蒸汽馬達的配氣機構的製作方法
2023-10-08 16:47:09 1
蒸汽馬達的配氣機構的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種蒸汽馬達的配氣機構，包括：進氣組件，其包括互相連通的進氣總管和進氣缸管，進氣總管的管路中設有電控閥，電控閥能夠控制進入進氣總管的高壓蒸汽的時刻和流量，進氣缸管與氣缸的進氣口接通，進氣缸管的管路中設有單向節流閥；以及排氣組件，其包括氣腔、設在氣腔內的活塞和與活塞固定連接的氣門，氣腔通過進氣腔管與進氣總管和進氣缸管同時連通；其中在進氣時，單向節流閥使得進氣總管內的高壓蒸汽進入氣腔，進入氣腔內的高壓蒸汽能夠推動活塞驅動氣門將氣缸的排氣口封住。該配氣機構不需要複雜的驅動機構，零部件少，安裝方便快捷，成本相對低，對進、排氣控制方便。
【專利說明】蒸汽馬達的配氣機構
【技術領域】
[0001]本發明涉及蒸汽馬達領域，特別涉及一種無凸輪軸的蒸汽馬達的配氣機構。
【背景技術】
[0002]內燃機將碳氫燃料的化學能轉換為機械能輸出，在這個過程中只有燃料總能量的20-40%轉換為了有用的機械能輸出，其餘能量都被損失掉了，其中很大的一部分是隨著高溫排氣進入了大氣中損失掉的。隨著科技的進步和能源的逐漸枯竭，人們對提高能源的利用率越來越重視，因此出現了許多新技術來提高內燃機的熱效率。
[0003]排氣餘熱能量回收就是眾多新技術中的一種，主要通過三種方式對高溫排氣的能量進行回收:蒸汽馬達、餘熱發電和動力渦輪。蒸汽馬達技術應用相對廣泛，主要原理是利用高溫排氣加熱工質，形成高壓蒸汽工質，高壓蒸汽工質進入蒸汽馬達的氣缸，並在氣缸內膨脹，推動活塞做功，做功結束之後的低壓蒸汽工質排出氣缸。在蒸汽馬達工作過程中，需要配氣機構來實現工質的進入與排出，一般的，現有的蒸汽馬達的配氣機構都採用了跟內燃機一樣的凸輪軸配氣機構。
[0004]凸輪軸配氣機構主要包括凸輪軸、凸輪軸蓋、挺住、推桿、搖臂組件及氣門組件等零部件，其通過凸輪軸上的進、排氣凸輪來驅動相應的進、排氣門，實現進、排氣門的打開和關閉，從而實現進氣和排氣。這種配氣機構可靠性好，能夠承受較大衝擊力，但是結構相對複雜，零部件多，成本非常高，而且需要藉助專用的安裝設備進行安裝，裝配和後期維修都耗費大量時間，不利於快速便捷生產和後期維護。
[0005]公開於該【背景技術】部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於提供一種蒸汽馬達的配氣機構，不需要複雜的驅動機構，零部件少，安裝方便快捷，成本相對低，對進、排氣控制方便，效果好。
[0007]為實現上述目的，本發明提供了一種蒸汽馬達的配氣機構，包括:進氣組件，其包括互相連通的進氣總管和進氣缸管，進氣總管的管路中設有電控閥，電控閥能夠控制進入進氣總管的高壓蒸汽的時刻和流量，進氣缸管與氣缸的進氣口接通，進氣缸管的管路中設有單向節流閥；以及排氣組件，其包括氣腔、設在氣腔內的活塞和與活塞固定連接的氣門，氣腔通過進氣腔管與進氣總管和進氣缸管同時連通；其中在進氣時，單向節流閥使得進氣總管內的高壓蒸汽進入氣腔，進入氣腔內的高壓蒸汽能夠推動活塞驅動氣門將氣缸的排氣口封住。
[0008]優選地，氣門上套設有復位彈簧，在排氣時，復位彈簧驅動氣門復位進而將氣缸的排氣口打開。
[0009]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:通過設置互相關聯的進氣組件和排氣組件，可實現蒸汽馬達的進氣和排氣過程，結構簡單，安裝方便，成本低，能夠大大降低整個配氣機構的重量，而且對進氣時間和時刻控制簡單容易。另外，因為無凸輪軸設置，消除了現有的凸輪軸配氣機構帶來的磨損、摩擦問題，很大程度上減少了能量的消耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是根據本發明的蒸汽馬達的配氣機構的示意圖；
[0011]圖2是根據本發明的蒸汽馬達的配氣機構的進氣示意圖；
[0012]圖3是根據本發明的蒸汽馬達的配氣機構的排氣示意圖。
[0013]主要附圖標記說明:
[0014]1-進氣組件，11-進氣總管，12-電控閥，13-進氣缸管，14-單向節流閥。2_排氣組件，21-氣腔，22-活塞，23-復位彈黃，24-氣門。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖，對本發明的【具體實施方式】進行詳細描述，但應當理解本發明的保護範圍並不受【具體實施方式】的限制。
[0016]除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權利要求書中，術語「包括」或其變換如「包含」或「包括有」等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而並未排除其它元件或其它組成部分。
[0017]如圖1所示，根據本發明【具體實施方式】的一種蒸汽馬達的配氣機構，包括進氣組件I和排氣組件2，其中進氣組件I包括互相連通的進氣總管11和進氣缸管13，進氣總管
11的管路中設有電控閥12，電控閥12能夠控制進入進氣總管11的高壓蒸汽的時刻和流量，進氣缸管13與氣缸3的進氣口 31接通，進氣缸管13的管路中設有單向節流閥14。排氣組件2包括氣腔21、設在氣腔21內的活塞22和與活塞22固定連接的氣門24，氣腔21通過進氣腔管15與進氣總管和進氣缸管13同時連通。其中在進氣時，單向節流閥14使得進氣總管11內的高壓蒸汽進入氣腔21，進入氣腔21內的蒸汽能夠推動活塞22驅動氣門24將氣缸的排氣口 32封住。本實施例的配氣機構無需設置凸輪軸，通過設置電控閥12和單向節流閥14，在氣缸做功時，進氣總管11內的高壓蒸汽優先進入氣腔21內推動活塞驅動氣門動作進而將氣缸的排氣口 32封住。
[0018]上述方案中，電控閥12為大流量、常關閥門，閥門的開啟、關閉時間均可控制，進氣總管11為蒸汽的進入通道，且通過電控閥12來控制蒸汽的進入時刻和流量，進氣缸管13連通氣缸3,單向節流閥14設在進氣缸管13內部,蒸汽只能通過單向節流閥14進入氣缸，而不能通過單向節流閥14排出氣缸，同時通過單向節流閥14的截流作用，蒸汽通過時會受到一定阻力。另外，進氣缸管13和進氣腔管15是之間相通的，進氣腔管15連通排氣組件2，蒸汽可在進氣組件I和排氣組件2之間直接流通。還有，活塞22在氣腔21中可來回往復運動，活塞22與氣門24相對固定，活塞22的運動將帶動氣門24 —起運動，在氣缸做功時，氣門24封住排氣口 32，做功完成後，氣腔21內的壓力消失，氣門24失去作用，氣缸內的廢氣可通過排氣口 32排除，作為一種優選實施例，在活塞22和氣門24之間設有復位彈簧23，正常狀態下，復位彈簧23支撐起活塞22，當活塞22受到蒸汽壓力時，復位彈簧23也被壓縮，活塞22下移，當活塞22上的蒸汽壓力消失時，復位彈簧23復位，活塞22上移，也即正常狀態下，排氣組件2的氣門24未關閉排氣口 32，排氣口 32為常開狀態。
[0019]具體地，本實施例的蒸汽馬達的配氣機構的工作過程為:圖2所示為進氣過程，蒸汽從進氣總管11進入，遇到常關電控閥12(電控閥12的開啟時刻和時間就決定了進氣時刻和時間)，電控閥12打開，蒸汽通過電控閥12之後分成兩路，一路通過進氣缸管13和單向節流閥14之後，通過進氣口 31進入氣缸；另一路通過進氣腔管15進入排氣組件2的氣腔21。在進氣過程中，由於單向節流閥14的截流作用，蒸汽會優先通過進氣腔管15進入氣腔21，優先進入氣腔21的高壓蒸汽的壓力作用在活塞22上，活塞22受到蒸汽壓力之後壓縮彈簧23，同時帶動氣門24向下運動，此時向下運動的氣門24將關閉氣缸3上的排氣口32，進氣結束時，關閉電控閥12即可。排氣口 32關閉之後，通過進氣缸管13進入氣缸的高壓蒸汽在氣缸中膨脹做功，不用擔心蒸汽從排氣口 32逸出。
[0020]圖3所示為排氣過程，隨著高壓蒸汽在氣缸中膨脹做功，蒸汽的壓力越來越小。由於進氣缸管13和進氣腔管15之間是相通的，氣腔21中的蒸汽壓力會隨著氣缸3中的蒸汽壓力減小而減小，最後兩者壓力基本相同。膨脹做功結束後，氣缸3、氣腔21中的蒸汽壓力都非常小且基本相同，這時作用在活塞22上的蒸汽壓力非常小，不足以壓縮復位彈簧23，復位彈簧23將自動復位，支撐起活塞22，活塞22帶動氣門24向上運動，此時向上運動的氣門24將打開氣缸3上的排氣口 32，排氣口 32打開之後，氣缸3內的做完膨脹功之後的廢氣從排氣口 32排出。由於進氣缸管13中設計有單向節流閥14(蒸汽只能通過它進入，不能排出)，所以在排氣過程中做完膨脹功之後的廢氣不會通過進氣口 31排出，不會重新進入到進氣腔管15和氣腔21中。
[0021]綜上，通過設置互相關聯的進氣組件和排氣組件，可實現蒸汽馬達的進氣和排氣過程，結構簡單，安裝方便，成本低，能夠大大降低整個配氣機構的重量，而且對進氣時間和時刻控制簡單容易。另外，因為無凸輪軸設置，消除了現有的凸輪軸配氣機構帶來的磨損、摩擦問題，很大程度上減少了能量的消耗。
[0022]前述對本發明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述並非想將本發明限定為所公開的精確形式，並且很顯然，根據上述教導，可以進行很多改變和變化。對示例性實施例進行選擇和描述的目的在於解釋本發明的特定原理及其實際應用，從而使得本領域的技術人員能夠實現並利用本發明的各種不同的示例性實施方案以及各種不同的選擇和改變。本發明的範圍意在由權利要求書及其等同形式所限定。
【權利要求】
1.一種蒸汽馬達的配氣機構，其特徵在於，包括: 進氣組件，其包括互相連通的進氣總管和進氣缸管，所述進氣總管中設有電控閥，所述電控閥能夠控制高壓蒸汽進入所述進氣總管的時刻和流量，所述進氣缸管與氣缸的進氣口接通，所述進氣缸管中設有單向節流閥；以及 排氣組件，其包括氣腔、設在所述氣腔內的活塞和與所述活塞固定連接的氣門，所述氣腔通過進氣腔管與所述進氣總管和所述進氣缸管同時連通； 其中在進氣時，所述單向節流閥使得所述進氣總管內的高壓蒸汽進入所述氣腔，進入所述氣腔內的高壓蒸汽能夠推動所述活塞驅動所述氣門將氣缸的排氣口封住。
2.根據權利要求1所述的蒸汽馬達的配氣機構，其特徵在於，所述氣門上套設有復位彈簧，在排氣時，所述復位彈簧驅動所述氣門復位進而將所述氣缸的排氣口打開。
【文檔編號】F01L15/14GK104329137SQ201410557313
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月20日 優先權日:2014年10月20日
【發明者】舒正龍, 楊劍, 班智博, 陶澤民 申請人:廣西玉柴機器股份有限公司