一种发动机装置的制作方法

1.本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种发动机装置。


背景技术：

2.发动机是一种把其他形式的能转化为机械能的装置，其中，热功发动机由于其投入小、损耗小而最为普遍。
3.热功发动机又分为容积式内燃机和冲击式发动机。容积式内燃机的原理是在压缩机的气缸内通入燃料，燃料混合压缩气体被点燃，爆炸产生瞬间的高温高压气体膨胀做功，为往复运动的运作方式。分为4冲程和2冲程，即4个往复和2个往复做一次功。该种热能由于是大面积瞬间产生，冲击力大，在每次做功都会产生突然冲击的噪音和振动，很大程度的影响现场工人的正常工作；冲击式发动机是燃料在燃烧室中混合空气燃烧形成高温高压气体，并通过喷嘴冲击叶轮旋转做功。这两种热功发动机产生的高温高压气体在做功后的都被排出，都为开环单向做功的方式，这导致每一次做功的热功损耗都较大，也造成整个热能转化为机械能的过程中热效率都很低。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种增加膨胀机，使热能做功后的剩余部分还能够再次利用，形成闭环单向循环做功的发动机装置。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.一种发动机装置，包括依次连通的压缩机、燃烧器、膨胀机，压缩机内压缩有气体或液体，压缩机压缩形成高压气体或高压液体，高压气体进入燃烧箱燃烧形成高温高压气体，高压液体进入燃烧箱吸热汽化形成高温高压液汽，高温高压气体或高温高压液汽进入膨胀机中，推动膨胀机旋转，膨胀机将高温高压气体或高温高压液汽转化为低温低压气体或低温低压冷凝液，再次进入压缩机中。
7.优选的，压缩机包括压缩气缸、偏心设置在压缩气缸内的压缩转子，压缩转子上开设有压缩滑槽，压缩滑槽内滑动连接有压缩滑块，压缩转子旋转带动压缩滑块始终紧贴压缩气缸的内壁；压缩气缸的内壁、压缩转子、压缩滑槽三者围成压缩偏心腔，压缩气缸的压缩滑槽与压缩滑块围成压缩滑槽腔。
8.优选的，燃烧器包括外壳、由外壳边缘周向延伸至外壳内部的燃烧隔断；燃烧隔断围成的空间为燃烧室，燃烧室与压缩偏心腔连通；外壳内部的剩余空间为混合室，混合室与燃烧室连通。
9.优选的，燃烧室还连通有盛装燃料的燃料箱，燃烧室内还设置有火焰喷嘴、点火器，燃料进入燃烧箱内燃烧。
10.优选的，外壳内壁还附着有换热器，换热器与压缩滑槽腔连通；混合室与换热器连通。
11.优选的，压缩偏心腔和压缩滑槽腔相互密封不连通，压缩偏心腔内压缩有气体，压
缩滑槽腔内压缩有液体；燃烧室内燃烧升高混合室的温度，偏心腔压缩形成的高压液体进入换热器中吸热形成高温高压液体，高温高压液体再进入混合室吸热形成液汽，并与由燃烧室进入混合室的气体混合形成高温高压混合气体。
12.优选的，膨胀机包括膨胀气缸、偏心设置在膨胀气缸内的膨胀转子，膨胀转子上开设有膨胀滑槽，膨胀滑槽内滑动连接有膨胀滑块，膨胀转子旋转带动膨胀滑块始终紧贴膨胀气缸的内壁；膨胀气缸的内壁、膨胀转子、膨胀滑槽三者围成膨胀偏心腔，膨胀气缸的膨胀滑槽与膨胀滑块围成膨胀滑槽腔。
13.优选的，膨胀气缸向外延伸有喷嘴，喷嘴位于膨胀气缸内部的一端为倾斜口，混合室通过喷嘴与膨胀偏心腔连通，混合室内的高温高压混合气体进入膨胀偏心腔内推动膨胀滑块旋转，膨胀滑块带动膨胀转子旋转；膨胀转子与压缩转子传动连接，膨胀转子传动压缩转子旋转压缩气体和液体；压缩机、燃烧器、膨胀机三者形成动力循环。
14.优选的，膨胀气缸还连通有冷却箱，冷却箱内设置有冷却管，冷却管的入口连通有液箱、出口与压缩滑槽腔连通，液箱还与冷却箱连通；高温高压混合气体受膨胀机膨胀后形成高温低压混合气体进入冷却箱中，由冷却管冷却形成低温低压混合气体，其中的液汽冷凝形成冷凝液体流入液箱中。
15.优选的，压缩气缸与压缩滑块之间或膨胀气缸与膨胀滑块之间连接有弹性件。
16.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是高温高压气体或高温高压液汽进入膨胀机，并由膨胀机做功转化形成低温低压气体或低温低压冷凝液，低温低压冷凝液继续输入至压缩机中，，再次通过压缩机压缩进入燃烧器、膨胀机，三者形成闭环，减少热损，使得整个热能转化为机械能的过程中热效率提高。并且，燃烧器的燃烧是持续性的，膨胀机不会往复产生突然冲击的噪音和振动，影响现场工人的正常工作。
附图说明
17.图1为一种发动机装置的截面图。
18.图2为压缩机的截面图。
19.图3为图2增加气体和水示意的图，其中，横断线密度越大表明气体或水的压力越大。
20.图4为压缩转子的主视图。
21.图5为压缩后端盖正对压缩气缸一面的平面图。
22.图6为压缩滑块的结构示意图。
23.图7为燃烧器的截面图。
24.图8为膨胀机的截面图。
25.图9为图8增加气体和水示意的图，其中，横断线密度越大表明气体或水的压力越大。
26.图10为膨胀转子的主视图。
27.图11为冷却管的主视图。
28.图中标记：压缩机
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1、压缩气缸
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11、压缩偏心腔
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111、压缩滑槽腔
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112、压缩散热片
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113、压缩转子
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12、压缩滑槽
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121、压缩润滑长槽
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122、压缩前端盖
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13、出气口
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131、出水口
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132、进水口
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133、压缩润滑环槽
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134、压缩后端盖
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14、压缩滑块
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15、滑块润滑槽
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151、压缩弹簧
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16、燃烧器
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2、外壳
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21、混合室
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211、换热器
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22、燃烧隔断
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23、燃烧室
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231、点火隔断
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24、点火室
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241、燃料箱
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25、燃料泵
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26、火焰喷嘴
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27、点火器
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28、膨胀机
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3、膨胀气缸
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31、膨胀偏心腔
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311、膨胀滑槽腔
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312、膨胀转子
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32、膨胀滑槽
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321、膨胀润滑长槽
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322、膨胀滑块
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33、冷却箱
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34、冷却管
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341、冷却翅板
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342、水箱
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35、膨胀弹簧
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36、喷嘴
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37。
具体实施方式
29.下面结合附图，对本发明作详细的说明。
30.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
31.请参看图1，一种发动机装置，包括依次连通的压缩机1、燃烧器2、膨胀机3。
32.请参看图2至图5，压缩机1包括压缩气缸11、偏心设置在压缩气缸11内的压缩转子12、分别覆盖在压缩气缸11两面并与其密封连接的压缩前端盖13和压缩后端盖14；压缩转子12径向开设有3～10个压缩滑槽121，压缩滑槽121沿压缩转子12周向均匀布置，每个压缩滑槽121内滑动连接有一个压缩滑块15，两者连接处设置有固体润滑剂；压缩转子12旋转产生离心力带动压缩滑块15始终紧贴压缩气缸11的内壁；压缩滑块15与压缩滑槽121的长度之和大于压缩转子12与压缩气缸11的最大距离，防止压缩转子12在旋转过程中，将压缩滑块15甩离压缩滑槽121；压缩气缸11的内壁、压缩转子12、压缩滑槽121三者围成压缩偏心腔111，压缩气缸11的压缩滑槽121与压缩滑块15围成压缩滑槽腔112。压缩偏心腔111和压缩滑槽腔112相互密封不连通，压缩偏心腔111内压缩有气体，压缩滑槽腔112内压缩有水。压缩转子12顺时针旋转，压缩偏心腔111内的气体由压缩滑块15带动从压缩气缸11左半部分移动至压缩气缸11的右半部分，位于压缩气缸11右半部分的压缩偏心腔111内的气体的压力沿顺时针方向逐渐增大；压缩滑槽腔112内的水由压缩滑块15带动从压缩气缸11左半部分移动至压缩气缸11的右半部分，位于压缩气缸11右半部分的压缩滑槽腔112内的水的压力沿顺时针方向逐渐增大。压缩前端盖13上开设有出气口131、出水口132、进气口、进水口133，出气口131连通气体压力最大的压缩偏心腔111，出水口132连通水压力最大的压缩滑槽腔112，进气口连通位于压缩气缸11左半部分的压缩偏心腔111，进水口133连通水位于压缩气缸11左半部分的压缩滑槽腔112。
33.请参看图7，燃烧器2包括外壳21、附着在外壳21内壁上的换热器22、由外壳21边缘周向延伸至外壳21内部的燃烧隔断23、由外壳21端部中心周向延伸至外壳21内部的点火隔断24；换热器22与出水口132连通，从出水口132输出的高压水直接进入换热器22中吸热；燃烧隔断23围成的空间为燃烧室231，燃烧室231与出气口131连通，从出气口131输出的高压气体直接进入燃烧室231中，燃烧室231还连通有盛装燃料的燃料箱25，且两者连通处设置有燃料泵26，燃料泵26开启将燃料箱25中的燃料输入至燃烧室231内，燃烧室231内的高压气体与燃料混合燃烧，燃烧室231内还设置有火焰喷嘴3727、点火器28，两者的头部相互对准，并配合点燃燃烧室231中的高压空气和燃料；点火隔断24围成的空间为点火室241，点火室241位于燃烧室231内且两者连通，使得火焰先稳定生成后，再进入燃烧室231中，防止高压气体和燃料直接接触火焰喷嘴3727和点火器28发生爆炸；外壳21内部的剩余空间为混合
室211，混合室211与换热器22、燃烧室231均连通，燃烧室231内产生的气体和热量缓慢进入混合室211中，防止燃烧室231内还在燃烧的燃料与混合室211内的水蒸汽大面积接触发生反应。
34.请参看图8至图11，膨胀机3包括膨胀气缸31、偏心设置在膨胀气缸31内的膨胀转子32、分别覆盖在膨胀气缸31两面并与其密封连接的膨胀前端盖和膨胀后端盖；膨胀转子32径向开设有3～10个膨胀滑槽321，膨胀滑槽321沿膨胀转子32周向均匀布置，每个膨胀滑槽321内滑动连接有一个膨胀滑块33，两者连接处设置有固体润滑剂；膨胀转子32旋转产生离心力带动膨胀滑块33始终紧贴膨胀气缸31的内壁；膨胀滑块33与膨胀滑槽321的长度之和大于膨胀转子32与膨胀气缸31的最大距离，防止膨胀转子32在旋转过程中，将膨胀滑块33甩离膨胀滑槽321；膨胀气缸31的内壁、膨胀转子32、膨胀滑槽321三者围成膨胀偏心腔311，膨胀气缸31的膨胀滑槽321与膨胀滑块33围成膨胀滑槽腔312。膨胀偏心腔311和膨胀滑槽腔312相互密封不连通，膨胀偏心腔311内有混合室211输入的气体，膨胀滑槽腔312内设置有液压油。膨胀气缸31向外延伸有喷嘴37，喷嘴37位于膨胀气缸31内部的一端为倾斜口，喷嘴37的出口对准膨胀滑块33的侧面，混合室211通过喷嘴37与膨胀偏心腔311连通，混合室211内的高温高压混合气体沿喷嘴37进入膨胀偏心腔311内推动膨胀滑块33旋转，膨胀滑块33带动膨胀转子32旋转；膨胀转子32与压缩转子12通过齿轮齿条传动连接，膨胀转子32传动压缩转子12旋转压缩气体和水，压缩转子12不需要额外动力驱动，增加热功效率；膨胀气缸31还连通有冷却箱34，冷却箱34内固定有冷却管341，冷却管341的入口连通有水箱35、出口与压缩前端盖13的入水口连通，水箱35与冷却管341入口的连通处设置有水泵，水箱35还与冷却箱34的底部连通，收集冷却箱34内部形成的冷凝水。冷却箱34上开设有排气孔，用于排出冷却箱34内的气体。压缩机1、燃烧器2、膨胀机3三者形成动力循环。膨胀转子32逆时针旋转，膨胀偏心腔311内的气体由膨胀滑块33带动从膨胀气缸31左半部分移动至膨胀气缸31的右半部分，位于膨胀气缸31右半部分的膨胀偏心腔311内的气体的压力沿逆时针方向逐渐减小；膨胀滑槽腔312内的水由膨胀滑块33带动从膨胀气缸31左半部分移动至膨胀气缸31的右半部分，位于膨胀气缸31右半部分的膨胀滑槽腔312内的水的压力沿逆时针方向逐渐减小。
35.请参看图4、图5，进一步的，压缩转子12正对压缩前端盖13和压缩后端盖14的两面均开设有压缩润滑长槽122，其靠近压缩滑槽121，并且内部盛装有固体润滑剂，压缩前端盖13和压缩后端盖14正对压缩转子12的一面周向开设有压缩润滑环槽134，其内盛装有固体润滑剂，压缩润滑长槽122和压缩润滑环槽134正对，且两者内部的固体润滑剂始终接触，提高压缩转子12相对压缩前端盖13和压缩后端盖14旋转的顺滑度，并保证压缩转子12与压缩前端盖13、压缩后端盖14之间密封。
36.请参看图10，进一步的，膨胀转子32正对膨胀前端盖和膨胀后端盖的两面均开设有膨胀润滑长槽322，其靠近膨胀滑槽321，并且内部盛装有固体润滑剂、弹性橡胶、密封条，膨胀前端盖和膨胀后端盖正对膨胀转子32的一面周向开设有膨胀润滑环槽，其内盛装有固体润滑剂，膨胀润滑长槽322和膨胀润滑环槽正对，且两者内部的固体润滑剂始终接触，提高膨胀转子32相对膨胀前端盖和膨胀后端盖旋转的顺滑度，并保证膨胀转子32与膨胀前端盖、膨胀后端盖之间密封。
37.请参看图6，进一步的，压缩滑块15正对压缩气缸11的两侧、膨胀滑块33正对膨胀
气缸31的两侧开设有滑块润滑槽151，其内均设置有固体润滑剂、弹性橡胶、密封条，提高压缩滑块15相对压缩气缸11、膨胀滑块33相对膨胀气缸31滑动的顺滑度，并保证压缩滑块15与压缩气缸11、膨胀滑块33与膨胀气缸31之间密封。
38.请参看图2、图8，进一步的，压缩气缸11与压缩滑块15之间连接有压缩弹簧16，膨胀气缸31与膨胀滑块33之间连接有膨胀弹簧36。保证在压缩转子12或膨胀转子32旋转过程中，压缩滑块15或膨胀滑块33始终紧贴压缩气缸11或膨胀气缸31的内壁，防止压缩转子12或膨胀转子32旋转速率达不到要求，导致压缩滑块15或膨胀滑块33无法充分受离心力的作用紧贴压缩气缸11或膨胀气缸31的内壁。
39.请参看图2，进一步的，压缩气缸11的外壁均匀排布有压缩散热片113。
40.请参看图8，进一步的，冷却箱34内壁附着有冷却翅板342。
41.本装置的工作原理为：压缩转子12顺时针旋转，带动压缩滑块15紧贴压缩气缸11的内壁；
42.压缩偏心腔111内的气体压缩形成高压气体并由压缩前端盖13的出气口131进入燃烧室231中，燃烧箱内的燃料由燃料泵26输入至燃烧室231中，高压气体与燃料混合并由火焰喷嘴3727和燃烧器2配合点燃，产生的燃烧气体和热量进入混合室211中；
43.压缩滑槽腔112内的水压缩形成高压水进入换热器22中吸热形成高温高压水，高温高压水进入混合室211中吸热形成高温高压水蒸汽；
44.燃烧气体和水蒸汽混合形成高温高压混合气体并由喷嘴37进入膨胀偏心腔311内推动膨胀滑块33旋转，带动膨胀转子32旋转，并传动压缩转子12旋转继续压缩；
45.膨胀偏心腔311内的高温高压混合气体膨胀形成高温低压混合气体进入冷却箱34中，由冷却管341冷却形成低温低压混合气体，其中的水蒸汽变成冷凝水附着在冷却管341的外壁上，蓄积滴落在冷却箱34的底部，并流入水箱35中，其余的低温低压混合气体由排气孔排出至大气中；
46.冷却管341内的冷却水吸收高温低压混合气体的热量后形成热水，依次由冷却管341的出口、压缩前端盖13的入水口进入压缩滑槽腔112内继续压缩。
47.压缩机1、燃烧器2、膨胀机3三者形成动力闭环循环，减少整个过程中的热能损耗，最大程度的保证热效率得到充分利用。本装置的综合热效率能够达到86％。
48.本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
49.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种发动机装置，其特征在于，包括依次连通的压缩机、燃烧器、膨胀机，压缩机内压缩有气体或液体，压缩机压缩形成高压气体或高压液体，高压气体进入燃烧箱燃烧形成高温高压气体，高压液体进入燃烧箱吸热汽化形成高温高压液汽，高温高压气体或高温高压液汽进入膨胀机中，推动膨胀机旋转，膨胀机将高温高压气体或高温高压液汽转化为低温低压气体或低温低压冷凝液，再次进入压缩机中。2.如权利要求1所述的一种发动机装置，其特征在于，所述压缩机包括压缩气缸、偏心设置在压缩气缸内的压缩转子，压缩转子上开设有压缩滑槽，压缩滑槽内滑动连接有压缩滑块，压缩转子旋转带动压缩滑块始终紧贴压缩气缸的内壁；压缩气缸的内壁、压缩转子、压缩滑槽三者围成压缩偏心腔，压缩气缸的压缩滑槽与压缩滑块围成压缩滑槽腔。3.如权利要求2所述的一种发动机装置，其特征在于，所述燃烧器包括外壳、由外壳边缘周向延伸至外壳内部的燃烧隔断；燃烧隔断围成的空间为燃烧室，燃烧室与压缩偏心腔连通；外壳内部的剩余空间为混合室，混合室与燃烧室连通。4.如权利要求3所述的一种发动机装置，其特征在于，所述燃烧室还连通有盛装燃料的燃料箱，燃烧室内还设置有火焰喷嘴、点火器，燃料进入燃烧箱内燃烧。5.如权利要求3或4所述的一种发动机装置，其特征在于，所述外壳内壁还附着有换热器，换热器与压缩滑槽腔连通；混合室与换热器连通。6.如权利要求5所述的一种发动机装置，其特征在于，所述压缩偏心腔和压缩滑槽腔相互密封不连通，压缩偏心腔内压缩有气体，压缩滑槽腔内压缩有液体；燃烧室内燃烧升高混合室的温度，偏心腔压缩形成的高压液体进入换热器中吸热形成高温高压液体，高温高压液体再进入混合室吸热形成液汽，并与由燃烧室进入混合室的气体混合形成高温高压混合气体。7.如权利要求6所述的一种发动机装置，其特征在于，所述膨胀机包括膨胀气缸、偏心设置在膨胀气缸内的膨胀转子，膨胀转子上开设有膨胀滑槽，膨胀滑槽内滑动连接有膨胀滑块，膨胀转子旋转带动膨胀滑块始终紧贴膨胀气缸的内壁；膨胀气缸的内壁、膨胀转子、膨胀滑槽三者围成膨胀偏心腔，膨胀气缸的膨胀滑槽与膨胀滑块围成膨胀滑槽腔。8.如权利要求7所述的一种发动机装置，其特征在于，所述膨胀气缸向外延伸有喷嘴，喷嘴位于膨胀气缸内部的一端为倾斜口，混合室通过喷嘴与膨胀偏心腔连通，混合室内的高温高压混合气体进入膨胀偏心腔内推动膨胀滑块旋转，膨胀滑块带动膨胀转子旋转；膨胀转子与压缩转子传动连接，膨胀转子传动压缩转子旋转压缩气体和液体；压缩机、燃烧器、膨胀机三者形成动力循环。9.如权利要求8所述的一种发动机装置，其特征在于，所述膨胀气缸还连通有冷却箱，冷却箱内设置有冷却管，冷却管的入口连通有液箱、出口与压缩滑槽腔连通，液箱还与冷却箱连通；高温高压混合气体受膨胀机膨胀后形成高温低压混合气体进入冷却箱中，由冷却管冷却形成低温低压混合气体，其中的液汽冷凝形成冷凝液体流入液箱中。10.如权利要求6～9任一所述的一种发动机装置，其特征在于，所述压缩气缸与压缩滑块之间或膨胀气缸与膨胀滑块之间连接有弹性件。
技术总结
本发明公开了一种发动机装置，涉及发动机技术领域，它包括依次连通的压缩机、燃烧器、膨胀机，压缩机内压缩有气体或液体。高温高压气体或高温高压液汽进入膨胀机，并由膨胀机做功转化形成低温低压气体或低温低压冷凝液，低温低压冷凝液继续输入至压缩机中，再次通过压缩机压缩进入燃烧器、膨胀机，三者形成闭环，减少热损，使得整个热能转化为机械能的过程中热效率提高。并且，燃烧器的燃烧是持续性的，膨胀机不会往复产生突然冲击的噪音和振动，影响现场工人的正常工作。工人的正常工作。工人的正常工作。


技术研发人员：汪平和
受保护的技术使用者：汪平和
技术研发日：2021.04.27
技术公布日：2021/6/29