一種直列式熱能動(dòng)力設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種直列式熱能動(dòng)力設(shè)備，包括集熱器、保溫管、霧化器、氣化反應(yīng)器、氣缸、活塞、活塞環(huán)、自動(dòng)排氣閥、機(jī)架、保溫層、儲(chǔ)液罐、冷卻器I、冷卻器II、為壓力閥I、壓力閥II、曲軸、飛輪、連桿和轉(zhuǎn)動(dòng)軸；機(jī)架上直列設(shè)置四個(gè)并列的氣缸；四個(gè)氣缸內(nèi)分別設(shè)有活塞，活塞上設(shè)有活塞環(huán)。本實(shí)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%；能根據(jù)所需功率調(diào)整機(jī)器氣缸容量調(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；該設(shè)備是對(duì)工質(zhì)進(jìn)行氣化做功整個(gè)過程不產(chǎn)生爆震；機(jī)器重心低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低；做功功率是單缸做功功率的四倍；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。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于熱能動(dòng)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(dòng)能的動(dòng)力機(jī)器。 一種直列式熱能動(dòng)力設(shè)備

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的動(dòng)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(gè)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(duì)燃料要求較高，對(duì)燃料的潔凈度要求嚴(yán)格，對(duì)環(huán)境污染。
[0005] 外燃機(jī)，如斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是其中一種，斯特林發(fā)動(dòng)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(shí)，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(dòng) 機(jī)本身（除加熱器外）不需要作任何更改。同時(shí)斯特林發(fā)動(dòng)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(dòng)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(jiǎn)單，零件數(shù)比內(nèi)燃機(jī)少40%，降價(jià)空間 大；維護(hù)成本低。
[0007] 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，由于燃料在氣缸外的燃燒室內(nèi)連續(xù)燃燒，獨(dú)立于燃?xì)獾?工質(zhì)通過加熱器吸熱，并按斯特林循環(huán)對(duì)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(shí)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(shí)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(diǎn) 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(shí)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)尚存在的主要問題和缺點(diǎn)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(dòng)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(dòng)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] 直列式發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸緊湊，穩(wěn)定性高，低速扭矩特性好并且燃料消耗也較少，由此而 來的是制造成本也較低，同時(shí)采用直列式氣缸布局的發(fā)動(dòng)機(jī)體積也比較緊湊，可以適應(yīng)更 靈活的布局。也方便于布置增壓器類的裝置。主要缺點(diǎn)在于發(fā)動(dòng)機(jī)本身的功率較低，并不 適合配備6缸以上的汽車。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本實(shí)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(dòng)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；克服了內(nèi)燃機(jī)水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、機(jī)油容易外泄、制造成 本高的問題。本實(shí)用新型提出的直列式熱能動(dòng)力設(shè)備是利用現(xiàn)有直列式發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，結(jié)合 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)和內(nèi)燃機(jī)直列式發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)的熱動(dòng)力設(shè)備。由集熱器把 熱能吸收后對(duì)氣化反應(yīng)器進(jìn)行加熱，使工質(zhì)高溫氣化彭脹推動(dòng)活塞產(chǎn)生動(dòng)能做功。
[0014] 本實(shí)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 能動(dòng)力設(shè)備。
[0015] 本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種直列式熱能動(dòng)力設(shè)備，包括集熱器、保溫管、 霧化器、氣化反應(yīng)器、氣缸、活塞、活塞環(huán)、自動(dòng)排氣閥、機(jī)架、保溫層、儲(chǔ)液罐、冷卻器I、冷卻 器II、為壓力閥I、壓力閥II、曲軸、飛輪、連桿和轉(zhuǎn)動(dòng)軸；機(jī)架上直列設(shè)置四個(gè)并列的氣缸； 四個(gè)氣缸內(nèi)分別設(shè)有活塞，活塞上設(shè)有活塞環(huán)；活塞連接連桿，連桿連接曲軸，曲軸連接轉(zhuǎn) 動(dòng)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過軸承固定在機(jī)架上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接飛輪；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I和壓力閥II，壓力閥I和 壓力閥II通過管道連接儲(chǔ)液罐；氣化反應(yīng)器設(shè)置在氣缸的上止點(diǎn)；氣缸的下止點(diǎn)設(shè)有自動(dòng) 排氣閥，自動(dòng)排氣閥通過管道連接冷卻器I和冷卻器II，冷卻器I和冷卻器II通過管道連 接儲(chǔ)液罐；氣缸外層設(shè)有保溫層。
[0016] 進(jìn)一步，所述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。
[0017] 進(jìn)一步，所述氣化反應(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。
[0018] 進(jìn)一步，所述壓力閥I和壓力閥II關(guān)聯(lián)曲軸，每完成一次循環(huán)壓力閥開啟關(guān)閉一 次。
[0019] 上述直列式熱能動(dòng)力設(shè)備做功的方法是：集熱器吸收太陽能、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(dòng)的導(dǎo)熱介質(zhì)；液體工質(zhì)通過壓力閥I和壓力閥II注入到 霧化器進(jìn)行霧化，氣化反應(yīng)器對(duì)霧化的工質(zhì)進(jìn)行氣化膨脹；活塞到達(dá)氣缸的下止點(diǎn)時(shí)，做功 氣體通過自動(dòng)排氣閥排出，排出的氣態(tài)工質(zhì)通過冷卻器I和冷卻器II冷卻，此時(shí)另一對(duì)活 塞到達(dá)氣缸的上止點(diǎn)，此對(duì)氣缸的壓力閥I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(dòng)活塞做功；壓力閥I和壓力閥II輪流開啟關(guān)閉，四個(gè)氣缸內(nèi)的活塞輪流做 功帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)飛輪把動(dòng)能輸出。
[0020] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)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，達(dá)到調(diào)整輸出功率；4.在最達(dá)功率范圍內(nèi)能調(diào)整注液， 達(dá)到調(diào)整輸出功率；5.該設(shè)備是對(duì)工質(zhì)進(jìn)行氣化做功，整個(gè)過程不產(chǎn)生爆震；6.機(jī)器重心 低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，利用自動(dòng)排氣功能，減少能量損耗；7.做功功率是單缸做功功 率的四倍；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。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2是本實(shí)用新型氣化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖中：1為集熱器；2為保溫管；3為霧化器；4為氣化反應(yīng)器；5為氣缸；6為活塞； 7為活塞環(huán)；8為自動(dòng)排氣閥；9為機(jī)架；10為保溫層；11為儲(chǔ)液罐；12為冷卻器I ; 13為冷 卻器II ;14為壓力閥I ;15為壓力閥II ;16為曲軸；17為飛輪；18為連桿；19為壓力殼；20 為氣化導(dǎo)熱片；21為氣孔。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 參照附圖，本實(shí)用新型的實(shí)施方式是：
