一種熱能動力機器的製造方法
2023-05-31 08:41:26 2
一種熱能動力機器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種熱能動力機器，包括吸熱器、導熱器、氣化裝置、做功機構、冷卻裝置、傳動裝置和循環裝置，其特徵是：吸熱器通過管道連接導熱器，導熱器設置在氣化裝置上，氣化裝置連接做功機構，做功機構連接冷卻裝置和傳動裝置，冷卻裝置連接循環裝置，循環裝置連接氣化裝置，傳動裝置關聯循環裝置，每完成一次循環，循環裝置開啟關閉一次。本實用新型有工質循環使用，無汙染；熱能轉換效率65%-98%；能調整輸出功率；該設備是對工質進行氣化做功，整個過程不產生爆震；機器結構簡單，能替代常規能源消耗，經濟效益高，節能環保，噪音小。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬於熱能動力機器領域，尤其是利用太陽能、地熱、可燃物燃燒產生的 高溫氣體、內燃機熱能或尾氣、工廠排出的高溫氣體等熱能轉換成動能的動力機器。 一種熱能動力機器
【背景技術】
[0002] 傳統的動力機器有蒸汽機、內燃機、外燃機。
[0003] 蒸汽機：離不開鍋爐，整個裝置既笨重又龐大；新蒸汽的壓力和溫度不能過高，排 氣壓力不能過低，熱效率難以提高；它是一種往復式機器，慣性限制了轉速的提高；工作過 程是不連續的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。
[0004] 內燃機：結構複雜，對燃料要求較高，對燃料的潔淨度要求嚴格，對環境汙染。
[0005] 外燃機，如熱氣機是其中一種，熱氣機與內燃機比較具備以下優點：
[0006] 適用於各種能源，無論是液態的、氣態的或固態的燃料，當採用載熱系統（如熱 管）間接加熱時，幾乎可以使用任何高溫熱源（太陽能放射性同位素和核反應等），而發動 機本身（除加熱器外）不需要作任何更改。同時熱氣機無需壓縮機增壓，使用一般風機即可 滿足要求，並允許燃料具有較高的雜質含量；熱氣機單機容量小，機組容量從20 - 50kw，可 以因地制宜的增減系統容量；結構簡單，零件數比內燃機少40%，降價空間大；維護成本低。
[0007] 熱氣機在運行時，由於燃料在氣缸外的燃燒室內連續燃燒，獨立於燃氣的工質通 過加熱器吸熱，並按斯特林循環對外做功，因此避免了類似內燃機的爆震做功和間歇燃燒 過程，從而實現了高效、低噪和低排放運行。高效：總能效率達到80%以上；低噪：1米處裸 機噪音底於68dBA ;低排放：尾氣排放達到歐5標準。
[0008] 由於工質不燃燒，外燃機避免了傳統內燃機的震爆做功問題，從而實現了高效率、 低噪音、低汙染和低運行成本。外燃機可以燃燒各種可燃氣體，如：天然氣、沼氣、石油氣、氫 氣、煤氣等，也可燃燒柴油、液化石油氣等液體燃料，還可以燃燒木材，以及利用太陽能等。 只要熱腔達到700°C，設備即可做功運行，環境溫度越低，發電效率越高。外燃機最大的優點 是出力和效率不受海拔高度影響，非常適合於高海拔地區使用。
[0009] 同時熱氣機尚存在的主要問題和缺點是：製造成本較高，工質密封技術較難，密封 件的可靠性和壽命還存在問題，材料成本高，功率調節控制系統較複雜，機器較為笨重；膨 脹室、壓縮室、加熱器、冷卻室、再生器等的成本高，熱量損失是內燃發動機的2-3倍等。 [0010] 有機朗肯循環系統包括泵、蒸發器、膨脹機、發電機、冷凝器等。吸熱器吸收太陽輻 照，吸熱器內換熱介質溫度升高，換熱介質通過蒸發器把熱量傳給有機工質。有機工質在蒸 發器中定壓加熱，高壓的氣態有機工質進入膨脹機膨脹做功，帶動發電機發電；膨脹機尾部 排出的有機工質進入冷凝器中定壓冷凝，冷凝器出口的有機工質經過泵加壓後進入蒸發器 完成一次發電循環。
