CN101265838A - 固体燃料内燃机 - Google Patents
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Abstract
固体燃料内燃机是燃烧(植物和煤等)固体燃料粉末的内燃发动机,性能(包括燃料使用的方便性)与活塞内燃机相似;用水做工质实现压力能到机械能的转换,没有曲轴和活塞;可做工程机械、车辆、船舶动力;制造成本低、振动小、效率高、寿命长;说明书介绍整机的原理和结构。
Description
技术领域
本发明涉及内燃发动机领域、水轮机领域。
背景技术
活塞内燃机不能使用固体燃料粉末。
发明内容
本发明提供一种可以代替活塞内燃机工作、能方便的使用固体燃料粉末的内燃机。
本发明采用的技术方案是:用新的设计方法、新的工作过程、新的结构形式,彻底解决了活塞内燃机因使用固体燃料粉末时产生的气缸、活塞、喷油器的磨损、腐蚀和燃料供给、点火困难的问题。‘固体燃料内燃机的设计方法、工作过程、结构形式’的详细内容在‘具体实施方法’中讲述。
俯图说明
共有视图42幅:图1是固体燃料内燃机的外形图,图2是固体燃料内燃机的主视图,图3是固体燃料内燃机的后视图,图4是固体燃料内燃机的左视图,图5是图4中的B-B局部剖面图,图6是图5中的D-D局部剖面图,图7是空气压缩机主视图,图8是空气压缩机左图,图9是图8中的P-P局部剖面图,图10是图8中的III放大图,图11是图7中的V放大图,图12是图37中的W-O-X局部旋转剖面图,图13是图5中的II放大图,图14是图15中的XIII放大图,图15是图5中的M-M局部剖面图,图16是图15中的R-R局部旋转剖面图,图17是图15中的VII放大图,图18是图5中的N-N局部剖视图,图19是图21中的IX放大图,图20是图21中的X放大图,图21是图5中的I放大图,图22是图8中的IV放大图,图23是图5中的G-G局部剖面图,图24是图9中的VI放大图,图25是图5的E-E局部剖面图,图26是图28的O-O局部剖面图,图27是图28的K-K局部剖面图,图28是图5的H-H局部剖面图,图29是图32的XI放大图,图30是图28的J-J局部剖面图,图31是图32的Z-Z局部剖面图,图32是图5的L-L局部剖面图,图33是图5的I-I局部剖面图,图34是图36的XII放大图,图35是图36的Y-Y局部剖面图,图36是图5的F-F局部剖面图,图37是图5中的C-C局部剖面图,图38是固体燃料泵主视图,图39是固体燃料泵左视图,图40是图38的XIII放大图,图41是图42的X-IV放大图,图42是图39的Q-Q局部剖面图。
图中:1是水轮机,2是机座,3是润滑油箱,4是提升水泵,5是冷却水套,6是缸头,7是喷油泵,8是附件齿轮箱,9是固体燃料箱,10是固体燃料泵进料管,11是润滑油压油泵桶,12是发电机,13是循环水泵,14是空气压缩机,15是固体燃料泵,16是冷却水散热器,17是冷却水限压单向阀A,18是冷却水净化过滤器,19是第一级空气冷却器,20是起动电机,21是冷却水单向阀,22是润滑油限压单向阀,23是润滑油精滤器,24是润滑油粗滤器,25是疏水阀,26是润滑油吸油泵,27是冷却水限压单向阀B,28是水缸体,29是凸轮轴部件,30是凸轮轴箱罩,31是燃烧室腔体,32是预燃室腔体,33是燃烧室,34是预燃室,35是附件传动轴,36是附件齿轮箱体,37是润滑油压油泵,38是附件齿轮箱盖,39是起动电机齿轮腔盖板,40是附件传动轴上轴承,41是废气蜗轮减压器,42是出承阀体,43是出水阀下盖安装螺钉,44是进水阀,45是水轮机下盖,46是水轮机转轮,47是水轮机下盖安装螺钉,48是附件安装板,49是出水凸轮体,50是压缩机下盖,51是压缩机第二级定子,52是压缩空气单向阀,53是压缩机第一级定子,54是压缩机上盖,55是压缩机润滑油检测口,56是压缩机上轴承,57是压缩机轴,58是压缩机上密封隔板,59是压缩机第一级转子,60是压缩机中密封隔板,61是压缩机第二级转子,62是压缩机下轴承,63是压缩机下密封隔板,64是节气门弹簧,65是节气门挡板轴,66是节气门挡板,67是节气门摇臂,68是节气门摇臂轴,69是节气门推杆,70是节气门控制缸套,71是节气门控制活塞,72是节气门针阀弹簧,73是节气门阀针,74是出水阀摇臂,75是出水阀门,76是出水阀滚轮,77是出水阀下盖板,78是凸轮轴腔下盖板,79是凸轮轴,80是牙嵌安全离合器,81是凸轮轴下轴套,82是附件传动轴下轴承,83是水轮机下轴套,84是出水凸轮滑块A,85是出水凸轮弹簧,86是出水凸轮滑块B,87是陶瓷电热塞,88是预燃室工艺堵头,89是工艺堵头定位螺钉,90是进气阀,91是排气阀,92是燃烧室工艺堵头,93是燃烧室连接螺套,94是水缸体连接螺套,95是喷油器,96是高压油管,97是喷油凸轮体,98是喷油量调节螺旋齿轮,99是喷油泵体,100是凸轮轴上轴套,101是油泵滚柱,102是油泵挺柱,103是油泵推杆,104是油泵推杆弹簧,105是油泵活塞,106是油泵缸套,107是油泵活塞弹簧,108是油泵缸盖,109是气阀滑套,110是气阀滚轮轴,111是气阀滚轮,112是进气凸轮,113是排气凸轮,114是废气蜗轮滚珠支架A,115是废气蜗轮滚珠支架B,116是凸轮轴腔上密封圈,117是喷油量调节齿轮,118是出水阀门轴润滑油流入管,119是凸轮轴腔润滑油流出管,120是喷油量调节锥齿轮,121是喷油量调节齿轮轴,122是喷油量调节电机支架,123是喷油量调节电机,124是凸轮轴定位螺母,125是附件传动主动齿轮,126是喷油量指示传感器,127是转速传感器,128是附件传动中介齿轮,129是附件皮带轮轴。130是压缩机驱动齿轮,131是凸轮轴驱动齿轮,132是发电机牙嵌离合器,133是压缩机驱动轴,134是皮带轮驱动齿轮,135是皮带轮同轴齿轮,136是压缩机安装螺钉,137是喷油泵安装螺钉,138是起动齿轮,139是起动拨爪,140是起动棘轮,141是起动拨爪弹簧片,142是喷油凸轮滑块,143是喷油量调节滑块,144是固体燃料泵前盖,145是固体燃料泵体,146是固体燃料泵凸轮定位螺钉,147是固体燃料泵活塞,148是固体燃料泵转轮,149是固体燃料泵活塞弹簧,150是固体燃料泵挺柱,151是固体燃料泵凸轮,152是固体燃料泵弹簧,153是固体燃料泵轴,154是固体燃料泵齿轮箱盖,155是固体燃料泵驱动齿轮,156是固体燃料泵驱动电机支架,157是固体燃料泵驱动电机。
具体实施方式
参照附图,‘发明内容’中提出的‘固体燃料内燃机的设计方法、工作过程、结构形式’结合‘附图说明’的‘具体实施方式’如下:
1、一种可以方便的使用固体燃料粉末和液态油等廉价燃料的固体燃料内燃机,包括缸头(6)、凸轮轴部件(29)、水缸体(28)、水轮机(1)、固体燃料泵(15)、喷油泵(7)、附件齿轮箱(8)、空气压缩机(14)、循环水泵(13)、冷却水散热器(16)、冷却水净化过滤器(18)、润滑油箱(3),润滑油压油泵(37),其特征是:a:缸头(6)由预燃室(34)和燃烧室(33)组合而成,整体铸造的预燃室(34)和燃烧室(33)的外圆周部位铸有和水缸体数量相同的预燃室腔体(32)、燃烧室腔体(31),水轮机(1)的机体由整体铸造的出水阀体(42)构成,出水阀体(42)的外圆周部位也铸有和水缸体(28)数量相同的圆柱形的水阀腔体,这些腔体各自都以圆周形式排列,每个水缸体(28)用它下端的螺纹与出水阀体(42)中的一个圆柱形腔体连接,每个水缸体(28)的上端用水缸体连接螺套(94)与燃烧室(33)的一个燃烧室腔体(31)连接,每个燃烧室腔体(31)和预燃室腔体(32)用燃烧室连接螺套(93)连接,由1个水缸体内腔、水阀腔体的出水口以上的部分、燃烧室腔体(31)的排气阀(91)顶部到该腔体下部的空间共同构成1个水缸的工作容积,这个水缸的工作容积相当于活塞内燃机的活塞移动的容积;b:进气阀(90)、排气阀(91)位于每个预燃室腔体(32)、燃烧室腔体(31)内侧,它们是由位于预燃室腔体(32)、燃烧室腔体(31)外侧的预燃室工艺堵头(88)、燃烧室工艺堵头(92)的螺孔装入的,在推动进气阀(90)、排气阀(91)的气阀滑套(109)上装有气阀滚轮轴(110)和气阀滚轮(111),进气凸轮(112)、排气凸轮(113)与气阀滚轮(111)接触并带动气阀滚轮转动;c:废气蜗轮减压器(41)位于燃烧室中心的排气阀(91)下部位置,用废气蜗轮滚珠支架A(114)和废气蜗轮滚珠支架B(115)与凸转轴(79)构成支撑废气蜗轮减压器的轴承;d:水轮机转轮(46)安装在出水阀体(42)中间的空腔内,在出水阀体(42)的每个圆柱形的水阀腔体的内侧有指向水轮机转轮的入水口并与水轮机转轮入水口的水迹中心线圆周相切的出水道,在该出水道内装有用出水阀摇臂(74)控制的带轴的出水阀门(75),出水阀摇臂(74)的前端装有出水阀滚轮(76)与出水凸轮体(49)外圆周接触并被它转动,在出水阀体的每个圆柱形的水阀腔体的底部装有挡板式进水阀(44);e:喷油泵(7)在预燃室(34)的上面,喷油泵(7)的上面是附件齿轮箱(8),喷油泵安装螺钉(137)把喷油泵体(99)、附件齿轮箱体(36)、预燃室(34)连接在一起;f:旋转式空气压缩机(14)直立着用压缩机安装螺钉(136)固定在附件齿轮箱体(36)一端的下面,驱动压缩机的动力由附件传动主动齿轮(125)提供,经过由二级中介齿轮后,驱动装在压缩机驱动轴上端的压缩机驱动齿轮(130);从附件齿轮箱体(36)伸出的压缩机驱动轴(133)的上端和下端都做成半个牙嵌离合器的形状,压缩机轴(57)的上端也做成半个牙嵌离合器的形状,压缩机驱动轴(133)下端的半个牙嵌离合器与压缩机轴(57)上端的半个牙嵌离合器嵌接构成一副牙嵌离合器,发电机(12)安装在附件齿轮箱盖(38)上,安装在发电机(12)轴上的半个发电机牙嵌离合器(132)与压缩机驱动轴(133)上端的半个牙嵌离合器嵌接构成一副牙嵌离合器;g:钟形的凸轮轴箱罩(30)位于直立圆周形排列的水缸体(28)形成的内圆空间,凸轮轴箱罩(30)的上端外壁有凸轮轴腔上密封圈(116)与废气蜗轮减压器(41)接触,防止冷却水进入凸轮轴腔,凸轮轴箱罩(30)的下端内壁有凹凸形状的圆周,水轮机部件的出水阀体(42)有向上伸出并高于出水阀门(75)的环形凸轮轴箱壁,该环形凸轮轴箱壁的外壁也有凹凸形状的圆周,这两个凹凸形状的圆周壁面密封嵌接,凸轮轴(79)位于凸轮轴箱罩(30)内,并从缸头(6)中心的空间穿过,一直伸到喷油泵体(99)上部,凸轮轴(79)是空心轴,凸轮轴下轴套(81)把凸轮轴固定在凸轮轴腔下盖板(78)中心,凸轮轴上轴套(100)把凸轮轴固定在喷油泵体(99)中心;h:从凸轮轴(79)中心孔内穿过的附件转动轴(35)的下端做成半个牙嵌安全离合器形状,与安装在凸轮轴下盖板中心的附件传动轴下轴承(82)内圈的半个牙嵌安全离合器(80)嵌接构成一副牙嵌安全离合器,水轮机转轮(46)的上轴穿过该轴承用键连接在牙嵌安全离合器(80)内,当水轮机转轮(46)传给附件传动轴(35)的转矩超过设计要求时,牙嵌安全离合器(80)可以向下移动进入脱离状态,在发动机负载突然脱离时起到保护发动机和附件的作用;附件转动轴(35)的上端从下向上依次安装附件传动主动齿轮(125)、附件传动轴上轴承(40),附件传动轴上轴承(40)固定在附件齿轮箱盖(38)的轴承孔内;i:在附件齿轮箱盖(38)的上部设计有放置起动齿轮(138)的腔体,起动电机(20)安装在起动电机齿轮腔盖板(39)上,附件传动轴(35)穿过附件传动轴上轴承(40)伸到放置起动齿轮(138)的腔体内,起动拨爪(139)安装在起动齿轮(138)内,起