專利名稱：高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及熱能與動力領(lǐng)域，尤其是一種熱動力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]傳統(tǒng)活塞式熱動力系統(tǒng)(即內(nèi)燃機)的燃燒室是間歇式工作的，這就給燃燒提出了巨大的困難，因為要在極短的時間內(nèi)混合燃燒，正是因為這一點，內(nèi)燃機的效率和環(huán)保型一直沒有得到很好的解決。與此同時，要想更有效地將燃料的熱能轉(zhuǎn)換成機械功，就要大幅度提高工質(zhì)的壓力，然而活塞式發(fā)動機由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，其最高承壓能力不過在一兩百個大氣壓左右，這是嚴(yán)重影響內(nèi)燃機效率的問題之一。因此，需要實用新型一種連續(xù)燃燒室且充分利用葉輪機構(gòu)和活塞機構(gòu)的效率更高的熱動力系統(tǒng)。實用新型內(nèi)容[0003]為了解決上述問題，本實用新型提出的技術(shù)方案如下[0004]一種高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，包括活塞式氣體壓縮機、連續(xù)燃燒室、燃燒室葉輪壓氣機和做功機構(gòu)，所述活塞式氣體壓縮機的壓縮氣體出口與所述燃燒室葉輪壓氣機的氣體入口連通，所述燃燒室葉輪壓氣機的氣體出口與所述連續(xù)燃燒室連通，所述連續(xù)燃燒室與所述做功機構(gòu)連通，所述連續(xù)燃燒室的承壓能力大于lOMPa。[0005]所述做功機構(gòu)由燃燒室動力葉輪機構(gòu)和活塞式爆排發(fā)動機構(gòu)成，所述連續(xù)燃燒室與所述燃燒室動力葉輪機構(gòu)的氣體入口連通，所述燃燒室動力葉輪機構(gòu)的氣體出口與活塞式爆排發(fā)動的氣體入口機連通。[0006]一種高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng),包括活塞氣缸機構(gòu)、連續(xù)燃燒室、燃燒室葉輪壓氣機和燃燒室動力葉輪機構(gòu)，所述活塞氣缸機構(gòu)包括活塞、氣缸、進氣門、供氣門、充氣門和排氣門，所述氣缸經(jīng)所述進氣門與活塞氣缸機構(gòu)進氣道連通，所述氣缸依次經(jīng)所述供氣門和所述燃燒室葉輪壓氣機與所述連續(xù)燃燒室連通，所述連續(xù)燃燒室依次經(jīng)所述燃燒室動力葉輪機構(gòu)和所述充氣門與所述氣缸連通，所述氣缸經(jīng)所述排氣門與活塞氣缸機構(gòu)排氣道連通，所述連續(xù)燃燒室的承壓能力大于lOMPa。[0007]一種高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng),包括活塞氣缸機構(gòu)、連續(xù)燃燒室、燃燒室葉輪壓氣機和燃燒室動力潤輪，所述活塞氣缸機構(gòu)包括活塞、氣缸、進氣門、供氣充氣門和排氣門，所述氣缸經(jīng)所述進氣門與活塞氣缸機構(gòu)進氣道連通，所述氣缸依次經(jīng)所述供氣充氣門和所述燃燒室葉輪壓氣機與所述連續(xù)燃燒室連通，所述連續(xù)燃燒室依次經(jīng)所述燃燒室動力葉輪機構(gòu)和所述供氣充氣門與所述氣缸連通，所述氣缸經(jīng)所述排氣門與活塞氣缸機構(gòu)排氣道連通，所述連續(xù)燃燒室的承壓能力大于lOMPa。[0008]所述燃燒室動力葉輪機構(gòu)對所述燃燒室葉輪壓氣機輸出動力。[0009]在所述連續(xù)燃燒室上設(shè)膨脹劑入口。[0010]所述連續(xù)燃燒室的燃料入口設(shè)為熱摩可調(diào)燃料入口。[0011 ] 在所述活塞式爆排發(fā)動機的爆排發(fā)動機排氣道上設(shè)排氣道動力葉輪機構(gòu)。[0012]在所述活塞式氣體壓縮機的氣體壓縮機進氣道上設(shè)進氣道葉輪壓氣機。[0013]在所述活塞氣缸機構(gòu)排氣道上設(shè)排氣道動力葉輪機構(gòu)。[0014]在所述活塞氣缸機構(gòu)進氣道上設(shè)進氣道葉輪壓氣機。[0015]所述活塞式氣體壓縮機的進氣道的體積流量與所述活塞式爆排發(fā)動機的爆排發(fā)動機進氣道的體積流量之比大于8。[0016]所述活塞式爆排發(fā)動機的排量大于所述活塞式氣體壓縮機的排量。[0017]所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)還包括控制所述進氣門、所述供氣門、所述充氣門和所述排氣門，使高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)按照進氣掃氣排氣壓氣供氣沖程一燃?xì)庾龉_程的循環(huán)模式工作的二沖程控制機構(gòu)。