專利名稱：旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種將太陽熱能轉(zhuǎn)化為機械能及電能的旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱 動力機。
技術背景由于化石能源資源的有限性及其利用過程產(chǎn)生環(huán)境污染的嚴重性，用潔凈、取之 不盡、免費獲得的太陽熱能取代資源有限、污染環(huán)境的化石能源。對人類可持續(xù)發(fā)展和地球 的生態(tài)環(huán)境保護都有重要意義。低成本、有效的太陽熱能轉(zhuǎn)換是未來對清潔、充足的能源需 求的重要解決方案。目前，公知的太陽能利用技術主要是光伏電池和太陽能熱電。光伏電 池因制造耗能大，價格昂貴，轉(zhuǎn)換效率低而使應用受限制?，F(xiàn)有的太陽能熱電是槽式、塔式 和碟式系統(tǒng)等不同方式聚光集熱形式，來聚集太陽熱能。熱電轉(zhuǎn)換部分基本組成與常規(guī)化 石燃料發(fā)電方式相同，均應用常規(guī)汽輪機組進行水蒸汽朗肯循環(huán)或低沸點工質(zhì)蒸汽朗肯循 環(huán)技術帶動發(fā)電機發(fā)電。碟式斯特林效率比其他方式稍高，但造價更昂貴。目前只有槽式 線聚焦系統(tǒng)實現(xiàn)了商業(yè)化，其他都處在實驗示范階段。都存在熱電轉(zhuǎn)換效率低、系統(tǒng)熱損耗 大、定日聚光控制系統(tǒng)復雜、設備規(guī)模龐大、設備造價昂貴投資成本高等問題
實用新型內(nèi)容
為了解決目前太陽能熱動力及發(fā)電的熱能轉(zhuǎn)換效率低、系統(tǒng)熱損耗大、定日控制 系統(tǒng)復雜、設備規(guī)模龐大、設備造價昂貴的一系列技術問題。本實用新型提供一種廉價、簡 單、環(huán)保、高效的太陽能熱動力機及發(fā)電系統(tǒng)。所述旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機及發(fā)電系統(tǒng)是由太陽能集熱器加熱導熱油。當 集熱器內(nèi)導熱油溫度升高到設定溫度值時，由循環(huán)油泵把集熱器中已加熱升溫的導熱油輸 入儲熱缸內(nèi)。同時也是把儲熱缸內(nèi)低溫的導熱油輸入太陽能集熱器內(nèi)。將設置在儲熱缸導 熱油中的熱動力機汽缸加熱升溫到運行要求溫度。在密閉連接于汽缸的注液熱管腔和可變 容積汽缸腔內(nèi)，由注液電磁閥直接注入液態(tài)低沸點工質(zhì)，發(fā)生汽化爆炸并形成高壓蒸汽，驅(qū) 動滑片及轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動作功，汽缸體的高溫使汽化工質(zhì)在缸內(nèi)繼續(xù)膨脹，并同時進行排汽。 排汽后的高溫汽態(tài)工質(zhì)再回熱給導熱油后，進入封閉冷凝系統(tǒng)冷凝回液態(tài)循環(huán)使用。本實用新型旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機是以缸內(nèi)直接工質(zhì)注液，汽化爆炸膨脹 作功、排汽冷凝的三個行程方式連續(xù)工作的熱機系統(tǒng)，利用高溫密封腔內(nèi)低沸點液體相變 汽化爆炸原理。通過熱功轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生動力輸出及帶動發(fā)電機發(fā)電。高溫密封腔內(nèi)低沸點液 體相變汽化爆炸實際上也是一種能量釋放形式。目前為止還未有作為能量釋放及膨脹作功 利用層面的技術應用。本實用新型以潔凈、取之不盡、免費獲得的太陽能為第一應用選擇。采用常溫常壓 下的液態(tài)低沸點物質(zhì)如正戊烷或異戊烷等作為工質(zhì)。在成本較低的普通熱管式真空玻璃管 集熱器能達到的最高集熱溫度范圍內(nèi)，就能產(chǎn)生高壓蒸汽。由此，可達成分散式、小型化、大 范圍的太陽熱能利用。[0007]本系統(tǒng)也可以利用其它如地熱、工業(yè)余熱、發(fā)動機余熱等中低溫熱能，或使用燃料 燃燒加熱熱動力機儲熱缸。根據(jù)熱源的不同，而選擇與熱源溫度相適應的不同沸點的循環(huán) 工質(zhì)。只要儲熱缸溫度高于循環(huán)工質(zhì)沸點，設備即可運行做功。以滿足更廣泛領域的有效 熱能轉(zhuǎn)化。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所解決的太陽能熱能轉(zhuǎn)換及發(fā)電系統(tǒng)的技術問題所 采用的技術方案一種廉價、簡單、環(huán)保、有效的旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機系統(tǒng)，包括 1，太陽能集熱導熱油封閉循環(huán)回路2，全封閉太陽能熱動力機系統(tǒng)3，全封閉低沸點工質(zhì)循 環(huán)回路。1，所述太陽能集熱導熱油封閉循環(huán)回路由熱管式真空玻璃集熱器、導熱油、循環(huán) 油泵、儲熱缸、熱管回熱器、導熱油輸送管道組成。所述太陽能集熱導熱油封閉循環(huán)回路，其特征在于太陽能集熱器系統(tǒng)采用成本較 低的常規(guī)熱管式真空玻璃集熱器集熱，無需復雜定日控制系統(tǒng)。所述熱管的冷凝段插入導 熱油流道內(nèi)，熱管蒸發(fā)段設在真空玻璃管中。導熱油流道兩端分別設高溫導熱油出口與低 溫導熱油入口。太陽能集熱器中的導熱油流道內(nèi)高溫導熱油出口處設有導熱油溫度傳感 器，當導熱油溫度上升到設定的符合太陽能熱動力機系統(tǒng)運行要求的溫度值時，控制所述 循環(huán)油泵的開啟運行。當導熱油溫度下降到設定的系統(tǒng)停止要求的溫度值時，控制所述循 環(huán)油泵的停止運行。 所述導熱油輸送管道連接太陽能集熱器高溫導熱油出口與儲熱缸導熱油入口，管 道上設有用于推動導熱油循環(huán)的循環(huán)油泵。由循環(huán)油泵把集熱器中已加熱升溫的導熱油輸 入儲熱缸內(nèi)。同時也是把儲熱缸內(nèi)低溫的導熱油經(jīng)熱管回熱器回熱后輸入太陽能集熱器 內(nèi)。所述導熱油輸送管道連接儲熱缸導熱油出口和熱管回熱器導熱油入口，熱管回熱器由 導熱油腔和汽腔構成。導熱油腔設有導熱油出、入口。汽腔設有汽態(tài)工質(zhì)出、入口。熱管回 熱器特征在于回熱器熱管的冷凝段插入導熱油腔中，熱管蒸發(fā)段設在熱管回熱器汽腔中， 因熱管具有很高的導熱能力和單向?qū)嵝?。在所述太陽能熱動力機排汽后的高溫汽態(tài)工 質(zhì)，進入熱管回熱器后向熱管蒸發(fā)段放熱，使油腔內(nèi)冷凝段升溫回熱導熱油，汽態(tài)工質(zhì)因放 熱而溫度降低，加快冷凝回復液態(tài)速度。所述儲熱缸，其特征在于由絕熱保溫材料覆蓋外層 的圓筒缸體。儲熱缸內(nèi)的導熱油中固定設置有旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機機體。在高溫 導熱油傳熱下，使汽缸壁和上、下缸蓋始終保持高溫。2，所述全封閉太陽能熱動力機系統(tǒng)由汽缸、上、下端蓋、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、雙層榫形滑 片、注液管、排汽管、單向注液電磁閥、注液熱管、注液頭、磁力傳動器、磁力傳動輸出軸、注 液角度盤、注液角度傳感器、發(fā)電機、啟動機組成所述旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機固定設在儲熱缸導熱油中，儲熱缸內(nèi)設有導熱 油溫度傳感器。圓筒形汽缸兩側(cè)端面固定設置有上、下端蓋。與圓筒形汽缸體平行偏心安 裝的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上固定有圓柱形轉(zhuǎn)子。在缸體內(nèi)壁上開有和轉(zhuǎn)子相切密封弧凹槽。所述密 封弧凹槽與轉(zhuǎn)子半徑相同以使圓柱形轉(zhuǎn)子外緣與缸體內(nèi)壁密封弧滑動相接，保持轉(zhuǎn)子與缸 體內(nèi)壁有良好的密封和潤滑。因所述轉(zhuǎn)子在汽缸內(nèi)偏心配置，汽缸內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子外表面間就 構成一個月牙形容積空間。所述轉(zhuǎn)子沿軸縱向開有兩個互相對稱的滑片槽?；壑懈髟O置有一副與其保持 滑動接觸密封的雙層榫形滑片。所述雙層榫形滑片沿軸向設有互相對應的彈簧孔，孔內(nèi)有推力彈簧。雙層榫形滑片由彈簧推力沿軸向端蓋面推出，與所述缸體上、下端蓋保持滑動接 觸密封。所述滑片槽及滑片徑向都設有互相對應的彈簧孔，孔內(nèi)各有推力彈簧。在彈簧推 力下把滑片往徑向缸體內(nèi)壁方向推出，使滑片外緣端與缸體內(nèi)壁密封保持滑動接觸密封； 隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，無論滑片處于任何位置，每個滑片的端部能同時與汽缸形成兩條密封線所 述雙層榫形滑片將缸內(nèi)容積腔交替分隔成相隔絕的容積變化的做功腔及排汽腔。