[发明专利]一种三燃动力双模集成发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种“三燃动力双模集成发电机”装置，属于依靠燃油燃烧依次通过活塞、涡轮和斯特林热机三次做功产生动力并依靠旋转发电、直线发电两种发电方式的一种机械装置，本发明结合了内燃机(活塞发动机与涡轮发动机)和外燃机(斯特林发动机)的优点，将燃气做功有效转化为电能，避免了油耗过大，提高了集成发电机整体的热效率。

背景技术

传统的以燃油为原料的发电机系统是“活塞气缸(燃气做功)——曲轴传动(将活塞的直线运动变为圆周运动)——带动旋转发电机”，或者是“燃气轮机(燃气做功)——旋转轴带动旋转发电机”两种方式，传统的活塞发动机和燃气轮机都存在结构复杂、热效率低、油耗高等问题。

此发明在本人另一项发明“环形活塞与燃气涡轮联合发动机”(专利申请号：   )基础上，结合外燃机以及“旋转和直线”两种发电方式，使得燃油做功可以最高效率转化为电能，突破了现有柴燃发电机组的技术瓶颈。

传统的斯特林发动机由于结构复杂，散热条件欠佳以及封闭性问题难以解决等问题难以得到广泛应用，本发明中的斯特林机组不对外做机械运动，仅以活塞运动转化为电能，因此系统结构简单可靠。

发明内容

针对上述问题，本发明结合了内燃发动机与外燃发动机两者的优点，并能充分有效活塞涡轮的旋转和直线运动直接发电，使之协调统一对外输出电力，本发明解决其技术问题所采用的技术方案及有益效果是：

1、“二冲程环形活塞与发电机转子活塞”其特征是：一端的环形活塞和气缸构成一个中空的圆筒，这是一个二冲程的动力活塞和气缸，另一端的发电机转子活塞对称反向布置，上下两个活塞由于有三根或四根活塞连杆刚性连接，持续同步反向运动，活塞运动周期按二冲程方式运动，运动周期所需时间是四冲程周期的一半，在单位时间里做功是四冲程的两倍，同时将还未完全燃烧结束的气体排进中央通道，供燃气涡轮机组来继续完成燃气做功的运动，二冲程的运动方式不仅提高了单位输出功率(单位时间、单位体积、单位重量)，还简化了系统设计，减少了很多四冲程所必须的气门和控制气门的凸轮轴，从能量利用方面看也省略了这部分零件运动所耗费的能量；动力活塞表面根据高压燃油喷嘴的方向布置特定的燃烧凹槽和微齿面，使得高压燃油喷雾的燃烧直接促使环形活塞按照特定方向旋转及直线运动。

2、安装在活塞连杆上的齿轮组在外围三峰三谷或四峰四谷(对应于活塞连杆的数量)的外凸轮的齿轮边上滚动；由于活塞连杆上的齿轮组与外凸轮的接触为齿轮滚动，传动效率高且可靠性强；活塞的上下往复运动转换为外凸轮的圆周运动，完成了气缸活塞的对外做功，外凸轮同时也是外发电机的转子部分；在外周转凸轮的反作用力下，动力活塞与转子活塞本身也产生与外凸轮反向的旋转运动，转子活塞的旋转运动为旋转发电创造了条件；转子活塞本身也是环形结构，内、外圈都是旋转发电机的转子。

3、“燃气涡轮发动机”其特征是：一组动力涡轮安装在中心轴上，放置在环形气缸中空的圆筒里，下气缸盖将中心圆筒的下端封闭，中心轴通过下气缸盖，向心涡轮在气缸排出的高温高压气体下做功，同时引导气流向后运动；在发电机转子活塞外侧，随动的转子气缸构成一个内齿轮，并通过行星减速齿轮与中心轴相连，这样中心轴从燃气涡轮获得的旋转动力与活塞组的旋转动力统一起来了；行星减速齿轮外侧安装一个进气风扇，用于发电机降温、动力气缸壁降温和进气增压。

4、在尾气排放外侧安装一套四缸联动的斯特林外燃机组，斯特林机组的受热端被高温尾气直接加热，斯特林机组与中心轴连接，在中心轴的驱动下旋转，气缸冷端散热条件好，活塞在封闭气缸内直线往复运动，活塞表面安装有永磁铁，气缸外有线圈，活塞与气缸构成直线发电机；由于斯特林机组本身不对外做功，因此无活塞连杆破坏封闭气缸，保证了气缸的气密性，使得斯特林机组可以使用轻质高压的工质气体(例如氦气)，提高了斯特林机组热效率。