專利名稱:一種往復(fù)活塞式的制作方法
本實(shí)用新型是一種往復(fù)活塞式膨脹機(jī)，特別是具有內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的膨脹機(jī)。
膨脹機(jī)是一種利用氣體壓差作功的動(dòng)力機(jī)械，其功能在于高壓氣體進(jìn)入膨脹機(jī)，膨脹降壓，降溫的同時(shí)釋放出能量向外界輸出機(jī)械能?；钊脚蛎洐C(jī)進(jìn)、排氣間斷交替進(jìn)行通流能力受到限制，但氣體的膨脹比卻可以很大，適用于高、中及低壓的中小型裝置，使用范圍集中于冷凍裝置。在機(jī)械工業(yè)中也利用其作為風(fēng)動(dòng)工具的原動(dòng)機(jī)。
自美國人哥里1850年制成世界上第一臺(tái)活塞式膨脹機(jī)以來，隨著制冷工業(yè)的發(fā)展，活塞式膨脹機(jī)作為制冷機(jī)械雖已得到很大發(fā)展，但由于其主要目的是為在進(jìn)排氣壓力和溫度一定條件下最大限度地制取冷量，因此結(jié)構(gòu)上必須考慮部件的絕熱問題以防止由于部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)摩擦產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)進(jìn)入工質(zhì)。但對(duì)于專為輸出功率的膨脹機(jī)熱力學(xué)要求最大限度地提高工質(zhì)溫度并在膨脹過程中進(jìn)行再加熱從而獲得高的能源利用率?，F(xiàn)有往復(fù)活塞式膨脹機(jī)是一種低溫溫度范圍膨脹機(jī)并且轉(zhuǎn)速低，結(jié)構(gòu)笨重，制造成本高，系列化程度低，難以實(shí)現(xiàn)大功率和批量生產(chǎn)。
本實(shí)用新型的目的是，針對(duì)上述已有膨脹機(jī)存在的技術(shù)難題，利用現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)完善的冷卻系統(tǒng)，低溫時(shí)通以熱介質(zhì)流加熱工質(zhì)提高熱效率增大輸出功率，高溫時(shí)通以冷卻液冷卻機(jī)體壁面提高機(jī)械各部件耐高溫能力大幅度提高往復(fù)活塞式膨脹機(jī)的工作溫度增加能源轉(zhuǎn)換效率。另一方面充分借助現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)在設(shè)計(jì)與工藝上的完善性，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，轉(zhuǎn)速高，機(jī)械效率高，比重量輕，系列化程度高和單機(jī)功率齊全等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行改型從而提供一種適合于各種功率，各種參數(shù)，可用于高、中、低溫的膨脹機(jī)。
實(shí)現(xiàn)上述目的而提出具體解決方案是，取消了現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)的燃燒室，將活塞頭部削平，氣缸蓋內(nèi)配置有供平衡活塞移動(dòng)導(dǎo)向的缸體，進(jìn)氣閥開啟瞬間至進(jìn)氣閥關(guān)閉瞬間凸輪軸轉(zhuǎn)過的角度根據(jù)進(jìn)排氣壓力選定，進(jìn)氣閥上方高于進(jìn)氣口通道在進(jìn)氣閥的最高點(diǎn)處裝有一定直徑比的平衡活塞。
為防止進(jìn)氣閥與活塞相碰可以在活塞頂部挖一空穴。
本實(shí)用新型提供的內(nèi)燃機(jī)型膨脹機(jī)與現(xiàn)有活塞式膨脹機(jī)相比，由于繼承了內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，具有單機(jī)功率大，易于系列化，結(jié)構(gòu)合理，機(jī)械性能可靠，從而應(yīng)用范圍廣并具有下列性能和工作參數(shù)進(jìn)氣壓力為 4～200公斤／平方厘米，進(jìn)氣溫度為 0°～600℃，轉(zhuǎn)速為 100轉(zhuǎn)／分～2500轉(zhuǎn)／分，功率為 5瓩～20000瓩。
絕熱效率為70％以上，機(jī)械效率為85％以上。
下面將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型。
圖1是活塞式膨脹機(jī)原理性示意圖。
圖2是本實(shí)用新型典型具有內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的往復(fù)活塞式膨脹機(jī)結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本實(shí)用新型具有內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的往復(fù)活塞式膨脹機(jī)的減載式進(jìn)氣閥結(jié)構(gòu)圖。
參照?qǐng)D1，曲軸通過配氣機(jī)構(gòu)傳動(dòng)鏈(18)使壓力為PH的高壓氣體經(jīng)過進(jìn)氣閥(6)進(jìn)入氣缸(8)中膨脹并推動(dòng)活塞(7)運(yùn)動(dòng)，膨脹后壓力為PK排氣經(jīng)配氣機(jī)構(gòu)排氣閥(1)流出氣缸，活塞通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)(17)將往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)負(fù)荷(16)完成能量轉(zhuǎn)換過程。曲軸旋轉(zhuǎn)一周膨脹機(jī)完成一個(gè)循環(huán)。