[0018]所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)還包括控制所述進氣門、所述供氣門、所述充氣門和所述排氣門，使高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)按照進氣掃氣排氣短壓氣供氣沖程一燃?xì)庾龉_程的循環(huán)模式工作的二沖程控制機構(gòu)。[0019]所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)還包括控制所述進氣門、所述供氣充氣門和所述排氣門，使高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)按照進氣掃氣排氣壓氣供氣沖程一燃?xì)庾龉_程的循環(huán)模式工作的二沖程控制機構(gòu)。[0020]所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)還包括控制所述進氣門、所述供氣充氣門和所述排氣門，使高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)按照進氣掃氣排氣短壓氣供氣沖程一燃?xì)庾龉_程的循環(huán)模式工作的二沖程控制機構(gòu)。[0021]一種提高所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)的效率的方法，調(diào)整所述連續(xù)燃燒室產(chǎn)生的燃?xì)夤べ|(zhì)的溫度到2000K以下，調(diào)整所述連續(xù)燃燒室產(chǎn)生的燃?xì)夤べ|(zhì)的壓力到 15MPa以上，使所述連續(xù)燃燒室產(chǎn)生的燃?xì)夤べ|(zhì)的溫度和壓力符合類絕熱關(guān)系。[0022]一種提高所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)的效率的方法，調(diào)整所述連續(xù)燃燒室的進氣量，使所述連續(xù)燃燒室內(nèi)的空氣過量系數(shù)小于I. 95。[0023]在所述爆排發(fā)動機上設(shè)燃料入口。[0024]在所述活塞式氣體壓縮機和所述燃燒室葉輪壓氣機之間的連通通道上設(shè)降溫器。[0025]在所述進氣道葉輪壓氣機和所述活塞式氣體壓縮機之間的連通通道上設(shè)降溫器。[0026]在所述活塞氣缸機構(gòu)和所述燃燒室葉輪壓氣機之間的連通通道上設(shè)降溫器。[0027]本實用新型的原理是將經(jīng)過所述活塞式氣體壓縮機壓縮的氣體利用所述葉輪式壓氣機進一步提高壓力，將此高壓氣體在所述連續(xù)燃燒室內(nèi)被升溫，將升溫后的高壓工質(zhì)導(dǎo)入所述做功機構(gòu)膨脹做功；在本實用新型某些技術(shù)方案中，所述做功機構(gòu)設(shè)為由所述燃燒室動力葉輪機構(gòu)和所述活塞式做功機構(gòu)構(gòu)成，在這種結(jié)構(gòu)中，經(jīng)所述燃燒室動力葉輪機構(gòu)膨脹做功后的壓力有所下降的工質(zhì)被導(dǎo)入所述活塞式做功機構(gòu)進一步膨脹做功；利用這一原理，可以降低所述活塞式氣體壓縮機和所述活塞式做功機構(gòu)的工作壓力。[0028]本實用新型中，所謂連續(xù)燃燒室是指能夠連續(xù)燃燒的燃燒室。[0029]本實用新型中，所謂活塞氣缸機構(gòu)是指內(nèi)部設(shè)有活塞的氣缸，并在氣缸上至少設(shè)有進氣門、供氣門、排氣門和充氣門的機構(gòu)，或是指內(nèi)部設(shè)有活塞的氣缸，并在氣缸上至少設(shè)有進氣門、供氣充氣門和排氣門的機構(gòu)；所謂進氣門是指控制進氣的氣門，所謂供氣門是指控制壓縮氣體流出的氣門(相當(dāng)于傳統(tǒng)活塞式氣體壓縮機的排氣門)，所謂充氣門是指控制所述工質(zhì)腔產(chǎn)生的燃?xì)夤べ|(zhì)充入所述氣缸的氣門，所謂排氣門是指控制膨脹做功后的缸內(nèi)氣體流出的氣門；所謂的供氣充氣門是指具有從所述氣缸向所述工質(zhì)腔供氣功能和從所述工質(zhì)腔向所述氣缸充氣功能的氣門。[0030]本實用新型中，所謂的氣門是指任何能夠使氣體通道斷通的機構(gòu)，例如傳統(tǒng)內(nèi)開氣門、外開氣門、受控噴嘴等。[0031]本實用新型中，所謂的燃燒室動力葉輪機構(gòu)是指一切利用氣體流動膨脹對外做功的機構(gòu)，例如動力透平、動力渦輪等。[0032]本實用新型中，所謂的燃燒室葉輪壓氣機是指一切利用葉輪對氣體進行壓縮的裝置，例如渦輪壓氣機等。[0033]本實用新型中，所述燃燒室動力渦輪對外輸出動力，和/或所述活塞式爆排發(fā)動機對外輸出動力。[0034]本實用新型中，所謂的降溫器是指一切降低工質(zhì)溫度的裝置，例如散熱器、熱交換器或混合式降溫器；所謂的混合式降溫器是指通過向工質(zhì)內(nèi)混入其他物質(zhì)達到使工質(zhì)溫度降低目的的裝置。[0035]本實用新型中，所述連續(xù)燃燒室內(nèi)的空氣過量系數(shù)小于I. 95,1. 90,1. 85,1. 80、I.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I.05，或等于 I. 00。