專利名稱:內(nèi)燃機型膨脹機的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于活塞式膨脹機，特別是內(nèi)燃機型活塞式膨脹機。
膨脹機是一種利用氣體壓差作功的動力機械，其功能在于高壓氣體進入膨脹機，膨脹降壓降溫的同時釋放出能量向外界輸出機械能?；钊脚蛎洐C進、排氣間斷交替進行通流能力受到限制，但氣體的膨脹比卻可以很大。它適用于高、中及低壓的中小型裝置，使用范圍集中于冷凍裝置。在機械工業(yè)中也利用其作為風(fēng)動工具的原動機。
自美國人哥里1850年制成世界上第一臺活塞式膨脹機以來，隨著制冷工業(yè)的發(fā)展，活塞式膨脹機作為制冷機械雖已得到很大發(fā)展，但由于轉(zhuǎn)速低，經(jīng)構(gòu)笨重，制造成本高，系列化程度低，難以實現(xiàn)大功率，定型和批量生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的是提供一種適應(yīng)于各種功率、各種參數(shù)的膨脹機，該膨脹機與現(xiàn)有的活塞式膨脹機相比，生產(chǎn)周期短，機組可靠性高，應(yīng)用范圍廣而又能保持現(xiàn)有透平式膨脹機的熱效率和單機功率高的特點。
實現(xiàn)上述發(fā)明目的而提出的技術(shù)解決方案是，利用活塞式內(nèi)燃機與活塞式膨脹機除兩者配氣機構(gòu)外各部件功能上的類似性，取內(nèi)燃機每個部件在設(shè)計與工藝上的完善性、運轉(zhuǎn)可靠、轉(zhuǎn)速高、機械效率高、比重量輕、系列化程度高和單機功率齊全等優(yōu)點。根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機型膨脹機是將現(xiàn)有內(nèi)燃機改制成膨脹機，使改進后的內(nèi)燃機型膨脹機既具有膨脹機的一切功能，又保留內(nèi)燃機在機械結(jié)構(gòu)等方面的一切優(yōu)點。
本發(fā)明提供的內(nèi)燃機型膨脹機為與膨脹機相匹配，取消內(nèi)燃機燃燒室，活塞頭部削平，氣缸蓋內(nèi)配置有供平衡活塞移動導(dǎo)向的缸體，進氣閥開啟瞬間至進氣閥關(guān)閉瞬間凸輪軸轉(zhuǎn)過的角度根據(jù)進排氣壓力比選取范圍為30°～100°，采用帶有上述平衡活塞的減載式進氣閥結(jié)構(gòu)，平衡活塞與導(dǎo)向缸套的間隙為0.01～0.15毫米，所述的平衡活塞直徑與進氣閥盤直徑之比為0.7～0.99。
為防止進氣閥與活塞相碰可以在活塞頂部挖一空穴。
本發(fā)明提供的內(nèi)燃機型膨脹機與現(xiàn)有活塞式膨脹機相比，由于承繼了內(nèi)燃機的優(yōu)點，具有單機功率大，易于系列化，結(jié)構(gòu)合理，機械性能可靠，從而應(yīng)用范圍廣并具有下列性能和工作參數(shù)進氣壓力為4～200公斤/平方厘米，進氣溫度為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，機械效率為85%以上。
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的一個實施例。
圖1是活塞式膨脹機原理示意圖。
1-排氣閥，4-進氣閥，7-活塞，8-氣缸，16-負載，17-曲柄連桿機構(gòu)，18-配氣機構(gòu)傳動鏈，PH-進氣壓力，PK-排氣壓力。
圖2是本發(fā)明典型活塞式內(nèi)燃機型膨脹機結(jié)構(gòu)圖。
1-排氣閥，2-搖臂，3-平衡活塞導(dǎo)向缸套，4-平衡活塞式減載進氣閥，4a-平衡活塞，5-氣缸蓋，6-機體，7-活塞，8-氣缸，9-連桿，10-凸輪軸，11-曲軸，12-正時齒輪，13-挺桿。
圖3是本發(fā)明活塞式內(nèi)燃機型膨脹機的減載式進氣閥結(jié)構(gòu)圖。
3-平衡活塞導(dǎo)向缸套，4-平衡活塞式減載進氣閥，4a-平衡活塞，5-氣缸蓋，2-搖臂，13-挺桿，14-閥桿長孔，15-平衡活塞斜孔，A-平衡活塞上表面，B-進氣閥盤下表面，Pg-作用在表面A、B上的壓力，△S-導(dǎo)向缸套(3)與平衡活塞(4a)之間的間隙，D1-平衡活塞(4a)的直徑，D2-進氣閥盤直徑。
