)和一個(gè)低溫壓縮區(qū)25(在活塞下部)。膨脹區(qū)24連通膨脹區(qū)歧管15已簡(jiǎn)述如上。經(jīng)過(guò)冷工作流質(zhì)通道26，低溫壓縮區(qū)25連通一個(gè)相鄰氣缸上的環(huán)形的冷卻單元14和蓄熱單元13，這環(huán)形的冷卻單元和蓄熱單元是以雙作用熱氣機(jī)的已知方式環(huán)繞在氣缸上。位于每個(gè)氣缸上的相應(yīng)的膨脹歧管15和相鄰的蓄熱器歧管16，是由許多環(huán)形排列的熱工作流質(zhì)通道把它們相互連通的，這些通道(如附圖所示)，形成了一個(gè)許多環(huán)形排列的加熱管27。加熱管27被彎成大體上是倒U形，其U形臂的一端27A連接到膨脹區(qū)歧管15，管的另外一端27B連接在蓄熱器歧管16上。每根加熱管27(如圖所示)，都有很多的翅片牢固地環(huán)繞在管子周圍，因而有更大的熱交換能力。見圖3，把每個(gè)氣缸12上面的相對(duì)應(yīng)的膨脹歧管15和與其聯(lián)結(jié)的蓄熱器歧管16相互連通的倒U形加熱管27的數(shù)目，和把所有氣缸的相對(duì)應(yīng)互相連通的加熱管27的數(shù)目相同，其目的是通過(guò)加熱管27，在所有氣缸的高溫膨脹區(qū)24和蓄熱器之間，提供一個(gè)熱工作流質(zhì)的平衡流。
如圖1到圖3所示的多缸熱氣機(jī)，在運(yùn)行中起一個(gè)雙作用發(fā)動(dòng)機(jī)的作用，在那里熱量是從燃燒室連續(xù)地供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)。燃燒室包括有一個(gè)噴油嘴28，它位于環(huán)形排列的加熱管27的中心。工作流質(zhì)一般是一種氣體，如氫或氦。工作流質(zhì)連續(xù)地循環(huán)在四個(gè)完全密封的各個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，它們是由膨脹長(zhǎng)24、膨脹歧管15內(nèi)部、加熱管27的內(nèi)部、蓄熱器歧管16的內(nèi)部、以及通過(guò)蓄熱器13、冷卻器14和冷卻通道26跨到下一個(gè)相鄰氣缸對(duì)應(yīng)的低溫壓縮區(qū)25等組成。當(dāng)活塞在氣缸內(nèi)完成一個(gè)上下循環(huán)，活塞從氣缸的最低位置到最高位置又回到最低位置，在這期間，工作氣體在每個(gè)密封系統(tǒng)內(nèi)將要順序地經(jīng)過(guò)壓縮階段，冷卻階段、蓄熱階段、加熱階段和膨脹階段，又回到加熱、蓄熱、冷卻和壓縮等階段，從而完成四循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)循環(huán)。有關(guān)這種四循環(huán)熱氣機(jī)的更完整的說(shuō)明，可參閱1983年5月出版的機(jī)械工程雜志第26頁(yè)到27頁(yè)的論文。
因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率直接決定于平均膨脹溫度(這溫度受加熱管27的材料特性所限制)與平均壓縮溫度之比。最理想的是，在所有加熱管27內(nèi)，出現(xiàn)工作流質(zhì)的均勻的平衡流。這就要使那些被園形燃燒室同等地加熱的加熱管，又被在其中均勻流動(dòng)的工作流質(zhì)的平衡流所均勻地冷卻。在這種情況下，這些加熱管27保持基本上相同的溫度，此溫度要保持在接近于材料的最高容許溫度，為的是能得到最高的平均膨脹溫度。為此目的，這蓄熱器使歧管腔15的內(nèi)同心環(huán)和膨脹歧管腔16的外同心環(huán)被劃分為等拱形長(zhǎng)度的區(qū)斷，這些區(qū)段的數(shù)目與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的數(shù)目相等，其典型的數(shù)目是4個(gè)。這些等拱形區(qū)段的每一個(gè)都分配給一個(gè)相應(yīng)的氣缸，并被它的歧管腔和與某聯(lián)結(jié)的加熱管27所占據(jù)。根據(jù)這種安排，每個(gè)氣缸有與其相連的、等數(shù)目和等間距的加熱管，它們占有加熱器裝置園周的相等份額，這樣工作流質(zhì)在每一循環(huán)里(與每個(gè)相應(yīng)氣缸相關(guān)聯(lián))是同等地暴露在燃燒室的熱氣里。從而每一循環(huán)能得到相等的熱量。這和等氣缸、等尺寸活塞在每一循環(huán)中，導(dǎo)致工作流質(zhì)的等流量是一致的。這就保證了沒(méi)有一個(gè)循環(huán)會(huì)與其它循環(huán)有實(shí)際上不同的平均加熱器溫度?？墒?，要保證在每一循環(huán)里，所有與其關(guān)聯(lián)的加熱管中的溫度實(shí)際上是相同的，歧管腔就必須安排得能確保來(lái)自每個(gè)相應(yīng)循環(huán)的等流量是均勻地被分配到關(guān)聯(lián)的加熱管中去，從而保證每根管子的溫度在每個(gè)區(qū)段內(nèi)也是基本上相等的。為此目的，歧管腔15和16的安排，要使它們相應(yīng)的拱形歧管腔的園弧中心位于V形機(jī)體上的相應(yīng)氣缸12的中心軸線的延長(zhǎng)線與內(nèi)、外同心環(huán)的歧管腔15和16平面的交點(diǎn)上，或盡可能在其附近。根據(jù)設(shè)計(jì)，這些點(diǎn)規(guī)定了平行四邊形的四角，也就是氣缸的中心軸線的延長(zhǎng)線與歧管腔15和16的同心環(huán)平面的交點(diǎn)，根據(jù)這樣的平行四邊形幾何圖形的特定布局，上述歧管園弧的定心，要使氣缸與歧管中間的通道容積的增量為最小，即通道為最短，并使這樣的容積增量，如所要求的那樣，對(duì)所有循環(huán)都基本上是相等的，這種安排是用下述方法得到的。