雙層榫形 滑片機構可有效降低功率損失、泄漏損失，提高機器的可靠性。在所述缸體內(nèi)壁密封弧凹槽起始處，分別開有進液口和排汽口，并分別設置注液 管和排汽管。注液管由高導熱金屬材料制成，注液管上部固定連接單向注液電磁閥。單向 注液電磁閥只設定為單向注液進入汽缸內(nèi)。由絕熱材料制成軸向開有2個以上小孔噴口的 注液頭固定安裝在注液管內(nèi)，并與單向注液電磁閥密封連接。注液管下部與汽缸內(nèi)腔相通， 管內(nèi)徑向固定2根以上輻射布置的注液熱管，與注液頭小孔噴口相對應固定設置。注液熱 管的蒸發(fā)段在儲熱缸導熱油中。冷凝段徑向插入注液管腔中。工質(zhì)注液時，工質(zhì)對準噴射 在注液熱管的高溫冷凝段上。在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，滑片進入工質(zhì)注液角度時。也就是滑片轉(zhuǎn)過進 液口，滑片與缸內(nèi)容積最小時。轉(zhuǎn)子軸上固定的注液角度盤轉(zhuǎn)動到設定的角度時，固定在缸 體上的注液角度傳感器傳達信號到單向注液電磁閥，控制單向注液電磁閥開啟注液。低沸 點液體工質(zhì)在注液熱管及高溫汽缸內(nèi)進行定量注液，低沸點液體工質(zhì)接觸高溫熱管時引發(fā) 相變汽化爆炸。因注液管下部與注液熱管及汽缸內(nèi)腔相通，高壓膨脹汽態(tài)工質(zhì)推動滑片并 帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)作功。因熱管具備高傳熱效率。每次低沸點液體工質(zhì)噴注后，注液管內(nèi)的金 屬熱管冷凝端能瞬間回熱，保持高溫。可保證低沸點液體工質(zhì)快速噴注具有連續(xù)性。因在 所述在導熱油傳熱下，汽缸壁和上、下缸蓋始終保持著高溫。轉(zhuǎn)子與缸體內(nèi)壁有密封，缸內(nèi) 高溫使汽化工質(zhì)繼續(xù)在月牙形容積缸內(nèi)膨脹，膨脹力推動滑片并帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)作功。轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)動過程中，由滑片一側(cè)徑向及端向滑動構成密封的高壓膨脹容積逐步變大，而滑片另一 側(cè)低壓排汽容積逐步變小。由排汽管排出上一工作循環(huán)留在汽缸內(nèi)的汽態(tài)工質(zhì)。在工作時 序上，膨脹行程、排汽行程在同一個滑片的兩側(cè)，同一個工作時間段內(nèi)完成?；D(zhuǎn)過排汽 管口進入缸體內(nèi)壁密封弧凹槽后，高壓膨脹汽態(tài)工質(zhì)因與排汽管相通而降壓。轉(zhuǎn)子軸的動 力傳輸?shù)矫芊獍惭b的磁力傳動器的磁力傳動輸出軸，輸出動力并帶動發(fā)電機發(fā)電。3.所述全封閉低沸點工質(zhì)循環(huán)回路由熱管回熱器、工質(zhì)加熱壓力罐、工質(zhì)冷凝 器、工質(zhì)補充貯液罐、工質(zhì)單向加壓泵、工質(zhì)輸送管道組成。所述在太陽能熱動力機排汽后的降低壓力高溫汽態(tài)工質(zhì)，由轉(zhuǎn)子上的滑片排汽面 排汽壓入熱管回熱器汽腔，因熱管具有很高的導熱能力和優(yōu)良的等溫性。高溫汽態(tài)工質(zhì)通 過向回熱器汽腔內(nèi)熱管蒸發(fā)段放熱，使位于熱管回熱器另一端的油腔內(nèi)導熱油中的熱管冷 凝段升溫，實際也就是使熱管回熱器油腔內(nèi)的導熱油回熱升溫，高溫汽態(tài)工質(zhì)因放熱而降 低溫度。溫度已降低的汽態(tài)工質(zhì)通過工質(zhì)輸送管道，繼續(xù)再進入工質(zhì)加熱壓力貯液罐。工 質(zhì)加熱壓力貯液罐為密封雙層圓筒罐結構，外層為密封汽罐，兩側(cè)設有汽態(tài)工質(zhì)進汽口和 排汽口。內(nèi)層為密封液罐，2根工質(zhì)輸送管道由頂部插至罐底部。1根經(jīng)工質(zhì)單向加壓泵再 連接工質(zhì)補充貯液罐，另1根連接單向注液電磁閥。太陽能熱動力機開始運行后，經(jīng)熱管回 熱器汽腔排出的高溫汽態(tài)工質(zhì)放熱給內(nèi)層密封液罐內(nèi)的液態(tài)低沸點工質(zhì)，因汽態(tài)工質(zhì)溫度 遠高于工質(zhì)沸點，造成低沸點工質(zhì)的過熱狀態(tài)。過熱度越高，液態(tài)低沸點工質(zhì)注入汽缸時的 汽化速度更快，產(chǎn)生汽化爆炸膨脹力更大。并可使密封液罐內(nèi)的液態(tài)低沸點工質(zhì)形成蒸汽壓。