[0036]本實用新型中，所謂空氣過量系數(shù)是指實際充入所述連續(xù)燃燒室內(nèi)的空氣質(zhì)量與理論上燃料燃燒所需空氣質(zhì)量的比值，例如空氣過量系數(shù)為I. 5是指實際充入所述連續(xù)燃燒室內(nèi)的空氣質(zhì)量是理論上燃料燃燒所需空氣質(zhì)量的I. 5倍。[0037]本實用新型中，所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)的工作壓力大于lOMpa，與所述連續(xù)燃燒室的承壓能力相吻合。[0038]本實用新型中，所述連續(xù)燃燒室的承壓能力大于10MPa、10. 5MPa、llMPa、11. 5MPa、 12MPa、12. 5MPa、13MPa、13. 5MPa、14MPa、14. 5MPa、15MPa、15. 5MPa、16MPa、16. 5MPa、17MPa、 17. 5MPa、18MPa、18. 5MPa、19MPa、19. 5MPa、20MPa、20. 5MPa、21MPa、21. 5MPa、22MPa、 22.5MPa、23MPa、23. 5MPa、24MPa、24. 5MPa、25MPa、25. 5MPa、26MPa、26. 5MPa、27MPa、 27. 5MPa、28MPa、28. 5MPa、29MPa、29. 5MPa 或大于 30MPa。[0039]本實用新型中，圖7是氣體工質(zhì)的溫度T和壓力P的關(guān)系圖,O-A-H所示曲線是通過狀態(tài)參數(shù)為298K和O. IMPa的O點的氣體工質(zhì)絕熱關(guān)系曲線；B點為氣體工質(zhì)的實際狀態(tài)點，E-B-D所示曲線是通過B點的絕熱關(guān)系曲線，A點和B點的壓力相同；F-G所示曲線是通過2800K和IOMPa (即目前內(nèi)燃機中即將開始做功的氣體工質(zhì)的狀態(tài)點)的工質(zhì)絕熱關(guān)系曲線。[0040]本實用新型中，圖7中的中的|是氣體工質(zhì)絕熱指數(shù)，P是氣體工質(zhì)的壓力，Γ是氣體工質(zhì)的溫度，C是常數(shù)。[0041]本實用新型中，所謂的類絕熱關(guān)系包括下列三種情況1.氣體工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù) (即工質(zhì)的溫度和壓力)點在所述工質(zhì)絕熱關(guān)系曲線上，即氣體工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)點在圖7中 O-A-H所示曲線上；2.氣體工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)(即工質(zhì)的溫度和壓力)點在所述工質(zhì)絕熱關(guān)系曲線左側(cè)，即氣體工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)點在圖7中O-A-H所示曲線的左側(cè)；3.氣體工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)(即工質(zhì)的溫度和壓力)點在所述工質(zhì)絕熱關(guān)系曲線右側(cè)，即氣體工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)點在圖7中O-A-H所示曲線的右側(cè)，但是氣體工質(zhì)的溫度不高于由此氣體工質(zhì)的壓力按絕熱關(guān)系計算所得溫度加1000K的和、加950K的和、加900K的和、加850K的和、加800K的和、加 750K的和、加700K的和、加650K的和、加600K的和、加550K的和、加500K的和、加450K的和、加400K的和、加350K的和、加300K的和、加250K的和、加200K的和、加190K的和、加 180K的和、加170K的和、加160K的和、加150K的和、加140K的和、加130K的和、加120K的和、加IlOK的和、加100K的和、加90K的和、加80K的和、加70K的和、加60K的和、加50K 的和、加40K的和、加30K的和或不高于加20K的和，即如圖7所示，所述氣體工質(zhì)的實際狀態(tài)點為B點，A點是壓力與B點相同的絕熱關(guān)系曲線上的點，A點和B點之間的溫差應(yīng)小于 1000K、900K、850K、800K、750K、700K、650K、600K、550K、500K、450K、400K、350K、300K、250K、 200Κ、190Κ、180Κ、170Κ、160Κ、150Κ、140Κ、130Κ、120Κ、I10Κ、100Κ、90Κ、80Κ、70Κ、60Κ、50Κ、 40Κ、30Κ 或小于 20Κ。[0042]本實用新型中，所謂類絕熱關(guān)系可以是上述三種情況中的任何一種，也就是指即將開始做功的氣體工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)(即氣體工質(zhì)的溫度和壓力)點在如圖7所示的通過B點的絕熱過程曲線E-B-D的左側(cè)區(qū)域內(nèi)。