給定一個(gè)4缸等V形發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體(這就是機(jī)體有兩排氣缸，每排都有平行的，等長(zhǎng)的軸線)，下面的示意圖顯示了氣缸和曲軸線(如圖4A所示)。在圖4A中，X-X-X線代表曲軸軸線，X都是主軸承。圖中標(biāo)著1，2，3和4的點(diǎn)代表氣缸頂。從曲軸軸線X-X-X到每個(gè)點(diǎn)1，2，3和4的線，代表各氣缸軸線的長(zhǎng)度。注意這L2是從中央軸承到1號(hào)或3號(hào)氣缸軸線的距離，這距離是從平行于曲軸軸線量度的，而L1就是從中央軸承到2號(hào)或4號(hào)氣缸的距離。每個(gè)氣缸頂從曲軸軸線X-X-X的橫向偏移是氣缸軸線在此視圖平面上的投影。這偏移量是W。距離R2和R1是在此平面上從曲軸上的中央軸承(它是氣缸安排的總心)，到1號(hào)或3號(hào)氣缸頂?shù)木嚯x，和相應(yīng)地到2號(hào)或4號(hào)氣缸頂?shù)木嚯x。角度α是在平面視圖上量度的R1和R2之間的夾角。
為了使用一單個(gè)環(huán)形缸頭加熱器，和使園形燃燒室在其中定心，以及為使環(huán)形缸頭加熱器能在發(fā)動(dòng)機(jī)所有氣缸上定心，設(shè)計(jì)了兩個(gè)同心的內(nèi)，外歧管環(huán)15和16(見圖1到圖3)的半徑R1和R2，該半徑相相應(yīng)地規(guī)定了其園周要經(jīng)過(guò)交點(diǎn)＃1、＃2、＃3和＃4(如圖4B所示)。在圖4B里，連接相應(yīng)的氣缸頂＃2、＃4和＃1、＃3的園周直徑相應(yīng)為D1與D2，并對(duì)應(yīng)于歧管16和15的內(nèi)和外同心環(huán)的直徑。
直徑D1和D2所對(duì)的角相應(yīng)為α和β，其中β＝180°-α。從圖4B可以看出，歧管園周必須分為四個(gè)扇形，每個(gè)扇形服務(wù)于一個(gè)氣缸，為了保證其中的每個(gè)氣缸都能有一平衡的熱流，每一扇形都占有整個(gè)歧管園周的四分之一(1/4)。還有，這些扇形的安排要盡可能定心在相應(yīng)的氣缸頂，使從氣缸頂延伸到扇形端部的歧管園弧的長(zhǎng)度能相等并減至最小(如圖4C(a)和(b)所示)。
如上面所規(guī)定的，為了給相應(yīng)的歧管腔15和16提供均勻的平衡的弧長(zhǎng)，則如圖4B和圖3所示的歧管腔15和16所對(duì)的扇形，應(yīng)是α角和β角的等分線所規(guī)定的扇形，如圖4D所示。每個(gè)扇形X-Y-或Y-X的弧基本上都是90°，并相應(yīng)地包含了α/2和β/2弧長(zhǎng)的兩邊。弧長(zhǎng)是從相應(yīng)的氣缸頂?shù)缴刃蔚亩瞬苛慷鹊?，在這里，這些氣缸頂基本上都在中心位置。要注意的是，分割模式X-X，Y-Y從α，β等分線向兩個(gè)方向的任何一方轉(zhuǎn)動(dòng)，都可用減少較長(zhǎng)的歧管弧長(zhǎng)的方法，來(lái)改善扇形中的兩個(gè)，相應(yīng)以增加相對(duì)的歧管組中較長(zhǎng)的歧管的弧長(zhǎng)為代價(jià)。例如，圖4D順時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)動(dòng)，可用使從氣缸頂?shù)疥P(guān)聯(lián)的歧管弧端的弧長(zhǎng)相等的辦法來(lái)改善＃2和＃4氣缸的歧管，但若保持90°扇形分割，則其它兩個(gè)包含＃2和＃3氣缸的扇形，在順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)有更不平衡的弧長(zhǎng)，這弧長(zhǎng)是從氣缸頂?shù)较嚓P(guān)聯(lián)的歧管弧端量度的。所以體會(huì)到，得到歧管弧在所有四個(gè)90°扇形里，基本上等長(zhǎng)的最好方法，應(yīng)是使α/2等于β/2，所以α與β都等于90°。再參考圖4A，將會(huì)看到為了使α等于90°則(L1+L2)2＝R21+R22(1)R21＝W2+L21(2)R22＝W2+L22(3)上面三個(gè)方程有五個(gè)未知數(shù)，對(duì)于一個(gè)已知的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)很容易解出。對(duì)于一個(gè)已知的氣缸高度H和兩排氣缸的夾角θ，尺寸W是已定的，這就確定了R1與R2和L1與L2。如圖4A所示，L3也可以從下列關(guān)系式中得出(L1+L3)2+W2＝R22(4)在處于最小裝配空間的給定的發(fā)動(dòng)機(jī)中，各個(gè)氣缸對(duì)直徑尺寸和曲軸軸承體積的要求，決定了H、θ、L3的尺寸。
注意在解出這些方程式時(shí)，不要把氣缸頂部排列成正方形而要排列成平行四邊形，這些點(diǎn)是氣缸中心軸線的延長(zhǎng)線與內(nèi)、外同心歧管環(huán)15和16平面的交點(diǎn)。所以體會(huì)到，利用上述方法，這項(xiàng)發(fā)明是可以實(shí)現(xiàn)的。辦法是，特別地調(diào)整氣缸頂與歧管腔拱形長(zhǎng)度之間的連接點(diǎn)位置，使之處于有利的情況，這有利的情況就是所有扇形都由兩個(gè)基本等長(zhǎng)的歧管園弧組成，這兩個(gè)園弧合在一起有90°弧長(zhǎng)或越接近越好。其結(jié)果就是獲得一個(gè)環(huán)形的氣缸頂部的缸頭加熱器總成，它和非正方形的氣缸頂排列相聯(lián)結(jié)，適應(yīng)于單根曲軸、等角V形缸體的發(fā)動(dòng)機(jī)，但這環(huán)形缸頭加熱器仍然能容易地形成一個(gè)均勻地等分的園形缸頭加熱器，從而保證工作流質(zhì)的平衡流，并得到均勻溫度和最高效率。圖4E示意地圖示了這種安排，在圖4F中則更生動(dòng)一些。
