本發明涉及動力機械技術領域，更具體地說，涉及一種自進料粉塵爆炸式發動機。

背景技術：

隨著社會工業的不斷發展，汽車數量大幅上升，尤為突出的問題已經出現在我們的生活中那就是動力輸出問題。目前的主要動力裝置有內燃機和電動機，內燃機的技術已然非常成熟，但是內燃機會產生大量廢氣對環境造成不小的污染，而且會加快石油危機。而電動機有時不能保障足夠的動力輸出。為了解決這兩大難題，粉塵動力裝置誕生了，它甚至可以使用面粉作為燃料，所以足以保障燃料的充足和對環境的保護。

粉塵在日常生活中容易獲取、來源廣泛，且燃燒后對環境無污染。粉塵包括鎂鋁金屬粉塵，糧食作物粉塵如面粉等可燃粉塵。現如今依然已經獲得了粉塵的爆炸極限，其爆炸下限一般為20至60克每立方米，其爆炸上限一般為2至6千克每立方米；且粉塵粒徑越小，爆炸下限越低。氧濃度越高，爆炸下限越低；可燃揮發分含量越高，粉塵爆炸下限越低。除此之外，僅少量粉塵在產生爆炸后就會產生巨大的能量，因此粉塵可用于提供動力。

經過檢索發現，現有技術中存在相關利用粉塵作為驅動燃料的相關技術，如中國專利申請號：201110408017.7，申請日：2011年12月8日，該申請案公開了一種動力裝置，包括：可燃粉塵容器，可燃粉塵容器內存儲有可燃粉塵；混合室，混合室的第一進口與可燃粉塵容器的出口連通，空氣由混合室的第二進口進入混合室內；燃燒室，燃燒室的入口與混合室的出口連接，燃燒室包括用于驅動外部的機械設備的驅動輸出部。該裝置利用可燃粉塵燃燒時產生的能量向外部的機械設備提供動力。

又如中國專利申請號：2006200785949，授權公告日：2007年4月25日，該申請案公開了一種利用固體燃料代替液體或氣體燃料進行能量轉轉的內燃機，由儲料裝置、燃料裝置和輔助控制裝置組成，其中：儲料裝置具有一個帶加料口、出料口和加壓管的固體粉料倉，混合給料裝置包括一根帶有進料、進氣、進油輸入端口和前端噴嘴的混合給料管，燃料裝置具有一個內裝活塞的活塞缸，活塞缸的上端和下端分別開設有呼吸口和排料口，在活塞缸下壁處設有火花塞以及混合料進口。工作中，粉塵狀固體燃料經混合給料裝置與空氣按比例混合后噴入活塞缸中，粉料-空氣組分在活塞缸內經壓縮后，在高濃度火花塞點火，發生爆炸，推動活塞運動。

上述專利方案都需要先把空氣與粉料混合后才能送入燃料室，結構相對較為復雜，使用時易出現各種故障，有待進一步改進。

技術實現要素：

1.發明要解決的技術問題

本發明的目的在于克服現有技術中因粉塵燃料需要與空氣混合后才能進入燃燒室而導致裝置結構復雜的不足，提供了一種自進料粉塵爆炸式發動機。本發明的技術方案，通過進料室、擋料球與頂針之間的配合，實現向燃燒室內自動進料，而且能夠直接在燃燒室內與空氣混合，結構簡單，性能穩定。

2.技術方案

為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：

本發明的一種自進料粉塵爆炸式發動機，包括：

燃料箱，該燃料箱通過送料裝置向燃燒室內送料；

進料室，所述進料室一端與送料裝置連通，另一端通過進料口與燃燒室連通，進料室的空腔內設有擋料球；

活塞，所述活塞頂部設置有頂針，頂針與擋料球配合使粉塵燃料進入燃燒室；活塞與燃燒室上的排氣孔配合控制燃燒廢氣與外界氣體交換。

作為本發明更進一步的改進，所述進料室與送料裝置連通處為球冠狀，球冠直徑大于擋料球直徑。

作為本發明更進一步的改進，所述進料口是位于燃燒室頂部的球冠狀開口，球冠直徑大于擋料球直徑。

作為本發明更進一步的改進，所述進料室側壁中部設置有容料槽。

作為本發明更進一步的改進，所述容料槽為環形。

作為本發明更進一步的改進，所述活塞側壁長度為其行程的0.34～0.46倍。

作為本發明更進一步的改進，所述排氣孔與活塞中部所在的行程中點位置對應。

作為本發明更進一步的改進，所述活塞為M形結構，連桿鉸接在活塞的中部凸出塊上。

作為本發明更進一步的改進，燃燒室的側壁上端或頂壁設置有點火裝置。

作為本發明更進一步的改進，所述粉塵燃料為金屬粉塵、煤炭粉塵、糧食粉塵、飼料粉塵或林產品粉塵。

3.有益效果

采用本發明提供的技術方案，與現有技術相比，具有如下有益效果：

(1)本發明的一種自進料粉塵爆炸式發動機，在進料裝置與燃燒室之間設置了進料室，進料室的空腔內放置擋料球，通過氣壓以及頂針對擋料球的作用，實現自動進料，而且能夠與空氣直接混合，不需要設置混合裝置，簡化了機械結構，裝置的使用性能更穩定；

