專利名稱：一種將內(nèi)燃機排氣廢熱轉(zhuǎn)換成機械能的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是熱能轉(zhuǎn)換成機械能的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有內(nèi)燃機廣泛的應(yīng)用在各個領(lǐng)域中，其中汽車應(yīng)用的數(shù)量是最多的，給人類生 活帶來了諸多便利，但其熱/機轉(zhuǎn)換效率一般是在25% 40%之間，其余60% 75%的熱 能無法利用而需要向外排放，同時因燃料不能完全燃燒，并且溫度很高，達(dá)600°C以上，其尾 氣將向空氣中排放大量的高溫污染氣體，使空氣受到嚴(yán)重的污染，具統(tǒng)計這些是造成地球 環(huán)境變暖的主要原因之一。給人類將來的生活環(huán)境帶來了無法挽回的損失與破壞。

實用新型內(nèi)容本實用新型是為了克服現(xiàn)有內(nèi)燃機熱轉(zhuǎn)換效率低(在25% 40%之間)，燃燒不 完全而向空氣中排放大量的高溫污染氣體的問題。進(jìn)而提出了一種將內(nèi)燃機排氣廢熱轉(zhuǎn)換 成機械能的裝置。它由小渦輪總成、葉輪總成、大渦輪總成、低溫?fù)Q熱器、高溫?fù)Q熱器5、減速耦合器 組成；內(nèi)燃機的高溫排氣出口與小渦輪總成的進(jìn)氣口連通，小渦輪總成的出氣口通過高 溫?fù)Q熱器的高溫進(jìn)氣口、高溫?fù)Q熱器、高溫?fù)Q熱器的低溫出氣口、低溫?fù)Q熱器的第一高溫進(jìn) 氣口、低溫?fù)Q熱器、低溫?fù)Q熱器的第一低溫出氣口與外界空氣連通，小渦輪總成的主軸與葉 輪總成的主軸連接，葉輪總成的進(jìn)氣口與外界空氣連通，葉輪總成的出氣口通過低溫?fù)Q熱 器的低溫進(jìn)氣口、低溫?fù)Q熱器、低溫?fù)Q熱器的高溫出氣口、高溫?fù)Q熱器的低溫進(jìn)氣口、高溫 換熱器、高溫?fù)Q熱器的高溫出氣口與大渦輪總成的進(jìn)氣口連通，大渦輪總成的出氣口通過 低溫?fù)Q熱器的第二高溫進(jìn)氣口、低溫?fù)Q熱器、低溫?fù)Q熱器的第二低溫出氣口與外界空氣連 通，大渦輪總成的主軸與減速耦合器的輸入軸連接，減速耦合器的輸出軸為機械動力輸出 軸；小渦輪總成與大渦輪總成的功率比為1 2至1 4 (視內(nèi)燃機的高溫排氣出口的排氣 溫度而定，按氣體熱學(xué)定理的氣體受熱膨脹比例計算)。本實用新型能將現(xiàn)有內(nèi)燃機的排氣熱能直接高效的轉(zhuǎn)換成機械能，柴油機的排氣 溫度在650°C左右，本裝置的熱能/機械能轉(zhuǎn)換率能達(dá)20%至50% ；汽油機的排氣溫度在 1000°C左右，本裝置的熱能/機械能轉(zhuǎn)換率能達(dá)30%至65%。其綜合節(jié)油率能達(dá)20%至 40%。使排氣溫度大幅度降低，達(dá)到200°C以下，實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。它還具運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、對材料要求低、使用方便、維護(hù)費用低、成本低廉、功 率/重量比大的優(yōu)點。

圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式由小渦輪總成1、葉輪總 成2、大渦輪總成3、低溫?fù)Q熱器4、高溫?fù)Q熱器5、減速耦合器6組成；內(nèi)燃機7的高溫排氣出口 7-1與小渦輪總成1的進(jìn)氣口連通，小渦輪總成1的出 氣口通過高溫?fù)Q熱器5的高溫進(jìn)氣口、高溫?fù)Q熱器5、高溫?fù)Q熱器5的低溫出氣口、低溫?fù)Q熱 器4的第一高溫進(jìn)氣口、低溫?fù)Q熱器4、低溫?fù)Q熱器4的第一低溫出氣口與外界空氣連通， 小渦輪總成1的主軸與葉輪總成2的主軸連接，葉輪總成2的進(jìn)氣口與外界空氣連通，葉輪 總成2的出氣口通過低溫?fù)Q熱器4的低溫進(jìn)氣口、低溫?fù)Q熱器4、低溫?fù)Q熱器4的高溫出氣 口、高溫?fù)Q熱器5的低溫進(jìn)氣口、高溫?fù)Q熱器5、高溫?fù)Q熱器5的高溫出氣口與大渦輪總成3 的進(jìn)氣口連通，大渦輪總成3的出氣口通過低溫?fù)Q熱器4的第二高溫進(jìn)氣口、低溫?fù)Q熱器4、 低溫?fù)Q熱器4的第二低溫出氣口與外界空氣連通，大渦輪總成3的主軸與減速耦合器6的 輸入軸連接，減速耦合器6的輸出軸為機械動力輸出軸；小渦輪總成1與大渦輪總成3的功 率比為1 2至1 4 (視內(nèi)燃機7的高溫排氣出口 7-1的排氣溫度而定，按氣體熱學(xué)定理 的氣體受熱膨脹比例計算)。低溫?fù)Q熱器4、高溫?fù)Q熱器5可選用逆流式換熱方式的熱交換器，其結(jié)構(gòu)形式可選 圓桶式、平板式等。其材料選用耐高溫不銹鋼、鈹銅、陶瓷、石棉等耐高溫材料制成。小渦輪總成1、葉輪總成2、大渦輪總成3可選用現(xiàn)有渦輪增壓器的部件修改組裝 而成；其軸的潤滑方式也可選用現(xiàn)有渦輪增壓器的液體軸承。本裝置的發(fā)熱部分都應(yīng)處在保溫絕熱的殼體中，以防止熱量的散失。工作原理當(dāng)內(nèi)燃機7啟動工作后，其排氣口 7-1將排出高溫高壓的氣體，此氣體 將推動小渦輪總成1高速旋轉(zhuǎn)，達(dá)到每分10萬轉(zhuǎn)以上，小渦輪總成1的出氣口排出的氣體 的溫度還相當(dāng)?shù)母撸蛇_(dá)500°C以上；小渦輪總成1通過主軸帶動葉輪總成2高速轉(zhuǎn)動，葉 輪總成2將外界常溫空氣吸入并壓縮，使其產(chǎn)生一定的壓力，壓比值在1 4左右，此高壓 氣體經(jīng)過低溫?fù)Q熱器4、高溫?fù)Q熱器5中時，將小渦輪總成1的出氣口排出的氣體的熱能轉(zhuǎn) 換過來，而受熱膨脹，其體積能膨脹到原來的2倍之4倍左右(視加熱溫度而定，按氣體熱 學(xué)定理的氣體受熱膨脹比例計算)，然后去推動大渦輪總成3高速旋轉(zhuǎn)做功，大渦輪總成3 的出氣口的氣體熱能通過低溫?fù)Q熱器4回?zé)岬较到y(tǒng)中，使熱能的利用率進(jìn)一步提高。
權(quán)利要求一種將內(nèi)燃機排氣廢熱轉(zhuǎn)換成機械能的裝置，它由小渦輪總成(1)、葉輪總成(2)、大渦輪總成(3)、低溫?fù)Q熱器(4)、高溫?fù)Q熱器(5)、減速耦合器(6)組成；內(nèi)燃機(7)的高溫排氣出口(7-1)與小渦輪總成(1)的進(jìn)氣口連通，其特征在于小渦輪總成(1)的出氣口通過高溫?fù)Q熱器(5)的高溫進(jìn)氣口、高溫?fù)Q熱器(5)、高溫?fù)Q熱器(5)的低溫出氣口、低溫?fù)Q熱器(4)的第一高溫進(jìn)氣口、低溫?fù)Q熱器(4)、低溫?fù)Q熱器(4)的第一低溫出氣口與外界空氣連通，小渦輪總成(1)的主軸與葉輪總成(2)的主軸連接，葉輪總成(2)的進(jìn)氣口與外界空氣連通，葉輪總成(2)的出氣口通過低溫?fù)Q熱器(4)的低溫進(jìn)氣口、低溫?fù)Q熱器(4)、低溫?fù)Q熱器(4)的高溫出氣口、高溫?fù)Q熱器(5)的低溫進(jìn)氣口、高溫?fù)Q熱器(5)、高溫?fù)Q熱器(5)的高溫出氣口與大渦輪總成(3)的進(jìn)氣口連通，大渦輪總成(3)的出氣口通過低溫?fù)Q熱器(4)的第二高溫進(jìn)氣口、低溫?fù)Q熱器(4)、低溫?fù)Q熱器(4)的第二低溫出氣口與外界空氣連通，大渦輪總成(3)的主軸與減速耦合器(6)的輸入軸連接，減速耦合器(6)的輸出軸為機械動力輸出軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種將內(nèi)燃機排氣廢熱轉(zhuǎn)換成機械能的裝置，其特征在于所 述小渦輪總成⑴與大渦輪總成⑶的功率比為1 2至1 4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種將內(nèi)燃機排氣廢熱轉(zhuǎn)換成機械能的裝置，其特征在于所 述低溫?fù)Q熱器(4)、高溫?fù)Q熱器(5)可選用逆流式換熱方式的熱交換器，其結(jié)構(gòu)形式可選圓 桶式、平板式。
專利摘要一種將內(nèi)燃機排氣廢熱轉(zhuǎn)換成機械能的裝置，它涉及的是熱能轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域?？朔F(xiàn)有內(nèi)燃機熱轉(zhuǎn)換效率低(在25％～40％之間)，燃燒不完全而向空氣中排放大量的高溫污染氣體的問題。它的小渦輪總成的出氣口通過高溫?fù)Q熱器的高溫進(jìn)氣口、高溫?fù)Q熱器的低溫出氣口、低溫?fù)Q熱器的第一高溫進(jìn)氣口、低溫?fù)Q熱器的第一低溫出氣口與外界空氣連通，小渦輪總成的主軸與葉輪總成的主軸連接，葉輪總成的進(jìn)氣口與外界空氣連通，葉輪總成的出氣口通過低溫?fù)Q熱器的低溫進(jìn)氣口、低溫?fù)Q熱器的高溫出氣口、高溫?fù)Q熱器的低溫進(jìn)氣口、高溫?fù)Q熱器的高溫出氣口與大渦輪總成的進(jìn)氣口連通，大渦輪總成的出氣口通過低溫?fù)Q熱器的第二高溫進(jìn)氣口、低溫?fù)Q熱器的第二低溫出氣口與外界空氣連通，大渦輪總成的主軸與減速耦合器的輸入軸連接。本實用新型能將現(xiàn)有內(nèi)燃機的排氣熱能直接高效的轉(zhuǎn)換成機械能，轉(zhuǎn)換率能達(dá)20％至65％。其綜合節(jié)油率能達(dá)20％至40％。排氣溫度達(dá)到200℃以下，實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。
文檔編號F02G5/02GK201599107SQ200920244290
公開日2010年10月6日 申請日期2009年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月8日
發(fā)明者雷濤 申請人:雷濤