若發(fā)動(dòng)機(jī)的其它設(shè)計(jì)要求，妨礙結(jié)構(gòu)如上所述的多缸熱氣機(jī)的缸頭加熱器總成的樣式，仍有可能通過(guò)加熱管27，獲得工作流質(zhì)的實(shí)質(zhì)上的平衡流，只要上面描述過(guò)的，等弧長(zhǎng)歧管安排的偏離量不過(guò)度。這可以用拱形歧管斷面的正確造型來(lái)確保在蓄熱器區(qū)和膨脹區(qū)中間的所有液流通道上(所有這些都通過(guò)歧管和加熱管)，有一個(gè)基本相同的壓差(△P)。這可以用把拱形長(zhǎng)度的端部逐漸變細(xì)，或把拱形長(zhǎng)度端部的斷面面積收縮，來(lái)達(dá)到所要求的效果。
再回過(guò)來(lái)參閱附圖的圖1和圖3，發(fā)動(dòng)機(jī)的缸頭加熱總成31，還包含一個(gè)園形絕熱蓋32，它圍繞著環(huán)形排列的加熱管27。在絕熱蓋32的罩裙和環(huán)形排列的加熱管之間，有予熱器總成33，對(duì)它的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行已更全面的敘述在未決的美國(guó)專利申請(qǐng)第605，785號(hào)中，其標(biāo)題是“陶瓷熱交換器”，發(fā)明者是約翰科里，它和本發(fā)明同時(shí)提出，并移轉(zhuǎn)給了相同的受讓人。這個(gè)申請(qǐng)所公開的內(nèi)容可全部用于本申請(qǐng)中。
對(duì)環(huán)形予熱器總成33的詳細(xì)描述可參閱上述的未決申請(qǐng)第605，785號(hào)。簡(jiǎn)短地說(shuō)，冷的進(jìn)氣通過(guò)進(jìn)氣管34吸入，并朝著箭頭35所示的方向流過(guò)予熱器總成33，進(jìn)氣予熱的熱量，是從燃燒的廢氣逆流通過(guò)予熱器總成的逆流熱交換器時(shí)所吸取的。被予熱的空氣35經(jīng)過(guò)一組擾流器葉片36，它使予熱空氣形成旋轉(zhuǎn)渦流狀態(tài)，經(jīng)過(guò)噴油嘴28周圍的空間而進(jìn)入燃燒室空間37。這個(gè)燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的熱燃燒氣體，渦旋過(guò)中央的燃燒室37，并按箭頭38穿過(guò)加熱管27管子間而出去，在那里第一次把流過(guò)加熱管27的工作流質(zhì)加熱。然后，燃燒氣體經(jīng)過(guò)予熱器總成33的逆流熱交換器和排氣管39而排出。
現(xiàn)在參閱附圖的圖2，圖中清楚地顯示了發(fā)動(dòng)機(jī)的單根曲軸23，曲軸由主軸承20支持著，并在V形機(jī)體中轉(zhuǎn)動(dòng)。和通常實(shí)際使用中的一樣，為了減少由于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的振動(dòng)，為曲軸23提供了合適的平衡重。這樣與未平衡過(guò)的曲軸相比有了基本上改進(jìn)，但還一直遺留著比較大的殘余不平衡力和力矩，它圍繞氣缸軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，其方向與曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，在運(yùn)行時(shí)就產(chǎn)生了實(shí)際上的振動(dòng)。
為了進(jìn)一步減少這種產(chǎn)生振動(dòng)的力，在這項(xiàng)發(fā)明的等V、雙作用，多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)中，提供一種平衡方法，它包含兩個(gè)平衡重，配置于離開殘余不平衡力的作用中心朝向曲軸的相對(duì)的兩端，這些平衡重與曲軸同速轉(zhuǎn)動(dòng)但是方向相反。這些相對(duì)旋轉(zhuǎn)的平衡重是靠曲軸驅(qū)動(dòng)，但位置要選擇在曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相對(duì)方向上的一段距離上，從而建立起一個(gè)單獨(dú)的虛平衡軸，它在理論上與曲軸軸線(也就是不平衡軸)相交在已分解的不平衡力和力矩的作用中心上。
為了建立這個(gè)單獨(dú)的虛平衡軸，如圖2中的軸47，一合適的偏心重46由曲軸的一端通過(guò)齒輪41和43來(lái)驅(qū)動(dòng)。齒輪41固定在曲軸23上，并與齒輪43相嚙合，在齒輪43上固定著偏心重46。偏心重46可以是一個(gè)獨(dú)立的另件，也可以裝一個(gè)適當(dāng)偏心加重的輔助裝置的工作機(jī)件，如油泵。同樣，一個(gè)相似的偏心重48，它由曲軸另一端通過(guò)齒輪49和51來(lái)驅(qū)動(dòng)。齒輪51固定在曲軸23上，并與齒輪49相嚙合，在齒輪49上面固定著偏心重48。偏心重48也同樣可以是輔助裝置的工作機(jī)件，如水泵。按上面所述的安排，偏心重46和48是與曲軸同速轉(zhuǎn)動(dòng)但與曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。而且，偏心重46是位于曲軸23轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的一側(cè)，并選定一個(gè)橫向距離，偏心重48是裝在曲軸23轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的相對(duì)的一側(cè)，并有一相似的橫向距離。