圖2示出了構(gòu)成本實(shí)用新型技術(shù)特征的總和，該內(nèi)燃機(jī)型膨脹機(jī)的機(jī)型為南通柴油機(jī)廠生產(chǎn)的6135型柴油機(jī)，機(jī)體(6)上部為缸體，下部為曲軸箱，缸體中裝有氣缸(8)活塞(7)。鑒于膨脹機(jī)沒有柴油機(jī)那樣的燃燒過程，本實(shí)用新型的活塞頭部削平。為了防止活塞頭部與進(jìn)氣閥(4)相碰可以在活塞(7)頭部挖開一個(gè)相應(yīng)空穴?；钊?7)通過連桿(9)與曲軸(11)連結(jié)驅(qū)動(dòng)。
圖3示出了配置于氣缸蓋(5)中與平衡活塞(4a)一體的減載式進(jìn)氣閥(4)。氣缸蓋(5)的缸體中有導(dǎo)向套(3)，進(jìn)氣閥(4)的閥桿鉆有長孔(14)通過斜孔(15)與平衡活塞上表面(A)連通，使氣閥上表面(A)與閥盤下端面(B)相通，這樣平衡活塞氣閥兩端面空間中的氣體壓力相同(均相等于Pg)因而減小進(jìn)氣閥開啟，關(guān)閉力。導(dǎo)向套(3)與平衡活塞(4a)間隙△S為0.01毫米到0.15毫米，平衡活塞直徑D1與進(jìn)氣閥盤直徑D2之比D1／D2為0.7至0.99。
本實(shí)用新型的氣缸蓋，要能承受氣體的高壓，配置有進(jìn)、排氣道和相應(yīng)的進(jìn)、排氣閥以及平衡活塞導(dǎo)向氣缸，因此缸蓋必須具有足夠的承壓能力，進(jìn)、排氣道應(yīng)盡量光滑過渡以減小流阻。
機(jī)體中的凸輪軸(10)每旋轉(zhuǎn)一周使挺桿(13)往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，通過搖臂(2)控制進(jìn)、排氣閥各開啟，關(guān)閉一次，內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的膨脹機(jī)完成一個(gè)循環(huán)過程，進(jìn)氣閥開啟瞬間至進(jìn)氣閥關(guān)閉瞬間凸輪軸轉(zhuǎn)過的角度可根據(jù)進(jìn)排氣壓力選取范圍為30°至100°。
正時(shí)齒輪(12)是曲軸(11)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)凸輪軸(10)轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)齒輪，其速比為1。
本實(shí)用新型的其它構(gòu)件特征如潤滑系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，曲柄連桿機(jī)構(gòu)，機(jī)體，曲軸箱，搖臂，飛輪均與現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)相類似。
權(quán)利要求
1.一種往復(fù)活塞式膨脹機(jī)，特別是具有內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的往復(fù)活塞式膨脹機(jī)，它包括機(jī)體，曲軸箱，搖臂，曲柄連桿機(jī)構(gòu)，活塞，進(jìn)排氣閥，凸輪軸，飛輪，潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，本實(shí)用新型的特征是取掉內(nèi)燃機(jī)的燃燒室，將活塞頭部削平，氣缸蓋內(nèi)配置有平衡活塞移動(dòng)的導(dǎo)向氣缸，進(jìn)氣閥開啟瞬間至進(jìn)氣閥關(guān)閉瞬間凸輪軸轉(zhuǎn)過的角度根據(jù)進(jìn)排氣壓力選取，進(jìn)氣閥上方，高于進(jìn)氣口通道在進(jìn)氣閥的最高點(diǎn)處裝有一定直徑比的平衡活塞。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的膨脹機(jī)，其特征在于平衡活塞與導(dǎo)向缸套之間的間隙為0.01毫米至0.15毫米，所述的平衡活塞直徑與閥盤的直徑之比為0.7至0.99。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的膨脹機(jī)，其特征在于進(jìn)氣閥開啟瞬間至進(jìn)氣閥關(guān)閉瞬間凸輪軸轉(zhuǎn)過的角度為30°至100°。
專利摘要
一種由內(nèi)燃機(jī)改制而成的往復(fù)活塞式膨脹機(jī)，其特征是取掉內(nèi)燃機(jī)的燃燒室，將活塞頭部削平，氣缸蓋內(nèi)配置有平衡活塞移動(dòng)的導(dǎo)向氣缸，進(jìn)氣閥開啟瞬間至進(jìn)氣閥關(guān)閉瞬間凸輪軸轉(zhuǎn)過的角度根據(jù)進(jìn)排氣壓力選取范圍為30°至100°，進(jìn)氣閥上方，高于進(jìn)氣通道在進(jìn)氣閥的最高點(diǎn)處裝有平衡活塞其直徑與閥盤直徑之比為0.7至0.99，平衡活塞與導(dǎo)向缸套的間隙為0.01毫米至0.15毫米。具有高效率，高轉(zhuǎn)速，比重量輕，單機(jī)功率大，易于系列化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F01B29/00GK86206903SQ86206903
公開日1987年10月28日 申請(qǐng)日期1986年9月19日
發(fā)明者吳申亮, 朱裕豐, 周開佑, 孫正拄, 葉培德 申請(qǐng)人:吳申亮, 朱裕豐, 周開佑, 孫正拄, 葉培德導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan