无气门发动机的制作方法

本发明涉及发动机，尤其是一种无气门发动机。

背景技术：

现在的发动机、空压机的空气及废气进出口均使用弹簧式单向针阀，俗称气门或凡尔。泥浆泵由于泥浆中含有砂子，很容易磨损或顶住阀体，使单向针阀关闭不严，造成压力下降，柱塞泵失去作用。特别是实验用微型柱塞泵尚无生产。用电动机、柴油机等动力带动柱塞工作输送流体称为柱塞泵，用蒸汽或燃料燃烧膨胀推动柱塞形成机械运动，即发动机。在理论上柱塞泵与发动机原理是相通的，只不过一个是机械能变为势能，一个是势能变为机械能。在研究成功无阀柱塞泵的基础上（见发明专利：一种输送含颗粒混合液的柱塞泵），又研发成功无气门发动机，解决了单向阀容易磨损关闭不严的弊端、提高了燃油效率。本技术研究了一种适合加压输送含颗粒混合液的无阀柱塞泵及大型舰船用无气门发动机。

为解决油田、化工行业柱塞泵需要频繁更换凡尔的问题，本技术提供一种适合输送含颗粒混合液的柱塞泵，由外壳、至少一组3个柱塞、连杆、曲轴组成，3个柱塞均有进液孔和排液孔。用2个柱塞代替原有柱塞泵混合液进液、排液使用的橡胶材质的弹簧式单向阀，柱塞运动可以将混合液进液孔附近的砂子推走，实现混合液进液孔、排液孔密闭，混合液的进排液孔在柱塞的外壳的侧面，或在柱塞的外壳的顶部。用垂直角度90⁰的t型曲轴代替原来120⁰均匀分布的曲轴。或者6缸时使用垂直角度90⁰的t型柱塞和平行曲轴。曲轴联动连杆带动3个柱塞上下运动，混合液被吸入和挤出，从而实现混合液的加压输送。

目前军舰和大型货船用发动机一般使用汽轮机、燃气轮机、多缸柴油机。汽轮机、燃气轮机是用蒸汽或高温燃料气推动轮机的扇叶旋转，直进直出，燃料效率低，并且制造难度大，我国多采用引进国外技术、许可证生产。多缸柴油机，国外现在已经研究成功14缸柴油机，但气缸多，气门就更多，事故点随之增多，需要频繁进港维修。无气门发动机，事故点减少，延长了大修间隔，必将使我国进入发动机制造强国行列。属于柱塞泵、发动机领域一次小小的革命。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

一、无阀柱塞泵用柱塞代替橡胶材质的弹簧式单向阀，防止固形物磨损和顶住阀体，保证混合液进出密闭。

二、用t型曲轴代替通常均匀分布式曲轴，t型曲轴的转动带动3个柱塞的上下运动，混合液被吸入和挤出，或者多缸时使用垂直角度90⁰的t型柱塞和平行曲轴，从而实现混合液的加压输送。

三、取消了弹簧式单向阀，混合液输送畅通，节能效果明显。

四、用于船用低速柴油机时，柱塞式比汽轮机、燃气轮机会大大提高燃油效率，比多缸柴油机减少事故点，延长大修间隔。

技术实现要素：

现在的泥浆柱塞泵的泥浆进出口均使用弹簧式单向针阀，由于泥浆中含有砂子，很容易磨损或顶住阀体，使单向针阀关闭不严，造成压力下降，柱塞泵失去作用，见图1。通过本发明的方法可以用柱塞代替弹簧式单向阀，实现泥浆进出密闭，特别是用于科研领域的微型柱塞泵。

本发明提供一种用于加压输送含颗粒混合液的柱塞泵和无气门发动机。大型舰船多使用蒸汽气轮机、燃气轮机或柱塞式中低速柴油机。柱塞式柴油机的工作效率远远高于蒸汽气轮机、燃气轮机，但多缸柱塞式柴油机由于气门众多，事故点增多，需要频繁大修。提高效率、延长大修时间是发明的主要目的。

为实现上述目的，本发明提供一种用于输送含颗粒混合液的柱塞泵和无气门发动机，由外壳、至少一组3个柱塞、连杆、t型曲轴组成，3个柱塞均有进液（气）孔和排液（气）孔。用2个柱塞代替原有柱塞泵混合液进液、排液使用的弹簧式单向阀，柱塞运动可以将混合液进液孔附近的砂子推走，实现混合液进液孔、排液孔密闭。混合液的进液孔、排液孔在柱塞的外壳的侧面或在柱塞的外壳的顶部，见附图3。用垂直角度90⁰的t型曲轴代替原来120⁰均匀分布的曲轴，见附图2。t型曲轴联动连杆带动3个柱塞上下运动，混合液被吸入和挤出，从而实现混合液的加压输送，见附图3-7。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、无阀柱塞泵、无气门发动机用柱塞代替橡胶材质的弹簧式单向阀或气门，防止固形物磨损和顶住阀体，保证混合液进出密闭。

二、用t型曲轴代替通常均匀分布式曲轴，t型曲轴的转动带动3个柱塞的上下运动，混合液被吸入和挤出，或者多缸时使用垂直角度90⁰的t型柱塞和平行曲轴，从而实现混合液的加压输送。

