专利名称：分离式高温燃烧室的制作方法
技术领域：
本发明涉及动力领域，特别是动力领域中发动机和发电机的燃烧室。
背景技术：
在发动机和发电机等动力领域的汽缸活塞式发动机，由于其材料在高温下的工作性能差等原因， 一般需要有冷却系统来保证其正常工作。
然而，在发动机工作时，冷却系统带走了大量的热能，导致发动机的效率降低。如果冷却系统不能满足发动机的散热要求，过冷的情况下，会导致燃料产生的热量散发过快，热效率降低；过热的情况下，会导致汽缸和活塞变形过大，汽缸和活塞之间润滑油膜被破坏，摩擦力变大，同样会使其输出功率降低，发动机本身也会受到严重的损害。
发动机和发电机的冷却系统本身也是一个有一定重量的结构，该结构也会发生故障。在有的发动机系统中，冷却系统的故障要占到20%左右。
在汽缸活塞式发动机中，燃烧室是由汽缸和活塞组成的封闭腔体构成的。因此，汽缸既是燃烧室的腔体，又是活塞运动的导向机构。这种结构使得对发动机汽缸和活塞材料的要求变得很高，如耐磨性，耐高温性等。在发动机大修时，维修费用也比较高。
发明内容
因此，考虑到上述问题提出本发明，其目的是提供一种可以降低冷却系统所带走的热量，提高热效率的燃烧室。同时，降低大修成本，改善发动机的运转环境，减小摩擦功率损耗。
为了实现上述目的，提供根据本发明的高温燃烧室，该燃烧室包括燃烧腔体，封闭腔体，工质交换装置；其特征在于，燃烧腔体和封闭腔体相连接；封闭腔体是可变形的，封闭腔体的固定端固定在发动机的机架上，封闭腔体的活动端可沿着固定的几何轨迹范围进行靠近或远离固定端的相对移动；当活动端靠近固定端时，封闭腔体的内部容积变小；当活动端远离固定端时，封闭腔体的内部容积变大；封闭腔体的活动端与发动机的传动子系统相连接；封闭腔体的活动端在力的作用下进行靠近或远离固定端的移动；与燃烧腔体和/或封闭腔体上的工质交换装置相连接的发动机助燃工质供给子系统和燃料工质供给子系统将助燃工质和燃料工质送入燃烧腔体；燃料工质在燃烧腔体内部进行燃烧，燃烧腔体内的工质发生膨胀，膨胀后的工质进入与其相连接的封闭腔体，推动封闭腔体的活动端进行远离固定端的移动来完成发动机的对外做功行程；燃烧产生的废工质通过燃烧腔体或/和封闭腔体上的工质交换装置和与其相连接的废弃工质排出子系统从燃烧腔体和封闭腔体中排出；通过发动机的传动子系统对活动端的作用和发动机其它子系统的相应配合动作来完成发动机的辅助行程，发动机进入下一个工作循环。
在根据本发明的高温燃烧室中，将汽缸活塞式发动机中汽缸的两个功能(燃烧室功能和活塞的导向功能)分离开来，燃烧室只完成由燃料燃烧到推动燃烧室活动端作远离固定端移动以便向外做功的功能，燃烧室活动端的导向功能则用和活动端相连接的发动机的另外一个子系统来完成。同时将燃烧室分为燃烧区域和膨胀区域，工质的燃烧在燃烧区域即燃烧腔体中完成，而工质的膨胀则主要在膨胀区域即封闭腔体中进行。由于活动端是燃烧室的一部分，因此，在不考虑与活动端相连接的另外的子系统时，燃烧室对外做功时是无摩擦的。由于封闭腔体的活动端和另外的子系统之间的机械连接可以使用一个绝热材料的装置进行热传导的隔离，因此可近似认为将它们不存在热的传导。所以，本发明提供的高温燃烧室在工作中不存在高温区域的摩擦现象。因此，本发明提供的燃烧室在高温的情况下也可以正常工作，从而提高友动机的热效率。
将本发明的高温燃烧室的活动端，曲柄及所需的导向机构组合在一起即可实现和汽缸活塞式发动机同样的对外输出动力的功能。
」本发明的高温燃烧室的燃烧腔体没有移动部件，对其材料的主要要求是可抵抗燃烧时的燃
气咼温。
本发明的高温燃烧室的封闭腔体中，由于没有象汽缸活塞之间的配合精度要求，因此，本发明的高温燃烧室的封闭腔体只要满足下面三项要求即可
1. 对气体的密封性
2. 可抵抗工质膨胀时的高温；
3. 在气体膨胀时封闭腔体能不受到破坏的强度；
而对本发明的燃烧室的这三种要求，可以在封闭腔体的制造过程中同时使用不同的材料来分别加以实现，也可以使用一种材料来满足这三种要求。因此其加工精度要求不高，加工成本低。
在本发明的高温燃烧室的封闭腔体中，其固定端和活动端之间的相对运动轨迹是被限制在一个固定的范围内，这个范围大于活塞在汽缸中的运动轨迹范围，因此，本发明的燃烧室的安装精度要求低，容易进行更换维修。
在本发明的高温燃烧室中，其固定端和活动端之间的相对运动轨迹可以是直线，也可以是圆弧或其它曲线。
本发明的高温燃烧室的特征还在于所述封闭腔体，在该封闭腔体壳体的内表面或外表面上任意画一条不与封闭腔体上的工质交换装置相交的曲线；如果该曲线在燃烧室的一个工作状态下是连续的，则该曲线在燃烧室工作时的任何状态下都是连续的。
这里所述的封闭腔体壳体是一个几何意义上的曲面，即只有形状的概念，而没有厚度的概念。对于弹性材料，这里所使用的连续概念是指如果弹性材料的壳体曲面上的一条曲线在弹性变形前是连续的，则在其进行了弹性变形以后也认为该条曲线是连续的。也就是说，本发明的燃烧室是一个一体化的结构，而不是象汽缸活塞式发动机的燃烧室那样是由汽缸和活塞两个中间有间隙的主体部件组成的。这样就避免的高温工作区域的摩擦运动。
图1是燃烧室和滑杆曲轴机构结合的发动机；图2是多层材料的封闭腔体结构；
图3是封闭腔体的活动端靠近固定端时的状态示意图；图4是封闭腔体的活动端远离固定端时的状态示意图；图5是封闭腔体材料结构的另外实例示意图；图6是燃烧室和滑块曲轴机构结合的发动机。
具体实施例方式
下面参照附图更具体地描述本发明的实施方式。然而，应理解下列实施方式中所述的构成部件的个数，尺寸，材料，结构，相对布置等不得看作以任何方式限制本发明的范围，除非特别指定的。
实施例1
在图1中阐明了使用本发明的高温燃烧室一个实施例的发动机的示意性结构。发动机1
4是这样一柙友动机，其中封闭腔体2的活动端4和滑杆3相连接，滑杆3的运动受到导向孔7的约束。在滑杆3沿着导向孔7进行往复运动时，和滑杆3相连接的连杆5会带动曲轴6进行转动。燃烧腔体9的燃料燃烧后，膨胀的工质进入封闭腔体2推动封闭腔体活动端4运动，从而带动滑杆3，连杆5和曲轴6运动。图1中阐明的是一个燃烧室的运动示意图，其工作原理等同于汽缸活塞发动机的一个汽缸。为了使本发明的高温燃烧室达到最佳状态，和汽缸活塞发动机一样，通过曲轴6将复数个同样结构的燃烧室2，滑杆3，连杆5，导向孔7等结合在一起，从而完成所需的燃烧，排气，进气，压縮等发动机的行程。燃料可以采用点燃和压燃等方法。具体的实现方法可参见多缸结构的汽缸活塞发动机。
图2给出了本发明中的高温燃烧室的封闭腔体的一个实施例。燃烧室的封闭腔体使用了三种材料最里层的耐火纤维材料1可以用来抵御燃气高温；中间层的密封材料2用来防止气体的外泄；最外层的金属套3用来保证封闭腔体的强度。选择导热系数小的耐火纤维材料1 (如含锆的陶瓷纤维毡)可以降低对密封材料2和金属套3的耐高温要求。这三种材料都是可柔性变形的(例如陶瓷纤维毡，耐火纤维纸，弹性金属材料)，因此，燃烧室的活动端可以做相对于固定端的运动。为了更好的适用这种运动，封闭腔体可以做成图2所示的波浪外形，使其有一个良好的受力状态。
图3和图4给出了本发明中的燃烧室的封闭腔体的两个运动状态，说明活动端的运动可以是直线往复运动。
图5给出了本发明中的封闭腔体的另外两种实施方法，根据材料性质的不同，封闭腔体也可以使用一种材料制成。
由于本发明中的燃烧腔体中没有类似汽缸活塞之间的精度配合要求，故可采用耐高温的陶瓷材料制成。
实施例2
在图6中阐明了本发明另外一个实施例的发动机的示意性结构。其导向滑槽6在约束了滑块2的运动轨迹的同时，也对燃烧室的封闭腔体的运动轨迹也进行了约束。
权利要求
1.一种发动机的燃烧室，包括燃烧腔体，封闭腔体，工质交换装置；其特征在于，燃烧腔体和封闭腔体相连接；封闭腔体是可变形的，封闭腔体的固定端固定在发动机的机架上，封闭腔体的活动端可沿着固定的几何轨迹范围进行靠近或远离固定端的相对移动；当活动端靠近固定端时，封闭腔体的内部容积变小；当活动端远离固定端时，封闭腔体的内部容积变大；封闭腔体的活动端与发动机的传动子系统相连接；封闭腔体的活动端在力的作用下进行靠近或远离固定端的移动；与燃烧腔体和/或封闭腔体上的工质交换装置相连接的发动机助燃工质供给子系统和燃料工质供给子系统将助燃工质和燃料工质送入燃烧腔体；燃料工质在燃烧腔体内部进行燃烧，燃烧腔体内的工质发生膨胀，膨胀后的工质进入与其相连接的封闭腔体，推动封闭腔体的活动端进行远离固定端的移动来完成发动机的对外做功行程；燃烧产生的废工质通过燃烧腔体或/和封闭腔体上的工质交换装置和与其相连接的废弃工质排出子系统从燃烧腔体和封闭腔体中排出；通过发动机的传动子系统对活动端的作用和发动机其它子系统的相应配合动作来完成发动机的辅助行程，发动机进入下一个工作循环。
2. —种根据权利要求l所述发动机的燃烧室，其特征在于权利要求1中所述封闭腔体，在该封闭腔体壳体的内表面或外表面上任意画一条不与封 闭腔体上的工质交换装置相交的曲线；如果该曲线在燃烧室的一个工作状态下是连续的，则 该曲线在燃烧室工作时的任何状态下都是连续的。
全文摘要
分离式高温燃烧室，属于动力领域，特别是动力领域中发动机和发电机的燃烧室。其特征在于，燃烧腔体和封闭腔体相连接；封闭腔体是可变形的，封闭腔体的固定端固定在发动机的机架上，封闭腔体的活动端可沿着固定的几何轨迹范围进行靠近或远离固定端的相对移动；当活动端靠近固定端时，封闭腔体的内部容积变小；当活动端远离固定端时，封闭腔体的内部容积变大；封闭腔体的活动端与发动机的传动子系统相连接；封闭腔体的活动端在力的作用下进行靠近或远离固定端的移动；与燃烧腔体和/或封闭腔体上的工质交换装置相连接的发动机助燃工质供给子系统和燃料工质供给子系统将助燃工质和燃料工质送入燃烧腔体；燃料工质在燃烧腔体内部进行燃烧，燃烧腔体内的工质发生膨胀，膨胀后的工质进入与其相连接的封闭腔体，推动封闭腔体的活动端进行远离固定端的移动来完成发动机的对外做功行程；燃烧产生的废工质通过燃烧腔体或/和封闭腔体上的工质交换装置和与其相连接的废弃工质排出子系统从燃烧腔体和封闭腔体中排出；通过发动机的传动子系统对活动端的作用和发动机其它子系统的相应配合动作来完成发动机的辅助行程，发动机进入下一个工作循环。
文档编号F02B23/00GK101592068SQ20081011072
公开日2009年12月2日 申请日期2008年5月28日 优先权日2008年5月28日
发明者季若辰, 珩 王, 王坚革, 王炬光 申请人:王 珩;季若辰