同樣，為了把多缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)上的殘余力矩減至最小，偏心重46要置于離開不平衡力的作用中心(例如，這作用點(diǎn)可以是曲軸的中心)，背向曲軸一端的一個(gè)距離D的地方，偏心重48也要置于離開那作用中心，朝向曲軸相對(duì)的一端的一個(gè)類似的距離D的地方，有下列關(guān)系式;
D= (MR-)/(FB-) cosα(5)在公式中MR-等于往復(fù)運(yùn)動(dòng)不平衡力矩的反轉(zhuǎn)動(dòng)分力FB-等于反轉(zhuǎn)動(dòng)平衡力，它平衡往復(fù)運(yùn)動(dòng)不平衡力的反轉(zhuǎn)動(dòng)分力;
α等于FR和FMR-之間的夾角;
FMR-等于力矩MR-的分力與距離D形成的力矩，-D沿曲軸量度，按上面所述的安排，這里建立起一單獨(dú)的平衡軸線，它在理論上與曲軸軸線相交于已分解的不平衡力的作用中心處，不需要增加任何平衡軸，就平衡了這些不平衡力，并把殘余力矩減至最小。這就是建立了一根從偏心重46的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，到偏心重48的轉(zhuǎn)動(dòng)中心之間的虛平衡軸線。如這理想化了的描述所示，虛平衡軸線47與曲軸線相交。在某些情況下這虛平衡軸線實(shí)際上并不與曲軸軸線相交，但偏心重46和48的安排以及從曲軸23的橫向位移量，使之和真實(shí)相交點(diǎn)實(shí)際上非常接近。與實(shí)際相交點(diǎn)的偏差將會(huì)得到少于理論的振動(dòng)降低量的結(jié)果，但是仍能得到實(shí)質(zhì)上的改進(jìn)。這樣就可以按這種安排來(lái)設(shè)計(jì)，使虛平衡軸線與曲軸軸線相交或盡可能的接近。
關(guān)于這種平衡布局的結(jié)構(gòu)和運(yùn)用的更完整的描述，可參閱未決的美國(guó)專利申請(qǐng)第605，854，”平衡多缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)活塞機(jī)的意義和方法“其發(fā)明人是約翰科里和邁克爾·沃爾什，它和本發(fā)明同時(shí)提出申請(qǐng)，并移轉(zhuǎn)給了機(jī)械技術(shù)公司，即本發(fā)明的同一受讓人，這項(xiàng)技術(shù)所公開的內(nèi)容，可全部用于本申請(qǐng)中。
如上所述，關(guān)于更完整地描述這平衡布局的結(jié)構(gòu)與運(yùn)用的樣式，可參閱未決的美國(guó)專利申請(qǐng)第605，854號(hào)。概括地說(shuō)，虛平衡軸線47可以用輔助的齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)建立，齒輪機(jī)構(gòu)由曲軸23來(lái)驅(qū)動(dòng)，而這曲軸的殘余不平衡力需要進(jìn)一步被平衡，以及需要把它的殘余力矩減少到最小，而不要求使用一個(gè)或更多額外的獨(dú)立的平衡軸，如在往復(fù)活塞機(jī)中常用的那一種技術(shù)方法。
大多數(shù)往復(fù)機(jī)和那些構(gòu)成一次動(dòng)力源發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)器，(如本發(fā)明的主題熱氣機(jī))要求有輔助裝置如水泵、油泵和其它類似的設(shè)備。在所示的發(fā)動(dòng)機(jī)中，輔助齒輪43除載有偏心重46外，還可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)輔助裝置的工作件，如油泵45。在曲軸對(duì)面的一端的齒輪49，被固定在曲軸23上的齒輪51所驅(qū)動(dòng)，其上固定有偏心重48，能用來(lái)驅(qū)動(dòng)另外的輔助裝置如水泵葉輪52。另一方面，根據(jù)前述參閱的美國(guó)專利申請(qǐng)第604，854號(hào)的內(nèi)容，這些偏心重可以被相應(yīng)的輔助裝置45與52所帶動(dòng)。同樣，若方便或合乎需要，工作件本身也可形成偏心重46和48。這樣，用前面敘述的安排可建立一虛平衡軸線47，從而能使所有初始不平衡的往復(fù)力從轉(zhuǎn)動(dòng)中的曲軸23上消除掉，殘余的力矩可以減少到最小而不用增加任何附加的另件。(除了那些正常用于完整的熱氣機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)的以外)。
如圖1所示，因?yàn)槎喔椎萔缸體、單曲軸的熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)包括了上述特點(diǎn)，因此這種尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊的、相對(duì)來(lái)說(shuō)較輕的和有效率的發(fā)動(dòng)機(jī)能由最少量的不同另件構(gòu)成，從而減少了機(jī)器制造時(shí)所需要的另件總量。還可大大減少總裝中的裝配難度(或誤差)，在發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)需要大量的不同大小的另件和部件時(shí)尤其如此。這些特點(diǎn)通過(guò)有等角度的V形機(jī)體，單根曲軸，兩排等長(zhǎng)度、等尺寸的氣缸，以及有環(huán)形冷卻器/蓄熱器單元環(huán)繞著每個(gè)氣缸和在里面有很多內(nèi)部通連的工作流質(zhì)通道，從而它們整體地形成在V形機(jī)體中等條件而加強(qiáng)了。作為包括所有這些特點(diǎn)于一臺(tái)熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)中，它具有一單個(gè)的園的環(huán)形缸頭加熱器總成，它能在每個(gè)氣缸的膨脹區(qū)和蓄熱區(qū)之間提供最佳的工作流質(zhì)的平衡流，其結(jié)果是達(dá)到改進(jìn)了發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行，以及降低了成本，減少了結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和便于維修的目的。
