一種水平對置式熱能動力設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種水平對置式熱能動力設(shè)備，包括集熱器、保溫管、氣化反應(yīng)器、霧化器、氣缸、活塞、活塞環(huán)、自動排氣閥、冷卻器、儲液罐、壓力閥、連桿、保溫層、機(jī)殼、飛輪和曲軸；氣缸以曲軸為中心成180°角度水平對置設(shè)置在機(jī)殼上，氣缸內(nèi)設(shè)有活塞，活塞設(shè)有活塞環(huán)，活塞連接連桿，連桿連接曲軸，曲軸連接飛輪。本實用新型具有工質(zhì)循環(huán)使用，無污染；熱能轉(zhuǎn)換效率65%-98%；能調(diào)整輸出功率；在最達(dá)功率范圍內(nèi)能調(diào)整注液調(diào)整輸出功率；機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，利用自動排氣功能減少能量損耗；經(jīng)濟(jì)效益高，節(jié)能環(huán)保，噪音小，重心低、低振動、穩(wěn)定性好。
【專利說明】一種水平對置式熱能動力設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于熱能動力設(shè)備領(lǐng)域，尤其是利用太陽能、地?zé)帷⒖扇嘉锶紵a(chǎn)生的 高溫氣體、內(nèi)燃機(jī)熱能或尾氣、工廠排出的高溫氣體等熱能轉(zhuǎn)換成動能的動力機(jī)器。

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的動力設(shè)備有蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、外燃機(jī)。
[0003] 蒸汽機(jī)：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(fù)式機(jī)器，慣性限制了轉(zhuǎn)速的提高；工作過 程是不連續(xù)的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。
[0004] 內(nèi)燃機(jī)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對燃料要求較高，對燃料的潔凈度要求嚴(yán)格，對環(huán)境污染。
[0005] 外燃機(jī)，如斯特林發(fā)動機(jī)是其中一種，斯特林發(fā)動機(jī)與內(nèi)燃機(jī)比較具備以下優(yōu) 占·
[0006] 適用于各種能源，無論是液態(tài)的、氣態(tài)的或固態(tài)的燃料，當(dāng)采用載熱系統(tǒng)（如熱 管）間接加熱時，幾乎可以使用任何高溫?zé)嵩矗ㄌ柲芊派湫酝凰睾秃朔磻?yīng)等），而發(fā)動 機(jī)本身（除加熱器外）不需要作任何更改。同時斯特林發(fā)動機(jī)無需壓縮機(jī)增壓，使用一般 風(fēng)機(jī)即可滿足要求，并允許燃料具有較高的雜質(zhì)含量；斯特林發(fā)動機(jī)單機(jī)容量小，機(jī)組容量 從20 - 50kw，可以因地制宜的增減系統(tǒng)容量；結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)比內(nèi)燃機(jī)少40%，降價空間 大；維護(hù)成本低。
[0007] 斯特林發(fā)動機(jī)在運(yùn)行時，由于燃料在氣缸外的燃燒室內(nèi)連續(xù)燃燒，獨立于燃?xì)獾?工質(zhì)通過加熱器吸熱，并按斯特林循環(huán)對外做功，因此避免了類似內(nèi)燃機(jī)的爆震做功和間 歇燃燒過程，從而實現(xiàn)了高效、低噪和低排放運(yùn)行。高效：總能效率達(dá)到80%以上；低噪：1 米處裸機(jī)噪音底于68dBA ;低排放：尾氣排放達(dá)到歐5標(biāo)準(zhǔn)。
[0008] 由于工質(zhì)不燃燒，外燃機(jī)避免了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的震爆做功問題，從而實現(xiàn)了高效率、 低噪音、低污染和低運(yùn)行成本。外燃機(jī)可以燃燒各種可燃?xì)怏w，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(dá)到700°C，設(shè)備即可做功運(yùn)行，環(huán)境溫度越低，發(fā)電效率越高。外燃機(jī)最大的優(yōu)點 是出力和效率不受海拔高度影響，非常適合于高海拔地區(qū)使用。
[0009] 同時斯特林發(fā)動機(jī)尚存在的主要問題和缺點是：制造成本較高，工質(zhì)密封技術(shù)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(diào)節(jié)控制系統(tǒng)較復(fù)雜，機(jī)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(nèi)燃發(fā)動機(jī)的2-3 倍等。
[0010] 有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括泵、蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、發(fā)電機(jī)、冷凝器等。集熱器吸收太陽輻 照，集熱器內(nèi)換熱介質(zhì)溫度升高，換熱介質(zhì)通過蒸發(fā)器把熱量傳給有機(jī)工質(zhì)。有機(jī)工質(zhì)在蒸 發(fā)器中定壓加熱，高壓的氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹做功，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電；膨脹機(jī)尾部 排出的有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入冷凝器中定壓冷凝，冷凝器出口的有機(jī)工質(zhì)經(jīng)過泵加壓后進(jìn)入蒸發(fā)器 完成一次發(fā)電循環(huán)。
[0011]有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)存在轉(zhuǎn)換效率不高，體積大，需要借助結(jié)構(gòu)復(fù)雜的膨脹機(jī)做功。 [0012] 水平對置發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)活塞平均分布在曲軸兩側(cè)，在水平方向上左右運(yùn)動。使發(fā) 動機(jī)的整體高度降低、長度縮短、整車的重心降低，車輛行駛更加平穩(wěn)，發(fā)動機(jī)安裝在整車 的中心線上，兩側(cè)活塞產(chǎn)生的力矩相互抵消，大大降低車輛在行駛中的振動，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 得到很大提升，減少噪音。
[0013] 水平對置發(fā)動機(jī)的最大優(yōu)點是重心低。由于它的汽缸為"平放"，不僅降低了汽車 的重心，還能讓車頭設(shè)計得又扁又低，這些因素都能增強(qiáng)汽車的行駛穩(wěn)定性。同時，水平對 置的汽缸布局是一種對稱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這使得發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)平順性比V型發(fā)動機(jī)更好，運(yùn)行 時的功率損耗也是最小。當(dāng)然更低的重心和均衡的分配也為車輛帶了更好的操控性。低重 心：產(chǎn)生的橫向震動容易被支架吸收、有效將全車較重的發(fā)動機(jī)重心降低，更容易達(dá)到整體 平衡。低振動：活塞運(yùn)動的平衡良好（180度左右抵消)。相比直列式，在曲軸方面所需的平 衡配重因素減少，有助轉(zhuǎn)速提升。它能保持650轉(zhuǎn)的低轉(zhuǎn)速，并保證發(fā)動機(jī)平穩(wěn)的工作。同 樣相比其它發(fā)動機(jī)行式油耗最低。
[0014] 缺點是：除了因為水平對置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜外，還有如機(jī)油潤滑等問題很難解決。橫 置的氣缸因為重力的原因，會使機(jī)油流到底部，使一邊氣缸得不到充分的潤滑。雖然保時捷 和斯巴魯很好的解決了眾多技術(shù)難題，但高精度的制造要求也帶來了更高的養(yǎng)護(hù)成本，并 且由于機(jī)體較寬，因而并不利于布局。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本實用新型克服了存在的膨脹室、壓縮室、加熱器、冷卻室、再生器等的成本高，熱 量損失是內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的2-3倍等問題；克服了有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)需要膨脹機(jī)或汽輪機(jī)，制 造成本高的技術(shù)難題。本實用新型提出的水平對置式熱能動力設(shè)備是利用現(xiàn)有水平對置式 發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)，結(jié)合斯特林發(fā)動機(jī)和有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)優(yōu)點的熱動力機(jī)器。由集熱器把熱能 吸收后對氣化反應(yīng)器進(jìn)行加熱，使工質(zhì)高溫氣化彭脹推動活塞產(chǎn)生動能做功。
[0016] 本實用新型提供了 一種熱能轉(zhuǎn)換效率1?、工質(zhì)能循環(huán)使用、最大功率范圍內(nèi)能調(diào) 整工質(zhì)數(shù)量來調(diào)整輸出功率、能通過調(diào)整溫度進(jìn)行調(diào)整輸出功率、機(jī)器輸出功率平穩(wěn)的熱 動力設(shè)備。
[0017] 本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種水平對置式熱能動力設(shè)備，包括集熱器、保溫 管、氣化反應(yīng)器、霧化器、氣缸、活塞、活塞環(huán)、自動排氣閥、冷卻器、儲液罐、壓力閥、連桿、保 溫層、機(jī)殼、飛輪和曲軸；氣缸以曲軸為中心成180°角度水平對置設(shè)置在機(jī)殼上，氣缸內(nèi) 設(shè)有活塞，活塞設(shè)有活塞環(huán)，活塞連接連桿，連桿連接曲軸，曲軸連接飛輪，曲軸通過軸承固 定在機(jī)殼上；集熱器通過保溫管連接氣化反應(yīng)器，氣化反應(yīng)器進(jìn)氣端設(shè)有霧化器，霧化器通 過管道連接壓力閥，壓力閥通過管道連接儲液罐；氣化反應(yīng)器設(shè)置在氣缸的上止點；氣缸 的下止點設(shè)有自動排氣閥，自動排氣閥通過管道連接冷卻器，冷卻器通過管道連接儲液罐； 氣缸外層設(shè)有保溫層。
[0018] 進(jìn)一步，集熱器能吸收太陽能、地?zé)?、可燃物燃燒產(chǎn)生的高溫氣體、內(nèi)燃機(jī)尾氣、工 廠排出的高溫氣體等熱能。
[0019] 進(jìn)一步，氣化反應(yīng)器包括壓力殼、氣化導(dǎo)熱片、氣孔、霧化器，氣化導(dǎo)熱片設(shè)置在壓 力殼上，氣化導(dǎo)熱片上陣列設(shè)有氣孔，壓力殼進(jìn)氣端設(shè)有霧化器。
[0020] 進(jìn)一步，壓力閥關(guān)聯(lián)曲軸，每完成一次循環(huán)壓力閥開啟關(guān)閉一次。
[0021] 上述水平對置式熱能動力設(shè)備做功的方法是：集熱器吸收太陽能、地?zé)?、可燃物?燒產(chǎn)生的高溫氣體、內(nèi)燃機(jī)熱能或尾氣、工廠排出的高溫氣體等熱能直接或者通過管道傳 遞熱量給氣化反應(yīng)器，管道內(nèi)設(shè)有流動的導(dǎo)熱介質(zhì)；液體工質(zhì)通過壓力閥注入到氣化反應(yīng) 器霧化，氣化反應(yīng)器對霧化的工質(zhì)進(jìn)行氣化膨脹；活塞到達(dá)氣缸的下止點時，做功氣體通過 自動排氣閥排出，排出的氣態(tài)工質(zhì)通過冷卻器冷卻，此時另一活塞到達(dá)氣缸的上止點，此氣 缸的壓力閥打開，液體工質(zhì)通過霧化器注入到氣化反應(yīng)器內(nèi)氣化膨脹推動活塞做功；壓力 閥輪流開啟關(guān)閉，兩組對置式氣缸內(nèi)的活塞輪流做功，動能通過連桿輸出。
[0022] 本實用新型的優(yōu)點是：1.工質(zhì)循環(huán)使用，無污染；2.熱能轉(zhuǎn)換效率65%_98% ;3.能 根據(jù)所需功率調(diào)整機(jī)器氣缸容量和數(shù)量調(diào)整輸出功率；4.在最達(dá)功率范圍內(nèi)能調(diào)整注液 調(diào)整輸出功率；5.該設(shè)備是對工質(zhì)進(jìn)行氣化做功整個過程不產(chǎn)生爆震；6.機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單， 制造成本低，利用自動排氣功能減少能量損耗；7.做功功率是單缸做功功率的多倍；8.能 替代常規(guī)能源消耗，經(jīng)濟(jì)效益高，節(jié)能環(huán)保，噪音小；9.重心低、低振動、穩(wěn)定性好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖2是本實用新型氣化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖中：1為集熱器；2為保溫管；3為氣化反應(yīng)器；4為霧化器；5為氣缸；6為活塞； 7為活塞環(huán)；8為自動排氣閥；9為冷卻器；10為儲液罐；11為壓力閥；12為連桿；13為保溫 層；14為機(jī)殼；15飛輪；16為曲軸；17為壓力殼；18為氣化導(dǎo)熱片；19為氣孔。