动拨爪的一端顶着起动拨爪弹簧片(141)的中部,另一端与起动棘轮(140)接触,起动棘轮(140)安装在附件传动轴(35)最上端,用起动电机(20)带动起动齿轮、起动拨爪、起动棘轮、附件传动轴(35)实现固体燃料内燃机的起动操作;j:凸轮轴(79)是由装在凸轮轴上的喷油凸轮体(97)上部铣出的齿轮驱动的,驱动凸轮轴的动力来自附件传动中介齿轮(128),经2级减速后通过带轴的凸轮轴减速齿轮(131)传给喷油凸轮体(97)上部的齿轮,同时驱动凸轮轴与喷油凸轮体旋转;k:冷却水套(5)把所有的水缸体包围在中间,冷却水套(5)的上部顶着燃烧室的下平面,冷却水套(5)的下部与出水阀体外沿铸出的环形外壁密封套接,在冷却水套(5)内部、凸轮轴箱罩(30)外部、水缸体(28)外部、出水阀体(42)上部空间构成冷却水储水箱,储存在起动时从排气阀(91)流出的水工质;1:存放固体燃料的固体燃料箱(9)位于固体燃料泵(15)上面,固体燃料泵进料管(10)把固体燃料箱和固体燃料泵前盖(144)前端的进料口连接在一起,固体燃料泵(15)的出料口也设计在固体燃料泵前盖(144)前端,并做成三通形状,固体燃料输出到该三通的叉管内,该三通的直管与输送压缩空气的高压气管连接,压缩机第二级定子(51)的出气口与压缩空气单向阀(52)连接,输出的压缩空气在向上的压缩空气出口和压缩空气单向阀(52)空间内分离出它带出的压缩机润滑油,再向下转,从固体燃料泵前盖(144)内的三通的上面的直管口进入,经过三通的叉管口时把固体燃料泵输出的固体燃料粉末吹散,与压缩空气一起从向下的直管口输出,在与它连接的压缩空气管道内向上转,最后送到预燃室(34)上面的间隔接近半个圆周的2个压缩空气入口内,再经过预燃室内部铸出的与每个进气阀(90)连通的环形压缩空气道进入预燃室(34)的各个预燃室腔体(32);m:喷油量调节电机(123)用喷油量调节电机支架(122)安装在附件齿轮箱体(36)侧面,用喷油量调节锥齿轮(120)把喷油量调节电机(123)的水平转轴位置变为喷油量调节齿轮轴(121)的垂直位置,并用喷油量调节齿轮(117)把转矩传递给喷油量调节螺旋齿轮(98),当使用固体燃料时,喷出的油量很少,喷油量调节螺旋齿轮(98)位于最低位置,内燃机的燃料控制是由固体燃料泵实现的,只有当用燃油做燃料时,喷油量调节才起调节内燃机燃料的作用;n:在喷油量调节锥齿轮(120)的旁边装有喷油量指示传感器(126),利用它检测喷油量调节锥齿轮(120)转过的齿数便可以计算出油泵活塞(105)的推进距离,于是可以指示出喷油泵的输出喷油量,在附件传动主动齿轮(125)的旁边装有转速传感器(127),检测附件传动主动齿轮(125)每秒转过的齿数,可以计算出固体燃料内燃机的转速;p:固体燃料内燃机的机座(2)用螺钉安装在水轮机下盖(45)的下面,在机座(2)内可以安装固体燃料内燃机与工作机械连接的传动机构;附件安装板(48)把机座(2)、出水阀体(42)、附件齿轮箱体(36)用螺钉连接在一起,循环水泵(13)固定在附件安装板(48)的上端,驱动循环水泵(13)的动力从附件齿轮箱体(36)中向下伸出的附件皮带轮轴(129)传入,附件皮带轮轴是由装在压缩机驱动齿轮下的皮带轮轴驱动齿轮(134)啮合的皮带轮轴同轴齿轮(135)驱动的。
2、根据权利要求1所述的固体燃料内燃机,其特征是固体燃料内燃机的设计方法,具体的描述是:a:由1个水缸体(28)以及它对应的喷油器(95)、预燃室腔体(32)、进气阀(90),燃烧室腔体(31)、排气阀(91)、进水阀(44)、出水阀门(75)等构成固体燃料内燃机的1个工作单元,固体燃料内燃机的进气、做功、排气进水的过程都是用工作单元为整体来实现的;b:固体燃料内燃机的工作单元数量遵从下述的计算方法:在进气凸轮(112)和排气凸轮(113)的基圆上可以有N个间隔相等、互为旋转复制体的圆弧缓冲段和圆弧工作段,对应的在喷油凸轮体(97)和出水凸轮体(49)内也有N个间隔相等、互为旋转复制体的圆弧缓冲段和圆弧工作段,喷油凸轮滑块(142)和出水凸轮活块A(84)、出水凸轮滑块B(86)装在各自的圆弧工作段的凸轮体内,在凸轮相邻的圆弧工作段之间对应的包含有可以受它控制的M个整数个工作单元,采用非同步工作方法时,固体燃料内燃机由‘N乘M加1’个工作单元构成,采用同步工作方法时,固体燃料内燃机由‘N乘M’个工作单元数构成;c:上述的工作单元排列在以凸轮轴为轴心的圆周上,构成用活塞内燃机技术为设计方法的在预燃室腔体和燃烧室腔体内产生高压燃气的结构;在工作单元的相当于活塞内燃机气体工质交换的空间内充入水或水溶液工质,把工作单元内的进水阀和出水阀配合水轮机的转轮及外周的圆环形的进、出水道腔体,构成以水轮机技术为设计方法的压力能到机械能的转换结构;上述的产生高压燃气的结构和压力能到机械能的转换结构的总和构成了固体燃料内燃机的主体;d:凸轮轴每转一周,每一个工作单元经历了N次的进气、做功、排气进水的循环周期,参照发电机的方法,我们把‘N’称为固体燃料内燃机的‘相数’,把固体燃料内燃机的水缸体数量除‘N’的商数称为每一相的工作单元数,固体燃料内燃机每相应有4个以上的工作单元,相数一般为2个或3个;e:固体燃料内燃机的工作时间用‘单元时间’描述,单元时间与活塞内燃机的曲轴旋转角度在控制凸轮的设计中所起的作用相同,并以1个工作单元的进气时间为固体燃料内燃机的单元时间,每个固体燃料内燃机有‘N乘M加1’个或‘N乘M’个单元时间;f:单元时间体现在内燃机控制阀凸轮结构设计的弧长计算中:凸轮的弧形由和基圆相切的凹面弧、凸轮上升段凸面弧、中间的等突起高度凸面弧5段弧形组成,其中凹面弧的半径必须大于在它上面滚动的滚轮的半径,工作弧长等于‘前凹面弧中使受控制阀开始敞开的那点开始、包括所有的凸面弧、到后凹面弧使控制阀完全关闭的那点结束’,凸轮旋转一周所用的时间‘T’等于单元时间乘‘N乘M加1’或‘N乘M’;g:单元时间在控制过程中的分配方法是:我们把‘使固体燃料内燃机的同一个工作单元在连续时间内完成进气、做功、排气进水周期的喷油凸轮、进气凸轮(112)、排气凸轮(113)、出水凸轮体的工作弧面’称为‘一相凸轮组’则每相凸轮组所占有的单元时间为‘M+1/M’个或M个,其中:进气凸轮(112)的工作弧长占用1个单元时间,喷油凸轮的工作弧长占用0.1至0.5个单元时间,其余的单元时间由出水凸轮体(49)和排气凸轮(113)的工作弧长占用,一般的设计是排气凸轮(113)的工作弧长比出水凸轮体(49)的工作弧长多占用0.2到0.5个单元时间,同时容许排气凸轮(113)的工作弧长与出水凸轮体(49)的工作弧长有0.2到0.5个单元时间的重叠;h:单元时间是由固体燃料内燃机的结构和工作状态决定的,具体计算是:出水凸轮体(49)的工作弧长占用的单元时间个数与单元时间的乘积等于在设计的最大输出功率时用工程流体力学中‘固定容积变压强孔口出流的时间计算积分公式’计算出的时间,积分的上限是固体燃料内燃机的最大爆发压力,积分的下限是排气压力。
3、根据权利要求1和2所述的固体燃料内燃机,其特征是用水或水溶液做工质,实现燃气的压力能、热能到用水轮机输出旋转机械能的转换,燃气的产生过程和燃气的能量转换方法和转换过程描述如下:水轮机(1)的出水阀体(42)的出水口以下的空腔中在工作时永远都充满水或水溶液工质,缸头(6)的燃烧室腔体(31)的排气阀(91)上部到燃烧室腔体(31)下部的空间和水缸体的内腔中在工作时有水或水溶液工质与燃气的周期***换,在缸头(6)的预燃室腔体(32)和燃烧室腔体(31)的排气阀(91)以上部分在进气周期内有压缩空气和固体燃料构成的燃料混合气,上述的燃料混合气的供给、燃烧和水或水溶液工质的周期性更换,构成了“进气、做功、排气进水”的固体燃料内燃机的工作循环周期,工作循环周期的具体过程描述如下:A:进气过程由以下步骤实现:a1:在过程开始时,水缸体内和缸头的排气阀(91)顶部以下的燃烧室(33)空间已充满了水;a2:在重力和发动机运转时产生的振动力的共同作用下,固体燃料箱中的燃料粉末经过接近直立的固体燃料泵进料管(10)漏到固体燃料泵前盖(144)上的进料口内,被施加有固体燃料泵活塞弹簧(149)的弹力而向后移动的固体燃料泵活塞(147)吸入到固体燃料泵转轮(148)的燃料缸内,然后随固体燃料泵转轮的转动,在固体燃料泵凸轮(151)的推动下前移的固体燃料泵活塞(147)把这些固体燃料粉末推送到固体燃料泵前盖(144)前端形成的压缩空气管道内;a3:由旋转式的空气压缩机(14)产生的压缩空气经过固体燃料泵前盖(144)前端的压缩空气管道时,把管道中的固体燃料粉末吹散、并在随压缩空气进入缸头的进气阀(90)的传送过程中与压缩空气均匀混合;a4:进气凸轮(112)把处于进气过程的那个进气阀(90)顶开,燃料混合气进入缸头的预燃室(34),同时,出水凸轮体(49)转到使出水凸轮滑块A(84)紧压着出水阀摇臂(74)的位置,使出水阀门(75)有足够的力矩保持关闭状态,出水凸轮滑块A(84)和出水凸轮滑块B(86)接受出水凸轮弹簧(85)的作用力;B:做功过程由以下步骤实现:b1:预燃室中的压缩空气压力接近管道中的空气压力时,套在凸轮轴(79)上的喷油凸轮体(97)带动喷油凸轮滑块(142)推动油泵活塞(105)把进入到油泵缸套(106)中的点火燃油加压,高压燃油挤开缸头上方的喷油器(95)内的阀针,喷到离喷油器的喷口十几毫米的陶瓷电热塞(87)的电热管上点火燃烧,用少量的燃油来点燃预燃室腔体(32)内的固体燃料混合气,这时,出水凸轮滑块B(86)转到紧压着上述的那个出水阀摇臂(74)的位置;b2:预燃室腔体(32)内燃烧的固体燃料混合气产生复杂的混流流动,使已点燃的固体燃料混合气与燃烧室腔体(31)内的固体燃料混合气混合后迅速烧净,产生的高温使燃烧室腔体(31)和预燃室腔体(32)内的燃气压力迅速增加成为高温、高压的燃气;b3:高压燃气压力经过和燃烧室腔体(31)连通的水缸体内的水传到出水阀门(75)上,并通过出水阀门(75)上的轴传给出水阀摇臂(74)上的出水阀滚轮(76),使出水阀滚轮压下出水凸轮滑块B(86)后,旋转到使出水阀门(75)敞开的位置上,于是,水缸体内的水通过出水阀门(75)流出,经水轮机转轮(46)外的环行水道流入水轮机转轮的进水口,并顺着水轮机转轮的内部水道从水轮机转轮的出水口流出,水在流入水轮机转轮的进水口和出水口时对水轮机转轮产生推力使水轮机的转轮旋转,并使水自己的速度下降,于是,燃气的压力能转变为水轮机转轮(46)旋转的机械能从水轮机转轮的轴端输出;b4:水缸体内的燃气在推动水进入水轮机转轮的做功过程中膨胀,燃气的温度和压力也不断下降,当燃气的压力产生的出水阀体(42)的出水口内的水流速度低于水轮机转轮(46)的入口水迹中心的圆周速度时,燃气就失去做功的能力变为废气;b5:水缸体内的燃气在膨胀的过程中,水缸体的水表面及燃烧室腔体、水缸体内壁与水接触的部分遗留的水,因受燃气的高温热辐射和热传导的作用使这些表面的水的温度迅速增加变为水蒸气,这些水蒸气混合到做功的燃气中,使燃气的质量增加,从而使燃气的压力和体积增加,燃气的输出功率增加,使内燃机的热效率提高,而机体的温度就比活塞内燃机相对的低些,因为这些辐射热和传导热在活塞内燃机中是传给机体使机体温度升高的无用热能;C:排气进水过程:c1:水缸体内的燃气变为废气后,排气凸轮(113)推开排气阀(91)排出废气,排出的废气经排气阀外的气道后,进入位于排气阀下方的废气蜗轮减压器(41),推动废气蜗轮减压器(41)旋转,使废气的能量得到利用;c2:从废气蜗轮减压器(41)流出的废气经过燃烧室外周的环形排气道从排气道口进入排气管排放到大气中;c3:从水轮机转轮的出水口流出的水进入水轮机转轮外的环形水腔,把剩余的速度能变为压力能,使水腔中水的压力升高;c4:水缸体内的废气大量排出后,废气的压力迅速减低,当废气压力和进水阀(44)内的弹簧加给进水阀挡板的压力之和低于水腔中水的压力后,水腔中的水就推开进水阀挡板进入水缸体,进水阀(44)敞开;c5:进水阀敞开后,出水阀摇臂(74)在出水阀弹簧的作用下从出水凸轮体(49)的凹槽中转过,带动出水阀门(75)转到关闭的位置;c6:旋转的废气蜗轮减压器(41)把处于进水过程的水缸体内的废气从排气阀(91)抽出,使水缸体内的废气压力进一步加速降低,从而使水缸体的进水阻力减小,进水速度增加,使内燃机输出功率增加,减少进水消耗的功率,使热效率提高;C7:内燃机正常工作后,水缸体内的水接近流进与流出相平衡的状态,当水缸体内的水加满时,排气凸轮(113)就转到使排气阀(91)关闭的位置,同时,另一组的进气凸轮(112)转到使进气阀(90)敞开的位置,重复上述的进气、做功、排气进水的过程。
4、根据权利要求1、2、3所述的固体燃料内燃机,其特征是压力油润滑***:附件齿轮箱体(36)中、凸轮轴部件(29)中、水轮机(1)中的轴套、凸轮、齿轮等运动件的摩擦面是用压力油润滑的,压力油润滑的过程描述如下:a:从装在润滑油压油泵桶(11)内的润滑油压油泵(37)出来的润滑油用输油管路分成3路,第一路进入固体燃料泵,第二路进入附件齿轮箱体(36),第三路进入水轮机下盖(45),做完润滑后的润滑油从各自腔体的下部引出,并用输油管路集合到一起送到润滑油箱(3)内,润滑油吸油泵(26)把润滑油从润滑油箱内吸出,再用输油管路分成2路,第一路送到润滑油粗滤器(24),再经润滑油精滤器(23)送到润滑油压油泵(37),第二路经润滑油限压单向阀(22)送到润滑油压油泵,完成润滑油的净化和动力循环;b:进入附件齿轮箱体(36)的润滑油从附件齿轮箱盖(38)的润滑油进油口输入,经附件齿轮箱体盖(38)内铸成的润滑油道通到各个齿轮轴的上轴套,再由上轴套内的油孔和各个齿轮轴的中心油孔流到各个齿轮轴的下轴套,从各个上轴套与齿轮轴间隙流出的润滑油润滑各自的齿轮接触面;c:附件齿轮箱体(36)有3个向下的出口,附件皮带轮轴(129)从一个出口伸出,在该出口有密封圈,润滑油不能流出,从压缩机驱动轴(133)伸出口流出的润滑油流到压缩机上盖(54)的空腔内,润滑压缩机上轴承(56),并从压缩机上轴承(56)上方的润滑油出口引出,压缩机下轴承(62)用压缩机内部的润滑油润滑;d:绝大部分的润滑油从附件齿轮箱体(36)底部穿过附件转动轴(35)的中心孔流出,流出的润滑油又分为2部分,少量的流进凸轮轴(79)与附件传动轴(35)之间的缝隙,大部分流到喷油凸轮体(97)上,润滑设计在喷油凸轮体上部的驱动凸轮轴的齿轮、喷油凸轮滑块(142)、喷油量调节滑块(143)、喷油量调节螺旋齿轮(98),然后汇集到喷油泵体(99)下部,从喷油泵体(99)下部的孔向下流到缸头内,润滑进气凸轮(112)和排气凸轮(113)后,汇集到燃烧室(33)的壳体底部,有很少一部分顺燃烧室(33)的壳体底部的中心孔与凸轮轴之间的缝隙流下润滑废气蜗轮滚珠支架A(114)、废气蜗轮滚珠支架B(115),然后向下落到出水凸轮体(49)上,大部分从开在凸轮轴(79)壁面的油孔流入凸轮轴(79)和附件传动轴(35)之间的空隙;e:附件传动轴(35)在凸轮轴上轴套(100)处的位置有凸肩,从附件齿轮箱体(36)低部穿过附件传动轴(35)的中心孔处流进凸轮轴与附件传动轴(35)之间的缝隙的润滑油,有一部分在附件传动轴(35)高速旋转的离心力的作用下从凸轮轴壁的润滑油孔进入凸轮轴上轴套(100),使凸轮轴上轴套(100)得到润滑,其余的流下与从燃烧室(33)的壳体底部流到凸轮轴与附件传动轴(35)之间的空隙的润滑油汇合,向下流到附件传动轴(35)的牙嵌安全离合器(80)附近,在重力和牙嵌安全离合器(80)高速旋转离心力的作用下,从凸轮轴壁的油孔流出后,落到出水凸轮体(49)上,润滑出水凸轮活块A、出水凸轮活块B、出水凸轮体(49)外圆柱面与各个出水阀滚轮(76)具有的摩擦面,最后汇集在凸轮轴腔下盖板(78)的上面空间,留在牙嵌安全离合器(80)下面的润滑油润滑附件传动轴下轴承(82)、凸轮轴下轴套(81);f:从水轮机下盖(45)的润滑油进口输入的润滑油也分成2路,一路经出水阀门轴润滑油流入管(118)流到出水阀下盖板(77)中铸出的圆弧形润滑油道内,在该圆弧形润滑油道外侧圆周铣有与在出水阀下盖板(77)中铣出的安装出水阀门(75)的轴下端的安装孔相通的槽孔,润滑油通过这些槽孔流到出水阀门(75)的轴下端的安装孔内,然后通过出水阀门(75)的轴中心油孔使所有的出水阀门的上轴套得到润滑,从出水阀门的上轴套与轴的间隙中流出的润滑油也汇集到凸轻轴腔下盖板(78)的上面空间;另一路从水轮机下轴套(83)一侧的进口流入,从另一侧的出口流出;g:汇集在凸轮轴腔下盖板(78)的上面空间的润滑油,从凸轮轴腔润滑油流出管(119)流出,并和水轮机下轴套(83)流出的润滑油汇合后流到水轮机下盖(45)的润滑油出口,然后进入润滑油管路流到润滑油箱内,完成了润滑油的润滑过程;h:与活塞内燃机不同,润滑油没有与高温的活塞、气缸套、缸头部件的接触,润滑油的温升比较低,流量相对的比较小,而机体外的输油管路比较长,因此,可以用流量比较小的润滑油泵,也不需要独立的润滑油冷却器,只在润滑油箱内和输油管道内自由冷却和下面与水轮机中的水接触的凸轮轴腔下盖板(78)、出水阀体(42)的传导冷却。
5、根据权利要求1、2、3所述的固体燃料内燃机,其特征是循环水冷却***:预燃室(34)、空气压缩机(14)和第一级空气冷却器(19)用循环水冷却;水轮机(1)内的水需要用循环水冷却和补充,从水轮机流出的热水因为含有少量的没有燃烧的固体燃料粉末和其燃烧后的少量灰尘需要净化处理,其水或水溶液工质的冷却、净化过程描述如下:a:循环水泵(13)从冷却水散热器(16)的底部抽出冷水,加压后用冷却水管分成2路,一路从水轮机下盖(45)的冷却水进口进入水轮机,另一路装有冷却水限压单向阀A(17)保证水轮机(1)的水腔内的水压力超过内燃机进水需要的压力,循环水泵(13)的水通过冷却水限压单向阀A(17)后再分成2路,一路进入压缩机第一级定子(53)、压缩机第二级定子(51)的外周冷却水套的底部,另一路进入第一级空气冷却器(19)的底部,冷却后的热水从各自的上部输出,用水管汇合后输送到预燃室(34)的冷却水套的进水口,从预燃室(34)的冷却水套出水口流出的热水流进冷却水散热器(16)上部的进水口完成这一部分冷却水的循环;b:进入水轮机的水除起到冷却的作用外,还有少量的水用于补充在水缸体内汽化而损失的水,剩余的水从水轮机下盖(45)的出水口输出,在水轮机下盖的出水口也装有冷却水限压单向阀B(27),用来保证水轮机(1)的水腔内的水具有足够的压力开启水轮机的进水阀,从冷却水限压单向阀B(27)流出的水进入冷却水净化过滤器(18),滤除水中的灰尘和没有燃烧的固体燃料粉末后进入冷却水散热器(16)侧面的进水口完成这一部分冷却水的循环;c:内燃机起动时的转速是由很慢的速度开始变快的,水缸体出水的时间与内燃机的转速关系不大,而内燃机转速太馒时进入水缸体的水就比较多,水缸体内的水加满后,排气凸轮(113)还没有转到使排气阀(91)关闭的位置,于是进入水缸体内的水就从排气阀(91)流到燃烧室(33)的排气道内,当内燃机的转速比较快时,流出的水比较少,这些水从燃烧室的排气道的出气口处接排气管的部位向下伸出的出水管流到和它连接的疏水阀(25)内,疏水阀的下端有水管与冷却水套(5)连接,疏水阀让燃烧室的排气口内的水流到冷却水套(5)内而不让废气通过;当内燃机的转速很慢时,流出的水比较多,这时废气涡轮减压器(41)还没有转动或转动的速度很慢,这时流到燃烧室(33)的排气道内的水也可以从废气涡轮减压器(41)和燃烧室的排气道之间缝隙流到冷却水套(5)内;流到冷却水套(5)内的水经过与冷却水提升水泵(4)连接的冷却水单向阀(21)流入冷却水净化过滤器(18),完成这一部分水的净化循环过程;d:由于冷却水与燃气接触,会把燃气中的酸性物质溶入冷却水中,因此冷却水应在使用过程中定期更换,并应有在冷却水中加可溶性碱性盐等中和酸性的措施。
6、根据权利要求1、2、3所述的固体燃料内燃机,其特征是喷油泵(7)的结构:a:喷油泵(7)作为固体燃料内燃机的一个部件与凸轮轴装配在一起;b:整体铸造的喷油泵体(99)内加工有与水缸体同样数量的腔体,这些腔体以圆周排列并指向圆心的方式布置在喷油泵体(99)的外圆周位置,在这些腔体内装有油泵活塞(105)、油泵缸套(106)、油泵推杆(103)、油泵挺柱(102)、油泵滚柱(101),在这些腔体的前端有螺纹与油泵缸盖(108)的螺纹密封连接,在油泵缸盖(108)与油泵缸套(106)之间的空腔上部有高压燃油出口,用高压油管(96)把高压燃油出口与喷油器(95)连接在一起,喷油器(95)安装在每个预燃室腔体(32)上部,在喷油泵体(99)的外壁铸有环形的燃油进口管道、回燃油管道,在它们的侧壁有与各自的输油管道连接的接口;c:喷油泵体(99)的中心有喷油凸轮体(97),喷油凸轮体(97)用喷油凸轮定位螺母(124)和键固定在凸轮轴(79)的上端,喷油凸轮体(97)由上半部的凸轮轴驱动齿轮和下半部的喷油凸轮组成,喷油凸轮体(97)内安装着相互接触面为斜面的喷油凸轮滑块(142)、喷油量调节滑块(143),喷油量调节滑块(143)的下平面与喷油量调节螺旋齿轮(98)的上平面接触,并随着喷油凸轮体(97)旋转而在喷油量调节螺旋齿轮(98)的上平面做圆周滑动,喷油量调节螺旋齿轮(98)中心有螺纹,它与喷油泵体(99)下部中心的螺纹配合,喷油量调节滑块(143)的前部上面是45度的斜面,该斜面与装在喷油凸轮体(97)同一腔内的喷油凸轮滑块(142)的后部下面的45度的斜面配合,由于喷油量调节螺旋齿轮(98)中心螺纹的作用,当喷油量调节齿轮(117)经喷油量调节齿轮轴(121)、喷油量调节锥齿轮(120)而被喷油量调节电机(123)转动时,就推动喷油量调节螺旋齿轮(98)相对于喷油凸轮体(97)的底面产生上下的移动,在喷油量调节滑块和喷油凸轮滑块上的斜面的相互作用下,喷油凸轮滑块(142)突出在喷油凸轮体(97)外圆柱面的高度便跟随变化,从而改变了油泵活塞(105)在油泵缸套(106)内的推进距离,使喷油泵输出的喷油量受到控制,达到调节喷油泵输出喷油量的目的;d:燃油进口管道与每个油泵活塞(105)后部的腔体相通,当油泵滚柱(101)没有受到喷油凸轮滑块(142)压迫时,油泵推杆弹簧(104)把油泵推杆(103)从油泵活塞(105)的中心孔口移开,同时,油泵活塞弹簧(107)使油泵活塞(105)后退,油泵缸套内出现低压,从油箱用输油泵送到燃油进口管道的燃油,就通过油泵活塞后部的腔体从油泵活塞(105)的两端相通的中心孔进入油泵缸套(106)内;e:回燃油管道与每个安装油泵推杆(103)的孔内的圆环形的泄油槽相通,由于输油泵产生的压力从油泵推杆(103)的滑动间隙漏出的燃油流到安装油泵推杆(103)的孔内的圆环形的泄油槽内,然后从回燃油管道返回到燃油箱内,在油泵挺柱(102)圆柱形的一端圆柱面配有密封圈,防止燃油进入喷油泵体(99)与泵体内的润滑油混合;f:油泵挺柱(102)圆柱形的一端推动油泵推杆(103),减少由于喷油凸轮转动产生切向力对油泵活塞(105)的影响,油泵挺柱(102)的安装油泵滚柱(101)的一端是方形,与在喷油泵体(99)上铣出的方形滑动槽配合,保证油泵滚柱(101)的中心轴与喷油凸轮的中心轴平行,从而保证油泵滚柱(101)平稳的转动,油泵滚柱(101)的长度大于喷油凸轮滑块(142)的高度,保证油泵滚柱(101)转动到喷油凸轮滑块(142)的控制面低于喷油凸轮圆柱面时不会向凹处移动而影响喷油量;
7、根据权利要求1、2、3所述的固体燃料内燃机,其特征是缸头(6)的结构形式:a:和水缸体数量相同的预燃室腔体(32)、燃烧室腔体(31)铸造在预燃室、燃烧室的外环位置,每个预燃室腔体(32)内侧装有进气阀(90),圆环形的压缩空气管道把各个进气阀的进气腔体连接在一起,并有2个接近180度的出口从两个预燃室腔体(32)中间的间隙穿过通向外边的进气管道;b:每个预燃室腔体(32)外侧装有预燃室工艺堵头(88),安装预燃室工艺堵头(88)的螺孔也是加工进气阀安装孔的工艺孔,在预燃室工艺堵头(88)的外端面有2个对称的通过定位螺钉的切口,陶瓷电热塞(87)倾斜着安装在预燃室工艺堵头(88)内,当用固体燃料粉末时,陶瓷电热塞(87)的电热管在上面很接近喷油嘴的位置,喷油器(95)喷入很少的燃油就可以喷到陶瓷电热塞(87)的电热管表面着火燃烧,点燃预燃室腔体(32)内压缩空气中的固体燃料粉末,当用液态油燃料时,把预燃室工艺堵头(88)转动半圈,使陶瓷电热塞(87)的电热管转到远离喷油器(95)喷嘴的预燃室腔体(32)的下面,当喷入的燃油比较多时,燃油才接触陶瓷电热塞(87)的电热管着火燃烧;c:每个燃烧室腔体(31)内侧装有排气阀(91),出气口开在排气阀的上面,排出的废气经过排气阀的上面的横气腔向下转到排气阀下面的排气腔出口,从水平方向径向喷到废气蜗轮减压器(41)的入口,在燃烧室的外侧铸有环形的排气道,排气道圆环的轴心偏离燃烧室的轴心,在排气道出口的位置排气道截面最大,两边沿远离排气道出口位置的圆周方向,排气道截面逐渐的缩小,排气道的出气口是向上的,是为了防止从排气阀流到排气道内的水流失;d:每个燃烧室腔体(31)外侧装有燃烧室工艺堵头(92),是堵住加工排气阀安装孔的工艺孔用的,在它里面可以安装检测进水水位的传感器,预燃室工艺堵头(88)燃烧室工艺堵头(92)用工艺堵头定位螺钉(89)防止转动。
8、根据权利要求1、2、3所述的固体燃料内燃机,其特征是凸轮轴部件(29)的结构:a:从凸轮轴(79)下端开始,依次并行的安装着1个出水凸轮体(49)、1个排气凸轮(113)、1个进气凸轮(112)、1个喷油凸轮体(97),对应的驱动全部的安装在水轮机的出水阀摇臂(74)、安装在缸头的排气阀和进气阀的气阀滚轮(111)、喷油泵体的油泵滚柱(101),喷油凸轮定位螺母(124)把喷油凸轮锁紧在凸轮轴上端,凸轮用键固定在凸轮轴上;b:进气凸轮(112)和排气凸轮(113)的凸轮面有凹槽把凸轮面分为上下两半,在驱动进气阀(90)和排气阀(91)的气阀滑套(109)上用气阀滚轮轴(110)固定的气阀滚轮(111)的中间凸面可以嵌入该凹槽,保证在凸轮旋转时气阀滚轮的中心轴能够和凸轮的中心轴平行,也即保证气阀滚轮在凸轮面上保持平稳的转动;c:用2个出水凸轮滑块组成一对,一对出水凸轮滑块的控制圆弧长度是相邻两个出水阀摇臂在出水凸轮上所占弧长的1.2到1.5倍,当前一个出水阀摇臂因为燃烧室内的压力升高需要压下出水凸轮活块B(86)敞开出水阀时,出水凸轮活块A(84)可以使后一个出水阀摇臂有足够的压力保持出水阀门(75)处于关闭状态;d:废气蜗轮减压器(41)安装在排气凸轮(113)和出水凸轮之间的凸轮轴上,在废气蜗轮减压器(41)的中心孔两端加工出角接触球轴承的外圈,在凸轮轴上加工出角接触球轴承的内圈,在轴承内圈和外圈之间放上废气蜗轮滚珠支架A(114)、废气蜗轮滚珠支架B(115)构成支撑废气蜗轮件压器的角接触球轴承,废气蜗轮滚珠支架A、废气蜗轮滚珠支架B、废气蜗轮减压器都可以从凸轮轴的上端套入并安装到凸轮轴上。
9、根据权利要求1、2、3所述的固体燃料内燃机,其特征是用水轮机(1)实现从压力能到机械能的转换,水轮机(1)的结构如下:a:水轮机(1)的出水阀体(42)的外圆周铸有与水缸体数量相同的圆柱形腔体,该腔体的上端有自密封管螺纹与水缸体(28)连接,该腔体的中段内侧有出水口,该腔体的下端有自密封管螺纹与进水阀(44)连接,用摇臂式挡板阀结构的进水阀(44)使进水的阻力损失最小;b:出水口的出水中心线与水轮机转轮(46)入口的水迹中心线相切,摇臂式带轴的出水阀门(75)和它的轴套安装在出水口上,用出水阀下盖安装螺钉(43)把出水阀下盖板(77)与出水阀体(42)密封连接,在出水阀下盖板(77)内铣有出水阀门(75)的下轴孔,由出水口两边和顶部的壁面及出水阀下盖板的上平面和出水阀门共同构成一个完整的出水阀;c:用压力油润滑出水阀可以减小出水阀轴磨损、锈蚀和防止水的渗漏,减少开、闭摩擦力,加快开启速度;在出水阀下盖板(77)内铸有圆弧形的润滑油道,在该油道侧壁铣有润滑油出口与每个出水阀门的下轴孔相通,出水阀门轴润滑油流入管(118)的一端通过出水阀下盖板(77)用螺纹与出水口上面的出水阀体螺孔连接,出水阀门轴润滑油流入管有出油口与出水阀下盖板(77)的润滑油道相通,在出水阀门(75)的轴的中心有油孔直通出水阀门(75)的上轴套,从出水阀门的上轴套的缝隙中渗出的润滑油流到出水阀体(42)上部与凸轮轴下盖板组成的容器内,出水阀门轴润滑油流入管的下端用密封套连接在水轮机下盖的润滑油进口处;用螺纹连接在出水阀体(42)上的凸轮轴腔润滑油出口管(119)的管腔与该容器内的润滑油相通,凸轮轴腔润滑油出口管的下端用密封套接在水轮机下盖的润滑油出口处;d:水轮机转轮(46)的上轴穿过装在凸轮轴腔下盖板(78)中心的防水密封圈和附件传动轴下轴承(82),用键与带动附件传动轴(35)的牙嵌安全离合器(80)嵌接,水轮机转轮(46)的下轴穿过用水轮机下盖安装螺钉(47)与出水阀体密封连接的水轮机下盖(45)的中心孔向下伸出,固体燃料内燃机的负载加在该伸出的主轴上,水轮机转轮(46)的下轴与水轮机下盖(45)的中心孔之间装有水轮机下轴套(83)和防水密封圈;e:水轮机转轮(46)由转轮轴和用很多个垂直隔板组成的转轮进水口、转轮内水道、转轮出水口,转轮的进水口内和出水口内都有数量多于水缸体的垂直隔板,隔板的外段做成圆弧形板,圆弧在水平方向同向弯曲,隔板的与转轮轴相连接的内段为平面形板,为增加内水道的通流面积,只有二分之一或三分之一的转轮进水口、转轮出水口处的圆弧形板带有与转轮轴相连接的那部分平面形板;f:固体燃料内燃机的机座(2)安装在水轮机下盖(45)的下面,在机座(2)内可以安装固体燃料内燃机与工作机械连接的传动机构。
10、根据权利要求1、2、3所述的固体燃料内燃机,其特征是使用旋转式的空气压缩机(14)产生构成燃料混合气的压缩空气,1级压缩机最多可以供给0.7兆帕的压缩空气,它相当于汽油机的压缩比,2级压缩机最多可以供给2.5兆帕的压缩空气,它略高于增压柴油机的压缩比,本实施例用2级滑片式压缩机,提供2.25兆帕的压缩空气,减去流动损失和充气损失,预燃室内应有2兆帕的固体燃料混合气;本实施例用的2级滑片式压缩机的结构如下a:每级压缩机的进气腔和排气腔用隔板隔开,进气腔占用上面0.6的位置,与气缸相通的进气口开在这0.6位置的范围内,出气腔占用下面0.4的位置,与气缸相通的出气口除了在下面0.4的范围内开口外,在进气腔占有的上面位置的气缸壁开有与进气腔不相通的垂直出气槽,出气槽的上端接近进气口的上部,出气槽的下端与出气口相连通;b:在压缩机第一级定子(53)出气腔一端的压缩机中密封隔板(60)的上面有和压缩机第一级转子(59)的滑片槽后端相通的环形槽、在压缩机第二级定子(51)出气腔一端的压缩机下密封隔板(63)的上面有和压缩机第二级转子(61)的滑片槽后端相通的环形槽,这两个环形槽有水平的油道把在压缩机滑片压缩终止处的各自的气缸底部和出气腔底部连接在一起,每级压缩机的出气腔和气缸的下部都存有压缩机润滑油,压缩机转子旋转时,润滑油随空气一起被加压,出气腔和气缸的下部的润滑油就从上述的环形槽进入转子的滑片槽内的滑片后部的空间,推动压缩机的滑片,使它保持和气缸壁的密封接触;c:每个滑片由2片合在一起组成,2片的结合面有渗油缝隙,当润滑油压迫滑片时,有一些润滑油从滑片结合面的渗油缝隙和滑片与上密封隔板之间的滑动缝隙中漏出,起到减少气体泄漏和润滑的目的;d:在压缩机出气腔的下部外壁有压缩机润滑油检测口(55),工作时用透明玻璃和堵头封闭防止高压润滑油漏出,停机时可以旋开堵头通过透明玻璃观察充有的润滑油量是否足以供循环润滑之用;e:压缩机上盖(54)压住压缩机上密封隔板(58)并用螺钉与压缩机第一级定子(53)连接,压缩机上密封隔板(58)密封压缩机第一级的定子和转子,压缩机中密封隔板(60)的上平面密封压缩机的第一级定子和转子,下平面密封压缩机第二级定子定子和转子,压缩机下密封隔板(63)密封第二级压缩机的定子和转子,压缩机第一级定子(53)和压缩机第二级定子(51)用螺钉连接在一起,压缩机下盖(50)压住压缩机下密封隔板并用螺钉与压缩机第二级定子连接,第一级压缩机输出的低压空气通过第一级空气冷却器(19)冷却后送到第二级压缩机的压缩空气入口;f:在压缩机第二级定子(51)的压缩空气出口管上铸有节气门控制阀座,节气门阀针(73)密封在该阀座的中心孔上,节气门针阀弹簧(72)的一端压在节气门阀针(73)上,另一端压在用自密封螺纹连接在节气门控制阀座的管腔内的节气门控制缸套(70)下端,在节气门控制缸套内的节气门控制活塞(71)下端有几毫米深的中心孔与节气门阀针(73)的上端轴套接,节气门控制活塞(71)上端与节气门推杆(69)的下端接触,节气门推杆(69)的上端用节气门摇臂轴(68)与固接在节气门挡板(66)上的节气门摇臂(67)连接,用定位螺钉把压缩机节气门挡板轴(65)与节气门摇臂(67)固接在一起,平面螺旋形的节气门弹簧(64)的一端与伸出到节气门框外的节气门挡板轴(65)的一端连接,另一端固定在节气门框外侧面,当压缩空气的压力小于最高限定值时,节气门弹簧(64)对节气门挡板(66)的敞开力大于节气门推杆(69)的推力而使节气门阀针(73)紧压在节气门控制阀座的中心孔处,节气门位于最大敞开位置,当压缩空气的压力大于最高限定值后,出气管内的压缩空气就推开节气门阀针(73)进入节气门控制缸套(70)推动节气门控制活塞(71)上行,于是通过节气门推杆(69)推动节气门朝关小的一方转动,使压缩机节气门弹簧(64)的弹力增加,当压缩机节气门弹簧(64)的弹力与节气门控制活塞(71)的推力达到一个新的平衡点时,节气门就停留在这一新的开度,因为进气量的减少而使输出压缩空气的压力增加值减小,起到稳定输出的压缩空气压力的作用;g:压缩机第一级定子(53)和压缩机第二级定子(51)的外壁都有冷却水套,用冷却水管和提供冷却水的循环水泵(13)连接在一起。
