[其他]一种往复活塞式

说明书

本实用新型是一种往复活塞式膨胀机，特别是具有内燃机结构特点的膨胀机。

膨胀机是一种利用气体压差作功的动力机械，其功能在于高压气体进入膨胀机，膨胀降压，降温的同时释放出能量向外界输出机械能。活塞式膨胀机进、排气间断交替进行通流能力受到限制，但气体的膨胀比却可以很大，适用于高、中及低压的中小型装置，使用范围集中于冷冻装置。在机械工业中也利用其作为风动工具的原动机。

自美国人哥里1850年制成世界上第一台活塞式膨胀机以来，随着制冷工业的发展，活塞式膨胀机作为制冷机械虽已得到很大发展，但由于其主要目的是为在进排气压力和温度一定条件下最大限度地制取冷量，因此结构上必须考虑部件的绝热问题以防止由于部件相对运动摩擦产生的热量传导进入工质。但对于专为输出功率的膨胀机热力学要求最大限度地提高工质温度并在膨胀过程中进行再加热从而获得高的能源利用率。现有往复活塞式膨胀机是一种低温温度范围膨胀机并且转速低，结构笨重，制造成本高，系列化程度低，难以实现大功率和批量生产。

本实用新型的目的是，针对上述已有膨胀机存在的技术难题，利用现有内燃机完善的冷却系统，低温时通以热介质流加热工质提高热效率增大输出功率，高温时通以冷却液冷却机体壁面提高机械各部件耐高温能力大幅度提高往复活塞式膨胀机的工作温度增加能源转换效率。另一方面充分借助现有内燃机在设计与工艺上的完善性，运转可靠，转速高，机械效率高，比重量轻，系列化程度高和单机功率齐全等优点，对现有内燃机进行改型从而提供一种适合于各种功率，各种参数，可用于高、中、低温的膨胀机。

实现上述目的而提出具体解决方案是，取消了现有内燃机的燃烧室，将活塞头部削平，气缸盖内配置有供平衡活塞移动导向的缸体，进气阀开启瞬间至进气阀关闭瞬间凸轮轴转过的角度根据进排气压力选定，进气阀上方高于进气口通道在进气阀的最高点处装有一定直径比的平衡活塞。

为防止进气阀与活塞相碰可以在活塞顶部挖一空穴。

本实用新型提供的内燃机型膨胀机与现有活塞式膨胀机相比，由于继承了内燃机的优点，具有单机功率大，易于系列化，结构合理，机械性能可靠，从而应用范围广并具有下列性能和工作参数：

进气压力为    4～200公斤／平方厘米，

进气温度为    0°～600℃，

转速为        100转／分～2500转／分，

功率为    5瓩～20000瓩。

绝热效率为70％以上，

机械效率为85％以上。

下面将结合附图详细说明本实用新型。

图1是活塞式膨胀机原理性示意图。

图2是本实用新型典型具有内燃机结构特点的往复活塞式膨胀机结构图。

图3是本实用新型具有内燃机结构特点的往复活塞式膨胀机的减载式进气阀结构图。

参照图1，曲轴通过配气机构传动链（18）使压力为P_H的高压气体经过进气阀（6）进入气缸（8）中膨胀并推动活塞（7）运动，膨胀后压力为P_K排气经配气机构排气阀（1）流出气缸，活塞通过曲柄连杆机构（17）将往复运动转变成曲轴旋转运动，带动负荷（16）完成能量转换过程。曲轴旋转一周膨胀机完成一个循环。

图2示出了构成本实用新型技术特征的总和，该内燃机型膨胀机的机型为南通柴油机厂生产的6135型柴油机，机体（6）上部为缸体，下部为曲轴箱，缸体中装有气缸（8）活塞（7）。鉴于膨胀机没有柴油机那样的燃烧过程，本实用新型的活塞头部削平。为了防止活塞头部与进气阀（4）相碰可以在活塞（7）头部挖开一个相应空穴。活塞（7）通过连杆（9）与曲轴（11）连结驱动。

图3示出了配置于气缸盖（5）中与平衡活塞（4a）一体的减载式进气阀（4）。气缸盖（5）的缸体中有导向套（3），进气阀（4）的阀杆钻有长孔（14）通过斜孔（15）与平衡活塞上表面（A）连通，使气阀上表面（A）与阀盘下端面（B）相通，这样平衡活塞气阀两端面空间中的气体压力相同（均相等于Pg）因而减小进气阀开启，关闭力。导向套（3）与平衡活塞（4a）间隙△S为0.01毫米到0.15毫米，平衡活塞直径D₁与进气阀盘直径D₂之比D₁／D₂为0.7至0.99。

本实用新型的气缸盖，要能承受气体的高压，配置有进、排气道和相应的进、排气阀以及平衡活塞导向气缸，因此缸盖必须具有足够的承压能力，进、排气道应尽量光滑过渡以减小流阻。