发明名称 一种机器,用来混合空气和燃料之进气歧管,及在空气中燃烧一种具有自燃温度和火焰速率之燃料之方法
摘要 一种史特灵机(Stirlingmachine),其具有两活塞连接至一谐和曲柄传动连杆组,以在每一活塞相对于一固定基准点之正弦位移间提供一特定相位关系。该谐和曲柄传动连杆组具有一主要曲柄轴和一偏心曲柄轴,该偏心曲柄轴嵌入该主要曲柄轴内、且经由一齿轮组与该主要曲柄轴连接以与其反向旋转。该偏心曲柄轴得相对于该主要轴为悬臂,发动机之活塞连接到在支承用轴承外部之偏心曲柄轴。一飞轮与该偏心曲柄轴连接,用以提供该发动机一零净角动量运作。一进气歧管用以混合空气和燃料以供发动机燃烧加热。
申请公布号 TW411388 申请公布日期 2000.11.11
申请号 TW087111644 申请日期 1998.07.31
申请人 迪卡公司 发明人 柯约翰;欧金顿;诺麦可;卡狄恩;杜提;兰克佛
分类号 F02G1/04;F25B9/14 主分类号 F02G1/04
代理机构 代理人 黄庆源 台北巿敦化南路一段二四五号八楼
主权项 1.一种机器包括: a)一第一活塞,其具有一第一连结杆,该活塞在一第 一汽缸内沿一第一杆轴经历线性往复运 动,且相对于在该第一杆轴上且相对于该第一汽缸 为固定之一基准点,具有沿该第一杆轴之 位移; b)一第二活塞,其具有一第二连结杆,该第二活塞在 一第二汽缸内沿一第二杆轴经历线性往 复运动,该第二杆轴位于一第一平面平行于该第一 杆轴,及位于一第二平面对该第一杆轴形 成一角度,该第二活塞沿该第二杆轴相对于在该第 二杆轴上且相对该第二汽缸为固定之一基 准点具有一位移; c)一谐和传动连杆组,其具有一净角动量,该谐和传 动连杆组与该第一和第二连结杆连结, 其方式系使该第一活塞沿该第一杆轴之位移为一 曲柄角之一正弦函数,该第二活塞沿该第二 杆轴之位移为该曲柄角之一正弦函数,该第二活塞 之位移相对于该第一活塞沿该第一杆轴之 位移有相位偏移,该移相实质等于该第二平面与该 第一杆轴间之夹角;以及 d)一工作流体,其容纳于该第一和第二汽缸内,该工 作流体经历加热、膨胀、冷却和压缩之 连续封闭循环。2.如申请专利范围第1项之机器,其 中该连续循环为史特灵循环。3.如申请专利范围 第1项之机器,其中该连杆组包括: a)一主要曲柄轴; b)一偏心曲柄轴,其装设于该主要曲柄轴内部,该偏 心曲柄轴与该第一连结杆及该第二连结 杆连接;及 c)一周转齿轮组,其连接该偏心曲柄轴至该主要曲 柄轴,使该偏心曲柄轴和该主要曲柄轴系 以逆向旋转。4.如申请专利范围第1项之机器,其中 该连杆组包括: a)一主要曲柄轴; b)一偏心曲柄轴,其具有一悬臂端,该偏心曲柄轴装 设于该主要曲柄轴内部,该偏心曲柄轴 与该第一连结杆及该第二连结杆于邻接该悬臂端 连接;及 c)一周转齿轮组装设于该悬臂端末梢,该周转齿轮 组连接该偏心曲柄轴至该主要曲柄轴,使 该偏心曲柄轴之特征在具有一向前角动量且该主 要曲柄轴之特征在具有一向后角动量。5.如申请 专利范围第4项之机器,其中该周转齿轮组包括: a)一内齿轮,其具有一节径,该内齿轮装设于实质平 行于第一和第二杆轴之一平面;以及 b)一小齿轮,具有一节径等于该固定内齿轮节径之 一半,该小齿轮与偏心曲柄轴连接。6.如申请专利 范围第4项之机器,其中该连杆组进一步包括至少 一平衡量物,以与该小齿轮 反相位之方式旋转。7.如申积专利范围第4项之机 器,其进一步包括一飞轮与该偏心轴连接,使该谐 和传动连杆 组之净角动量实质为零。8.如申请专利范围第1项 之机器,其进一步包含一发电机与该主要曲柄轴连 接,以将机械能 转变为电能。9.如申请专利范围第8项之机器,其进 一步包含一处理器以控制该发电机上之电流,以对 该 主要曲柄轴提供一实质恒定力矩。10.如申请专利 范围第1项之机器,其中该第一连结杆对于在该第 一杆轴之横方向上之弯曲具 有挠性。11.如申请专利范围第1项之机器,其中该 第二连结杆对于在该第二杆轴之横方向上之弯曲 具 有挠性。12.如申请专利范围第1项之机器,其进一 步包含一热交换器以经过一歧管自一第一流体至 一 第二流体传递热能,该热交换器包括复数销自该歧 管伸入该第一流体。13.如申请专利范围第1项之机 器,其进一步包含一热交换器以经过一歧管自一第 一流体至一 第二流体传递热能,该热交换器包括复数销自该歧 管伸入该第二流体。14.