(2)本發明的一種自進料粉塵爆炸式發動機，進料室的上部設置為球冠狀，其下部與燃燒室頂壁連接處設置為球冠狀的進料口，并且兩者直徑均大于擋料球直徑，則擋料球能夠完全與兩處位置貼合，具有較好的封閉效果；

(3)本發明的一種自進料粉塵爆炸式發動機，在進料室側壁中部設置有容料槽，該容料槽能夠作為過渡槽，便于粉塵燃料進入下部的燃燒室，該容料槽可以是間隔的槽體，也可為連通的環形槽，以便根據不同需求控制進料量；

(4)本發明的一種自進料粉塵爆炸式發動機，結構簡單，性能穩定，利用粉塵作為原料，有助于減輕能源危機和環境污染，便于推廣使用。

附圖說明

圖1為本發明的一種自進料粉塵爆炸式發動機的結構示意圖；

圖2為本發明的自進料粉塵爆炸式發動機工作狀態示意圖；

圖3為本發明中容料槽的結構示意圖。

示意圖中的標號說明：1、燃料箱；2、送料裝置；3、進料室；4、擋料球；5、頂針；6、燃燒室；7、活塞；8、排氣孔；9、連桿；10、曲軸；11、點火裝置；12、進料口；13、容料槽。

具體實施方式

為進一步了解本發明的內容，結合附圖和實施例對本發明作詳細描述。

實施例1

結合圖1，本實施例的一種自進料粉塵爆炸式發動機，主要由燃料箱1、進料室3和活塞7組成，其中：燃料箱1通過送料裝置2向燃燒室6內送料；本實施例中的燃燒室6包括燃燒腔部分和壓縮氣體部分，結構上相當于缸體，送料裝置2用于向燃燒室6的燃燒腔輸送粉塵燃料。粉塵燃料可為金屬粉塵、煤炭粉塵、糧食粉塵、飼料粉塵或林產品粉塵等，沒有具體限制，本實施例可選擇糧食粉塵。

本實施例中進料室3一端與送料裝置2連通，另一端通過進料口12與燃燒室6連通，進料室3的空腔內設有擋料球4，該擋料球4可在進料室3內上、下運動，當其運動到進料室3頂部時，擋料球4堵住送料裝置2的排料口，使其停止送料，同時進料室3內的粉塵燃料通過下部的進料口12向燃燒室內進料；當擋料球4運動到進料室3下部堵住進料口12時，停止向燃燒室6內供料，同時送料裝置2開始向進料室3內送料。

為了能夠讓擋料球4自動上升，本實施在活塞7頂部設置有頂針5，該頂針5位于活塞7的中心位置，頂針5長度與擋料球4的直徑之和等于進料室3高度與預留燃燒腔高度之和。預留燃燒腔高度是當活塞處于最頂端時，活塞頂部與燃燒室頂壁內側之間的距離。通過頂針 5與擋料球4的配合使粉塵燃料進入燃燒室6。

本實施例在燃燒室6側壁設置有排氣孔8，燃燒室6的壓縮腔內有連桿9和曲軸10，連桿9的上端與活塞7鉸接連接，連桿9的下端與曲軸10鉸接，通過活塞7的運動驅動曲軸10轉動。當活塞7位于行程初始位置時，排氣孔8位于活塞7下部，外界空氣與壓縮腔連通，并使排氣孔8與活塞7底壁之間有一定預留距離；當活塞7位于行程最低端位置時，外界空氣與燃燒腔連通，并使排氣孔8與活塞7頂端之間有一定預留距離；則通過活塞7與燃燒室6上的排氣孔8的配合可控制燃燒廢氣與外界氣體交換。

其工作原理如下：當活塞7運動至最上方時，即初始位置，其上方頂針5推動擋料球4上升堵住送料裝置2的出料口，從而使進料室3下部產生容納空間，粉塵燃料流動到進料室3下部，并由進料口12進入燃燒室；此時火花塞工作，燃燒室6頂壁上的點燃裝置11點燃粉塵燃料產生可控爆炸并推動活塞7向下運動；活塞7帶動連桿9運動，連桿9帶動曲軸10運動。