本發(fā)明描述了一臺(tái)多缸熱氣機(jī)的具體實(shí)施例，該熱氣機(jī)帶有統(tǒng)一的V形機(jī)體，機(jī)體上有園形燃燒室，通過(guò)缸頭加熱器歧管和本發(fā)明的結(jié)構(gòu)來(lái)平衡熱氣流。從中可以確信本領(lǐng)域的技術(shù)人員按上述技術(shù)，尚可做些其它的修改和變動(dòng)，所以要明白，在已描述的發(fā)明的個(gè)別具體裝置上可能會(huì)有變動(dòng)，但它們?nèi)匀皇窃谒綑?quán)項(xiàng)限定的本發(fā)明之全面的、準(zhǔn)備保護(hù)的范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)它包括(a)等V形機(jī)體，它具有兩排氣缸，每排氣缸都有平行的、等長(zhǎng)的中心軸線，包含這些中心線的兩個(gè)平面沿著(或接近沿著)單個(gè)曲軸的軸線相交，其中曲軸安置在機(jī)體上，并能轉(zhuǎn)動(dòng)。(b)每個(gè)氣缸內(nèi)的活塞連著曲軸，在該氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，每個(gè)氣缸有一膨脹區(qū)在活塞上部，有一壓縮區(qū)在活塞下部；(c)一環(huán)形蓄熱裝置環(huán)繞著每個(gè)氣缸(d)環(huán)形缸頭加熱器。它包括許多工作流質(zhì)通道，這些通道位于氣缸上面，來(lái)向所有的氣缸膨脹區(qū)供應(yīng)加熱的工作流質(zhì)。(e)燃燒室裝置。置于上述環(huán)形缸頭加熱器中央，來(lái)加熱在上述的許多工作流質(zhì)通道內(nèi)的工作流質(zhì)；(f)許多拱形的、平衡流歧管裝置。其中每缸一個(gè)，每個(gè)歧管裝置有第一拱形部分，它連通流質(zhì)到缸體的膨脹區(qū)，并連通若干工作流質(zhì)通道的一端；有第二拱形部分，它連通同一氣缸的環(huán)形蓄熱裝置，并連通上述的若干工作流質(zhì)通道的另一端。連通在每一個(gè)拱形歧管內(nèi)的工作流質(zhì)通道，其數(shù)目對(duì)每個(gè)氣缸是相同的。
2.按照權(quán)項(xiàng)1所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)組，其中;在那里每一歧管裝置的相應(yīng)拱形部分，沿著細(xì)長(zhǎng)的拱形軸線適當(dāng)?shù)厥构靶尾糠莩梢欢ū壤⒕哂心撤N形狀，因此，在內(nèi)連于每個(gè)氣缸的膨脹區(qū)和蓄熱區(qū)之間的所有工作流質(zhì)通道的全長(zhǎng)上，均能保持基本相等的工作流質(zhì)的壓差，并且，在環(huán)形缸頭加熱器內(nèi)，穿過(guò)所有這種液體通道的工作流質(zhì)的壓差基本上相等。
3.按照權(quán)項(xiàng)2所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)組，其中還包括環(huán)形冷卻裝置，該裝置環(huán)繞于每個(gè)氣缸，并緊接于環(huán)形蓄熱裝置之下。
4.按照權(quán)項(xiàng)3所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)組，其中，每一個(gè)V形機(jī)體里的氣缸配置都是四的倍數(shù)，而一個(gè)氣缸的冷卻器通過(guò)工作流質(zhì)通道內(nèi)連到下一個(gè)相鄰氣缸的壓縮區(qū)。
5.按照權(quán)項(xiàng)3所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)組，其中，還包括有一個(gè)環(huán)形予熱器，它沿園周環(huán)繞著環(huán)形缸頭加熱器和燃燒室，以便向燃燒室供應(yīng)預(yù)熱過(guò)的燃?xì)?、排出穿過(guò)上述許多工作流質(zhì)通道的熱燃?xì)狻⒉⑽諢崛細(xì)庵械挠酂醽?lái)預(yù)熱供應(yīng)給燃燒室的吸入的燃?xì)狻?br>6.按照權(quán)項(xiàng)5所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)組，其中，許多拱形的、平衡流的歧管裝置的第一拱形部分，構(gòu)成了歧管的外同心環(huán)，它連通相應(yīng)氣缸的膨脹區(qū)。第二拱形部分形成歧管的內(nèi)同心環(huán)，它連通相應(yīng)的氣缸的環(huán)形蓄熱器，以及內(nèi)外歧管環(huán)的平面與氣缸軸線的延長(zhǎng)線相交點(diǎn)規(guī)定了平行四邊形的四點(diǎn)。
7.按照權(quán)項(xiàng)6所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)組，其中，每一V形機(jī)體里氣缸的配置都是四的倍數(shù)，而一個(gè)氣缸的冷卻器通過(guò)工作流質(zhì)通道內(nèi)連到下一個(gè)相鄰氣缸的壓縮區(qū)。