因連接單向注液電磁閥和工質(zhì)加熱壓力罐密封液罐的工質(zhì)輸送管內(nèi)的工質(zhì)處于壓力狀 態(tài)，不用再設工質(zhì)泵。電磁注液閥開啟時，工質(zhì)因工質(zhì)輸送管內(nèi)壓力而從注液頭噴出。汽態(tài)工質(zhì)最后進入工質(zhì)冷凝器，冷凝為液態(tài)工質(zhì)并進入工質(zhì)補充貯液罐。工質(zhì)補 充貯液罐與工質(zhì)加熱壓力罐之間的工質(zhì)輸送管上，設有用于向工質(zhì)加熱壓力貯液罐內(nèi)工質(zhì) 進行加壓及補液的工質(zhì)單向加壓泵，由工質(zhì)加熱壓力貯液罐中的液位傳感器構成監(jiān)控回 路。當貯液罐內(nèi)液態(tài)工質(zhì)減少到設定的最低量時，液位傳感器監(jiān)控傳達信號給工質(zhì)單向加 壓泵執(zhí)行加壓補液。使貯液罐內(nèi)液態(tài)工質(zhì)回到最高量，以使工質(zhì)直接缸內(nèi)噴注進行具有持 續(xù)性。液態(tài)工質(zhì)回到最高量后，液位傳感器監(jiān)控傳達信號停止工質(zhì)單向加壓泵運行。由本實用新型旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機及發(fā)電系統(tǒng)技術特征所直接帶來的 的有益效果是1，本實用新型旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機部件少、結構簡單、加工及精度控制 容易、造價低、維護費用少。熱動力機無任何汽門及配汽傳動機構、滑片圓周運轉(zhuǎn)密封方式， 摩擦阻力小，振動噪音較低；使用壽命長，機械效率高。2，本實用新型熱動力機的圓形汽缸結構，工質(zhì)汽化膨脹完全，做功行程長，以滑片 兩側(cè)面同時作做功面和排汽面。實行自然排汽，排汽損失小，熱效率高。絕熱保溫儲熱缸即 作導熱，又作儲熱。無傳熱損失。熱管式回熱器，熱能利用率高。3，本系統(tǒng)采用正戊烷或異戊烷等對設備和管道均無腐蝕作用的烷類低沸點物質(zhì) 作為工質(zhì)，并全封閉循環(huán)使用，設備壽命長、維護費用低。動力輸出采用封閉式磁傳動，工質(zhì) 密封循環(huán)無泄漏，安全可靠。無任何污染環(huán)境的排放。4，本實用新型熱動力機系統(tǒng)用常規(guī)熱管式真空玻璃集熱器集熱，設備造價低。單 元設備規(guī)模小，單元設備模塊化后可進行集中型或分散型應用，特別適合中小型分散應用。 為低成本、大規(guī)模、大范圍太陽能利用提供了基礎。5，可適用其他太陽能集熱方式如槽式，塔式，碟式等。同樣也適用地熱、工業(yè)余熱、 發(fā)動機余熱等熱能，或使用燃料間接加熱儲熱缸內(nèi)的導熱油傳熱升高汽缸溫度，適應各種 高、中、低溫熱源。根據(jù)熱源的不同，可選擇相適應的不同沸點的循環(huán)工質(zhì)。只要儲熱缸內(nèi) 溫度高于循環(huán)工質(zhì)沸點，設備即可啟動，運行做功。應用范圍廣，適應能力強。

圖1是旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機系統(tǒng)原理示意圖。圖2是太陽能熱動力機本體結構圖。a，縱視剖面構造圖b，俯視剖面構造圖圖3是太陽能熱動力機本體工作過程原理圖。a注液過程b.膨脹作功過程C.排汽過程圖4是轉(zhuǎn)子、雙層榫形滑片與缸蓋端面密封俯視剖面構造圖。圖5是轉(zhuǎn)子、雙層榫形滑片及推力彈簧和汽缸密封縱剖面構造圖。圖6是磁力傳動俯視剖面構造圖。圖7是工質(zhì)加熱壓力貯液罐縱視剖面構造圖。附圖中標記說明1，轉(zhuǎn)子 2.雙層榫形滑片 3.滑片彈簧 4.汽缸 5.上缸蓋 6.下缸蓋7.上缸蓋軸承8.下缸蓋軸承 9.轉(zhuǎn)子軸 10.單向注液電磁閥11.注液管 12.注液 熱管13注液頭14排汽管15太陽能集熱器16.集熱器導熱油溫度傳感器17循環(huán)油 泵18.導熱油儲熱缸19導熱油20導熱油輸送管道 21.儲熱缸導熱油溫度傳感器 22.熱管回熱器23.工質(zhì)輸送管道24.工質(zhì)加熱壓力貯液罐25.工質(zhì)加熱壓力罐進汽 口 26.工質(zhì)加熱壓力罐排汽口 27密封汽罐28密封液罐29.工質(zhì)液位傳感器30.工 質(zhì)壓力傳感器 31.工質(zhì)加熱壓力罐進液管 32.工質(zhì)加熱壓力罐排液管 33.工質(zhì)冷凝 器34.工質(zhì)補充貯液罐35.工質(zhì)單向加壓泵36.低沸點工質(zhì)37磁力傳動器38磁 力傳動輸出軸39發(fā)電機40注液角度盤41.注液角度傳感器42啟動機