如圖2所示，當活塞7運動到排氣孔8下方位置時，燃燒腔與外界空氣連通，燃燒廢氣排出，同時外界空氣進入燃燒腔，壓力平衡，擋料球4向下運動；送料裝置2輸送粉塵燃料進入進料室3上部；隨著活塞7的回程運動，頂針5不斷上移把擋料球4頂起，再次把送料裝置2的出料口堵住，重復上述動作，從而產生源源不斷的動力。本實施例通過氣壓以及頂針對擋料球的作用，實現自動進料，而且能夠與空氣直接混合，不需要設置混合裝置，簡化了機械結構，裝置的使用性能更穩定。

實施例2

本實施例的一種自進料粉塵爆炸式發動機，其基本結構與實施例1相同，其不同之處在于：本實施例中進料室3的上部為球冠狀，即進料室3與送料裝置2連通處為球冠狀，球冠直徑大于擋料球4直徑，則擋料球4能夠更好的與進料室3配合，封堵緊密，可有效避免漏料現象。

進一步地，所設置進料口12是位于燃燒室6頂部的球冠狀開口，即進料室3下部也為球冠狀，球冠直徑大于擋料球4直徑。由于兩者直徑均大于擋料球直徑，則擋料球能夠完全與兩處位置緊密貼合，具有較好的封閉效果。

實施例3

結合圖3，本實施例的一種自進料粉塵爆炸式發動機，其基本結構與實施例2相同，其不同之處在于：本實施例在進料室3側壁中部設置有容料槽13，該容料槽13為間隔設置的凹槽。

雖然擋料球4能夠在進料室3內上下運動，但如果側壁間隙過小，能夠通過的物料有限， 在較短的時間內難以流入足夠的粉塵燃料。如果間隙過大，擋料球4在運動時容易移位，難以實現有效封堵。而所設置的容料槽13則可提供較大的容納空間，具有中間轉換槽的作用，實現更多物料得到流通，而且不會影響擋料球的運動。

實施例4

本實施例的一種自進料粉塵爆炸式發動機，其基本結構與實施例3相同，其不同之處在于：本實施例中設置的容料槽13為環形，以提供更大的容納空間。

此外，活塞7側壁長度為其行程的0.34～0.46倍，具體可根據實際使用進行設定，在能夠保證活塞的正常運動并滿足自動進料的情況下，在0.38～0.44范圍時效果較好，該范圍內沒有具體限定，本實施例中優選為0.42倍。

如果側壁過長，排氣孔無法與內外連通，難以實現氣體交換，需要單獨的設置排氣和進氣孔，結構相對較為復雜，整體的運動原理也會相應的改變；如果側壁較短，則活塞側壁在行程兩端距離排氣孔距離勢必為增加，則會導致排氣或進氣時間過久，大量能量被損耗，導致設備動力不足，因此，本實施例優選活塞7側壁長度為其行程的0.38～0.44倍。

實施例5

本實施例的一種自進料粉塵爆炸式發動機，其基本結構與實施例4相同，其不同之處在于：本實施例中排氣孔8與活塞7中部所在的行程中點位置對應，即活塞7中部一點運動到行程中點時所對應的燃燒室6側壁上的位置，即為排氣孔8所在高度位置。在該位置時，能夠較好的實現壓縮和排氣之間的轉換，而且能夠保證進料的時間控制，保證充足的物料用于爆炸燃燒。

活塞7可設為M形結構，連桿9鉸接在活塞7的中部凸出塊上，預留出較大的壓縮強空間，有助于提高活塞回程速度。普通的活塞7可以直接涉及為塊狀結構，塊狀結構的活塞重力大，壓縮動力更大，但是其需要更大的行程來滿足壓縮氣體需要，否則難以充分利用壓縮氣體和慣性實現回程運動。而M形的活塞內部形成兩個凹陷空間，有更大的容量，可以壓縮更大的空氣。此外，M形結構的活塞與排氣孔配合，實現進料與氣體交換過程，具有較好的效果，而且結構被簡化。

本發明通過進料室、擋料球與頂針之間的配合，實現向燃燒室內自動進料，而且能夠直接在燃燒室內與空氣混合，結構簡單，性能穩定。利用粉塵作為原料，一定程度上取代目前的內燃機，合理有效的運用新能源，有助于減輕能源危機和環境污染，便于推廣使用。

以上示意性的對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結 構方式及實施例，均應屬于本發明的保護范圍。