如申请专利范围第1项之机 器,其进一步包含一热交换器以经过一歧管自一第 一流体至一 第二流体传递热能,该热交换器包括: a)复数销,其自该歧管伸入该第一流体;及 b)复数销,其自该歧管伸入该第二流体。15.如申请 专利范围第1项之机器,其进一步包括一进气歧管, 以混合空气和具有一自燃温度 之一燃料,以构成在具有一燃烧轴之一燃烧室内燃 烧之一空气一燃料混合物,从而加热该机 器之一加热器头,该空气一燃料混合物具有一火焰 速率,该进气歧管包括: a)一导管,其具有对该燃烧轴之轴对称性,该导管具 有一进气口和一排气口以传送辐射状向 内流入之空气; b)一燃料喷射器,其将燃料喷入辐射状向内流入之 空气中,使空气和燃料混合构成一空气一 燃料混合物,该空气一燃料混合物具有一流速超过 该空气一燃料混合物之火焰速率;及 c)一钟状喉部,其具有一进气口与该导管排气口有 流体流通,该钟状喉部具有一排气口,该 钟状喉部进一步具有一横截面积使该喉部自进气 口至排气口之横截面积维持恒定。16.如申请专利 范围第15项之机器,其进一步包括: 一空气涡流器装设于该导管内,以对该向内流入空 气给予一旋转分量。17.如申请专利范围第15项之 机器,其中该燃料为一瓦斯。18.如申请专利范围第 15项之机器,其中该燃料为丙烷。19.一种进气歧管, 其混合空气和一燃料以构成一空气一燃料混合物 以喷入具有一燃烧轴之 一燃烧器内,该空气一燃料混合物在一系列特定状 况下具有一自燃温度和一火焰速率,该进 气歧管包括: a)一导管,其具有一进气口和一排气口,以传送空气 相对于该燃烧轴辐射状向内流入,该流 入空气具有一流速; b)一空气涡流器,其装设于位在该导管和该燃烧器 间之一整流装置内,以对该辐射状向内流 入空气给予一旋转分量,该空气涡流器具有一进气 口直径和一排气口直径,该进气口直径大 于该排气口直径,使空气流速超过该燃料之火焰速 率; c)一燃料喷射器,其将燃料喷入辐射状向内流入之 空气中,使空气和燃料混合构成一空气一 燃料混合物;及 d)一钟状喉部,其具有一进气口与该导管排气口有 流体流通,该钟状喉部进一步具有一排气 口,该钟状喉部具有一横截轮廓使该喉部自进气口 至排气口之横截面积维持恒定。20.一种在空气中 燃烧一燃料之方法,该燃料具有一自燃温度和一火 焰速率,该方法包括: a)以一超过该火焰速率之速度推动该空气进入一 喉部之一进气口内,该喉部亦具有一排气口 和自进气口至排气口之一恒定横截面积;以及 b)将燃料混入该空气内以构成一空气-燃料混合物, 该空气-燃料混合物排出该气口,以在 该喉部之排气口外侧使该空气-燃料混合物中产生 一火焰。图式简单说明: 第一图a至第一图e描绘一习知技艺史特灵循环机 之运作原理; 第二图为依据本发明之一实施例之史特灵循环发 动机之剖面图; 第三图为依据本发明一实施例之一周转齿轮组之 横截面简图,该齿轮组连接一压缩活塞 与一膨胀活塞之线性往复运动; 第四图a至第四图h为依据本发明一实施例之具有 连结偏心连杆组之传动杆之一史特灵循 环机运作原理; 第五图a为依据本发明一实施例之用以连结一史特 灵循环机中两活塞之正交线性运动之 一新式L连杆传动组透视图; 第五图b为依据本发明一实施例之第五图a中L连杆 传动组之侧向剖面图,显示其扭力配 重; 第六图a为依据本发明一实施例之利用一新式L连 杆组连结两活塞正交线性运动之一史特 灵循环机之顶视剖面图; 第六图b为依据本发明一实施例之第六图a中利用 一新式L连杆组连结两活塞正交线性运 动之一史特灵循环机之侧视剖面图; 第七图a为依据本发明一实施例之第二图中一史特 灵循环发动机沿线AA所得剖面图,显 示一悬臂曲柄轴; 第七图b为依据本发明另一实施例之第二图中一史 特灵循环发动机沿线AA所得剖面图, 显示一悬臂曲柄轴,其中飞轮系装设于发动机汽缸 末梢之偏心曲柄轴末端; 第八图a为依据本发明一实施例之利用一销热交换 器之一史特灵循环发动机剖面图; 第八图b为第八图a中销热交换器之放大透视图; 第九图a为依据本发明一实施例之自第二图中史特 灵循环发动机底部观看之透视图,显 示用以均匀增进流量一致性之分歧导管; 第九图b为第九图a中分歧导管系统之平面图; 第十图a为依据本发明一较佳实施例之一史特灵循 环发动机所用一燃料进气歧管侧面剖 面图; 第十图b为第十图a中燃料进气歧管沿剖线BB所得顶 视剖面图; 第十图c为第十图a中燃料进气歧管沿剖线AA所得顶 视剖面图,显示燃料喷嘴。
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