[0043]本實用新型中，所謂的即將開始做功的氣體工質(zhì)是指所述連續(xù)燃燒室產(chǎn)生的燃?xì)夤べ|(zhì)。[0044]本實用新型中，將即將開始做功的氣體工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)(即氣體工質(zhì)的溫度和壓力)符合類絕熱關(guān)系的發(fā)動機系統(tǒng)(即熱動力系統(tǒng))定義為低熵發(fā)動機。[0045]本實用新型中，所述活塞式氣體壓縮機的進氣道的體積流量與所述活塞式爆排發(fā)動機的爆排發(fā)動機進氣道的體積流量之比大于8、8. 5、9、9. 5、10、10. 5、11、11. 5、12、12. 5、13、13.5、14、14.5、15、15. 5、16、16. 5、17、17. 5、18、18. 5、19、19. 5,20,20. 5,21,21. 5、22、 22. 5,23,23. 5,24,24. 5,25,25. 5,26,26. 5,27,27. 5,28,28. 5,29,29. 5 或大于 30。[0046]本實用新型中，所謂的膨脹劑是指不參與燃燒化學(xué)反應(yīng)起冷卻和調(diào)整做功工質(zhì)摩爾數(shù)并膨脹做功的工質(zhì)，可以是氣體或液體，如水蒸汽、二氧化碳、氦氣、氮氣及水、液體二氧化碳、液氦、液氮、液化空氣等。[0047]本實用新型所謂的爆排發(fā)動機是指由燃燒室和膨脹做功機構(gòu)(即做功機構(gòu))構(gòu)成的，只進行燃燒爆炸做功過程(含燃燒爆炸做功沖程)和排氣過程，不包含吸氣過程和壓縮過程的熱動力系統(tǒng)(即將熱轉(zhuǎn)換成功的系統(tǒng))，這種熱動力系統(tǒng)中的原工質(zhì)是以充入的方式而不是吸入的方式進入燃燒室的；燃燒室與膨脹做功機構(gòu)(即做功機構(gòu))可以直接連通，也可以將燃燒室設(shè)置在膨脹做功機構(gòu)內(nèi)(如將燃燒室設(shè)置在氣缸活塞機構(gòu)的氣缸內(nèi)的結(jié)構(gòu))， 還可以將燃燒室經(jīng)控制閥與膨脹做功機構(gòu)連通；在將燃燒室經(jīng)控制閥與膨脹做功機構(gòu)連通的結(jié)構(gòu)中，為了充分高效燃燒，可以使燃燒室處于連續(xù)燃燒狀態(tài)，也可以使燃燒室處于間歇燃燒狀態(tài)；一個燃燒室可以對應(yīng)一個膨脹做功機構(gòu)，一個燃燒室也可以對應(yīng)兩個或兩個以上的膨脹做功機構(gòu)；做功機構(gòu)可以是活塞式膨脹做功機構(gòu)(含轉(zhuǎn)子式膨脹做功機構(gòu))，還可以是透平式膨脹做功機構(gòu)(即葉輪式做功機構(gòu))，所謂的膨脹做功機構(gòu)是指利用燃燒室的工質(zhì)膨脹對外輸出動力的機構(gòu)；為使這種發(fā)動機正常工作需要在進氣中加入燃料或在燃燒室中噴射燃料，根據(jù)燃料不同，可以采用點燃或壓燃形式。[0048]本實用新型中，所謂熱摩可調(diào)燃料是指燃料和膨脹劑的混合物，通過調(diào)節(jié)燃料在混合物中所占的比例來調(diào)整所述熱摩可調(diào)燃料的熱值和摩爾數(shù)，它可以是醇類的水溶液(如乙醇水溶液、甲醇水溶液等)，也可以是醇類、碳?xì)浠衔锖退幕旌先芤?如乙醇、水和柴油的混合溶液，乙醇、水和汽油的混合溶液等)，它還可以是幾種不同的醇類、碳?xì)浠衔锖团蛎泟┑幕旌衔?，如乙醇、甲醇、柴油、汽油、水和液態(tài)二氧化碳的混合物；不僅如此，熱摩可調(diào)燃料中的燃料可以由多種燃料構(gòu)成，膨脹劑也可以由多種膨脹劑構(gòu)成。所述熱摩可調(diào)燃料的作用是為了減少系統(tǒng)儲罐的數(shù)量，并可使以水為膨脹劑的系統(tǒng)防凍、防腐，而且使結(jié)構(gòu)簡單，減少系統(tǒng)的體積和造價。[0049]本實用新型中，應(yīng)根據(jù)公知技術(shù)在必要的地方設(shè)部件、單元和系統(tǒng)。[0050]本實用新型的有益效果如下[0051]本實用新型所公開的高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，大大提高了活塞熱動力系統(tǒng)的效率和環(huán)保性。