11、根据权利要求1、2、3所述的固体燃料内燃机,其特征是用固体燃料泵(15)输送固体燃料,固体燃料泵(15)的结构如下:a:固体燃料泵前盖(144)用螺钉固定在固体燃料泵体(145)前端,固体燃料泵前盖(144)紧压在固体燃料泵转轮(148)前端,固体燃料泵转轮(148)内有偶数个绕轴心圆周排列的燃料缸,固体燃料泵前盖(144)的两个进料口与两个相互对称的燃料缸口连通,固体燃料泵前盖的两个出料口的一端与其中另外的两个相互对称的燃料缸口连通,另一端与它内部的压缩空气管道相通,固体燃料泵前盖的进料口和出料口呈圆弧形弯曲,固体燃料泵转轮(148)与固体燃料泵前盖(144)的连接面是可以防止固体燃料泵前盖(144)的出料口内的压缩空气大量外泄的滑动密封接触面,在固体燃料泵活塞(147)伸出燃料缸后部的位置套着有固体燃料泵活塞弹簧(149),当固体燃料泵转轮(148)转到该活塞的进料位置时,固体燃料泵活塞弹簧(149)拉动固体燃料泵活塞(147)向后移动,把固体燃料泵前盖进料口内的固体燃料粉末吸入燃料缸内,而位于出料位置的活塞则在固体燃料泵凸轮(151)的向前突出的凸轮体的推动下向前移动,把燃料缸内的固体燃料粉末从出料口推送到固体燃料泵前盖(144)内的压缩空气管道内,完成从固体燃料箱向压缩空气管道输送固体燃料粉末的操作;b:固体燃料泵弹簧(152)的一端与固体燃料泵凸轮(151)后面的平面端接触,另一端压在固体燃料泵体(145)内腔的后部,固体燃料泵凸轮(151)的侧面有相对于固体燃料泵壳体(145)的固体燃料泵凸轮定位螺钉(146),使固体燃料泵凸轮不能在固体燃料泵壳体内转动,但可以有几毫米的轴向移动的距离,固体燃料泵转轮(148)在固体燃料泵轴(153)的驱动下转动,带动固体燃料泵挺柱(150)的尾部在固体燃料泵凸轮(151)前部的控制面上滑行,固体燃料泵弹簧(152)通过固体燃料泵凸轮、固体燃料泵挺柱、固体燃料泵活塞把向前的推力传给固体燃料泵转轮(148),使它在旋转的同时紧压在固体燃料泵前盖的密封面上保证固体燃料泵出料口内的压缩空气不大量外泄;c:固体燃料泵驱动电机支架(156)把固体燃料泵驱动电机(157)和固体燃料泵齿轮箱盖(154)连接在一起,固体燃料泵驱动电机(157)通过固体燃料泵驱动齿轮(155)减速后驱动固体燃料泵轴(153),固体燃料泵轴(153)用键与固体燃料泵转轮(148)连接,改变固体燃料泵驱动电机(157)的转速可以改变固体燃料粉末的供给量,起到与改变活塞内燃机喷油量相同的作用;d:固体燃料泵用压力油润滑,循环的润滑油也把从固体燃料泵活塞表面的滑动间隙泄漏到固体燃料泵壳体内的固体燃料粉末带出,然后经润滑油粗滤器滤除。
参数估算示例1:
A:压缩机的参数估算:
转速:每分钟1680转 吸气冲量系数:0.95 多变指数:1.3 滑片数:10片滑片倾角:15度
第一级压缩机:进气压力:0.1Mpa 排气压力:0.5Mpa 转子直径:201.6mm转子长度:236mm 椭圆气缸直径:256×200mm 最大基圆容积:435.5Cm3容积效率:0.832 每分钟排气量:12.173m3 效率:0.832
第二级压缩机:进气压力:0.5Mpa 排气压力:2.25Mpa 转子直径:104.5mm转子长度:120mm 椭圆气缸直径:125.8×104mm 最大基圆容积:41.9Cm3容积效率:0.7077 每分钟排气量:12m3 效率:0.7
B:固体燃料内燃机的参数估算:
预燃室内腔和燃烧室内腔的空气压力:2.0MPa.,空燃比:1.2,燃烧室体积:139Cm3每分钟用气量:7.8m3,压缩机功率(效率70%时):74千瓦,漏气量:0.05循环水泵每小时流量:3.7m3 循环水泵扬程:20m 循环水泵功率:0.7千瓦最大燃气压力:12.25MPa,最高排气温度:750℃ 排气压力:0.41MPa,凸轮轴每分钟转速:163.9转 进气时间:28ms 做功时间:70ms 进水时间84ms出水阀水力直径:24mm 进水阀水力直径:64mm 水缸体内直径:86mm水轮机转轮入口直径:125mm 水轮机转轮出口直径:162mm水轮机输水道效率:0.845 水轮机转轮效率:0.96 水轮机每分钟转速:4500转输出功率:120千瓦 输出转矩:264.1Nm 燃油消耗率:0.25许用拉应力为80Mpa时铸钢燃烧室的厚度:为7.5mm 水缸体厚度:9mm总体尺寸(长×宽×高):1000×700×1000mm 包括附件的总体重量:1600公斤
用相似理论计算:功率与水缸体内直径的关系为平方关系,于是可得:水缸体内直径:860mm,输出功率:12000千瓦,重量约为1200吨由于水缸体不用精加工,因此,制造大功率固体燃料内燃机是完全可能的。
实施例中所述的工作原理、结构形式、和下述的参数值是参照以下的技术书籍得出的:
1.工程热力学,刘桂玉等编著,1998年6月,高等教育出版社;
2.流体力学,张也影编,1996年11月,高等教育出版社;
3.内燃机学,周龙保主编,1999年5月,机械工业出版社;
4.船舶内燃机设计,陈大荣主编,1995年10月,国防工业出版社;
5.水轮机,刘大恺主编,1996年12月,中国水利出版社;
6.旋转压缩机,马国远、李红旗著,2001年3月;
7.泵的理论与应用,赵雪华、朱天霞编著,1994年5月,华东理工大学出版社;
8.压力容器工程师设计指南,李世玉、桑如苞主编,1995年7月,化学工业出版社;
9.实用阀门设计手册,陆培文主编,2002年10月,机械工业出版社;
本发明取得的有益效果是:
内燃机可以方便的使用固体燃料粉末,缓解内燃机燃油的短缺,减少内燃机燃料的使用成本。
Claims (11)
1、一种可以方便的使用固体燃料粉末和液态油等廉价燃料的固体燃料内燃机,包括缸头(6)、凸轮轴部件(29)、水缸体(28)、水轮机(1)、固体燃料泵(15)、喷油泵(7)、附件齿轮箱(8)、空气压缩机(14)、循环水泵(13)、冷却水散热器(16)、冷却水净化过滤器(18)、润滑油箱(3),润滑油压油泵(37),其特征是:a:缸头(6)由预燃室(34)和燃烧室(33)组合而成,整体铸造的预燃室(34)和燃烧室(33)的外圆周部位铸有和水缸体数量相同的预燃室腔体(32)、燃烧室腔体(31),水轮机(1)的机体由整体铸造的出水阀体(42)构成,出水阀体(42)的外圆周部位也铸有和水缸体(28)数量相同的圆柱形的水阀腔体,这些腔体各自都以圆周形式排列,每个水缸体(28)用它下端的螺纹与出水阀体(42)中的一个圆柱形腔体连接,每个水缸体(28)的上端用水缸体连接螺套(94)与燃烧室(33)的一个燃烧室腔体(31)连接,每个燃烧室腔体(31)和预燃室腔体(32)用燃烧室连接螺套(93)连接,由1个水缸体内腔、水阀腔体的出水口以上的部分、燃烧室腔体(31)的排气阀(91)顶部到该腔体下部的空间共同构成1个水缸的工作容积,这个水缸的工作容积相当于活塞内燃机的活塞移动的容积;b:进气阀(90)、排气阀(91)位于每个预燃室腔体(32)、燃烧室腔体(31)内侧,它们是由位于预燃室腔体(32)、燃烧室腔体(31)外侧的预燃室工艺堵头(88)、燃烧室工艺堵头(92)的螺孔装入的,在推动进气阀(90)、排气阀(91)的气阀滑套(109)上装有气阀滚轮轴(110)和气阀滚轮(111),进气凸轮(112)、排气凸轮(113)与气阀滚轮(111)接触并带动气阀滚轮转动;c:废气蜗轮减压器(41)位于燃烧室中心的排气阀(91)下部位置,用废气蜗轮滚珠支架A(114)和废气蜗轮滚珠支架B(115)与凸轮轴(79)构成支撑废气蜗轮减压器的轴承;d:水轮机转轮(46)安装在出水阀体(42)中间的空腔内,在出水阀体(42)的每个圆柱形的水阀腔体的内侧有指向水轮机转轮的入水口并与水轮机转轮入水口的水迹中心线圆周相切的出水道,在该出水道内装有用出水阀摇臂(74)控制的带轴的出水阀门(75),出水阀摇臂(74)的前端装有出水阀滚轮(76)与出水凸轮体(49)外圆周接触并被它转动,在出水阀体的每个圆柱形的水阀腔体的底部装有挡板式进水阀(44);e:喷油泵(7)在预燃室(34)的上面,喷油泵(7)的上面是附件齿轮箱(8),喷油泵安装螺钉(137)把喷油泵体(99)、附件齿轮箱体(36)、预燃室(34)连接在一起;f:旋转式空气压缩机(14)直立着用压缩机安装螺钉(136)固定在附件齿轮箱体(36)一端的下面,驱动压缩机的动力由附件传动主动齿轮(125)提供,经过由二级中介齿轮后,驱动装在压缩机驱动轴上端的压缩机驱动齿轮(130);从附件齿轮箱体(36)伸出的压缩机驱动轴(133)的上端和下端都做成半个牙嵌离合器的形状,压缩机轴(57)的上端也做成半个牙嵌离合器的形状,压缩机驱动轴(133)下端的半个牙嵌离合器与压缩机轴(57)上端的半个牙嵌离合器嵌接构成一副牙嵌离合器,发电机(12)安装在附件齿轮箱盖(38)上,安装在发电机(12)轴上的半个发电机牙嵌离合器(132)与压缩机驱动轴(133)上端的半个牙嵌离合器嵌接构成一副牙嵌离合器;g:钟形的凸轮轴箱罩(30)位于直立圆周形排列的水缸体(28)形成的内圆空间,凸轮轴箱罩(30)的上端外壁有凸轮轴腔上密封圈(116)与废气蜗轮减压器(41)接触,防止冷却水进入凸轮轴腔,凸轮轴箱罩(30)的下端内壁有凹凸形状的圆周,水轮机部件的出水阀体(42)有向上伸出并高于出水阀门(75)的环形凸轮轴箱壁,该环形凸轮轴箱壁的外壁也有凹凸形状的圆周,这两个凹凸形状的圆周壁面密封嵌接,凸轮轴(79)位于凸轮轴箱罩(30)内,并从缸头(6)中心的空间穿过,一直伸到喷油泵体(99)上部,凸轮轴(79)是空心轴,凸轮轴下轴套(81)把凸轮轴固定在凸轮轴腔下盖板(78)中心,凸轮轴上轴套(100)把凸轮轴固定在喷油泵体(99)中心;h:从凸轮轴(79)中心孔内穿过的附件转动轴(35)的下端做成半个牙嵌安全离合器形状,与安装在凸轮轴下盖板中心的附件传动轴下轴承(82)内圈的半个牙嵌安全离合器(80)嵌接构成一副牙嵌安全离合器,水轮机转轮(46)的上轴穿过该轴承用键连接在牙嵌安全离合器(80)内,当水轮机转轮(46)传给附件传动轴(35)的转矩超过设计要求时,牙嵌安全离合器(80)可以向下移动进入脱离状态,在发动机负载突然脱离时起到保护发动机和附件的作用;附件转动轴(35)的上端从下向上依次安装附件传动主动齿轮(125)、附件传动轴上轴承(40),附件传动轴上轴承(40)固定在附件齿轮箱盖(38)的轴承孔内;i:在附件齿轮箱盖(38)的上部设计有放置起动齿轮(138)的腔体,起动电机(20)安装在起动电机齿轮腔盖板(39)上,附件传动轴(35)穿过附件传动轴上轴承(40)伸到放置起动齿轮(138)的腔体内,起动拨爪(139)安装在起动齿轮(138)内,起动拨爪的一端顶着起动拨爪弹簧片(141)的中部,另一端与起动棘轮(140)接触,起动棘轮(140)安装在附件传动轴(35)最上端,用起动电机(20)带动起动齿轮、起动拨爪、起动棘轮、附件传动轴(35)实现固体燃料内燃机的起动操作;j:凸轮轴(79)是由装在凸轮轴上的喷油凸轮体(97)上部铣出的齿轮驱动的,驱动凸轮轴的动力来自附件传动中介齿轮(128),经2级减速后通过带轴的凸轮轴减速齿轮(131)传给喷油凸轮体(97)上部的齿轮,同时驱动凸轮轴与喷油凸轮体旋转;k:冷却水套(5)把所有的水缸体包围在中间,冷却水套(5)的上部顶着燃烧室的下平面,冷却水套(5)的下部与出水阀体外沿铸出的环形外壁密封套接,在冷却水套(5)内部、凸轮轴箱罩(30)外部、水缸体(28)外部、出水阀体(42)上部空间构成冷却水储水箱,储存在起动时从排气阀(91)流出的水工质;l:存放固体燃料的固体燃料箱(9)位于固体燃料泵(15)上面,固体燃料泵进料管(10)把固体燃料箱和固体燃料泵前盖(144)前端的进料口连接在一起,固体燃料泵(15)的出料口也设计在固体燃料泵前盖(144)前端,并做成三通形状,固体燃料输出到该三通的叉管内,该三通的直管与输送压缩空气的高压气管连接,压缩机第二级定子(51)的出气口与压缩空气单向阀(52)连接,输出的压缩空气在向上的压缩空气出口和压缩空气单向阀(52)空间内分离出它带出的压缩机润滑油,再向下转,从固体燃料泵前盖(144)内的三通的上面的直管口进入,经过三通的叉管口时把固体燃料泵输出的固体燃料粉末吹散,与压缩空气一起从向下的直管口输出,在与它连接的压缩空气管道内向上转,最后送到预燃室(34)上面的间隔接近半个圆周的2个压缩空气入口内,再经过预燃室内部铸出的与每个进气阀(90)连通的环形压缩空气道进入预燃室(34)的各个预燃室腔体(32);m:喷油量调节电机(123)用喷油量调节电机支架(122)安装在附件齿轮箱体(36)侧面,用喷油量调节锥齿轮(120)把喷油量调节电机(123)的水平转轴位置变为喷油量调节齿轮轴(121)的垂直位置,并用喷油量调节齿轮(117)把转矩传递给喷油量调节螺旋齿轮(98),当使用固体燃料时,喷出的油量很少,喷油量调节螺旋齿轮(98)位于最低位置,内燃机的燃料控制是由固体燃料泵实现的,只有当用燃油做燃料时,喷油量调节才起调节内燃机燃料的作用;n:在喷油量调节锥齿轮(120)的旁边装有喷油量指示传感器(126),利用它检测喷油量调节锥齿轮(120)转过的齿数便可以计算出油泵活塞(105)的推进距离,于是可以指示出喷油泵的输出喷油量,在附件传动主动齿轮(125)的旁边装有转速传感器(127),检测附件传动主动齿轮(125)每秒转过的齿数,可以计算出固体燃料内燃机的转速;p:固体燃料内燃机的机座(2)用螺钉安装在水轮机下盖(45)的下面,在机座(2)内可以安装固体燃料内燃机与工作机械连接的传动机构;附件安装板(48)把机座(2)、出水阀体(42)、附件齿轮箱体(36)用螺钉连接在一起,循环水泵(13)固定在附件安装板(48)的上端,驱动循环水泵(13)的动力从附件齿轮箱体(36)中向下伸出的附件皮带轮轴(129)传入,附件皮带轮轴是由装在压缩机驱动齿轮下的皮带轮轴驱动齿轮(134)啮合的皮带轮轴同轴齿轮(135)驱动的。
2、根据权利要求1所述的固体燃料内燃机,其特征是固体燃料内燃机的设计方法,具体的描述是:a:由1个水缸体(28)以及它对应的喷油器(95)、预燃室腔体(32)、进气阀(90),燃烧室腔体(31)、排气阀(91)、进水阀(44)、出水阀门(75)等构成固体燃料内燃机的1个工作单元,固体燃料内燃机的进气、做功、排气进水的过程都是用工作单元为整体来实现的;b:固体燃料内燃机的工作单元数量遵从下述的计算方法:在进气凸轮(112)和排气凸轮(113)的基圆上可以有N个间隔相等、互为旋转复制体的圆弧缓冲段和圆弧工作段,对应的在喷油凸轮体(97)和出水凸轮体(49)内也有N个间隔相等、互为旋转复制体的圈弧缓冲段和圆弧工作段,喷油凸轮滑块(142)和出水凸轮活块A(84)、出水凸轮滑块B(86)装在各自的圆弧工作段的凸轮体内,在凸轮相邻的圆弧工作段之间对应的包含有可以受它控制的M个整数个工作单元,采用非同步工作方法时,固体燃料内燃机由‘N乘M加1’个工作单元构成,采用同步工作方法时,固体燃料内燃机由‘N乘M’个工作单元数构成;c:上述的工作单元排列在以凸轮轴为轴心的圆周上,构成用活塞内燃机技术为设计方法的在预燃室腔体和燃烧室腔体内产生高压燃气的结构;在工作单元的相当于活塞内燃机气体工质交换的空间内充入水或水溶液工质,把工作单元内的进水阀和出水阀配合水轮机的转轮及外周的圆环形的进、出水道腔体,构成以水轮机技术为设计方法的压力能到机械能的转换结构;上述的产生高压燃气的结构和压力能到机械能的转换结构的总和构成了固体燃料内燃机的主体;d:凸轮轴每转一周,每一个工作单元经历了N次的进气、做功、排气进水的循环周期,参照发电机的方法,我们把‘N’称为固体燃料内燃机的‘相数’,把固体燃料内燃机的水缸体数量除‘N’的商数称为每一相的工作单元数,固体燃料内燃机每相应有4个以上的工作单元,相数一般为2个或3个;e:固体燃料内燃机的工作时间用‘单元时间’描述,单元时间与活塞内燃机的曲轴旋转角度在控制凸轮的设计中所起的作用相同,并以1个工作单元的进气时间为固体燃料内燃机的单元时间,每个固体燃料内燃机有‘N乘M加1’个或‘N乘M’个单元时间;f:单元时间体现在内燃机控制阀凸轮结构设计的弧长计算中:凸轮的弧形由和基圆相切的凹面弧、凸轮上升段凸面弧、中间的等突起高度凸面弧5段弧形组成,其中凹面弧的半径必须大于在它上面滚动的滚轮的半径,工作弧长等于‘前凹面弧中使受控制阀开始敞开的那点开始、包括所有的凸面弧、到后凹面弧使控制阀完全关闭的那点结束’,凸轮旋转一周所用的时间‘T’等于单元时间乘‘N乘M加1’或‘N乘M’;g:单元时间在控制过程中的分配方法是:我们把‘使固体燃料内燃机的同一个工作单元在连续时间内完成进气、做功、排气进水周期的喷油凸轮、进气凸轮(112)、排气凸轮(113)、出水凸轮体的工作弧面’称为‘一相凸轮组’,则每相凸轮组所占有的单元时间为‘M+1/M’个或M个,其中:进气凸轮(112)的工作弧长占用1个单元时间,喷油凸轮的工作弧长占用0.1至0.5个单元时间,其余的单元时间由出水凸轮体(49)和排气凸轮(113)的工作弧长占用,一般的设计是排气凸轮(113)的工作弧长比出水凸轮体(49)的工作弧长多占用0.2到0.5个单元时间,同时容许排气凸轮(113)的工作弧长与出水凸轮体(49)的工作弧长有0.2到0.5个单元时间的重叠;h:单元时间是由固体燃料内燃机的结构和工作状态决定的,具体计算是:出水凸轮体(49)的工作弧长占用的单元时间个数与单元时间的乘积等于在设计的最大输出功率时用工程流体力学中‘固定容积变压强孔口出流的时间计算积分公式’计算出的时间,积分的上限是固体燃料内燃机的最大爆发压力,积分的下限是排气压力。
3、根据权利要求1和2所述的固体燃料内燃机,其特征是用水或水溶液做工质,实现燃气的压力能、热能到用水轮机输出旋转机械能的转换,燃气的产生过程和燃气的能量转换方法和转换过程描述如下:水轮机(1)的出水阀体(42)的出水口以下的空腔中在工作时永远都充满水或水溶液工质,缸头(6)的燃烧室腔体(31)的排气阀(91)上部到燃烧室腔体(31)下部的空间和水缸体的内腔中在工作时有水或水溶液工质与燃气的周期***换,在缸头(6)的预燃室腔体(32)和燃烧室腔体(31)的排气阀(91)以上部分在进气周期内有压缩空气和固体燃料构成的燃料混合气,上述的燃料混合气的供给、燃烧和水或水溶液工质的周期性更换,构成了“进气、做功、排气进水”的固体燃料内燃机的工作循环周期,工作循环周期的具体过程描述如下:A:进气过程由以下步骤实现:a1:在过程开始时,水缸体内和缸头的排气阀(91)顶部以下的燃烧室(33)空间已充满了水;a2:在重力和发动机运转时产生的振动力的共同作用下,固体燃料箱中的燃料粉末经过接近直立的固体燃料泵进料管(10)漏到固体燃料泵前盖(144)上的进料口内,被施加有固体燃料泵活塞弹簧(149)的弹力而向后移动的固体燃料泵活塞(147)吸入到固体燃料泵转轮(148)的燃料缸内,然后随固体燃料泵转轮的转动,在固体燃料泵凸轮(151)的推动下前移的固体燃料泵活塞(147)把这些固体燃料粉末推送到固体燃料泵前盖(144)前端形成的压缩空气管道内;a3:由旋转式的空气压缩机(14)产生的压缩空气经过固体燃料泵前盖(144)前端的压缩空气管道时,把管道中的固体燃料粉末吹散、并在随压缩空气进入缸头的进气阀(90)的传送过程中与压缩空气均匀混合;a4:进气凸轮(112)把处于进气过程的那个进气阀(90)顶开,燃料混合气进入缸头的预燃室(34),同时,出水凸轮体(49)转到使出水凸轮滑块A(84)紧压着出水阀摇臂(74)的位置,使出水阀门(75)有足够的力矩保持关闭状态,出水凸轮滑块A(84)和出水凸轮滑块B(86)接受出水凸轮弹簧(85)的作用力;B:做功过程由以下步骤实现:b1:预燃室中的压缩空气压力接近管道中的空气压力时,套在凸轮轴(79)上的喷油凸轮体(97)带动喷油凸轮滑块(142)推动油泵活塞(105)把进入到油泵缸套(106)中的点火燃油加压,高压燃油挤开缸头上方的喷油器(95)内的阀针,喷到离喷油器的喷口十几毫米的陶瓷电热塞(87)的电热管上点火燃烧,用少量的燃油来点燃预燃室腔体(32)内的固体燃料混合气,这时,出水凸轮滑块B(86)转到紧压着上述的那个出水阀摇臂(74)的位置;b2:预燃室腔体(32)内燃烧的固体燃料混合气产生复杂的混流流动,使已点燃的固体燃料混合气与燃烧室腔体(31)内的固体燃料混合气混合后迅速烧净,产生的高温使燃烧室腔体(31)和预燃室腔体(32)内的燃气压力迅速增加成为高温、高压的燃气;b3:高压燃气压力经过和燃烧室腔体(31)连通的水缸体内的水传到出水阀门(75)上,并通过出水阀门(75)上的轴传给出水阀摇臂(74)上的出水阀滚轮(76),使出水阀滚轮压下出水凸轮滑块B(86)后,旋转到使出水阀门(75)敞开的位置上,于是,水缸体内的水通过出水阀门(75)流出,经水轮机转轮(46)外的环行水道流入水轮机转轮的进水口,并顺着水轮机转轮的内部水道从水轮机转轮的出水口流出,水在流入水轮机转轮的进水口和出水口时对水轮机转轮产生推力使水轮机的转轮旋转,并使水自己的速度下降,于是,燃气的压力能转变为水轮机转轮(46)旋转的机械能从水轮机转轮的轴端输出;b4:水缸体内的燃气在推动水进入水轮机转轮的做功过程中膨胀,燃气的温度和压力也不断下降,当燃气的压力产生的出水阀体(42)的出水口内的水流速度低于水轮机转轮(46)的入口水迹中心的圆周速度时,燃气就失去做功的能力变为废气;b5:水缸体内的燃气在膨胀的过程中,水缸体的水表面及燃烧室腔体、水缸体内壁与水接触的部分遗留的水,因受燃气的高温热辐射和热传导的作用使这些表面的水的温度迅速增加变为水蒸气,这些水蒸气混合到做功的燃气中,使燃气的质量增加,从而使燃气的压力和体积增加,燃气的输出功率增加,使内燃机的热效率提高,而机体的温度就比活塞内燃机相对的低些,因为这些辐射热和传导热在活塞内燃机中是传给机体使机体温度升高的无用热能;C:排气进水过程:c1:水缸体内的燃气变为废气后,排气凸轮(113)推开排气阀(91)排出废气,排出的废气经排气阀外的气道后,进入位于排气阀下方的废气蜗轮减压器(41),推动废气蜗轮减压器(41)旋转,使废气的能量得到利用;c2:从废气蜗轮减压器(41)流出的废气经过燃烧室外周的环形排气道从排气道口进入排气管排放到大气中;c3:从水轮机转轮的出水口流出的水进入水轮机转轮外的环形水腔,把剩余的速度能变为压力能,使水腔中水的压力升高;c4:水缸体内的废气大量排出后,废气的压力迅速减低,当废气压力和进水阀(44)内的弹簧加给进水阀挡板的压力之和低于水腔中水的压力后,水腔中的水就推开进水阀挡板进入水缸体,进水阀(44)敞开;c5:进水阀敞开后,出水阀摇臂(74)在出水阀弹簧的作用下从出水凸轮体(49)的凹槽中转过,带动出水阀门(75)转到关闭的位置;c6:旋转的废气蜗轮减压器(41)把处于进水过程的水缸体内的废气从排气阀(91)抽出,使水缸体内的废气压力进一步加速降低,从而使水缸体的进水阻力减小,进水速度增加,使内燃机输出功率增加,减少进水消耗的功率,使热效率提高;C7:内燃机正常工作后,水缸体内的水接近流进与流出相平衡的状态,当水缸体内的水加满时,排气凸轮(113)就转到使排气阀(91)关闭的位置,同时,另一组的进气凸轮(112)转到使进气阀(90)敞开的位置,重复上述的进气、做功、排气进水的过程。
4、根据权利要求1、2、3所述的固体燃料内燃机,其特征是压力油润滑***:附件齿轮箱体(36)中、凸轮轴部件(29)中、水轮机(1)中的轴套、凸轮、齿轮等运动件的摩擦面是用压力油润滑的,压力油润滑的过程描述如下:a:从装在润滑油压油泵桶(11)内的润滑油压油泵(37)出来的润滑油用输油管路分成3路,第一路进入固体燃料泵,第二路进入附件齿轮箱体(36),第三路进入水轮机下盖(45),做完润滑后的润滑油从各自腔体的下部引出,并用输油管路集合到一起送到润滑油箱(3)内,润滑油吸油泵(26)把润滑油从润滑油箱内吸出,再用输油管路分成2路,第一路送到润滑油粗滤器(24),再经润滑油精滤器(23)送到润滑油压油泵(37),第二路经润滑油限压单向阀(22)送到润滑油压油泵,完成润滑油的净化和动力循环;b:进入附件齿轮箱体(36)的润滑油从附件齿轮箱盖(38)的润滑油进油口输入,经附件齿轮箱体盖(38)内铸成的润滑油道通到各个齿轮轴的上轴套,再由上轴套内的油孔和各个齿轮轴的中心油孔流到各个齿轮轴的下轴套,从各个上轴套与齿轮轴间隙流出的润滑油润滑各自的齿轮接触面;c:附件齿轮箱体(36)有3个向下的出口,附件皮带轮轴(129)从一个出口伸出,在该出口有密封圈,润滑油不能流出,从压缩机驱动轴(133)伸出口流出的润滑油流到压缩机上盖(54)的空腔内,润滑压缩机上轴承(56),并从压缩机上轴承(56)上方的润滑油出口引出,压缩机下轴承(62)用压缩机内部的润滑油润滑;d:绝大部分的润滑油从附件齿轮箱体(36)底部穿过附件转动轴(35)的中心孔流出,流出的润滑油又分为2部分,少量的流进凸轮轴(79)与附件传动轴(35)之间的缝隙,大部分流到喷油凸轮体(97)上,润滑设计在喷油凸轮体上部的驱动凸轮轴的齿轮、喷油凸轮滑块(142)、喷油量调节滑块(143)、喷油量调节螺旋齿轮(98),然后汇集到喷油泵体(99)下部,从喷油泵体(99)下部的孔向下流到缸头内,润滑进气凸轮(112)和排气凸轮(113)后,汇集到燃烧室(33)的壳体底部,有很少一部分顺燃烧室(33)的壳体底部的中心孔与凸轮轴之间的缝隙流下润滑废气蜗轮滚珠支架A(114)、废气蜗轮滚珠支架B(115),然后向下落到出水凸轮体(49)上,大部分从开在凸轮轴(79)壁面的油孔流入凸轮轴(79)和附件传动轴(35)之间的空隙;e:附件传动轴(35)在凸轮轴上轴套(100)处的位置有凸肩,从附件齿轮箱体(36)低部穿过附件传动轴(35)的中心孔处流进凸轮轴与附件传动轴(35)之间的缝隙的润滑油,有一部分在附件传动轴(35)高速旋转的离心力的作用下从凸轮轴壁的润滑油孔进入凸轮轴上轴套(100),使凸轮轴上轴套(100)得到润滑,其余的流下与从燃烧室(33)的壳体底部流到凸轮轴与附件传动轴(35)之间的空隙的润滑油汇合,向下流到附件传动轴(35)的牙嵌安全离合器(80)附近,在重力和牙嵌安全离合器(80)高速旋转离心力的作用下,从凸轮轴壁的油孔流出后,落到出水凸轮体(49)上,润滑出水凸轮活块A、出水凸轮活块B、出水凸轮体(49)外圆柱面与各个出水阀滚轮(76)具有的摩擦面,最后汇集在凸轮轴腔下盖板(78)的上面空间,留在牙嵌安全离合器(80)下面的润滑油润滑附件传动轴下轴承(82)、凸轮轴下轴套(81);f:从水轮机下盖(45)的润滑油进口输入的润滑油也分成2路,一路经出水阀门轴润滑油流入管(118)流到出水阀下盖板(77)中铸出的圆弧形润滑油道内,在该圆弧形润滑油道外侧圆周铣有与在出水阀下盖板(77)中铣出的安装出水阀门(75)的轴下端的安装孔相通的槽孔,润滑油通过这些槽孔流到出水阀门(75)的轴下端的安装孔内,然后通过出水阀门(75)的轴中心油孔使所有的出水阀门的上轴套得到润滑,从出水阀门的上轴套与轴的间隙中流出的润滑油也汇集到凸轮轴腔下盖板(78)的上面空间;另一路从水轮机下轴套(83)一侧的进口流入,从另一侧的出口流出;g:汇集在凸轮轴腔下盖板(78)的上面空间的润滑油,从凸轮轴腔润滑油流出管(119)流出,并和水轮机下轴套(83)流出的润滑油汇合后流到水轮机下盖(45)的润滑油出口,然后进入润滑油管路流到润滑油箱内,完成了润滑油的润滑过程;h:与活塞内燃机不同,润滑油没有与高温的活塞、气缸套、缸头部件的接触,润滑油的温升比较低,流量相对的比较小,而机体外的输油管路比较长,因此,可以用流量比较小的润滑油泵,也不需要独立的润滑油冷却器,只在润滑油箱内和输油管道内自由冷却和下面与水轮机中的水接触的凸轮轴腔下盖板(78)、出水阀体(42)的传导冷却。
5、根据权利要求1、2、3所述的固体燃料内燃机,其特征是循环水冷却***:预燃室(34)、空气压缩机(14)和第一级空气冷却器(19)用循环水冷却;水轮机(1)内的水需要用循环水冷却和补充,从水轮机流出的热水因为含有少量的没有燃烧的固体燃料粉末和其燃烧后的少量灰尘需要净化处理,其水或水溶液工质的冷却、净化过程描述如下:a:循环水泵(13)从冷却水散热器(16)的底部抽出冷水,加压后用冷却水管分成2路,一路从水轮机下盖(45)的冷却水进口进入水轮机,另一路装有冷却水限压单向阀A(17)保证水轮机(1)的水腔内的水压力超过内燃机进水需要的压力,循环水泵(13)的水通过冷却水限压单向阀A(17)后再分成2路,一路进入压缩机第一级定子(53)、压缩机第二级定子(51)的外周冷却水套的底部,另一路进入第一级空气冷却器(19)的底部,冷却后的热水从各自的上部输出,用水管汇合后输送到预燃室(34)的冷却水套的进水口,从预燃室(34)的冷却水套出水口流出的热水流进冷却水散热器(16)上部的进水口完成这一部分冷却水的循环;b:进入水轮机的水除起到冷却的作用外,还有少量的水用于补充在水缸体内汽化而损失的水,剩余的水从水轮机下盖(45)的出水口输出,在水轮机下盖的出水口也装有冷却水限压单向阀B(27),用来保证水轮机(1)的水腔内的水具有足够的压力开启水轮机的进水阀,从冷却水限压单向阀B(27)流出的水进入冷却水净化过滤器(18),滤除水中的灰尘和没有燃烧的固体燃料粉末后进入冷却水散热器(16)侧面的进水口完成这一部分冷却水的循环;c:内燃机起动时的转速是由很慢的速度开始变快的,水缸体出水的时间与内燃机的转速关系不大,而内燃机转速太馒时进入水缸体的水就比较多,水缸体内的水加满后,排气凸轮(113)还没有转到使排气阀(91)关闭的位置,于是进入水缸体内的水就从排气阀(91)流到燃烧室(33)的排气道内,当内燃机的转速比较快时,流出的水比较少,这些水从燃烧室的排气道的出气口处接排气管的部位向下伸出的出水管流到和它连接的疏水阀(25)内,疏水阀的下端有水管与冷却水套(5)连接,疏水阀让燃烧室的排气口内的水流到冷却水套(5)内而不让废气通过:当内燃机的转速很慢时,流出的水比较多,这时废气涡轮减压器(41)还没有转动或转动的速度很慢,这时流到燃烧室(33)的排气道内的水也可以从废气涡轮减压器(41)和燃烧室的排气道之间缝隙流到冷却水套(5)内;流到冷却水套(5)内的水经过与冷却水提升水泵(4)连接的冷却水单向阀(21)流入冷却水净化过滤器(18),完成这一部分水的净化循环过程;d:由于冷却水与燃气接触,会把燃气中的酸性物质溶入冷却水中,因此冷却水应在使用过程中定期更换,并应有在冷却水中加可溶性碱性盐等中和酸性的措施。
6、根据权利要求1、2、3所述的固体燃料内燃机,其特征是喷油泵(7)的结构:a:喷油泵(7)作为固体燃料内燃机的一个部件与凸轮轴装配在一起;b:整体铸造的喷油泵体(99)内加工有与水缸体同样数量的腔体,这些腔体以圆周排列并指向圆心的方式布置在喷油泵体(99)的外圆周位置,在这些腔体内装有油泵活塞(105)、油泵缸套(106)、油泵推杆(103)、油泵挺柱(102)、油泵滚柱(101),在这些腔体的前端有螺纹与油泵缸盖(108)的螺纹密封连接,在油泵缸盖(108)与油泵缸套(106)之间的空腔上部有高压燃油出口,用高压油管(96)把高压燃油出口与喷油器(95)连接在一起,喷油器(95)安装在每个预燃室腔体(32)上部,在喷油泵体(99)的外壁铸有环形的燃油进口管道、回燃油管道,在它们的侧壁有与各自的输油管道连接的接口;c:喷油泵体(99)的中心有喷油凸轮体(97),喷油凸轮体(97)用喷油凸轮定位螺母(124)和键固定在凸轮轴(79)的上端,喷油凸轮体(97)由上半部的凸轮轴驱动齿轮和下半部的喷油凸轮组成,喷油凸轮体(97)内安装着相互接触面为斜面的喷油凸轮滑块(142)、喷油量调节滑块(143),喷油量调节滑块(143)的下平面与喷油量调节螺旋齿轮(98)的上平面接触,并随着喷油凸轮体(97)旋转而在喷油量调节螺旋齿轮(98)的上平面做圆周滑动,喷油量调节螺旋齿轮(98)中心有螺纹,它与喷油泵体(99)下部中心的螺纹配合,喷油量调节滑块(143)的前部上面是45度的斜面,该斜面与装在喷油凸轮体(97)同一腔内的喷油凸轮滑块(142)的后部下面的45度的斜面配合,由于喷油量调节螺旋齿轮(98)中心螺纹的作用,当喷油量调节齿轮(117)经喷油量调节齿轮轴(121)、喷油量调节锥齿轮(120)而被喷油量调节电机(123)转动时,就推动喷油量调节螺旋齿轮(98)相对于喷油凸轮体(97)的底面产生上下的移动,在喷油量调节滑块和喷油凸轮滑块上的斜面的相互作用下,喷油凸轮滑块(142)突出在喷油凸轮体(97)外圆柱面的高度便跟随变化,从而改变了油泵活塞(105)在油泵缸套(106)内的推进距离,使喷油泵输出的喷油量受到控制,达到调节喷油泵输出喷油量的目的;d:燃油进口管道与每个油泵活塞(105)后部的腔体相通,当油泵滚柱(101)没有受到喷油凸轮滑块(142)压迫时,油泵推杆弹簧(104)把油泵推杆(103)从油泵活塞(105)的中心孔口移开,同时,油泵活塞弹簧(107)使油泵活塞(105)后退,油泵缸套内出现低压,从油箱用输油泵送到燃油进口管道的燃油,就通过油泵活塞后部的腔体从油泵活塞(105)的两端相通的中心孔进入油泵缸套(106)内;e:回燃油管道与每个安装油泵推杆(103)的孔内的圆环形的泄油槽相通,由于输油泵产生的压力从油泵推杆(103)的滑动间隙漏出的燃油流到安装油泵推杆(103)的孔内的圆环形的泄油槽内,然后从回燃油管道返回到燃油箱内,在油泵挺柱(102)圆柱形的一端圆柱面配有密封圈,防止燃油进入喷油泵体(99)与泵体内的润滑油混合;f:油泵挺柱(102)圆柱形的一端推动油泵推杆(103),减少由于喷油凸轮转动产生切向力对油泵活塞(105)的影响,油泵挺柱(102)的安装油泵滚柱(101)的一端是方形,与在喷油泵体(99)上铣出的方形滑动槽配合,保证油泵滚柱(101)的中心轴与喷油凸轮的中心轴平行,从而保证油泵滚柱(101)平稳的转动,油泵滚柱(101)的长度大于喷油凸轮滑块(142)的高度,保证油泵滚柱(101)转动到喷油凸轮滑块(142)的控制面低于喷油凸轮圆柱面对不会向凹处移动而影响喷油量。
7、根据权利要求1、2、3所述的固体燃料内燃机,其特征是缸头(6)的结构形式:a:和水缸体数量相同的预燃室腔体(32)、燃烧室腔体(31)铸造在预燃室、燃烧室的外环位置,每个预燃室腔体(32)内侧装有进气阀(90),圆环形的压缩空气管道把各个进气阀的进气腔体连接在一起,并有2个接近180度的出口从两个预燃室腔体(32)中间的间隙穿过通向外边的进气管道;b:每个预燃室腔体(32)外侧装有预燃室工艺堵头(88),安装预燃室工艺堵头(88)的螺孔也是加工进气阀安装孔的工艺孔,在预燃室工艺堵头(88)的外端面有2个对称的通过定位螺钉的切口,陶瓷电热塞(87)倾斜着安装在预燃室工艺堵头(88)内,当用固体燃料粉末时,陶瓷电热塞(87)的电热管在上面很接近喷油嘴的位置,喷油器(95)喷入很少的燃油就可以喷到陶瓷电热塞(87)的电热管表面着火燃烧,点燃预燃室腔体(32)内压缩空气中的固体燃料粉末,当用液态油燃料时,把预燃室工艺堵头(88)转动半圈,使陶瓷电热塞(87)的电热管转到远离喷油器(95)喷嘴的预燃室腔体(32)的下面,当喷入的燃油比较多时,燃油才接触陶瓷电热塞(87)的电热管着火燃烧;c:每个燃烧室腔体(31)内侧装有排气阀(91),出气口开在排气阀的上面,排出的废气经过排气阀的上面的横气腔向下转到排气阀下面的排气腔出口,从水平方向径向喷到废气蜗轮减压器(41)的入口,在燃烧室的外侧铸有环形的排气道,排气道圆环的轴心偏离燃烧室的轴心,在排气道出口的位置排气道截面最大,两边沿远离排气道出口位置的圆周方向,排气道截面逐渐的缩小,排气道的出气口是向上的,是为了防止从排气阀流到排气道内的水流失;d:每个燃烧室腔体(31)外侧装有燃烧室工艺堵头(92),是堵住加工排气阀安装孔的工艺孔用的,在它里面可以安装检测进水水位的传感器,预燃室工艺堵头(88)燃烧室工艺堵头(92)用工艺堵头定位螺钉(89)防止转动。