8.在一個(gè)雙作用，多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)中，其改進(jìn)包括一個(gè)V形的機(jī)體，它由兩排氣缸組成，每排氣缸都有平行的、等長(zhǎng)度的軸線，供連桿連到活塞在其中往復(fù)地運(yùn)動(dòng)，包含兩排氣缸軸線的兩個(gè)平面，沿著或接近沿著單曲軸的軸線相交，環(huán)形蓄熱裝置環(huán)繞著每個(gè)氣缸并確定蓄熱器區(qū)域。一個(gè)單個(gè)環(huán)形缸頭加熱器，它包括許多環(huán)形排列的工作流質(zhì)通道;被上述的環(huán)形缸頭加熱器支持于其中的一個(gè)燃燒室，它用于產(chǎn)生熱的燃燒氣體流，這熱氣流從工作流質(zhì)通道外面流過(guò)而加熱其中的工作流質(zhì);平衡流歧管裝置用來(lái)內(nèi)連上述缸頭加熱器里的工作流質(zhì)通道，這些通道是在相應(yīng)的氣缸的膨脹區(qū)和蓄熱器區(qū)之間，該歧管裝置包括拱形歧管腔的兩個(gè)同心內(nèi)環(huán)與外環(huán)，每個(gè)環(huán)有若干拱形歧管腔，其數(shù)目與氣缸的數(shù)目相同。一個(gè)同心環(huán)里的相應(yīng)的歧管腔，連通著每個(gè)氣缸的相應(yīng)膨脹區(qū)，而另一同心環(huán)里的相應(yīng)歧管腔，連通著每個(gè)氣缸相應(yīng)的蓄熱區(qū);許多環(huán)形排列的工作流質(zhì)通道它們被安排成園形圍繞著燃燒室，使每個(gè)工作流質(zhì)通道的一端通過(guò)相應(yīng)的歧管腔連通到一個(gè)氣缸的膨脹區(qū)，其另一端通過(guò)相應(yīng)的歧管腔連通到同一氣缸的蓄熱區(qū);連接到每個(gè)氣缸相應(yīng)的膨脹區(qū)與蓄熱區(qū)的若干工作流質(zhì)通道的數(shù)目，與相應(yīng)地連接到多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的其它氣缸的工作流質(zhì)通道的數(shù)目相同。
9.按照權(quán)項(xiàng)8所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)組，其中，每個(gè)歧管裝置的相應(yīng)拱形部分，沿著細(xì)長(zhǎng)的拱形軸線適當(dāng)?shù)厥构靶尾糠莩杀壤途哂心撤N形狀，因此，在工作流質(zhì)通道的全長(zhǎng)上，(這些通道內(nèi)連于每個(gè)氣缸的膨脹區(qū)和蓄熱器區(qū)之間，)能保持基本相等的工作流質(zhì)的壓差，并且，在環(huán)形缸頭加熱器中內(nèi)的所有流質(zhì)通道內(nèi)的工作流質(zhì)的壓差也是基本上相等的。
10.按照權(quán)項(xiàng)9所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)組，其中還包括有環(huán)形冷卻裝置，該裝置圍繞每個(gè)氣缸并緊接于環(huán)形蓄熱裝置之下。
11.按照權(quán)項(xiàng)10所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)組，其中每個(gè)V形機(jī)體里的氣缸配置都是四的倍數(shù)，而一個(gè)氣缸的冷卻器通過(guò)工作流質(zhì)通道，內(nèi)連到下一個(gè)相鄰氣缸的壓縮區(qū)。
12.按照權(quán)項(xiàng)10所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)組，其中，還包括一個(gè)環(huán)形予熱器，它沿園周環(huán)繞著環(huán)形缸頭加熱器和燃燒室，以便向燃燒室供應(yīng)預(yù)熱過(guò)的燃?xì)狻⑴懦龃┻^(guò)上述工作流質(zhì)通道的熱燃?xì)?，并吸收熱燃?xì)庵械挠酂嵋灶A(yù)熱供應(yīng)給燃燒室的進(jìn)氣。
13.按照權(quán)項(xiàng)12所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)組，其中，許多拱形的、平衡流的歧管裝置的第一拱形部分，構(gòu)成了歧管外同心環(huán)，它連通相應(yīng)的氣缸的膨脹區(qū)，第二拱形部分構(gòu)成了歧管的內(nèi)同心環(huán)，它連通相應(yīng)的氣缸的環(huán)形蓄熱器。
14.按照權(quán)項(xiàng)13所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)組，其中，每個(gè)V形機(jī)體里的氣缸配置都是四的倍數(shù)，而一個(gè)氣缸的冷卻器通過(guò)工作流質(zhì)通道內(nèi)連到下一個(gè)相鄰氣缸的壓縮區(qū)。
15.一種多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，包括許多氣缸。這些氣缸沿軸線布置成兩排，它們具有等同的平行軸線，它們的平面從單根曲軸延伸而形成V形機(jī)體，每個(gè)氣缸包括有一活塞，活塞與該曲軸相連在正確的相位關(guān)系上，并把該氣缸分成一個(gè)高溫區(qū)和低溫區(qū)，而低溫區(qū)靠近該單根曲軸;許多環(huán)形畜熱器-冷卻器。每個(gè)畜熱器-冷卻器把兩個(gè)氣缸連通，而每個(gè)又是環(huán)繞在單個(gè)氣缸上;許多工作流質(zhì)通道，這些通道將一個(gè)氣缸的上述低溫區(qū)連通到一個(gè)相鄰氣缸畜熱-冷卻器的冷卻器中;許多拱形的膨脹區(qū)岐管，每個(gè)都被定位于相應(yīng)氣缸的軸向中心線上或盡可能接近中心線，并連通該氣缸的高溫區(qū);許多許多拱形的畜熱器岐管，每個(gè)都被定位于一個(gè)氣缸的中心線上或盡可能接近中心線，并連通該氣缸的畜熱器;缸頭加熱器包括有許多工作流質(zhì)通道，它們布置成基本上均勻的園形排列而位于氣缸上面，并靠近高溫區(qū)，從而劃定V形機(jī)體的頂部為燃燒區(qū);上述流質(zhì)通道，該通道把每個(gè)氣缸的上述膨脹區(qū)岐管同一氣缸的畜熱器岐管相連;一燃燒室，該燃燒室裝在上述燃燒區(qū)，用于均勻地加熱在上述缸頭加熱器的所有工作流質(zhì)通道內(nèi)的工作流質(zhì)。
