一種星型熱能動力設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種星型熱能動力設(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、曲軸、保溫層、轉(zhuǎn)動軸和機殼；機殼設(shè)有氣缸環(huán)繞曲軸呈星型排列，活塞通過連桿連接到曲軸上。本實用新型的星型結(jié)構(gòu)具有有剛性大、重量輕；可靠性、維修性和生存性好，功率增長潛力大，轉(zhuǎn)速高；能擴大氣缸直徑來提高排量和功率；工質(zhì)循環(huán)使用，無污染；熱能轉(zhuǎn)換效率65%-98%；能替代常規(guī)能源消耗，經(jīng)濟效益高，節(jié)能環(huán)保，噪音小。
【專利說明】
【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)?、可燃物燃燒產(chǎn)生的 高溫氣體、內(nèi)燃機熱能或尾氣、工廠排出的高溫氣體等熱能轉(zhuǎn)換成動能的動力機器。 一種星型熱能動力設(shè)備

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的動力設(shè)備有蒸汽機、內(nèi)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(fù)式機器，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：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，如斯特林發(fā)動機是其中一種，斯特林發(fā)動機與內(nèi)燃機比較具備以下優(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 機本身（除加熱器外）不需要作任何更改。同時斯特林發(fā)動機無需壓縮機增壓，使用一般 風(fēng)機即可滿足要求，并允許燃料具有較高的雜質(zhì)含量；斯特林發(fā)動機單機容量小，機組容量 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)燃機少40%，降價空間 大；維護(hù)成本低。
[0007] 斯特林發(fā)動機在運行時，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、低噪和低排放運行。高效：總能效率達(dá)到80%以上；低噪：1 米處裸機噪音底于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，外燃機避免了傳統(tǒng)內(nèi)燃機的震爆做功問題，從而實現(xiàn)了高效率、 低噪音、低污染和低運行成本。外燃機可以燃燒各種可燃?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)備即可做功運行，環(huán)境溫度越低，發(fā)電效率越高。外燃機最大的優(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)動機的2-3 倍等。
[0010] 有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括泵、蒸發(fā)器、膨脹機、發(fā)電機、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)器把熱量傳給有機工質(zhì)。有機工質(zhì)在蒸 發(fā)器中定壓加熱，高壓的氣態(tài)有機工質(zhì)進(jìn)入膨脹機膨脹做功，帶動發(fā)電機發(fā)電；膨脹機尾部 排出的有機工質(zhì)進(jìn)入冷凝器中定壓冷凝，冷凝器出口的有機工質(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)雜的膨脹機做功。 [0012] 星型發(fā)動機是一種氣缸環(huán)繞曲軸排列呈星型排列的一種活塞式發(fā)動機，活塞通過 一根主連桿連接到曲軸上，最上方的活塞連接的連桿為主連桿；其它活塞的連桿為活節(jié)式 連桿，它們通過梢孔連接在主連桿中央位置的環(huán)上。
[0013] 星型發(fā)動機具有有剛性大，重量輕,可靠性、維修性和生存性好，功率增長潛力大， 轉(zhuǎn)速高，不足之處是制造成本較高、對加工工藝要求高、對保養(yǎng)要求高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本實用新型克服了外燃機存在的膨脹室、壓縮室、加熱器、冷卻室、再生器等的成 本高，熱量損失是內(nèi)燃發(fā)動機的2-3倍等問題；克服了有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)需要膨脹機或汽 輪機，制造成本高的技術(shù)難題；克服了內(nèi)燃機星型發(fā)動機結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、制造成本高的問 題。本實用新型提出的星型熱能動力設(shè)備是采用了現(xiàn)有星型發(fā)動機結(jié)構(gòu)，結(jié)合斯特林發(fā)動 機、有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)和內(nèi)燃機星型發(fā)動機優(yōu)點的熱動力設(shè)備。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。
[0015] 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、機器輸出功率平穩(wěn)的星 型熱能動力設(shè)備。