[0011]有機朗肯循環系統存在轉換效率不高，體積大，需要藉助結構複雜的膨脹機做功。
【發明內容】
[0012] 本實用新型克服了斯特林發動機存在的膨脹室、壓縮室、加熱器、冷卻室、再生器 等的成本高，熱量損失是內燃發動機的2-3倍等問題；克服了有機朗肯循環系統需要膨脹 機或汽輪機，製造成本高的技術難題。本實用新型提出的熱能動力機器是利用現有單缸或 多缸發動機結構，結合熱氣機和有機朗肯循環系統優點的動力設備。由吸熱器把熱能吸收 後對氣化反應器進行加熱，使工質高溫氣化彭脹推動活塞產生動能做功。
[0013] 本實用新型提供了 一種熱能轉換效率1?、工質能循環使用、最大功率範圍內能調 整工質數量來調整輸出功率、能通過調整溫度進行調整輸出功率、機器輸出功率平穩的熱 動力設備。
[0014] 本實用新型採用的技術方案是：一種熱能動力機器，包括吸熱器、導熱器、氣化裝 置、做功機構、冷卻裝置、傳動裝置和循環裝置，其特徵是：吸熱器通過管道連接導熱器，導 熱器設置在氣化裝置上，氣化裝置連接做功機構，做功機構連接冷卻裝置和傳動裝置，冷卻 裝置連接循環裝置，循環裝置連接氣化裝置，傳動裝置關聯循環裝置，每完成一次循環，循 環裝置開啟關閉一次。
[0015] 進一步，吸熱器能吸收太陽能、地熱、可燃物燃燒產生的高溫氣體、內燃機尾氣、工 廠排出的高溫氣體等熱能。
[0016] 進一步，導熱器包括設置在氣化反應器上的氣化導熱片和設置在氣缸外層的保溫 層。
[0017] 進一步，氣化裝置包括壓力殼、氣化導熱片、氣孔、霧化器，氣化導熱片設置在壓力 殼上，氣化導熱片上陣列設有氣孔，壓力殼進氣端設有霧化器。
[0018] 進一步，做功機構包括氣缸和設在內部的活塞，設置在活塞上的活塞環，與活塞連 接的連杆，與連杆連接的曲軸，設在曲軸內的軸承。
[0019] 進一步，冷卻裝置包括設置在氣缸上的排氣閥，通過管道與排氣閥連接的冷疑器， 通過管道與冷疑器連接的儲液罐，排氣閥關聯傳動軸，每完成一次循環排氣閥開啟關閉一 次。
[0020] 進一步，傳動裝置包括機殼上設置的軸承，設在曲軸內的軸承，固定在軸承上的傳 動軸。
[0021] 進一步，循環裝置包括通過管道與儲液罐連接的壓力泵，通過管道與壓力泵連接 的霧化器。
[0022] 吸熱器吸收太陽能、地熱、可燃物燃燒產生的高溫氣體、內燃機尾氣、工廠排出的 高溫氣體等熱能直接或者通過管道傳遞熱量給導熱器，管道內設有流動的導熱介質；導熱 器交錯接觸分布或者平行接觸分布或者包覆接觸分布在氣化裝置上；做功機構是由氣缸、 活塞、活塞環、連杆、曲軸等組成；氣化裝置設置在氣缸的上止點，氣缸的上止點設有排氣 閥，排氣閥關聯傳動軸，活塞到達氣缸的下止點時，傳動軸旋轉一周推動排氣閥開啟關閉一 次，氣化的工質通過排氣閥排出，排出的氣態工質通過管道連接冷卻裝置，冷卻裝置使氣化 的工質液化；循環裝置由管道、儲液罐和壓力泵組成，使工質在氣化裝置、做功機構、冷卻裝 置和循環裝置之間以液態工質和氣態工質循環，傳動裝置包含傳動軸和軸承，做功機構連 接傳動裝置輸出動能。
[0023] 上述熱能動力機器做功的方法如下：
[0024] 1)加熱步驟是指吸熱器吸收外界熱源，熱能通過導熱片把氣化反應器工質加熱 至做功所需壓力時的氣化溫度的過程，氣缸壓力高時所需氣化溫度高，氣缸壓力低時所需 氣化溫度低；
[0025] 2)注液步驟是指通過壓力泵把液體加壓到霧化器將液體均勻注入氣化反應器 的過程；
[0026] 3)氣化步驟是指氣化反應器內霧化的液體工質受熱瞬間氣化的過程；
[0027] 4)做功步驟是指液體工質受熱氣化後膨脹推動活塞從上止點到達下止點的過 程；
[0028] 5)排氣步驟是指活塞到達下止點時打開排氣閥，氣體工質通過排氣閥排出，通過 飛輪慣性把活塞推到上止點並關閉排氣閥的過程；
[0029] 6)冷卻步驟是指從排氣閥排出的高溫氣體通過冷疑器液化的過程；
[0030] 7)通過以上1至6步驟循環工作，通過傳動裝置把動能輸出。
[0031] 本實用新型的優點是：1.工質循環使用，無汙染；2.熱能轉換效率65%_98% ;3.生 產時能根據所需功率調整機器氣缸容量或數量調整輸出功率；4.在最達功率範圍內能調 整注液調整輸出功率；5.該設備是對工質進行氣化做功，整個過程不產生爆震；6.機器結 構簡單；7.該設備與現有內燃機最大的不同在於，熱能在氣缸外的燃燒室內連續燃燒或者 太陽熱能等，通過導熱片傳給工質，工質不直接參與燃燒，也不更換。而內燃機的燃料則在 燃燒室內間歇性燃燒，工質就是燃料，每一個工作循環都更換（即本實用新型液體工質加熱 轉換氣體工質，氣體工質液化轉換成液體工質)，能替代常規能源消耗，經濟效益高，節能環 保，噪音小。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032] 圖1是本實用新型原理框圖；
[0033] 圖2是本實用新型結構示意圖；
[0034] 圖3是本實用新型做功循環原理圖；
[0035] 圖4是本實用新型氣化裝置結構圖；
[0036] 圖中：1為吸熱器；2為氣化導熱片；3為保溫層；4為缸蓋；5為壓力泵；6為霧化 器；7為排氣閥；8為氣化反應器；9為氣缸；10為活塞；11為活塞環；12為連接銷；13為連 杆；14為曲軸；15為軸承；16為機殼；17為冷疑器；18為傳動軸；19為儲液罐；20為管道； 21為壓力殼；22為氣孔；101為吸熱器；102為導熱器；103為氣化裝置；104為做功機構； 105為傳動裝置；106為冷卻裝置；107為循環裝置；201為加熱步驟；202為注液步驟；203 為氣化步驟；204為做功步驟；205為排氣步驟；206為冷卻步驟。
【具體實施方式】
[0037] 參照附圖1-3,本實用新型的實施方式是：
[0038] 一種熱能動力機器，由吸熱器1、氣化導熱片2、保溫層3、缸蓋4、壓力泵5、霧化器 6、排氣閥7、氣化反應器8、氣缸9、活塞10、活塞環11、連接銷12、連杆13、曲軸14、軸承15、 機殼16、冷疑器17、傳動軸18、儲液罐19和管道20組成，氣缸9內設有活塞10,活塞10設 有活塞環11，活塞10通過連接銷12連接連杆13,連杆13連接曲軸14,曲軸14設有軸承 15,軸承15固定在傳動軸18上，傳動軸18通過軸承固定在機殼16上，傳動軸18 -端設有 壓力泵5 ;壓力泵5 -端通過管道20連接霧化器6,另一端通過管道20連接儲液罐19,連 接儲液罐19的管道20延伸至儲液罐19下部；氣缸9的缸壁真空，氣缸9外層設有保溫層 3 ;氣缸9上止點設有氣化反應器8,由缸蓋4固定；氣化反應器8通過管道20連接吸熱器 1，氣缸9上止點側壁設有排氣閥7,排氣閥7通過管道20連接冷疑器17 -端，冷疑器17另 一端通過管道20連接儲液罐19 ;吸熱器1 一端連接氣化導熱片2 -端，另一端連接氣化導 熱片2另一端；氣化反應器8包括壓力殼21、氣化導熱片2和氣孔22 ;氣化導熱片2設置 在壓力殼21上，氣化導熱片2上陣列設有氣孔22,壓力殼21進氣端設有霧化器6,霧化器 6設置在氣化反應器8頂層。
【權利要求】
1. 一種熱能動力機器，包括吸熱器、導熱器、氣化裝置、做功機構、冷卻裝置、傳動裝置 和循環裝置，其特徵是：吸熱器通過管道連接導熱器，導熱器設置在氣化裝置上，氣化裝置 連接做功機構，做功機構連接冷卻裝置和傳動裝置，冷卻裝置連接循環裝置，循環裝置連接 氣化裝置，傳動裝置關聯循環裝置，每完成一次循環，循環裝置開啟關閉一次。
2. 如權利要求1所述熱能動力機器，其特徵是：所述吸熱器能吸收太陽能、地熱、可燃 物燃燒產生的高溫氣體、內燃機尾氣、工廠排出的高溫氣體的熱能。
3. 如權利要求1所述熱能動力機器，其特徵是：所述導熱器包括設置在氣化反應器上 的氣化導熱片和設置在氣缸外層的保溫層。
4. 如權利要求1所述熱能動力機器，其特徵是：所述氣化裝置包括壓力殼、氣化導熱 片、氣孔、霧化器，氣化導熱片設置在壓力殼上，氣化導熱片上陣列設有氣孔，壓力殼進氣端 設有霧化器。
5. 如權利要求1所述熱能動力機器，其特徵是：所述做功機構包括氣缸和設在內部的 活塞，設置在活塞上的活塞環，與活塞連接的連杆，與連杆連接的曲軸，設在曲軸內的軸承。
6. 如權利要求1所述熱能動力機器，其特徵是：所述冷卻裝置包括設置在氣缸上的排 氣閥，通過管道與排氣閥連接的冷疑器，通過管道與冷疑器連接的儲液罐，排氣閥關聯傳動 軸，每完成一次循環排氣閥開啟關閉一次。
7. 如權利要求1所述熱能動力機器，其特徵是：所述傳動裝置包括機殼上設置的軸承， 設在曲軸內的軸承，固定在軸承上的傳動軸。
8. 如權利要求1所述熱能動力機器，其特徵是：所述循環裝置包括通過管道與儲液罐 連接的壓力閥，通過管道與壓力閥連接的霧化器。
9. 如權利要求1-8其中之一所述熱能動力機器，由吸熱器（1)、氣化導熱片（2)、保溫 層（3)、缸蓋（4)、壓力閥（5)、霧化器（6)、排氣閥（7)、氣化反應器（8)、氣缸（9)、活塞（10)、 活塞環（11)、連接銷（12)、連杆（13)、曲軸（14)、軸承（15)、機殼（16)、冷疑器（17)、傳動軸 (18)、儲液罐（19)和管道（20)組成，氣缸（9)內設有活塞（10)，活塞（10)設有活塞環（11)， 活塞（10)通過連接銷（12)連接連杆（13)，連杆（13)連接曲軸（14)，曲軸（14)設有軸承 (15)，軸承（15)固定在傳動軸（18)上，傳動軸（18)通過軸承固定在機殼（16)上，傳動軸 (18 ) -端設有壓力閥（5 );壓力閥（5 ) -端通過管道（20 )連接霧化器（6 )，另一端通過管道 (20)連接儲液罐（19)，連接儲液罐（19)的管道（20)延伸至儲液罐（19)下部；氣缸（9)的 缸壁真空，氣缸（9)外層設有保溫層（3);氣缸（9)上止點設有氣化反應器（8)，由缸蓋（4) 固定；氣化反應器（8)通過管道（20)連接吸熱器（1)，氣缸（9)上止點側壁設有排氣閥（7)， 排氣閥（7 )通過管道（20 )連接冷疑器（17 ) -端，冷疑器（17 )另一端通過管道（20 )連接儲 液罐（19);吸熱器（1) 一端連接氣化導熱片（2)-端，另一端連接氣化導熱片（2)另一端； 氣化反應器（8)包括壓力殼（21)、氣化導熱片（2)和氣孔（22);氣化導熱片（2)設置在壓力 殼（21)上，氣化導熱片（2)上陣列設有氣孔（22)，壓力殼（21)進氣端設有霧化器（6)，霧化 器（6 )設置在氣化反應器（8 )頂層。
【文檔編號】F02G1/044GK203892057SQ201420215073
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月30日 優先權日:2014年4月30日
【發明者】郭遠軍 申請人:郭遠軍