16.按照權(quán)項(xiàng)15所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，每一岐管裝置的相應(yīng)拱形部分，沿著細(xì)長(zhǎng)的拱形軸線適當(dāng)?shù)厥构靶尾糠莩杀壤途哂心撤N形狀，因此，在所有工作流質(zhì)通道上，(這些通道內(nèi)連于每個(gè)氣缸的膨脹區(qū)和畜熱器區(qū)之間)，能保持基本相等的工作流質(zhì)的壓差，并且在環(huán)形缸頭加熱器的所有流質(zhì)通道內(nèi)的工作流質(zhì)的壓差也是基本相等的。
17.按照權(quán)項(xiàng)16所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，拱形膨脹區(qū)岐管在上述缸頭加熱器中間布置成第一園形;而拱形畜熱器岐管在上述缸頭加熱器中形成了第二個(gè)園形，并相對(duì)與該第一園形同心布置。
18.按照權(quán)項(xiàng)17所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，第一拱形膨脹岐管的園形，是同心的第一和第二個(gè)園形中外面的一個(gè)，在此，氣缸的中心軸線的延伸線與同心排列的拱形岐管平面的交點(diǎn)，確定了一個(gè)平行四邊形的各點(diǎn)。而平行四邊形中對(duì)角線上相對(duì)的兩點(diǎn)，實(shí)際上定心在兩個(gè)相對(duì)地安置的岐管上，它們位于拱形膨脹岐管的外面第一園形排列中;而另一條對(duì)角線上的相對(duì)的兩點(diǎn)，實(shí)際上定心在兩個(gè)相對(duì)地安置的岐管上，它們位于拱形畜熱岐管的里面第二園形排列中。
19.按照權(quán)項(xiàng)15所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，還包括有一環(huán)形予熱器，它沿園周環(huán)繞著環(huán)形缸頭加熱器和燃燒室，以便向燃燒室供應(yīng)熱過(guò)的燃?xì)狻⑴懦龃┻^(guò)上述許多工作流質(zhì)通道的熱燃?xì)?，并吸收熱燃?xì)庵械挠酂醽?lái)預(yù)熱供應(yīng)給燃燒室的吸入的燃?xì)狻?br>20.按照權(quán)項(xiàng)18所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，還包括有一環(huán)形予熱器，它沿園周環(huán)繞著環(huán)形缸頭加熱器和燃燒室，以便向燃燒室供應(yīng)予熱過(guò)的燃?xì)?，排出穿過(guò)上述許多工作流質(zhì)通道的熱燃?xì)?，并吸收熱燃?xì)庵械挠酂醽?lái)予熱供給燃燒室的吸入的燃?xì)狻?br>21.按照權(quán)項(xiàng)15所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，還包括一虛平衡軸裝置，它被做成與曲軸相交于作用在曲軸上的、任何不平衡力的作用中心上、或在其附近，并在把任何殘余的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩減少到最小的同時(shí)，成比例地消除任何不平衡力。上述的平衡裝置包括有尺寸適當(dāng)?shù)?，校正不平衡的偏心重，它們被非同心地安裝，以便在該曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的實(shí)質(zhì)上正好相反的兩側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，并被結(jié)合在那里向著與曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，上述偏心的重物還被置于從作用中心向著曲軸相對(duì)的兩端之選定的距離上。
22.按照權(quán)項(xiàng)21所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，用重塊偏心地安裝和固定在曲軸上，并隨曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的一種已知的方法，已初步地局部平衡曲軸。
23.按照權(quán)項(xiàng)21所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，相對(duì)旋轉(zhuǎn)的校正殘余不平衡的偏心重，沿著虛平衡軸線安裝，它離作用于曲軸的不平衡力的作用中心有一予先選定的距離，以便把任何殘余的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩減到最小。
24.按照權(quán)項(xiàng)22所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，校正不平衡的偏心重與曲軸同速轉(zhuǎn)動(dòng)，但與曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，并沿著虛平衡軸線安裝，它離開作用于曲軸的不平衡力的作用中心有一個(gè)予先選定的距離，以便把任何殘留的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩降到最小。