[0016] 本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種星型熱能動力設(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、曲軸、保 溫層、轉(zhuǎn)動軸和機殼；機殼設(shè)有氣缸環(huán)繞曲軸呈星型排列，活塞通過連桿連接到曲軸上，氣 缸內(nèi)分別設(shè)有活塞，活塞上設(shè)有活塞環(huán)；曲軸連接轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸通過軸承固定在機殼上； 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。
[0017] 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)燃機尾氣、工 廠排出的高溫氣體等熱能。
[0018] 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。
[0019] 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)閉五次。
[0020] 上述星型熱能動力設(shè)備做功的方法是：氣缸成星型結(jié)構(gòu)排列，集熱器吸收太陽能、 地?zé)?、可燃物燃燒產(chǎn)生的高溫氣體、內(nèi)燃機熱能或尾氣、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 入到霧化器進(jìn)行霧化，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，此對氣缸的壓力閥打開，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，氣缸內(nèi)的活塞輪流做功帶動轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動軸帶動飛 輪把動能輸出。
[0021] 本實用新型的優(yōu)點是：1)星型結(jié)構(gòu)具有有剛性大、重量輕；2)可靠性、維修性和生 存性好，功率增長潛力大，轉(zhuǎn)速高；3)工質(zhì)循環(huán)使用，無污染；4)熱能轉(zhuǎn)換效率65%-98% ;5) 能根據(jù)所需功率調(diào)整機器氣缸容量調(diào)整輸出功率；6)在最達(dá)功率范圍內(nèi)能調(diào)整注液調(diào)整輸 出功率；7)對工質(zhì)進(jìn)行氣化做功整個過程不產(chǎn)生爆震；8)能替代常規(guī)能源消耗，經(jīng)濟效益 高，節(jié)能環(huán)保，噪音小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖2是本實用新型氣化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 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為曲軸； 14為保溫層；15為轉(zhuǎn)動軸；16為機殼；17為壓力殼；18為氣化導(dǎo)熱片；19為氣孔。

【具體實施方式】
[0025] 參照附圖，本實用新型的實施方式是：
[0026] 實施例1
[0027] -種星型熱能動力設(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、曲軸13、保溫層14、 轉(zhuǎn)動軸15和機殼16 ;機殼16設(shè)有氣缸5環(huán)繞曲軸13呈星型排列，活塞6通過連桿12連 接到曲軸13上，氣缸5內(nèi)分別設(shè)有活塞6,活塞6上設(shè)有活塞環(huán)7 ;曲軸13連接轉(zhuǎn)動軸15， 轉(zhuǎn)動軸15通過軸承固定在機殼16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14。
[0028] 實施例2
[0029] 如實施例1中的星型熱能動力設(shè)備，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)閉五次；本實施例以五個氣缸結(jié)構(gòu)為例，五個氣缸成星型結(jié)構(gòu)，五個氣缸輪流做功；星 型發(fā)動機的氣缸組數(shù)是奇數(shù)個，有5缸，7缸，9缸，為了增加功率還可以將其多排疊加，將多 個氣缸組排成好幾排，最多能到4排X 7缸，達(dá)到28個氣缸。
【權(quán)利要求】
1. 一種星型熱能動力設(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)、曲軸（13)、保溫層（14)、轉(zhuǎn)動軸（15)和機殼（16);機殼（16)設(shè)有氣缸（5)環(huán)繞曲 軸（13)呈星型排列，活塞（6)通過連桿（12)連接到曲軸（13)上，氣缸（5)內(nèi)分別設(shè)有活塞 (6)，活塞（6)上設(shè)有活塞環(huán)（7);曲軸（13)連接轉(zhuǎn)動軸（15)，轉(zhuǎn)動軸（15)通過軸承固定在 機殼（16 )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（14)。
2. 如權(quán)利要求1所述星型熱能動力設(shè)備，其特征是，所述集熱器（1)能吸收太陽能、地 熱、可燃物燃燒產(chǎn)生的高溫氣體、內(nèi)燃機尾氣、工廠排出的高溫氣體。
3. 如權(quán)利要求1所述星型熱能動力設(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所述星型熱能動力設(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)閉五次。
【文檔編號】F02G1/044GK203892052SQ201420214966
【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