三、取消了弹簧，混合液输送畅通，节能效果明显。

四、用于船用中低速柴油机时，柱塞式压力高燃烧充分，比汽轮机、燃气轮机会大大提高燃油效率，比多缸柴油机减少事故点，延长大修间隔。

附图说明

图1为弹簧式单向阀的原理图；

图2为本发明的t型曲轴的原理图；

图3-13为本发明的流程图。

具体实施方式

为了更清楚的表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如图2至图7所示，本发明提供一种用于加压输送含颗粒混合液的柱塞泵，由外壳、至少一组3个柱塞、连杆、t型曲轴组成，3个柱塞均有进液孔和排液孔。用2个柱塞代替原有柱塞泵混合液进液、排液使用的弹簧式单向阀，柱塞运动可以将混合液进液孔附近的砂子推走，所以保证了柱塞泵混合液进液、排液密闭。混合液的进排液孔在柱塞的外壳的侧面或外壳的顶部，见附图3。用垂直的角度90⁰的t型曲轴代替原来120⁰均匀分布的曲轴，见附图2。t型曲轴的转动联动连杆带动3个柱塞的上下运动，混合液被吸入和挤出，从而实现混合液的加压输送。

实施例1：

如图3所示，开始时3个柱塞的位置，1号、3号柱塞处于中间点，2号柱塞处于上止点。图4是另一种连接方式，原理相同。

t型曲轴开始运动，2号柱塞下行，柱塞上部形成真空吸引力，由于3号柱塞上行，堵住了泥浆的进液孔，1号柱塞下行打开了进液孔，所以真空吸引力使泥浆通过1号柱塞进入2号柱塞。曲轴旋转则2号柱塞的吸引力使泥浆源源不断通过1号柱塞进入2号柱塞。旋转90⁰到图5的位置，在这个过程中，泥浆进入1、2号柱塞分别是0.5pv，共1pv，在3号柱塞被挤出泵外是0.5pv。

t型曲轴继续转动，1号柱塞由下止点向上运动，但没有堵塞进液孔，2号柱塞越过中间点继续下行，3号柱塞由上止点下行，但没有打开进液孔，旋转90⁰到图6的位置，在这个过程中，泥浆由1号柱塞进入2号柱塞是0.5pv，3号柱塞被倒吸入0.5pv。

t型曲轴继续转动，1号柱塞由中间点向上运动，堵塞进液孔，2号柱塞由下止点上行，3号柱塞由中间点下行，打开通道，1、2号柱塞内的泥浆在压力作用下通过3号柱塞排出泵外，旋转90⁰到图7的位置，在这个过程中，泥浆由1号柱塞进入2号柱塞是0.5pv，2号柱塞排出是0.5pv，共1pv，3号柱塞增加体积是0.5pv，在3号柱塞被挤出泵外是0.5pv。

t型曲轴继续转动，1号柱塞由上止点向下运动，但进液孔没有打开，2号柱塞由中间点上行，2号柱塞内的泥浆转入1号柱塞内，3号柱塞由下止点上行，柱塞内的泥浆排出泵外，旋转90⁰到图3的位置，在这个过程中，泥浆由2号柱塞进入1号柱塞是0.5pv，在3号柱塞被挤出泵外是0.5pv。

通过以上分析，t型曲轴旋转一周，泥浆可以实现1pv的加压输送。

实施例2：

t型曲轴在运转过程中，由于不对称容易引起震动，可以用2组或多组t型曲轴组合为6个或多个柱塞的柱塞泵。

实施例3：

2号柱塞体积可以与1、3号柱塞不同。

实施例4：

如图9所示，开始时3个柱塞的位置，1号、3号柱塞处于中间点，2号柱塞处于上止点。

一、吸气过程：

图9→图10：t型曲轴运动，2号柱塞下行，柱塞上部形成真空吸引力，由于3号柱塞上行，堵住了排气孔，1号柱塞下行打开了进气孔，所以真空吸引力使空气通过1号柱塞进入2号柱塞。曲轴旋转则2号柱塞的吸引力使空气源源不断通过1号柱塞进入2号柱塞。旋转180⁰到图10的位置。

二、压缩过程

图10→图12：t型曲轴继续转动，1号柱塞由中间点向上运动，堵塞进气孔，2号柱塞由下止点上行，对空气压缩，3号柱塞由中间点下行，到达图11位置时，电磁阀关闭，2号柱塞内的空气受到压缩，旋转180⁰到图12的位置。

三、做功过程

图12→图13：2号柱塞接近上止点时，喷油燃烧，形成高压混燃气体，在高压气体的推动下，越过上止点2号柱塞下行，由于1号柱塞上行，堵住了排气孔，2、3号柱塞之间有单向阀，所以高压混燃气体只能推动2号柱塞下行。旋转180⁰到图13的位置。

四、排气过程

t型曲轴继续运动，2号柱塞上行，柱塞上部形成推力，由于3号柱塞上行，堵住了进气孔，3号柱塞下行打开了进气孔，所以在2号柱塞推动下，空气通过1号柱塞排出。旋转180⁰到图9的位置。

通过以上分析，t型曲轴旋转两周，可以实现四冲程的做功过程。

以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。