【具體實施方式】
[0026] 參照附圖1-2,本實用新型的實施方式是：
[0027] 實施例1
[0028] -種水平對置式熱能動力設(shè)備，包括集熱器1、保溫管2、氣化反應(yīng)器3、霧化器4、 氣缸5、活塞6、活塞環(huán)7、自動排氣閥8、冷卻器9、儲液罐10、壓力閥11、連桿12、保溫層13、 機(jī)殼14、飛輪15和曲軸16 ;氣缸5以曲軸16為中心成180°角度水平對置設(shè)置在機(jī)殼14 上，氣缸5內(nèi)設(shè)有活塞6,活塞6設(shè)有活塞環(huán)7,活塞6連接連桿12,連桿12連接曲軸16,曲 軸16連接飛輪15,曲軸16通過軸承固定在機(jī)殼14上；集熱器1通過保溫管2連接氣化反 應(yīng)器3，氣化反應(yīng)器3進(jìn)氣端設(shè)有霧化器4,霧化器4通過管道連接壓力閥11，壓力閥11通 過管道連接儲液罐10 ;氣化反應(yīng)器3設(shè)置在氣缸5的上止點；氣缸5的下止點設(shè)有自動排 氣閥8,自動排氣閥8通過管道連接冷卻器9,冷卻器9通過管道連接儲液罐10 ;氣缸5外 層設(shè)有保溫層13。
[0029] 實施例2
[〇〇3〇] 如實施例1中的水平對置式熱能動力機(jī)器，所述氣化反應(yīng)器3包括壓力殼17、氣化 導(dǎo)熱片18、氣孔19、霧化器4,氣化導(dǎo)熱片18設(shè)置在壓力殼17上，氣化導(dǎo)熱片18上陣列設(shè) 有氣孔19,壓力殼17進(jìn)氣端設(shè)有霧化器4 ;所述壓力閥11關(guān)聯(lián)曲軸13,每完成一次循環(huán)壓 力閥開啟關(guān)閉一次；冷卻器是自然水冷。
【權(quán)利要求】
1. 一種水平對置式熱能動力設(shè)備，包括集熱器（1)、保溫管（2)、氣化反應(yīng)器（3)、霧化 器（4)、氣缸（5)、活塞（6)、活塞環(huán)（7)、自動排氣閥（8)、冷卻器（9)、儲液罐（10)、壓力閥 (11)、連桿（12)、保溫層（13)、機(jī)殼（14)、飛輪（15)和曲軸（16);氣缸（5)以曲軸（16)為中 心成180°角度水平對置設(shè)置在機(jī)殼（14)上，氣缸（5)內(nèi)設(shè)有活塞（6)，活塞（6)設(shè)有活塞環(huán) (7)，活塞（6)連接連桿（12)，連桿（12)連接曲軸（16)，曲軸（16)連接飛輪（15)，曲軸（16) 通過軸承固定在機(jī)殼（14)上；集熱器（1)通過保溫管（2)連接氣化反應(yīng)器（3)，氣化反應(yīng)器 (3 )進(jìn)氣端設(shè)有霧化器（4 )，霧化器（4 )通過管道連接壓力閥（11)，壓力閥（11)通過管道連 接儲液罐（10);氣化反應(yīng)器（3)設(shè)置在氣缸（5)的上止點；氣缸（5)的下止點設(shè)有自動排氣 閥（8 )，自動排氣閥（8 )通過管道連接冷卻器（9 )，冷卻器（9 )通過管道連接儲液罐（10 );氣 缸（5)外層設(shè)有保溫層（13)。
2. 如權(quán)利要求1所述水平對置式熱能動力設(shè)備，其特征是，所述集熱器（1)能吸收太陽 能、地?zé)?、可燃物燃燒產(chǎn)生的高溫氣體、內(nèi)燃機(jī)尾氣、工廠排出的高溫氣體。
3. 如權(quán)利要求1所述水平對置式熱能動力設(shè)備，其特征是，所述氣化反應(yīng)器（3)包括 壓力殼（17)、氣化導(dǎo)熱片（18)、氣孔（19)、霧化器（4)，氣化導(dǎo)熱片（18)設(shè)置在壓力殼（17) 上，氣化導(dǎo)熱片（18)上陣列設(shè)有氣孔（19)，壓力殼（17)進(jìn)氣端設(shè)有霧化器（4)。
4. 如權(quán)利要求1所述水平對置式熱能動力設(shè)備，其特征是，所述壓力閥（11)關(guān)聯(lián)曲軸 (13)，每完成一次循環(huán)壓力閥開啟關(guān)閉一次。
【文檔編號】F02G1/044GK203892051SQ201420214965
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】郭遠(yuǎn)軍 申請人:郭遠(yuǎn)軍