以下結合附圖對本實用新型的實施例作具體說明。本實用新型旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機的具體實施方式
太陽能集熱器15在陽光照射下，使集熱器導熱油流道內(nèi)的熱管冷凝段溫度上升， 加熱流道內(nèi)導熱油。當導熱油溫度上升到設定的符合循環(huán)油泵17運行要求的溫度值時，集 熱器導熱油流道內(nèi)高溫導熱油出口處的集熱器導熱油溫度傳感器16控制開啟循環(huán)油泵17 運行。把高溫導熱油由導熱油出口傳輸進導熱油儲熱缸18。因?qū)嵊脱h(huán)為封閉循環(huán)回 路，導熱油儲熱缸18內(nèi)的低溫導熱油19同時被泵回集熱器導熱油流道內(nèi)逐步加熱升溫。如 導熱油出口溫度下降到設定的系統(tǒng)停止要求的溫度值時，集熱器導熱油溫度傳感器16控 制所述循環(huán)油泵17停止運行。旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機機體固定設置在儲熱缸18內(nèi)的導熱油19中，高溫 導熱油由集熱器導熱油出口傳輸進儲熱缸18中，在高溫導熱油傳熱下，汽缸4壁和上缸蓋 5、下缸蓋6溫度上升。當儲熱缸18內(nèi)導熱油溫度上升到設定的符合太陽能熱動力機運行 要求的溫度值時，儲熱缸內(nèi)溫度傳感器21控制開啟工質(zhì)單向加壓泵35首次運行。把工質(zhì) 補充貯液罐34內(nèi)液態(tài)低沸點工質(zhì)36加壓輸入工質(zhì)加熱壓力貯液罐24的密封液罐28內(nèi)。 使液態(tài)工質(zhì)36達到設定壓力，以使首次運行注液噴射可進行。工質(zhì)加熱壓力貯液罐31的密封液罐28的工質(zhì)壓力上升到設定的最高壓力值時， 工質(zhì)壓力傳感器30傳達信號，控制停止工質(zhì)單向加壓泵35運行。并同時控制啟動電機42 運行。使轉(zhuǎn)子軸9轉(zhuǎn)動，固定在轉(zhuǎn)子軸9上的注液角度盤40轉(zhuǎn)動到設定的注液角度時，使 注液角度傳感器41傳達信號到單向注液電磁閥10，執(zhí)行開啟注液。正常運行后，從排汽管 14排出的高溫汽態(tài)工質(zhì)加熱工質(zhì)加熱壓力貯液罐24中密封液罐28內(nèi)的工質(zhì)。液態(tài)工質(zhì)因 過熱產(chǎn)生壓力，工質(zhì)單向加壓泵35只在工質(zhì)減少到設定的最低量時，由密封液罐28內(nèi)工質(zhì) 液位傳感器29傳達信號，才會再次啟動運行，執(zhí)行加壓補液。工質(zhì)量上升到設定的值時，補 液完成并停止工質(zhì)單向加壓泵35運行。本實用新型太陽能熱動力機本體是圓形汽缸體偏心旋轉(zhuǎn)滑片基本結構。見圖2，轉(zhuǎn) 子(1)的轉(zhuǎn)軸9偏心安裝于汽缸4，由汽缸4兩端的上缸蓋5的上缸蓋軸承(7)和下缸蓋 (6)的下缸蓋軸承(8)支撐，并可旋轉(zhuǎn)。所述汽缸體(4)內(nèi)壁開有密封弧形凹槽，與圓柱形 轉(zhuǎn)子⑴外緣滑動密封相接。見圖4。由于所述轉(zhuǎn)子⑴在汽缸⑷內(nèi)偏心配置，汽缸4內(nèi) 壁與轉(zhuǎn)子(1)外表面間就構成一個月牙形空間，轉(zhuǎn)子(1)沿軸縱向開有兩個互相對稱的滑 片槽?；壑懈髟O置有雙層榫形滑片(2)；每層滑片縱向為榫形分離結構，設有互相對應 的彈簧孔，內(nèi)置滑片彈簧(3)。由彈簧推力沿軸向缸蓋面推出，與所述缸體上缸蓋(5)、下缸 蓋(6)密封缸內(nèi)側(cè)保持滑動接觸密封，見圖5。所述滑片槽及滑片(2)都徑向設有互相對應
8的彈簧孔，內(nèi)置滑片彈簧(3)。在彈簧推力下把雙層榫形滑片(2)往徑向推出，使滑片(2) 外緣端與汽缸4內(nèi)壁密封保持滑動接觸密封，見圖6。所述雙層榫形滑片(2)接合面之間 及滑片外側(cè)面與滑片槽之間均保持良好的接觸密封，隨著轉(zhuǎn)子(1)旋轉(zhuǎn)，雙層榫形滑片(2) 的兩層滑片之間可相對自由滑動，無論滑片處于任何位置，雙層榫形滑片2的兩個端部都 能與汽缸4形成接觸密封所述雙層榫形滑片(2)將汽缸4內(nèi)腔交替分隔成相隔絕的容積 變化的做功腔及排汽腔。雙層榫形滑片(2)機構可降低摩擦力及功率損失、泄漏損失，提高 機器的可靠性。在所述轉(zhuǎn)子(1)圓外緣與所述汽缸4內(nèi)壁相切起始處，即轉(zhuǎn)子外緣與汽缸4 內(nèi)壁凹槽滑動密封相接處。分別設有注液管(11)、排汽管(14)。注液管(11)上帶有密封 連接注液頭13的單向注液電磁閥(10)。注液頭13是開有由多個小孔的噴口結構。注液管 11下部徑向固定輻射狀布置的注液熱管12，并與注液頭13小孔形噴口相對應。工質(zhì)注液 時，工質(zhì)可對準噴在注液熱管12的高溫冷凝段上。所述注液熱管12的冷凝段固定在注液管 (11)內(nèi)，注液熱管12蒸發(fā)段在儲熱缸15導熱油中。在轉(zhuǎn)子1轉(zhuǎn)動，雙層榫形滑片(2)進入 工質(zhì)注液角度時。也就是雙層榫形滑片(2)轉(zhuǎn)過進液口，雙層榫形滑片(2)與汽缸4缸內(nèi) 容積最小時。所示如圖3a，由轉(zhuǎn)子軸9上固定的注液角度盤40轉(zhuǎn)動到設定的角度，使注液 角度傳感器41傳達信號到單向注液電磁閥(10)，執(zhí)行開啟注液。有一定壓力的工質(zhì)在注液 熱管12上進行快速定量噴注，并有一部分工質(zhì)噴入高溫汽缸4內(nèi)，因注液熱管12傳熱速度 極快，可瞬間回復高溫。注液管11內(nèi)的注液熱管12冷凝端始終保持著高溫。低沸點液體 工質(zhì)36在注液熱管12上及高溫汽缸4內(nèi)進行定量注液，即進行工質(zhì)注液行程。圖3a。低 沸點工質(zhì)因接觸高溫熱管(12)，受熱引起汽化爆炸并膨脹。即進行膨脹作功行程。圖3b。 高壓汽化膨脹力推動滑片(2)并帶動轉(zhuǎn)子(1)旋轉(zhuǎn)作功，轉(zhuǎn)子(1)旋轉(zhuǎn)過程中，因汽缸4處 于由高溫導熱油包圍的導熱油儲熱缸(15)內(nèi)，汽缸4壁和上缸蓋5、下缸蓋6始終保持著高 溫。高壓汽化工質(zhì)仍繼續(xù)膨脹，推動滑片(2)并帶動轉(zhuǎn)子(1)旋轉(zhuǎn)作功。膨脹壓力驅(qū)動滑 片⑵帶動轉(zhuǎn)子⑴向月牙形汽缸4室容積變小的方向轉(zhuǎn)動，膨脹容積逐步變大，而排汽容 積逐步變小，在膨脹行程進行的同時，滑片(2)前方所進行的就是排汽行程，圖3c。由排汽 管(14)排出上一工作循環(huán)留在汽缸(4)內(nèi)的汽態(tài)工質(zhì)。在工作時序上，膨脹行程、排汽行 程在同一個滑片的兩側(cè)，同一個工作時間段內(nèi)完成。至此，進行了注液、汽化爆炸膨脹作功， 排汽的三行程，圖3a，3b，3c。完成了一個熱能轉(zhuǎn)換機械能的工作循環(huán)?；?轉(zhuǎn)過排汽管 14后，高壓膨脹汽態(tài)工質(zhì)因與排汽管14相通而降壓。所述從排汽管(14)排出的汽態(tài)工質(zhì)此時的溫度較高，由轉(zhuǎn)子1上的滑片2排汽壓 入熱管回熱器16。工質(zhì)注液汽化時因汽化潛熱降低了導熱油儲熱缸(18)內(nèi)導熱油19的溫 度。高溫汽態(tài)工質(zhì)向熱管回熱器22的熱管蒸發(fā)段放熱，使位于儲熱缸18導熱油19中的熱 管冷凝段升溫，實際也就是使集熱器儲熱缸18內(nèi)的導熱油19回熱升溫，高溫汽態(tài)工質(zhì)因放 熱而降低溫度。工質(zhì)加熱壓力貯液罐24為密封雙層圓筒罐結構，外層為密封汽罐27，兩側(cè)設有汽 態(tài)工質(zhì)進汽口 25和排汽口 26。內(nèi)層為密封液罐，2根工質(zhì)輸送管道由頂部插至罐底部。1 根經(jīng)工質(zhì)單向加壓泵35再連接工質(zhì)補充貯液罐34，另1根連接單向注液電磁閥10。太陽能 熱動力機開始運行后，經(jīng)熱管回熱器22汽腔排出的高溫汽態(tài)工質(zhì)放熱給內(nèi)層密封液罐28 內(nèi)的液態(tài)低沸點工質(zhì)，因汽態(tài)工質(zhì)溫度遠高于工質(zhì)沸點，造成低沸點工質(zhì)的過熱狀態(tài)。過熱 度越高，液態(tài)低沸點工質(zhì)注入汽缸時的汽化速度更快，產(chǎn)生汽化爆炸膨脹力更大。并可使密
9封液罐28內(nèi)的液態(tài)低沸點工質(zhì)形成蒸汽壓。因連接單向注液電磁閥10和工質(zhì)的工質(zhì)輸送 管內(nèi)的工質(zhì)處于壓力狀態(tài)，不用再設工質(zhì)泵。單向注液電磁閥10開啟時，工質(zhì)因工質(zhì)輸送 管23內(nèi)壓力而從注液頭噴出。由工質(zhì)加熱壓力貯液罐24中的工質(zhì)液位傳感器29構成監(jiān) 控回路。當密封液罐28內(nèi)液態(tài)工質(zhì)減少到設定的最低量時，液位傳感器29監(jiān)控傳達信號 給工質(zhì)單向加壓泵35執(zhí)行加壓補液。使密封液罐28內(nèi)液態(tài)工質(zhì)回到最高量，以使工質(zhì)直 接缸內(nèi)噴注進行具有持續(xù)性。液態(tài)工質(zhì)回到最高量后，液位傳感器29監(jiān)控傳達信號停止工 質(zhì)單向加壓泵35運行。 汽態(tài)工質(zhì)最后進入工質(zhì)冷凝器33，冷凝為液態(tài)工質(zhì)并匯入工質(zhì)補充貯液罐34。工 質(zhì)補充貯液罐33與工質(zhì)加熱壓力罐24之間的工質(zhì)輸送管23上，設有用于向工質(zhì)加熱壓力 貯液罐24密封液罐28內(nèi)工質(zhì)進行加壓及補液的工質(zhì)單向加壓泵35。由工質(zhì)加熱壓力貯液 罐24中的液位傳感器29構成監(jiān)控回路。隨著注液連續(xù)不斷進行，當工質(zhì)加熱壓力貯液罐 24密封液罐28內(nèi)工質(zhì)減少到設定的最低量時，工質(zhì)液位傳感器29監(jiān)控傳達信號給工質(zhì)單 向加壓泵35執(zhí)行加壓補液.使工質(zhì)加熱壓力貯液罐24密封液罐28內(nèi)低沸點工質(zhì)36回到 設定的最高量，以使低沸點液體工質(zhì)36直接噴注的進行具有持續(xù)性。至此，進行了工質(zhì)降 溫，冷凝過程，完成了一個汽、液相變工作循環(huán)。轉(zhuǎn)子軸(9)動力傳輸?shù)酱帕鲃悠?37)的 磁力傳動輸出軸(38)輸出動力，并帶動發(fā)電機(39)發(fā)電。
10
權利要求一種旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機，其特征在于，該旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機包括太陽能集熱導熱油封閉循環(huán)回路、旋轉(zhuǎn)式三行程熱動力機及全封閉低沸點工質(zhì)循環(huán)回路互相聯(lián)接組成，太陽能集熱導熱油封閉循環(huán)回路的太陽能集熱器(15)內(nèi)設有集熱器導熱油溫度傳感器(16)，由導熱油輸送管道(20)連接太陽能集熱器(15)導熱油儲熱缸(18)和熱管回熱器(22)，導熱油儲熱缸(18)和熱管回熱器(22)之間的導熱油輸送管道(20)上設有循環(huán)油泵(17)，旋轉(zhuǎn)式三行程熱動力機固定設在導熱油儲熱缸(18)的導熱油中，導熱油儲熱缸(18)內(nèi)設有導熱油溫度傳感器(21)，旋轉(zhuǎn)式三行程熱動力機的汽缸(4)兩側(cè)端面固定設置有上端蓋(5)、下端蓋(6)，與圓筒形汽缸(4)體平行偏心安裝的轉(zhuǎn)子軸(9)上固定有圓柱形轉(zhuǎn)子(1)，并沿同軸設置有磁力傳動器(37)，由磁力傳動輸出軸(38)連接發(fā)電機(39)，轉(zhuǎn)子(1)沿軸向?qū)ΨQ設置有一副雙層榫形滑片(2)，滑片(2)徑向設有滑片彈簧(3)，汽缸(4)壁上設置注液管(11)和排汽管(14)，注液管(11)上部固定連接單向注液電磁閥(10)，注液管(11)內(nèi)部設有注液熱管(12)，注液管(11)下部與汽缸(4)內(nèi)腔相通，全封閉低沸點工質(zhì)循環(huán)回路由工質(zhì)輸送管道(23)聯(lián)接熱管回熱器(22)、工質(zhì)加熱壓力貯液罐(24)、工質(zhì)冷凝器(33)、工質(zhì)補充貯液罐(34)、工質(zhì)單向加壓泵(35)、工質(zhì)輸送管道(23)組成，工質(zhì)加熱壓力貯液罐(24)為密封雙層圓筒罐結構，外層為密封汽罐(27)，兩側(cè)設有進汽口(25)和排汽口(26)，內(nèi)層為密封液罐(28)，兩根工質(zhì)輸送管道(23)由頂部插至罐底部，1根由連接工質(zhì)補充貯液罐(34)，工質(zhì)輸送管道(23)上設有工質(zhì)單向加壓泵(35)，另1根連接單向注液電磁閥(10)，工質(zhì)加熱壓力貯液罐(24)中設有工質(zhì)液位傳感器(29)。
2.根據(jù)權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機，其特征是，太陽能集熱導熱 油封閉循環(huán)回路由導熱油輸送管道(20)連接太陽能集熱器(15)、導熱油儲熱缸(18)和熱 管回熱器(22)組成，太陽能集熱器(15)與導熱油儲熱缸(18)的導熱油輸送管道(20)上 設有導熱油循環(huán)油泵(17)。
3.根據(jù)權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機，其特征是，太陽能集熱導熱 油封閉循環(huán)回路導熱油儲熱缸缸體(18)為圓筒形，由導熱油輸送管道(20)連接太陽集熱 器和熱管回熱器(22)，旋轉(zhuǎn)式三行程熱動力機固定設置在導熱油儲熱缸(18)中，導熱油儲 熱缸(18)內(nèi)設有導熱油溫度傳感器(21)。
4.根據(jù)權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機，其特征是，太陽能集熱導熱 油封閉循環(huán)回路的太陽能集熱器(15)，選自下列一種系統(tǒng)A，太陽能真空管集熱器，B，太陽能槽式集熱器C，太陽能碟式集熱器。
5.根據(jù)權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機，其特征是圓形汽缸(4)，轉(zhuǎn)子 ⑴偏心安裝于汽缸⑷中，轉(zhuǎn)子⑴由汽缸⑷兩端的上缸蓋軸承(7)、下缸蓋軸承⑶ 支撐，汽缸(4)壁上設有注液管(11)、排汽管(14)，轉(zhuǎn)子軸(9)沿軸設置有磁力傳動器(37) 由磁力傳動輸出軸(38)連接發(fā)電機(39)，啟動機(42)及注液角度盤(40)。
6.根據(jù)權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機，其特征是轉(zhuǎn)子(1)沿軸縱向 兩個互相對稱的滑片槽中各設置有雙層榫形滑片(2)及滑片彈簧(3)。
7.根據(jù)權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機，其特征是注液管(11)內(nèi)部帶 有注液頭(13)的單向注液電磁閥(10)和注液熱管(12)。
8.根據(jù)權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機，其特征是全封閉低沸點工質(zhì)循環(huán)回路由工質(zhì)輸送管道(23)連接的工質(zhì)熱管回熱器(22)，工質(zhì)加熱壓力貯液罐(24)和 工質(zhì)冷凝器(33)組成。
9.根據(jù)權利要求1所述的所述的旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機，其特征是工質(zhì)加熱 壓力貯液罐(24)是雙層圓筒形密封結構，外層為密封汽罐(27)，設有進汽口(25)和排汽 口(26)，分別連接熱管回熱器(22)和工質(zhì)冷凝器(33)，內(nèi)層為密封液罐(28)，設有進液管 (31)和排液管(32)，分別連接工質(zhì)補充貯液罐(34)和注液管(11)，工質(zhì)加熱壓力貯液罐 (24)與工質(zhì)補充貯液罐(34)連接管上設有工質(zhì)單向加壓泵(35)，密封液罐(28)內(nèi)層設有 工質(zhì)壓力傳感器(30)和工質(zhì)液位傳感器(29)。
10.根據(jù)權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機，其特征是熱管回熱器(22) 分別連接汽缸⑷的排汽管(14)和工質(zhì)加熱壓力貯液罐(24)的進汽口(25)，其特征還在 于熱管回熱器連接導熱油儲熱缸(18)和太陽能集熱器(15)。
11.根據(jù)權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機，其特征是工質(zhì)冷凝器(33) 由工質(zhì)輸送管道(23)連接工質(zhì)加熱壓力貯液罐(24)的排汽口(26)和工質(zhì)補充貯液罐 (34)。
專利摘要本實用新型涉及一種廉價、簡單、環(huán)保、高效的太陽能熱動力機及發(fā)電系統(tǒng)。解決目前太陽能熱動力及發(fā)電的熱能轉(zhuǎn)換效率低、系統(tǒng)熱損耗大、定日控制系統(tǒng)復雜、設備規(guī)模龐大、設備造價昂貴的一系列技術問題。旋轉(zhuǎn)式三行程太陽能熱動力機及發(fā)電系統(tǒng)是由太陽能集熱導熱油封閉循環(huán)回路、全封閉太陽能熱動力機系統(tǒng)、全封閉低沸點工質(zhì)循環(huán)回路組成。以缸內(nèi)直接工質(zhì)注液，汽化爆炸膨脹作功、排汽冷凝的三個行程方式連續(xù)工作的熱機系統(tǒng)，排汽工質(zhì)再回冷凝系統(tǒng)冷凝回液態(tài)循環(huán)使用。通過熱功轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生動力輸出及帶動發(fā)電機發(fā)電。以潔凈、取之不盡、免費獲得的太陽能為應用選擇?？蛇_成分散式、小型化、大范圍的太陽熱能利用。
文檔編號F03G6/06GK201666233SQ200920075069
公開日2010年12月8日 申請日期2009年7月22日 優(yōu)先權日2009年7月22日
發(fā)明者柳洪權 申請人:柳洪權