25.按照權(quán)項(xiàng)24所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，校正不平衡的偏心重是用獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)和從動(dòng)齒輪組聯(lián)接在曲軸上，同時(shí)校正不平衡的偏心重是由從動(dòng)齒輪帶動(dòng)。
26.按照權(quán)項(xiàng)25所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，載有校正不平衡的偏心重的從動(dòng)齒輪，也用來(lái)驅(qū)動(dòng)在活塞和曲軸往復(fù)機(jī)運(yùn)行中需要的輔助設(shè)備，虛平衡軸線結(jié)構(gòu)形成于其上。
27.按照權(quán)項(xiàng)23所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，這一校正不平衡的偏心重，可被發(fā)動(dòng)機(jī)輔助裝置的工作件所帶動(dòng)。
28.按照權(quán)項(xiàng)23所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，這一校正不平衡的偏心重可由發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)有的輔助裝置的工作件來(lái)提供。
29.按照權(quán)項(xiàng)20所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，還包括一虛平衡軸裝置，它被做成與曲軸相交于作用在曲軸上的任何不平衡力的作用中心上或在其附近，并在把任何殘余的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩減少到最小的同時(shí)，成比例地消除任何不平衡力，上述的虛平衡軸裝置包括有尺寸適當(dāng)?shù)男Ｕ黄胶獾钠闹?，它們被非同心地安裝，以便在曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的實(shí)質(zhì)上正好相反的兩側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，并被安裝在那里，從而和上述的曲軸同速轉(zhuǎn)動(dòng)但方向相反，由此而建立一個(gè)虛平衡軸線，它穿過(guò)偏心重的轉(zhuǎn)動(dòng)中心和作用于曲軸的不平衡力的作用中心，或盡可能地接近該中心。
30.按照權(quán)項(xiàng)29所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，用重物偏心地安裝和固定在曲軸上，并隨曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的已知方法，初步地局部平衡曲軸。
31.按照權(quán)項(xiàng)30所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，校正不平衡的偏心重與曲軸同速轉(zhuǎn)動(dòng)，但方向相反，并沿著虛平衡軸線安置，它離開作用于曲軸的不平衡力的作用中心有一個(gè)預(yù)先選定的距離，以便把任何殘留的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩降低到最小。
32.按照權(quán)項(xiàng)31所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，校正不平衡的偏心重是用獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置與從動(dòng)齒輪組連接在曲軸上，同時(shí)，校正不平衡的偏心重是由從動(dòng)齒輪帶動(dòng)。
33.按照權(quán)項(xiàng)32所述的多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，載有校正不平衡偏心重的從動(dòng)齒輪也用來(lái)驅(qū)動(dòng)在活塞和曲軸往復(fù)機(jī)運(yùn)行中需要的輔助裝置，虛平衡軸線裝置形成于其上。
專利摘要
一種多缸熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，包括一等角度的V形機(jī)體11，其上有兩排平行的且等長(zhǎng)度等尺寸的氣缸12，它和環(huán)繞于每個(gè)氣缸的環(huán)形蓄熱—冷卻器13和14組合在一起，在此活塞17與單曲柄23相連。熱氣機(jī)還包括環(huán)形排列的加熱管27，它位于中央燃燒空腔體37的周圍。平衡流的膨脹歧管總成15和蓄熱器歧管總成16通過(guò)缸頭加熱器管子提供工作流質(zhì)的最佳平衡流。在使用一單曲軸V形機(jī)體時(shí)，這平衡流提供均勻的缸頭加熱器溫度，因此，從最大限度的平均工作流質(zhì)溫度中，可得到最好的運(yùn)行效率。
文檔編號(hào)F02G1/00GK85104320SQ85104320
公開日1986年12月3日 申請(qǐng)日期1985年6月7日
發(fā)明者瓊·A·科里 申請(qǐng)人:機(jī)械技術(shù)有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan