[发明专利]氢混合气燃料动力机

说明书

技术领域

 本发明属于采用以氢气和有关气体混合燃料的动力机，特别是氢混合气燃料动力机。

背景技术

传统的内燃动力机机械结构复杂，机械配合件要求精度高，润滑系统复杂。内燃动力机整个控制过程很复杂，机械损耗大，机械效率低。而使用氢燃料后，纯氢气动力机输出功率低，而优化燃料和混合会使控制过程更复杂，要求更高，目前研究的氢燃料动力机存在很大的局限性，在工作过程中出现早燃或异常燃烧，造成功率输出较低或不稳定，缺乏实用性，而难以推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氢混合气燃料动力机，减化了机械结构，其结构合理，控制过程比较简单，燃料燃烧稳定，可以提高能量的转换效率，功率输出稳定，氢气用量少，输出功率高，机械组件少，维修简单，无需采用复杂的润滑系统。

本发明的目的是这样实现的：一种氢混合气燃料动力机，包括汽轮机叶轮组，由机壳、叶轮轴和叶轮构成，在机壳内叶轮外圆周面均布的喷气入口处分别设置着相对应的喷射枪，喷射枪的喷枪口与叶轮叶片相对应，喷射枪由主、副燃烧室和气流导向枪管构成，在椭球状的副燃烧室的后壁上设置着氢气进气管连接的氢气喷嘴和点火器，副燃烧室的前部通过收缩管连接着内壁呈椭球状的主燃烧室的长轴端入口，主燃烧室长轴另一端的出口连接着呈弧线形气流导向枪管，导向枪管端部设置着喷枪口，在主燃烧室的出口室壁上设置着压缩空气进气管连接的压缩空气喷嘴，在主燃烧室的室壁上设置着高温汽化气进汽管连接的汽化气喷嘴。

本发明是由气体喷射枪所喷射的高温高压气流推动叶轮旋转做功。其工作过程是：先将压缩空气通入主燃烧室内，在向副燃烧室充入压缩空气的同时，压缩空气也流向导向枪管，当压缩空气冲击枪口后，喷入叶轮叶片与机壳由机械密封和高压气体所形成的空气静压密封，形成一个相对完整的相对密封空间，使副燃烧室的压力增高，同时也在枪管内形成一个密度很高的气塞。此时氢气被喷入副燃烧室，不断增加的氢气和压缩空气混合的同时，被点火器点燃而产生爆燃，混合气在副燃烧室反应的过程中，温度和压力也在不断地增高，以及向枪口方向扩散，这时在主燃烧室内喷入高温汽化的水蒸汽，处于热分解临界点的水蒸汽在主燃烧室内被高温进一步汽化和分解出氢气和氧气，进一步混合、燃烧，反复的化学反应过程释放出更高的温度和压力，高能流体冲击枪口推动叶轮旋转。当叶轮转过一个齿相角后约在第二齿位置时，便进入了下一个做功的相对密封功间，进行上述的氢气和压缩空气混合，点火器点燃爆燃，以及高温水蒸汽在主燃烧室内分解、混合，燃烧的过程，持续不断地爆燃气体产生的作用力连续不断地推动后续的叶片使叶轮连续不断地工作。废气从排气口排出，参与高温水蒸汽的制取过程或者进入蒸汽发电系统。氢气是通过氢气发生器将水分解成氢气和氧气，经过冷却降温后的氢气经氢泵加压后通过分配器送入不同的喷射枪内。高温水蒸汽由高压泵加压后汽化喷入喷射枪。

本发明的技术关键在于在足够长的枪管内混合气形成一定的初压，由很少量的氢气做为高温高压引爆源，并经多次反应被反复增压一旦形成高压高密度的气塞，将会对载荷产生更大的冲力。虽然在喷射枪内所发生的化学反应接近于等容压缩加绝热膨胀过程，但后端由于枪管的长度及压缩空气所形成的气塞，其过程最后喷射枪出口压力仍然是近似等压过程，但其能量性质已经发生了根本转变，这主要是压缩空气不但产生了初压与氢气的混合，提高了氢气的燃烧能量，同时也减少了氢气的反应量和快速扩散，更重要的是增加了枪管内混合气的密度。

本发明减化了机械结构，其结构合理，控制过程比较简单，燃料燃烧稳定，提高了能量的转换效率，功率输出稳定，氢气用量少，输出功率高，机械组件少，维修简单，无需采用复杂的润滑系统。

 

附图说明

下面将结合附图对本发明作进一步的描述，附图为本发明的结构示意图。

 

具体实施方式

一种氢混合气燃料动力机，如附图所示，包括汽轮机叶轮组，由机壳、叶轮轴和叶轮构成，在机壳内叶轮1外圆周面均布的喷气入口处设置着相对应的喷射枪11，喷射枪11的喷枪口与叶轮叶片2相对应，喷射枪11由主、副燃烧室7、8和气流导向枪管5构成，在椭球状的副燃烧室8的后壁上设置着氢气进气管连接的氢气喷嘴10和点火器9，副燃烧室8的前部通过收缩管连接着内壁呈椭球状的主燃烧室7的长轴端入口，主燃烧室7长轴另一端的出口连接着呈弧线形气流导向枪管5，导向枪管5端部设置着喷枪口，在主燃烧室7的出口室壁上设置着压缩空气进气管连接的压缩空气喷嘴6，在主燃烧室7的室壁上设置着高温汽化气进汽管连接的汽化气喷嘴16。在机壳内均布喷射枪导向枪管5的前方分别设置着爆燃室3，内壁呈梨形的爆燃室3其小端设置着喷射口与叶轮叶片2相配合。在副燃烧室氢气喷嘴10连接的氢气进气管路上设置着分配器13和单向阀12。在高温汽化气喷嘴16连接的氢气进气管路上设置着分配器15和单向阀14。在汽轮机轴上均布安装着2—10个叶轮1，均布的叶轮1之间由设置的隔板分隔开。在每只叶轮1圆周的机壳上均布设置着3—12只喷射枪11。在压缩空气喷嘴6连接的压缩空气进气管路上设置着分配器17和单向阀18。