[0025] 實(shí)施例1
[0026] -種直列式熱能動(dòng)力設(shè)備，包括集熱器1、保溫管2、霧化器3、氣化反應(yīng)器4、氣缸 5、活塞6、活塞環(huán)7、自動(dòng)排氣閥8、機(jī)架9、保溫層10、儲(chǔ)液罐11、冷卻器112、冷卻器1113、 為壓力閥114、壓力閥1115、曲軸16、飛輪17、連桿18和轉(zhuǎn)動(dòng)軸19 ;機(jī)架9上直列設(shè)置四個(gè) 并列的氣缸5 ;四個(gè)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 ;活塞6連接連桿18， 連桿18連接曲軸16,曲軸16連接轉(zhuǎn)動(dòng)軸19,轉(zhuǎn)動(dòng)軸19通過軸承固定在機(jī)架9上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸 19連接飛輪17 ;集熱器1通過保溫管2連接氣化反應(yīng)器4,氣化反應(yīng)器4進(jìn)氣端設(shè)有霧化 器3,霧化器3通過管道連接壓力閥114和壓力閥1115,壓力閥114和壓力閥1115通過管 道連接儲(chǔ)液罐11 ;氣化反應(yīng)器4設(shè)置在氣缸5的上止點(diǎn)；氣缸5的下止點(diǎn)設(shè)有自動(dòng)排氣閥 8，自動(dòng)排氣閥8通過管道連接冷卻器112和冷卻器II13，冷卻器112和冷卻器II13通過管 道連接儲(chǔ)液罐11 ;氣缸5外層設(shè)有保溫層10。
[0027] 實(shí)施例2
[0028] 如實(shí)施例1中的直列式熱能動(dòng)力設(shè)備，所述氣化反應(yīng)器4包括壓力殼19、氣化導(dǎo)熱 片20、氣孔21、霧化器3,氣化導(dǎo)熱片20設(shè)置在壓力殼19上，氣化導(dǎo)熱片20上陣列設(shè)有氣 孔21，壓力殼19進(jìn)氣端設(shè)有霧化器3 ;所述壓力閥114和壓力閥1115關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，每完成 一次循環(huán)壓力閥開啟關(guān)閉一次。
【權(quán)利要求】
1. 一種直列式熱能動(dòng)力設(shè)備，包括集熱器（1)、保溫管（2)、霧化器（3)、氣化反應(yīng)器 (4)、氣缸（5)、活塞（6)、活塞環(huán)（7)、自動(dòng)排氣閥（8)、機(jī)架（9)、保溫層（10)、儲(chǔ)液罐（11)、 冷卻器I (12)、冷卻器II (13)、為壓力閥I (14)、壓力閥II (15)、曲軸（16)、飛輪（17)、 連桿（18)和轉(zhuǎn)動(dòng)軸（19);機(jī)架（9)上直列設(shè)置四個(gè)并列的氣缸（5);四個(gè)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);活塞（6)連接連桿（18)，連桿（18)連接曲軸（16)， 曲軸（16 )連接轉(zhuǎn)動(dòng)軸（19 )，轉(zhuǎn)動(dòng)軸（19 )通過軸承固定在機(jī)架（9 )上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸（19 )連接飛輪 (17);集熱器通過保溫管（2)連接氣化反應(yīng)器（4)，氣化反應(yīng)器（4)進(jìn)氣端設(shè)有霧化器（3)， 霧化器（3)通過管道連接壓力閥I (14)和壓力閥II (15)，壓力閥I (14)和壓力閥II (15) 通過管道連接儲(chǔ)液罐（11);氣化反應(yīng)器（4)設(shè)置在氣缸（5)的上止點(diǎn)；氣缸（5)的下止點(diǎn)設(shè) 有自動(dòng)排氣閥（8)，自動(dòng)排氣閥（8)通過管道連接冷卻器I (12)和冷卻器II (13)，冷卻器 I (12)和冷卻器II (13)通過管道連接儲(chǔ)液罐（11);氣缸（5)外層設(shè)有保溫層（10)。
2. 如權(quán)利要求1所述直列式熱能動(dòng)力設(shè)備，其特征是，所述集熱器（1)能吸收太陽能、 地?zé)帷⒖扇嘉锶紵a(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所述直列式熱能動(dòng)力設(shè)備，其特征是，所述氣化反應(yīng)器（4)包括壓力殼 (19)、氣化導(dǎo)熱片（20)、氣孔（21)、霧化器（3)，氣化導(dǎo)熱片（20)設(shè)置在壓力殼（19)上，氣化 導(dǎo)熱片（20)上陣列設(shè)有氣孔（21)，壓力殼（19)進(jìn)氣端設(shè)有霧化器（3)。
4. 如權(quán)利要求1所述直列式熱能動(dòng)力設(shè)備，其特征是，所述壓力閥I (14)和壓力閥II (14)關(guān)聯(lián)曲軸（16)，每完成一次循環(huán)壓力閥開啟關(guān)閉一次。
【文檔編號(hào)】F02G1/044GK203892054SQ201420215022
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)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(qǐng)人:郭遠(yuǎn)軍