[0052]圖I所示的是本實用新型實施例I的結(jié)構(gòu)示意圖；[0053]圖2所示的是本實用新型實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；[0054]圖3所示的是本實用新型實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；[0055]圖4所示的是本實用新型實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；[0056]圖5所示的是本實用新型實施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；[0057]圖6所示的是本實用新型實施例6的結(jié)構(gòu)示意圖；[0058]圖7是氣體工質(zhì)的溫度T和壓力P的關(guān)系圖。[0059]其中1活塞式氣體壓縮機、2連續(xù)燃燒室、3活塞式爆排發(fā)動機、4膨脹劑入口、5燃料入口、6熱摩可調(diào)燃料入口、7爆排發(fā)動機排氣道、8排氣道動力葉輪機構(gòu)、9氣體壓縮機進氣道、10進氣道葉輪壓氣機、11爆排發(fā)動機進氣道、12燃燒室葉輪壓氣機、13燃燒室動力葉輪機構(gòu)、14活塞氣缸機構(gòu)、18做功機構(gòu)、31活塞、32氣缸、33進氣門、34供氣門、35充氣門、36排氣門、38活塞氣缸機構(gòu)排氣道、39供氣充氣門、40 二沖程控制機構(gòu)、41降溫器。
具體實施方式
[0060]實施例I[0061]如圖I所示的高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，包括活塞式氣體壓縮機I、連續(xù)燃燒室2、燃燒室葉輪壓氣機12和做功機構(gòu)18，所述活塞式氣體壓縮機I的壓縮氣體出口與所述燃燒室葉輪壓氣機12的氣體入口連通，所述燃燒室葉輪壓氣機12的氣體出口與所述連續(xù)燃燒室2連通，所述連續(xù)燃燒室2與所述做功機構(gòu)18連通，所述連續(xù)燃燒室2的工作壓力大于lOMPa。[0062]圖中所示的所述做功機構(gòu)18由燃燒室動力葉輪機構(gòu)13和活塞式爆排發(fā)動機3構(gòu)成，所述連續(xù)燃燒室2與所述燃燒室動力葉輪機構(gòu)13的氣體入口連通，所述燃燒室動力葉輪機構(gòu)13的氣體出口與活塞式爆排發(fā)動機3的氣體入口連通，在所述連續(xù)燃燒室2上設(shè)燃料入口 5。[0063]為了提高所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)的效率和環(huán)保性，調(diào)整所述連續(xù)燃燒室2產(chǎn)生的燃?xì)夤べ|(zhì)的溫度到2000K以下，調(diào)整所述連續(xù)燃燒室2產(chǎn)生的燃?xì)夤べ|(zhì)的壓力到15MPa以上，使所述連續(xù)燃燒室2產(chǎn)生的燃?xì)夤べ|(zhì)的溫度和壓力符合類絕熱關(guān)系。調(diào)整所述連續(xù)燃燒室2的進氣量，使所述連續(xù)燃燒室2內(nèi)的空氣過量系數(shù)小于I. 95。[0064]具體實施時，所述連續(xù)燃燒室2的承壓能力還可以是大于10MPa、10. 5MPa、 llMPa、ll. 5MPa、12MPa、12. 5MPa、13MPa、13. 5MPa、14MPa、14. 5MPa、15MPa、15. 5MPa、 16MPa、16. 5MPa、17MPa、17. 5MPa、18MPa、18. 5MPa、19MPa、19. 5MPa、20MPa、20. 5MPa、21MPa、 21. 5MPa、22MPa、22. 5MPa、23MPa、23. 5MPa、24MPa、24. 5MPa、25MPa、25. 5MPa、26MPa、 26. 5MPa、27MPa、27. 5MPa、28MPa、28. 5MPa、29MPa、29. 5MPa 或大于 30MPa。[0065]本實施例產(chǎn)品的工作過程為將經(jīng)過所述活塞式氣體壓縮機I壓縮的氣體利用所述燃燒室葉輪式壓氣機12進一步提高壓力，將此高壓氣體在所述連續(xù)燃燒室2內(nèi)被升溫， 將升溫后的高壓工質(zhì)導(dǎo)入所述燃燒室動力葉輪機構(gòu)13，經(jīng)所述燃燒室動力葉輪機構(gòu)13膨脹做功后的壓力有所下降的工質(zhì)，再被導(dǎo)入所述活塞式做功機構(gòu)3進一步膨脹做功。[0066]實施例2[0067]如圖2所示的高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，包括活塞氣缸機構(gòu)14、連續(xù)燃燒室2、燃燒室葉輪壓氣機12和燃燒室動力葉輪機構(gòu)13，所述活塞氣缸機構(gòu)14包括活塞31、氣缸32、進氣門33、供氣門34、充氣門35和排氣門36，所述氣缸32經(jīng)所述進氣門33與活塞氣缸機構(gòu)進氣道37連通，所述氣缸32依次經(jīng)所述供氣門34和所述燃燒室葉輪壓氣機12與所述連續(xù)燃燒室2連通，所述連續(xù)燃燒室2依次經(jīng)所述燃燒室動力葉輪機構(gòu)13和所述充氣門35與所述氣缸32連通，所述氣缸32經(jīng)所述排氣門36與活塞氣缸機構(gòu)排氣道38連通， 所述連續(xù)燃燒室2的承壓能力大于lOMPa。[0068]具體實施時，還可以在所述活塞氣缸機構(gòu)排氣道38上設(shè)排氣道動力葉輪機構(gòu)8, 和/或在所述活塞氣缸機構(gòu)進氣道37上設(shè)進氣道葉輪壓氣機10 ;可選擇地，在所述進氣道葉輪壓氣機10和所述活塞氣缸機構(gòu)14之間的連通通道上和/或在所述活塞氣缸機構(gòu)14 和所述燃燒室葉輪壓氣機12之間的連通通道上設(shè)降溫器41。