參照圖1，曲軸通過配氣機構(gòu)傳動鏈(18)使壓力為PH的高壓氣體經(jīng)過進氣閥(4)進入氣缸(8)中膨脹并推動活塞(7)運動，膨脹后壓力為PK排氣經(jīng)配氣機構(gòu)排氣閥(1)流出氣缸，活塞通過曲柄連桿機構(gòu)(17)將往復(fù)運動轉(zhuǎn)變成曲軸旋轉(zhuǎn)運動，帶動負荷(16)完成能量轉(zhuǎn)換過程。曲軸旋轉(zhuǎn)一周膨脹機完成一個循環(huán)。
圖2示出了構(gòu)成本發(fā)明技術(shù)特征的總和，該內(nèi)燃機型膨脹機的機型為南通柴油機廠生產(chǎn)的6135型柴油機，機體(6)上部為缸體，下部為曲軸箱，缸體中裝有氣缸(8)活塞(7)。鑒于膨脹機沒有柴油機那樣的燃燒過程，本發(fā)明的活塞頭部削平。為了防止活塞頭部與進氣閥(4)相碰可以在活塞(7)頭部挖開一個相應(yīng)空穴?；钊?7)通過連桿(9)與曲軸(11)連結(jié)驅(qū)動。
氣缸體上的氣缸蓋(5)配置有排氣閥(1)，搖臂(2)和與平衡活塞(4a)一體的減載式進氣閥(4)如圖3所示，氣缸蓋(5)的缸體中有導(dǎo)向套(3)，進氣閥(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)以減小氣閥開啟和關(guān)閉時的推拉力。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與進氣閥盤直徑D2之比D1/D2為0.7至0.99。
本發(fā)明的氣缸蓋，要能承受氣體的高壓，配置有進、排氣道和相應(yīng)的進、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、排氣道應(yīng)盡量光滑過渡以減小流阻。
機體中的凸輪軸(10)每旋轉(zhuǎn)一周使挺桿(13)往復(fù)運動一次，通過搖臂(2)控制進、排氣閥各開啟，關(guān)閉一次，內(nèi)燃機型膨脹機完成一個循環(huán)過程，進氣閥開啟瞬間至進氣閥關(guān)閉瞬間凸輪軸轉(zhuǎn)過的角度可根據(jù)進排氣壓力選取范圍為30°至100°。
正時齒輪(12)是曲軸(11)旋轉(zhuǎn)帶動凸輪軸(10)轉(zhuǎn)動的傳動齒輪，其速比為1。
本發(fā)明的其它構(gòu)件特征與現(xiàn)有的內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)相類似。
權(quán)利要求
一種內(nèi)燃機型的膨脹機，本發(fā)明的特征在于內(nèi)燃機活塞頭部削平，氣缸蓋內(nèi)配置有供平衡活塞移動的導(dǎo)向氣缸，進氣閥開啟瞬間至進氣閥關(guān)閉瞬間凸輪軸轉(zhuǎn)過的角度根據(jù)進排氣壓力選取范圍為30°至100°，采用帶有上述平衡活塞的減載式進氣閥結(jié)構(gòu)，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。
專利摘要
一種由內(nèi)燃機改制而成的新型內(nèi)燃機型膨脹機，其特征在于活塞頭部削平，進氣閥開啟瞬間至進氣閥關(guān)閉瞬間凸輪軸轉(zhuǎn)過的角度根據(jù)進排氣壓力選取范圍為30°至100°，采用帶有平衡活塞的減載式進氣閥結(jié)構(gòu)，平衡活塞與導(dǎo)向缸套的間隙為0.01毫米至0.15毫米，其直徑與閥盤的直徑之比為0.7至0.99。具有效率高，比重量輕，轉(zhuǎn)速高，單機功率大，易于系列化生產(chǎn)等優(yōu)點。
文檔編號F01B29/08GK86106284SQ86106284
公開日1988年3月30日 申請日期1986年9月19日
發(fā)明者吳申亮, 朱裕豐, 葉培德, 孫正柱, 周開佑 申請人:吳申亮, 朱裕豐, 葉培德, 孫正柱, 周開佑導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan