[其他]高效率直线动力机、工作机组合及其应用

说明书

本发明是将社会上成熟的往复式内燃机，往复式流体压送机，电磁铁的基本原理进行综合利用，组成多种功能的动力机-工作机组合。它包括：在内燃机自由活塞（1）两端各装一只内燃机汽缸（6）、（7）。在其活塞中间部位固定装有一个园盘或支臂（2）。其特征在于：没有连杆、曲轴，也没有轴承。动力机部分与工作机部分是直接传动。它们之间没有任何传动装置或变速机构。内燃机活塞及流体压送机柱塞均属于自由活塞型。比如：A、将内燃机与流体压送机组合即成为“高效率直线内燃流体（气体或液体）压送机”如附图Ⅰ。B、将内燃机与电磁铁组合即成为“高效率直线内燃发电机”如附图Ⅱ。C、将电磁铁与流体压送机组合即成为“高效率直线电动流体压送机”如附图Ⅲ及Ⅳ。它们的动力机和工作机融为一体并且都作直线往复运动，没有旋转运动。

现在社会上使用的往复式流体压送机（气泵及液泵）都由内燃机或电动机带动，比如内燃机-空气压缩机组。由于现代内燃机中连杆、曲轴机构的侧向分力，在工作时使内燃机的活塞左右紧压汽缸壁而运动，使得摩擦损失很大。此外活塞销与连杆小头间，曲轴颈与连杆大头间，曲轴主轴颈与轴承间的摩擦损失也较大。由于这些原固按一般内燃机文献介绍，现代内燃机的能量有将近1/3损失在自身的这些摩擦上。现代空气压缩机乃系上述内燃机的可逆运转，因此带动空气压缩机的能量也有将近1/3消耗在其活塞、连杆、曲轴机构的摩擦上。所以现今使用的内燃机-空气压缩机组的总热效率极低。

同样原因，现今使用的、由内燃机带动的发电机，或者由电动机带动的空气压缩机都避免不了上述摩擦损失。因而其能量利用率也是不高的。

综上所述，在能源极为宝贵的今天，很有必要对此类机组设备进行彻底的改进。

一、本组合发明的第一种用途-“高效率直线内燃流体压送机”。如图Ⅰ，内燃机部分和空气压缩机部分都取消了连杆、曲轴机构，并把它们两者的活塞1和柱塞3固定联接。它们都只作直线往复运动，因而大大减小了机组自的摩擦损失，从而大幅度提高了机组的总的能量利用率;也大大简化了机组结构，降低了制造成本。内燃机部分为在一只直线往复运动的自由活塞1的两端，各装一只二冲程内燃机的汽缸6、7。在这样内燃机的外周装2～4只直线往复运动的流体压送机。

如果采用几只自由活塞并联运转，则内燃机也可以采用四冲程的结构。

由于已有现代内燃机和空气压缩机的成熟经验可供借鉴，因此在理论上将无可怀疑。只需进行合理的结构设计，解决好冷却、散热、润滑等问题即可实现。

其优点为：1）机组结构简单，因而增加了机组运行的可靠性。2）除内燃机的活塞环（图中未示出）及压缩机柱塞的封气环（图中未示出）与缸壁的摩擦而外，理论上别无其他摩擦损失。因此其热效率必然很高，约为现代内燃机-空气压缩机组的两倍。3）由于活塞及柱塞对缸壁无侧压力引起的摩擦磨损，因此机组寿命长。4）融动力机和工作机为一体，因此机器体积小，结构简单，重量轻，成本低，尤其适宜于野外矿山作业。

二、本发明的第二种用途-“高效率直线内燃发电机”

若以直线往复运动的发电机代替图Ⅰ的空气压缩机部分，即成为本“高效率直线内燃发电机”如附图Ⅱ。这种直线运动的发电机是当今世界上没有而又早已为最古老的科学实验所证明。按法拉弟实验：将磁棒插入线圈，线圈的导线中即产生电流。如果将磁棒反向抽出线圈，导线中即产生反向电流，这实即现代电磁铁的逆工作原理。所以本发明就利用安装在直线内燃机自由活塞外沿的磁极随活塞运动而往复插入和抽出定子线圈。这样线圈中就产生出了交流电。

由于现代电机电器的能量转换效率取决于机械损失、風阻损失、铁心损失和导线损失。经验证明，只要设计合理，所有这些损失都是不大的。而本直线发电机的机械损失为零，所以其效率应是较高的。

其优点是：这样的内燃发电机的能量转换总效率将比现代用的连杆、曲轴内燃机驱动的旋转发电机组的总效率高很多，至少要提高20%。在结构上甚为简单。因此不但成本低，而且运转可靠，特别是发电机的定子线圈简化为圆筒形绕组，极便于制造和装配。

三、本发明组成的第三种机器-“高效率直线电动流体压送机”

将交流电通入现今电磁铁的线圈中，线圈产生交变磁力，就会对电磁铁的铁心产生吸入或推出线圈的作用。本发明将此铁心做成极性不变的磁铁（永磁铁或直流电磁铁）;对其外的线圈通入交流电源、如此磁极在线圈中将作直线往复运动。这就成了直线往复电动机如图Ⅲ或图Ⅳ。