一種水等離子熱能發動機的製作方法

2023-09-18 04:03:10 9

本發明涉及內燃機技術領域，更具體地說，涉及一種水等離子熱能發動機。

背景技術：

發動機將燃料的化學能轉化為活塞運動的機械能並對外輸出動力，現有技術中的發動機通常採用汽油、柴油、天然氣作為發動機燃料。

然而，汽油、柴油、天然氣等作為不可再生資源，隨著人們的過度開採，正在逐漸減少，而且現有技術中的燃料都會導致汙染的存在、使用成本較高。因此，研發一種能夠利用新能源的發動機，成為本領域技術人員所要解決的重要技術問題。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明的目的在於提供一種水等離子熱能發動機，其具有節能環保、使用成本低的效果。

本發明提供的一種水等離子熱能發動機，將現有技術發動機的熱膨脹做功與做功後散於燃燒室或電離室外與排出燃燒室或電離室外沒利用的熱能用水冷方式回收利用，包括水箱、蓄供電系統、電離室、設置在所述電離室內的活塞、與所述活塞傳動連接的動力輸出機構、與所述動力輸出機構相連接的發電機、用於將所述水箱內的水噴入所述電離室內的噴水系統、以及用於控制所述蓄供電系統和所述噴水系統的控制器，所述發電機與所述蓄供電系統電連接，所述電離室內設有與所述蓄電池電連接的正電極和負電極，當所述控制器控制所述噴水系統向所述電離室內噴水時，所述控制器控制所述蓄供電系統向所述正電極和所述負電極供高壓、以使水電離形成電離氣體膨脹做功；

為了利用做功衝程完成後餘下的壓力，所述電離室為兩個，且兩個所述電離室通過第一高壓氣管相連通，所述第一高壓氣管上設有用於控制兩個所述電離室導通或斷開的第一控制閥，所述控制器能夠控制所述第一控制閥的啟閉；

所述水箱包括高壓水箱和用於向所述高壓水箱補水的補水箱，兩個所述電離室都設置在所述高壓水箱內，所述高壓水箱的上端設有高壓氣缸，兩個所述電離室分別通過第二高壓氣管與所述高壓氣缸相連通，兩個所述電離室內的高壓高溫電離氣體能夠通過所述高壓氣缸向所述高壓水箱提供壓力，所述第二高壓氣管設有控制其通斷的第二控制閥，所述控制器能夠控制所述第二控制閥的啟閉。

優選地，所述電離室的排氣管穿過所述水箱內部，且所述排氣管具有導熱性、以將排氣管內的溫度傳導至所述水箱內。

優選地，所述排氣管的外壁設有散熱翅片。

優選地，還包括通過所述排氣管內的高壓氣體驅動的輔助發電機，所述輔助發電機與所述蓄供電系統電連接。

優選地，所述正電極為伸入於所述電離室內的電極棒，所述負電極為所述電離室的內壁。電離室正負極與電離室相接部位可以進行絕緣處理，以防整機帶電或短路。

優選地，所述高壓水箱內設有用於加速內部水循環的循環泵。

優選地，所述補水箱和所述高壓水箱之間設有補水管路，所述補水管路上沿所述補水箱向所述高壓水箱的補水方向依次設有第一閥門、第二閥門和第三閥門，所述補水管路位於所述第一閥門和所述第二閥門之間的部分還設有與外界連通的旁通管路，所述旁通管路上設有水位開關。

本發明提供的技術方案中，主要採用水與電作為能源，上述蓄供電系統為既能蓄電也能向外供電的系統，當蓄電池電能用盡時用外接電源充電，也可用輔助發電機及電室動能輸出接入的發電機為本系統充電，動能輸出的動能需求量少時則為本系統的電池充電，保證動能做的功不浪費。通過蓄供電系統向電離室內的正電極和負電極放電產生高壓，電離室高正負極與電離室相接部位進行絕緣處理，以防整機帶電或短路。而噴水系統用於將水箱內的水噴入到電離室內，噴水系統向水箱內噴水時，蓄供電系統向正電極和負電極供高壓，使水電離產生電離氣體，溫度能夠升高至六千度左右，釋放出巨大的熱量，同時膨脹推動活塞對外做功進行動力輸出，一部分發電，產生的電能存儲在蓄供電系統內繼續循環使用，另一部分直接動能輸出。