8、根据权利要求1、2、3所述的固体燃料内燃机,其特征是凸轮轴部件(29)的结构:a:从凸轮轴(79)下端开始,依次并行的安装着1个出水凸轮体(49)、1个排气凸轮(113)、1个进气凸轮(112)、1个喷油凸轮体(97),对应的驱动全部的安装在水轮机的出水阀摇臂(74)、安装在缸头的排气阀和进气阀的气阀滚轮(111)、喷油泵体的油泵滚柱(101),喷油凸轮定位螺母(124)把喷油凸轮锁紧在凸轮轴上端,凸轮用键固定在凸轮轴上;b:进气凸轮(112)和排气凸轮(113)的凸轮面有凹槽把凸轮面分为上下两半,在驱动进气阀(90)和排气阀(91)的气阀滑套(109)上用气阀滚轮轴(110)固定的气阀滚轮(¨1)的中间凸面可以嵌入该凹槽,保证在凸轮旋转时气阀滚轮的中心轴能够和凸轮的中心轴平行,也即保证气阀滚轮在凸轮面上保持平稳的转动;c:用2个出水凸轮滑块组成一对,一对出水凸轮滑块的控制圆弧长度是相邻两个出水阀摇臂在出水凸轮上所占弧长的1.2到1.5倍,当前一个出水阀摇臂因为燃烧室内的压力升高需要压下出水凸轮活块B(86)敞开出水阀时,出水凸轮活块A(84)可以使后一个出水阀摇臂有足够的压力保持出水阀门(75)处于关闭状态;d:废气蜗轮减压器(41)安装在排气凸轮(113)和出水凸轮之间的凸轮轴上,在废气蜗轮减压器(41)的中心孔两端加工出角接触球轴承的外圈,在凸轮轴上加工出角接触球轴承的内圈,在轴承内圈和外圈之间放上废气蜗轮滚珠支架A(114)、废气蜗轮滚珠支架B(115)构成支撑废气蜗轮件压器的角接触球轴承,废气蜗轮滚珠支架A、废气蜗轮滚珠支架B、废气蜗轮减压器都可以从凸轮轴的上端套入并安装到凸轮轴上。
9、根据权利要求1、2、3所述的固体燃料内燃机,其特征是用水轮机(1)实现从压力能到机械能的转换,水轮机(1)的结构如下:a:水轮机(1)的出水阀体(42)的外圆周铸有与水缸体数量相同的圆柱形腔体,该腔体的上端有自密封管螺纹与水缸体(28)连接,该腔体的中段内侧有出水口,该腔体的下端有自密封管螺纹与进水阀(44)连接,用摇臂式挡板阀结构的进水阀(44)使进水的阻力损失最小;b:出水口的出水中心线与水轮机转轮(46)入口的水迹中心线相切,摇臂式带轴的出水阀门(75)和它的轴套安装在出水口上,用出水阀下盖安装螺钉(43)把出水阀下盖板(77)与出水阀体(42)密封连接,在出水阀下盖板(77)内铣有出水阀门(75)的下轴孔,由出水口两边和顶部的壁面及出水阀下盖板的上平面和出水阀门共同构成一个完整的出水阀;c:用压力油润滑出水阀可以减小出水阀轴磨损、锈蚀和防止水的渗漏,减少开、闭摩擦力,加快开启速度;在出水阀下盖板(77)内铸有圆弧形的润滑油道,在该油道侧壁铣有润滑油出口与每个出水阀门的下轴孔相通,出水阀门轴润滑油流入管(118)的一端通过出水阀下盖板(77)用螺纹与出水口上面的出水阀体螺孔连接,出水阀门轴润滑油流入管有出油口与出水阀下盖板(77)的润滑油道相通,在出水阀门(75)的轴的中心有油孔直通出水阀门(75)的上轴套,从出水阀门的上轴套的缝隙中渗出的润滑油流到出水阀体(42)上部与凸轮轴下盖板组成的容器内,出水阀门轴润滑油流入管的下端用密封套连接在水轮机下盖的润滑油进口处;用螺纹连接在出水阀体(42)上的凸轮轴腔润滑油出口管(119)的管腔与该容器内的润滑油相通,凸轮轴腔润滑油出口管的下端用密封套接在水轮机下盖的润滑油出口处;d:水轮机转轮(46)的上轴穿过装在凸轮轴腔下盖板(78)中心的防水密封圈和附件传动轴下轴承(82),用键与带动附件传动轴(35)的牙嵌安全离合器(80)嵌接,水轮机转轮(46)的下轴穿过用水轮机下盖安装螺钉(47)与出水阀体密封连接的水轮机下盖(45)的中心孔向下伸出,固体燃料内燃机的负载加在该伸出的主轴上,水轮机转轮(46)的下轴与水轮机下盖(45)的中心孔之间装有水轮机下轴套(83)和防水密封圈;e:水轮机转轮(46)由转轮轴和用很多个垂直隔板组成的转轮进水口、转轮内水道、转轮出水口,转轮的进水口内和出水口内都有数量多于水缸体的垂直隔板,隔板的外段做成圆弧形板,圆弧在水平方向同向弯曲,隔板的与转轮轴相连接的内段为平面形板,为增加内水道的通流面积,只有二分之一或三分之一的转轮进水口、转轮出水口处的圆弧形板带有与转轮轴相连接的那部分平面形板;f:固体燃料内燃机的机座(2)安装在水轮机下盖(45)的下面,在机座(2)内可以安装固体燃料内燃机与工作机械连接的传动机构。
10、根据权利要求1、2、3所述的固体燃料内燃机,其特征是使用旋转式的空气压缩机(14)产生构成燃料混合气的压缩空气,1级压缩机最多可以供给0.7兆帕的压缩空气,它相当于汽油机的压缩比,2级压缩机最多可以供给2.5兆帕的压缩空气,它略高于增压柴油机的压缩比,本实施例用2级滑片式压缩机,提供2.25兆帕的压缩空气,减去流动损失和充气损失,预燃室内应有2兆帕的固体燃料混合气;本实施例用的2级滑片式压缩机的结构如下a:每级压缩机的进气腔和排气腔用隔板隔开,进气腔占用上面0.6的位置,与气缸相通的进气口开在这0.6位置的范围内,出气腔占用下面0.4的位置,与气缸相通的出气口除了在下面0.4的范围内开口外,在进气腔占有的上面位置的气缸壁开有与进气腔不相通的垂直出气槽,出气槽的上端接近进气口的上部,出气槽的下端与出气口相连通;b:在压缩机第一级定子(53)出气腔一端的压缩机中密封隔板(60)的上面有和压缩机第一级转子(59)的滑片槽后端相通的环形槽、在压缩机第二级定子(51)出气腔一端的压缩机下密封隔板(63)的上面有和压缩机第二级转子(61)的滑片槽后端相通的环形槽,这两个环形槽有水平的油道把在压缩机滑片压缩终止处的各自的气缸底部和出气腔底部连接在一起,每级压缩机的出气腔和气缸的下部都存有压缩机润滑油,压缩机转子旋转时,润滑油随空气一起被加压,出气腔和气缸的下部的润滑油就从上述的环形槽进入转子的滑片槽内的滑片后部的空间,推动压缩机的滑片,使它保持和气缸壁的密封接触;c:每个滑片由2片合在一起组成,2片的结合面有渗油缝隙,当润滑油压迫滑片时,有一些润滑油从滑片结合面的渗油缝隙和滑片与上密封隔板之间的滑动缝隙中漏出,起到减少气体泄漏和润滑的目的;d:在压缩机出气腔的下部外壁有压缩机润滑油检测口(55),工作时用透明玻璃和堵头封闭防止高压润滑油漏出,停机时可以旋开堵头通过透明玻璃观察充有的润滑油量是否足以供循环润滑之用;e:压缩机上盖(54)压住压缩机上密封隔板(58)并用螺钉与压缩机第一级定子(53)连接,压缩机上密封隔板(58)密封压缩机第一级的定子和转子,压缩机中密封隔板(60)的上平面密封压缩机的第一级定子和转子,下平面密封压缩机第二级定子定子和转子,压缩机下密封隔板(63)密封第二级压缩机的定子和转子,压缩机第一级定子(53)和压缩机第二级定子(51)用螺钉连接在一起,压缩机下盖(50)压住压缩机下密封隔板并用螺钉与压缩机第二级定子连接,第一级压缩机输出的低压空气通过第一级空气冷却器(19)冷却后送到第二级压缩机的压缩空气入口;f:在压缩机第二级定子(51)的压缩空气出口管上铸有节气门控制阀座,节气门阀针(73)密封在该阀座的中心孔上,节气门针阀弹簧(72)的一端压在节气门阀针(73)上,另一端压在用自密封螺纹连接在节气门控制阀座的管腔内的节气门控制缸套(70)下端,在节气门控制缸套内的节气门控制活塞(71)下端有几毫米深的中心孔与节气门阀针(73)的上端轴套接,节气门控制活塞(71)上端与节气门推杆(69)的下端接触,节气门推杆(69)的上端用节气门摇臂轴(68)与固接在节气门挡板(66)上的节气门摇臂(67)连接,用定位螺钉把压缩机节气门挡板轴(65)与节气门摇臂(67)固接在一起,平面螺旋形的节气门弹簧(64)的一端与伸出到节气门框外的节气门挡板轴(65)的一端连接,另一端固定在节气门框外侧面,当压缩空气的压力小于最高限定值时,节气门弹簧(64)对节气门挡板(66)的敞开力大于节气门推杆(69)的推力而使节气门阀针(73)紧压在节气门控制阀座的中心孔处,节气门位于最大敞开位置,当压缩空气的压力大于最高限定值后,出气管内的压缩空气就推开节气门阀针(73)进入节气门控制缸套(70)推动节气门控制活塞(71)上行,于是通过节气门推杆(69)推动节气门朝关小的一方转动,使压缩机节气门弹簧(64)的弹力增加,当压缩机节气门弹簧(64)的弹力与节气门控制活塞(71)的推力达到一个新的平衡点时,节气门就停留在这一新的开度,因为进气量的减少而使输出压缩空气的压力增加值减小,起到稳定输出的压缩空气压力的作用;g:压缩机第一级定子(53)和压缩机第二级定子(51)的外壁都有冷却水套,用冷却水管和提供冷却水的循环水泵(13)连接在一起。
11、根据权利要求1、2、3所述的固体燃料内燃机,其特征是用固体燃料泵(15)输送固体燃料,固体燃料泵(15)的结构如下:a:固体燃料泵前盖(144)用螺钉固定在固体燃料泵体(145)前端,固体燃料泵前盖(144)紧压在固体燃料泵转轮(148)前端,固体燃料泵转轮(148)内有偶数个绕轴心圆周排列的燃料缸,固体燃料泵前盖(144)的两个进料口与两个相互对称的燃料缸口连通,固体燃料泵前盖的两个出料口的一端与其中另外的两个相互对称的燃料缸口连通,另一端与它内部的压缩空气管道相通,固体燃料泵前盖的进料口和出料口呈圆弧形弯曲,固体燃料泵转轮(148)与固体燃料泵前盖(144)的连接面是可以防止固体燃料泵前盖(144)的出料口内的压缩空气大量外泄的滑动密封接触面,在固体燃料泵活塞(147)伸出燃料缸后部的位置套着有固体燃料泵活塞弹簧(149),当固体燃料泵转轮(148)转到该活塞的进料位置时,固体燃料泵活塞弹簧(149)拉动固体燃料泵活塞(147)向后移动,把固体燃料泵前盖进料口内的固体燃料粉末吸入燃料缸内,而位于出料位置的活塞则在固体燃料泵凸轮(151)的向前突出的凸轮体的推动下向前移动,把燃料缸内的固体燃料粉末从出料口推送到固体燃料泵前盖(144)内的压缩空气管道内,完成从固体燃料箱向压缩空气管道输送固体燃料粉末的操作;b:固体燃料泵弹簧(152)的一端与固体燃料泵凸轮(151)后面的平面端接触,另一端压在固体燃料泵体(145)内腔的后部,固体燃料泵凸轮(151)的侧面有相对于固体燃料泵壳体(145)的固体燃料泵凸轮定位螺钉(146),使固体燃料泵凸轮不能在固体燃料泵壳体内转动,但可以有几毫米的轴向移动的距离,固体燃料泵转轮(148)在固体燃料泵轴(153)的驱动下转动,带动固体燃料泵挺柱(150)的尾部在固体燃料泵凸轮(151)前部的控制面上滑行,固体燃料泵弹簧(152)通过固体燃料泵凸轮、固体燃料泵挺柱、固体燃料泵活塞把向前的推力传给固体燃料泵转轮(148),使它在旋转的同时紧压在固体燃料泵前盖的密封面上保证固体燃料泵出料口内的压缩空气不大量外泄;c:固体燃料泵驱动电机支架(156)把固体燃料泵驱动电机(157)和固体燃料泵齿轮箱盖(154)连接在一起,固体燃料泵驱动电机(157)通过固体燃料泵驱动齿轮(155)减速后驱动固体燃料泵轴(153),固体燃料泵轴(153)用键与固体燃料泵转轮(148)连接,改变固体燃料泵驱动电机(157)的转速可以改变固体燃料粉末的供给量,起到与改变活塞内燃机喷油量相同的作用;d:固体燃料泵用压力油润滑,循环的润滑油也把从固体燃料泵活塞表面的滑动间隙泄漏到固体燃料泵壳体内的固体燃料粉末带出,然后经润滑油粗滤器滤除。
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Addressee: Wang Borui Document name: Notification that Application Deemed to be Withdrawn |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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