[0069]所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)還包括控制所述進氣門33、所述供氣門34、所述充氣門35和所述排氣門36，使高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)按照進氣掃氣排氣壓氣供氣沖程一燃?xì)庾龉_程的循環(huán)模式工作的二沖程控制機構(gòu)40。[0070]實施例3[0071]如圖3所示的高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，包括活塞氣缸機構(gòu)14、連續(xù)燃燒室2、燃燒室葉輪壓氣機12和燃燒室動力葉輪機構(gòu)13，所述活塞氣缸機構(gòu)14包括活塞31、氣缸32、進氣門33、供氣充氣門39和排氣門36，所述氣缸32經(jīng)所述進氣門33與活塞氣缸機構(gòu)進氣道37連通，所述氣缸32依次經(jīng)所述供氣充氣門39和所述燃燒室葉輪壓氣機12與所述連續(xù)燃燒室2連通，所述連續(xù)燃燒室2依次經(jīng)所述燃燒室動力葉輪機構(gòu)13和所述供氣充氣門39與所述氣缸32連通，所述氣缸32經(jīng)所述排氣門36與活塞氣缸機構(gòu)排氣道38連通，所述連續(xù)燃燒室2的承壓能力大于lOMPa。所述燃燒室動力葉輪機構(gòu)13對所述燃燒室葉輪壓氣機12輸出動力。[0072]具體實施時，所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)還包括控制所述進氣門33、所述供氣充氣門39和所述排氣門36，使高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)按照進氣掃氣排氣短壓氣供氣沖程一燃?xì)庾龉_程的循環(huán)模式工作的二沖程控制機構(gòu)40。[0073]具體實施時，還可以在所述活塞氣缸機構(gòu)排氣道38上設(shè)排氣道動力葉輪機構(gòu)8, 和/或在所述活塞氣缸機構(gòu)進氣道37上設(shè)進氣道葉輪壓氣機10，可選擇地，在所述進氣道葉輪壓氣機10和所述活塞氣缸機構(gòu)14之間的連通通道上和/或在所述活塞氣缸機構(gòu)14 和所述燃燒室葉輪壓氣機12之間的連通通道上設(shè)降溫器41。[0074]實施例4[0075]如圖4所示的高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其與實施例I的區(qū)別在于在所述連續(xù)燃燒室2上設(shè)膨脹劑入口 4。所述活塞式爆排發(fā)動機3的排量大于所述活塞式氣體壓縮機I的排量。在所述爆排發(fā)動機3上設(shè)燃料入口 5。[0076]實施例5[0077]如圖5所示的高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其與實施例I的區(qū)別在于所述連續(xù)燃燒室2的燃料入口 5設(shè)為熱摩可調(diào)燃料入口 6，在所述活塞式氣體壓縮機I和所述燃燒室葉輪壓氣機12之間的連通通道上設(shè)降溫器41。[0078]實施例6[0079]如圖6所示的高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其與實施例4的區(qū)別在于在所述活塞式爆排發(fā)動機3的爆排發(fā)動機排氣道7上設(shè)排氣道動力葉輪機構(gòu)8，在所述活塞式氣體壓縮機I的氣體壓縮機進氣道9上設(shè)進氣道葉輪壓氣機10。所述活塞式氣體壓縮機I的進氣道9的體積流量與所述活塞式爆排發(fā)動機3的爆排發(fā)動機進氣道11的體積流量之比大于8。在所述進氣道葉輪壓氣機10和所述活塞式氣體壓縮機I之間的連通通道上設(shè)降溫器 41。[0080]具體實施時，所述活塞式氣體壓縮機I的進氣道9的體積流量與所述活塞式爆排發(fā)動機3的爆排發(fā)動機進氣道11的體積流量之比還可以是大于8、8. 5、9、9. 5、10、10. 5、11、11.5,12,12. 5,13,13. 5,14,14. 5,15,15. 5,16,16. 5,17,17. 5,18,18. 5,19,19. 5,20,20.5、 21,21. 5,22,22. 5,23,23. 5,24,24. 5,25,25. 5,26,26. 5,27,27. 5,28,28. 5,29,29. 5 或大于30。顯然，本實用新型不限于以上實施例，根據(jù)本領(lǐng)域的公知技術(shù)和本實用新型所公開的技術(shù)方案，可以推導(dǎo)出或聯(lián)想出許多變型方案，所有這些變型方案，也應(yīng)認(rèn)為是本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，包括活塞式氣體壓縮機(I)、連續(xù)燃燒室(2)、燃燒室葉輪壓氣機(12)和做功機構(gòu)(18)，其特征在于所述活塞式氣體壓縮機(I)的壓縮氣體出口與所述燃燒室葉輪壓氣機(12)的氣體入口連通，所述燃燒室葉輪壓氣機(12)的氣體出口與所述連續(xù)燃燒室(2 )連通，所述連續(xù)燃燒室(2 )與所述做功機構(gòu)(18 )連通，所述連續(xù)燃燒室(2)的承壓能力大于lOMPa。