而且，本發明提供的發動機，能夠將發動機的熱膨脹做功與做功後散於電離室外的熱能同排出燃燒室外沒利用的熱能都利用上，以水冷方式回收利用，且不是直接用氣體驅動器輸出動能，而是進入電離室電離後使其再次產生高溫，與下一次衝程的輸入的水共享一電離室，既可推動活塞做功，又可產生更多的熱能，為下一次做功所用，熱能以同樣方式再次回收利用，循環下去，雖然電離水蒸氣還需電能，但經過熱能回收後的水蒸氣的熱能與輸出設備外的水蒸氣的熱能接近相等，這樣電能做功後的大部份熱能就會被多次利用，高效的利用熱能，而現有技術的發動機只利用了第一次熱能膨脹做功，它大幅度提高了電的利用率，達到了節能減排的目的。

另外，它可以將第一電離室做功衝程完成後餘下的壓力傳至第二電離室，也可將第二電離室做功衝程完成後餘下的壓力傳至第一電離室，完成壓力傳遞後才打開排氣開關排氣，這樣既可將動能傳給電離室，又可節省來自高壓氣缸的壓力，保證高壓氣缸的壓力了無論何時都高於電離室做功衝程完成時的壓力，使電能做功剛開始就處於高溫高壓狀態的水蒸氣，電離後產生的熱能與動能就會非常高，而輸入的電能則變化不大，還有可能減少。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例中水等離子熱能發動機示意圖；

圖2-圖10為本發明實施例中發動機工作各個步驟示意圖；

圖11-圖16為本發明實施例中補水箱向高壓水箱補水各個步驟示意圖。

圖中：

第一電離室—11、第二電離室—12、補水箱—13、高壓水箱—14、第一高壓氣管—15、第一控制閥—16、第一電離室的噴水系統—17、第二電離室的噴水系統—18、正電極—19、負電極—20、第一電離室的排氣管—21、第二電離室的排氣管—22、輔助發電機—23、高壓氣缸—24、液位開關—25、循環泵—26、蓄供電系統—27、第一閥門—28、第二閥門—29、第三閥門—30、旁通管路—31、水位開關—32。

具體實施方式

本具體實施方式的目的在於提供一種水等離子熱能發動機，其具有節能環保、使用成本低的效果。

以下，參照附圖對實施例進行說明。此外，下面所示的實施例不對權利要求所記載的發明內容起任何限定作用。另外，下面實施例所表示的構成的全部內容不限於作為權利要求所記載的發明的解決方案所必需的。

請參考圖1，本實施例提供的水等離子熱能發動機包括兩個電離室，兩個電離室通過第一高壓氣管15相連通，第一高壓氣管15上設有用於控制兩個電離室導通或斷開的第一控制閥16，控制器能夠控制第一控制閥16的啟閉。

為了便於描述，下文以第一電離室11和第二電離室12對兩個電離室進行區分，上述「第一」、「第二」並不構成對兩個電離室的設置順序的限定，只用於名稱的區分。

本實施例中發動機工作時，當水等離子熱能發動機的第一電離室11為最小容積時，控制第一高壓氣管15上的第一控制閥16打開，使第二電離室12的壓力傳至第一電離室11之後，如圖2所示。

而後，關閉第一高壓氣管15上的第一控制閥16，並且打開第二電離室12的排氣閥進行排氣，同時打開用於控制b1管的控制閥，使高壓水箱14中的壓力傳至第一電離室11，如圖3所示。

而後，關閉b1管的控制閥，打開噴水系統的噴水閥，在高壓水箱14內的壓力的作用下向第一電離室11噴適當的水，如圖4所示。

而後，關閉第一電離室的噴水系統17的控制閥，打開蓄供電系統27的開關向第一電離室11供電，第一電離室11中的水就會被電離，形成等離子狀態，產生6000度左右的高溫，推動活塞，電能做功開始，如圖5所示。

而後，關閉第二電離室的排氣開關，電能做功結束，如圖6所示。

而後，當第一電離室11快達到最大容積時,控制第一高壓氣管15上的第一控制閥16打開，使第一電離室11的壓力以及高溫高壓氫氧等離子氣體傳至第二電離室12，此為第二電離室12第一加壓，如圖7所示。

而後，關閉第一高壓氣管15上的第一控制閥16，並打開第一電離室11的排氣開關排氣。同時打開b2管的控制閥，使高壓水箱14中的壓力傳至第二電離室12，此為第二電離室12的第二次加壓，如圖8所示。此處，需要說明的是，由於高壓水箱中的氣體只對電離室進行加壓，並沒有推動活塞做功，並且在加壓前就已從第一電離室11獲得了較高的氣壓，所以用氣量會很小，會讓加壓水箱11中的氣壓保持高於上一步電離室的氣壓，遇到高壓水箱中的氣壓低於電離室時，在此步中電離室中的氣體會倒灌入高壓水箱中(此種情況在設備剛起動時才會發生)，從而保證了高壓水箱中的氣壓處於高壓狀態，當高壓水箱中的氣壓低於電離室時，高壓水箱中不會有氣體輸出。

而後關閉b2管的控制閥，打開第二電離室的噴水系統18的噴水閥向第二電離室12噴適當的水，如圖9所示，此為第二電離室的第二次加壓。此處，需要說明的是，一百度以上的水進入高溫的第二電離室，為電離室內部降溫，同時水遇高溫的電離室，生成水蒸氣使電離室內部壓力增加，氣體溫度越高,電阻就越大，用電量就會越小。

而後，關閉第二電離室的噴水系統18的噴水閥，打開蓄供電系統27的開關向第二電離室12供電，第二電離室12中的水就會被電離，形成等離子狀態，產生6000度左右的高溫，第二電離室12做功衝程開始，如圖10所示。

如此循環，實現了上述水等離子熱能發動機的控制流程。

為了提高能量的利用率，第一電離室的排氣管21和第二電離室的排氣管22可以穿過水箱，這樣，排氣時攜帶的餘熱可以被水箱內的水充分吸收，提高了能量的利用率。進一步地，可以在第一電離室的排氣管21和第二電離室的排氣管22上設有散熱翅片，以提高排氣管內的高溫氣體與水的換熱效率。

本實施例中，排氣管內的高溫氣體存在一定的高壓，可以利用該部分高壓帶動輔助發電機23進行發電，產生的電能可以存儲在蓄供電系統內。

另外，本實施例中，兩個電離室的外圍設置有高壓水箱14，高壓水箱14的外殼可以採用加厚材料，使其能承受400至1000個大氣壓，且設防爆限壓裝置。高壓水箱14內可以另設循環泵26使其能在電離室外快速循環流動，達到高效回收電離室餘熱的目的。同時為電離室降溫，保證電離室能正常工作。

在高壓水箱14的外圍另設一補水箱13，補水箱13用於向高壓水箱14補水，兩個電離室的排氣管先經高壓水箱14，再經補水箱13，排氣管內的溫度可以回收至高壓水箱14和補水箱13內，排氣管經高壓水箱散熱後再經經補水箱散熱，使用水入高壓水箱時的溫度接近一百度，保證高壓水箱的水不會因補水而大大溫度及降壓。

本實施例中，在高壓水箱14的上部另設一適當高度的管道、形成高壓氣缸24，裝有液位開關25，使其無論何時都處於無水有氣狀態。高壓氣缸24可以設置有兩個第二高壓氣管，兩個第二高壓氣管分別與兩個電離室相連，為了便於理解，如圖中所示，連接至第一電離室11的第二高壓氣管為b1管，連接至第二電離室12的第二高壓氣管為b2管，在兩個電離室的連接端各設一個用於控制第二高壓氣管的控制閥。

另外，本實施例中，當高壓水箱12內的水量減少至預設水量之後，可通過如下方式進行補水。

初始狀態，如圖11所示，第一閥門28、第二閥門29處於關閉狀態，第三閥門30處於打開狀態。

當系統檢測到需要向高壓水箱12補水時，打開第一閥門28，如圖12所示。補水箱13內的水流入旁通管路31內。

而後水啟動旁通管路31內的水位開關32，並且關閉第三閥門30，如圖13所示。

而後，打開第二閥門29，水在重力作用下，流向第三閥門30處，並且水蒸氣由旁通管路31排出，如圖14所示。

而後，關閉第二閥門29，如圖15所示。

而後，打開第三閥門30，水流入至高壓水箱12內，如圖16所示。

如此設置，在不對高壓水箱12的水降壓的條件下，能夠向其內部進行補水。而且，當排出同等體積的空氣與進入同等體積的水時，高壓水箱12裡的小水壓力保持不變。

本實施例中，兩個電離室的噴水系統的噴水入口可以設置在高壓水箱14內，噴水系統設有噴水閥，當噴水閥打開時，若高壓水箱14內存在有高壓氣體，在壓力的作用下，能夠將水壓入到電離室內，如壓力不夠，電力輔助保證在計劃時間內注入需要數量的水，水進入電離室可以為電離室降溫，保證電離室能正常運行，水遇高溫化為水蒸氣，為電離室增加壓力，在保和水蒸氣下，電離室的氣壓與輸出的動能與熱能是成正比的，也與水的用量成正比，但與電能的輸入並不成正比，與電能輸入的大小影響並不大，因為相比設備剛起動時，電離室氣壓為0，注入的水也是常溫液態的，可能用電量會更大些，因為溫度越低，電阻就越小，用電量就越大，用時更長，且將水從常溫的水電離成高溫等離子需要的熱能也更大，

低壓至高壓進水系統，當高壓水箱需補水時，如果用電能強行注水，則損耗電能，與高壓氣體做的功抵消，大大影響節能，需用空間體等體替換的辦法，無功耗的將高壓氣缸中的水蒸氣與補水箱中的水等體替換，高壓氣缸中的氣壓保持不變，完成補水，如圖11中可看出，替換出的水蒸氣被排至設備外，沒有利用，當然也可以利用，就是直接連接補水箱，但補水箱的入水口處得加一個低壓至高壓進水系統，否則密封后就無法進水，儲存來至高壓水箱中的熱能與動能，加的低壓至高壓進水系統又存在同樣問題，需另加水箱，循環加下去，永遠也不可能利用完熱能，最終熱能也會損耗的，電離室每次產生那麼多的熱能，動能做功是不會帶走熱能的，最終也要損耗掉的，所以本說明只說明理論，具體如何實施可根據需求來定。動能做功只有可能讓電離室氣體少產生熱能與動能，而無法帶走熱能，例如在電離室達到最小容積時突然將活塞固定，不讓運動做功，通電後由於空間太小就會產生更高的溫度與熱能，

本發明有可能存在在不充電的情況下通過自身發的電充電永遠運行下去，且對外輸出動能，主要表現在二個方面，第一，熱能的循環用，因為回收回來的熱能不僅可為本次做功增加動能，也會增加熱能，用的電能則變化不大，增加的熱能又會傳入下次。第二，從補水箱與低壓至高壓進水系統中可以看出，排氣管在補水箱中散熱，補水箱的水最後會加熱成水蒸氣，且動能強勁，但並沒有利用，如需利用，只需在前面再加補水箱與低壓至高壓進水系統，排氣管繼續穿補水箱就可以了，但會存在同樣的問題，最後一個水箱最終也會加熱成水蒸氣，且動能更強勁，證明熱能與動能永遠也用不完，加多少個都有大量熱能與動能的浪費，還會越加越大，這證明沒有利用的熱能與動能是無限大的，前提是設備繼續運行下去，且這些能量都是很好利用的，每加一個補水箱，總體輸出的動能就會增加一部份，且用電量則變化不大，但只是推測，沒有完成相關實驗來證明其正確性，有可能還有想不到的因素在裡面，比如無限的增加設備來節能是否能正常運行呢，所以，「不充電的情況下通過自身發的電充電永遠運行下去，且對外輸出動能」不可作為追求的目標，以免投資進去沒達到想要的收穫從而造成較大的經濟損失。一定要記注「永動機」的教訓。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。