2.如權(quán)利要求I所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述做功機構(gòu)(18)由燃燒室動力葉輪機構(gòu)(13)和活塞式爆排發(fā)動機(3)構(gòu)成，所述連續(xù)燃燒室(2)與所述燃燒室動力葉輪機構(gòu)(13)的氣體入口連通，所述燃燒室動力葉輪機構(gòu)(13)的氣體出口與活塞式爆排發(fā)動機(3)的氣體入口連通。
3.一種高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，包括活塞氣缸機構(gòu)(14)、連續(xù)燃燒室(2)、燃燒室葉輪壓氣機(12)和燃燒室動力葉輪機構(gòu)(13)，其特征在于所述活塞氣缸機構(gòu)(14)包括活塞(31)、氣缸(32)、進氣門(33)、供氣門(34)、充氣門(35)和排氣門(36)，所述氣缸(32)經(jīng)所述進氣門(33)與活塞氣缸機構(gòu)進氣道(37)連通，所述氣缸(32)依次經(jīng)所述供氣門(34)和所述燃燒室葉輪壓氣機(12)與所述連續(xù)燃燒室(2)連通，所述連續(xù)燃燒室(2)依次經(jīng)所述燃燒室動力葉輪機構(gòu)(13)和所述充氣門(35)與所述氣缸(32)連通，所述氣缸(32)經(jīng)所述排氣門(36 )與活塞氣缸機構(gòu)排氣道(38 )連通，所述連續(xù)燃燒室(2 )的承壓能力大于IOMPa。
4.一種高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，包括活塞氣缸機構(gòu)(14)、連續(xù)燃燒室(2)、燃燒室葉輪壓氣機(12)和燃燒室動力渦輪(13)，其特征在于所述活塞氣缸機構(gòu)(14)包括活塞(31)、氣缸(32)、進氣門(33)、供氣充氣門(39)和排氣門(36)，所述氣缸(32)經(jīng)所述進氣門(33)與活塞氣缸機構(gòu)進氣道(37)連通，所述氣缸(32)依次經(jīng)所述供氣充氣門(39)和所述燃燒室葉輪壓氣機(12)與所述連續(xù)燃燒室(2)連通，所述連續(xù)燃燒室(2)依次經(jīng)所述燃燒室動力葉輪機構(gòu)(13 )和所述供氣充氣門(39 )與所述氣缸(32 )連通，所述氣缸(32 )經(jīng)所述排氣門(36)與活塞氣缸機構(gòu)排氣道(38)連通，所述連續(xù)燃燒室(2)的承壓能力大于lOMPa。
5.如權(quán)利要求2、3或4所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述燃燒室動力葉輪機構(gòu)(13)對所述燃燒室葉輪壓氣機(12)輸出動力。
6.如權(quán)利要求I至4任一項所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其特征在于在所述連續(xù)燃燒室(2 )上設(shè)膨脹劑入口( 4 )。
7.如權(quán)利要求I至4任一項所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述連續(xù)燃燒室(2 )的燃料入口( 5 )設(shè)為熱摩可調(diào)燃料入口( 6 )。
8.如權(quán)利要求2所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其特征在于在所述活塞式爆排發(fā)動機(3)的爆排發(fā)動機排氣道(7)上設(shè)排氣道動力葉輪機構(gòu)(8)。
9.如權(quán)利要求I或2所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其特征在于在所述活塞式氣體壓縮機(I)的氣體壓縮機進氣道(9)上設(shè)進氣道葉輪壓氣機(10)。
10.如權(quán)利要求3或4所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其特征在于在所述活塞氣缸機構(gòu)排氣道(38)上設(shè)排氣道動力葉輪機構(gòu)(8)。
11.如權(quán)利要求3或4所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其特征在于在所述活塞氣缸機構(gòu)進氣道(37)上設(shè)進氣道葉輪壓氣機(10)。
12.如權(quán)利要求2所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述活塞式氣體壓縮機(I)的進氣道(9)的體積流量與所述活塞式爆排發(fā)動機(3)的爆排發(fā)動機進氣道(11)的體積流量之比大于8。
13.如權(quán)利要求2所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述活塞式爆排發(fā)動機(3)的排量大于所述活塞式氣體壓縮機(I)的排量。
14.如權(quán)利要求3所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)還包括控制所述進氣門(33)、所述供氣門(34)、所述充氣門(35)和所述排氣門(36)，使高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)按照進氣掃氣排氣壓氣供氣沖程一燃?xì)庾龉_程的循環(huán)模式工作的二沖程控制機構(gòu)(40 )。
15.如權(quán)利要求3所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)還包括控制所述進氣門(33)、所述供氣門(34)、所述充氣門(35)和所述排氣門(36)，使高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)按照進氣掃氣排氣短壓氣供氣沖程一燃?xì)庾龉_程的循環(huán)模式工作的二沖程控制機構(gòu)(40 )。
16.如權(quán)利要求4所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)還包括控制所述進氣門(33)、所述供氣充氣門(39)和所述排氣門(36)，使高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)按照進氣掃氣排氣壓氣供氣沖程一燃?xì)庾龉_程的循環(huán)模式工作的二沖程控制機構(gòu)(40 )。
17.如權(quán)利要求4所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其特征在于所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)還包括控制所述進氣門(33)、所述供氣充氣門(39)和所述排氣門(36)，使高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)按照進氣掃氣排氣短壓氣供氣沖程一燃?xì)庾龉_程的循環(huán)模式工作的二沖程控制機構(gòu)(40)。
18.如權(quán)利要求2、8、12或13所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其特征在于在所述爆排發(fā)動機(3 )上設(shè)燃料入口( 5 )。
19.如權(quán)利要求I或2所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其特征在于在所述活塞式氣體壓縮機(I)和所述燃燒室葉輪壓氣機(12)之間的連通通道上設(shè)降溫器(41)。
20.如權(quán)利要求9所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其特征在于在所述進氣道葉輪壓氣機(10 )和所述活塞式氣體壓縮機(I)之間的連通通道上設(shè)降溫器(41)。
21.如權(quán)利要求11所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其特征在于在所述進氣道葉輪壓氣機(10 )和所述活塞式氣體壓縮機(I)之間的連通通道上設(shè)降溫器(41)。
22.如權(quán)利要求3或4所述高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，其特征在于在所述活塞氣缸機構(gòu)(14)和所述燃燒室葉輪壓氣機(12)之間的連通通道上設(shè)降溫器(41)。
專利摘要本實用新型公開了一種高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)，包括活塞式氣體壓縮機、連續(xù)燃燒室、燃燒室葉輪壓氣機和做功機構(gòu)，所述活塞式氣體壓縮機的壓縮氣體出口與所述燃燒室葉輪壓氣機的氣體入口連通，所述燃燒室葉輪壓氣機的氣體出口與所述連續(xù)燃燒室連通，所述連續(xù)燃燒室與所述做功機構(gòu)連通，所述連續(xù)燃燒室的承壓能力大于10MPa。本實用新型所公開的高壓渦輪活塞復(fù)合熱動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，大大提高了活塞熱動力系統(tǒng)的效率和環(huán)保性。
文檔編號F02B41/04GK202811059SQ201220299528
公開日2013年3月20日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者靳北彪 申請人:摩爾動力(北京)技術(shù)股份有限公司