一種負(fù)壓動(dòng)力機(jī)器及其做功方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種負(fù)壓動(dòng)力機(jī)器及其做功方法，包括連接管、氣缸、活塞、活塞環(huán)、連桿、散熱器、排氣控制閥、機(jī)殼、排液孔、進(jìn)氣單向閥、曲軸、軸承、缸蓋和傳動(dòng)軸；活塞設(shè)在氣缸內(nèi)，活塞上設(shè)有活塞環(huán)；氣缸上止點(diǎn)上部或缸蓋上設(shè)有進(jìn)氣單向閥，活塞上設(shè)有排氣控制閥，活塞連接連桿，連桿連接曲軸，曲軸設(shè)有軸承，軸承固定在傳動(dòng)軸上，傳動(dòng)軸通過(guò)軸承固定在機(jī)殼上，機(jī)殼上設(shè)有排液孔，進(jìn)氣單向閥連接連接管，氣缸外層設(shè)有散熱器。本發(fā)明具有熱能轉(zhuǎn)換效率15%-95%；生產(chǎn)時(shí)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；在最達(dá)功率范圍內(nèi)能調(diào)整輸入氣體調(diào)整輸出功率；該設(shè)備是對(duì)高溫?zé)釟膺M(jìn)行循環(huán)利用，經(jīng)濟(jì)效益高，噪音??；制造成本低。
【專利說(shuō)明】一種負(fù)壓動(dòng)力機(jī)器及其做功方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于負(fù)壓動(dòng)力設(shè)備領(lǐng)域，尤其是利用太陽(yáng)能、地?zé)?、可燃物燃燒產(chǎn)生的高溫氣體、內(nèi)燃機(jī)熱氣或尾氣、工廠排出的高溫氣體等熱能導(dǎo)入氣缸，利用氣缸內(nèi)的高溫介質(zhì)氣體和氣缸外部的散熱構(gòu)成溫度差，使密閉氣缸產(chǎn)生負(fù)壓把熱能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能的動(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(guò)高，排氣壓力不能過(guò)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(guò)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-
^ \\\.適用于各種能源，無(wú)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?太陽(yáng)能放射性同位素和核反應(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(wú)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。
[0006]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)獾墓べ|(zhì)通過(guò)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(guò)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)。
[0007]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(wèn)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(yáng)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。
[0008]同時(shí)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)尚存在的主要問(wèn)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(wèn)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。
[0009]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(yáng)輻照，集熱器內(nèi)換熱介質(zhì)溫度升高，換熱介質(zhì)通過(guò)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(guò)泵加壓后進(jìn)入蒸發(fā)器完成一次發(fā)電循環(huán)。
[0010]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。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明克服了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)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(wèn)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。本發(fā)明提出的負(fù)壓動(dòng)力設(shè)備是利用現(xiàn)有單缸或多缸發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，結(jié)合斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)的動(dòng)力設(shè)備。把熱能吸收后對(duì)氣缸進(jìn)行散熱冷卻產(chǎn)生負(fù)壓拉動(dòng)活塞做功。
[0012]本發(fā)明提供了一種熱能轉(zhuǎn)換效率高、最大功率范圍內(nèi)能調(diào)整工質(zhì)數(shù)量來(lái)調(diào)整輸出功率、能通過(guò)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)的負(fù)壓力動(dòng)力機(jī)器。
[0013]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種負(fù)壓動(dòng)力機(jī)器，其特征是:包括連接管、氣缸、活塞、活塞環(huán)、連桿、散熱器、排氣控制閥、機(jī)殼、排液孔、進(jìn)氣單向閥、曲軸、軸承、缸蓋和傳動(dòng)軸；活塞設(shè)在氣缸內(nèi)，活塞上設(shè)有活塞環(huán)；氣缸上止點(diǎn)上部或缸蓋上設(shè)有進(jìn)氣單向閥，活塞上設(shè)有排氣控制閥，活塞連接連桿，連桿連接曲軸，曲軸設(shè)有軸承，軸承固定在傳動(dòng)軸上，傳動(dòng)軸通過(guò)軸承固定在機(jī)殼上，機(jī)殼下部設(shè)有排液孔，進(jìn)氣單向閥連接連接管，氣缸外層設(shè)有設(shè)有散熱器。
[0014]進(jìn)一步，所述散熱器制成散熱片形式。
[0015]進(jìn)一步，在所述散熱器上設(shè)置循環(huán)管道和在管道內(nèi)注入循環(huán)冷卻介質(zhì)。
[0016]進(jìn)一步，在所述缸蓋中部設(shè)有進(jìn)氣單向閥。
[0017]進(jìn)一步，所述氣缸上的排氣控制閥能根據(jù)熱氣源溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)排氣。
[0018]進(jìn)一步，所述活塞上設(shè)有排氣控制閥能根據(jù)熱氣源溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)排氣。
[0019]上述負(fù)壓動(dòng)力機(jī)器做功方法如下:外界熱氣源通過(guò)連接管經(jīng)開啟的進(jìn)氣單向閥，活塞向后移動(dòng)把熱氣輸入到氣缸；活塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)關(guān)閉進(jìn)氣單向閥；氣缸內(nèi)的熱氣通過(guò)散熱器散熱冷卻，氣缸內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓拉動(dòng)活塞向前運(yùn)動(dòng)做功；冷卻后的做功氣體或液體利用活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，通過(guò)排氣控制閥排出；動(dòng)能通過(guò)傳動(dòng)軸輸出。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:1.熱能轉(zhuǎn)換效率15%_95% ；2.生產(chǎn)時(shí)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；3.在最達(dá)功率范圍內(nèi)能調(diào)整輸入氣體調(diào)整輸出功率；4.該設(shè)備是對(duì)高溫?zé)釟膺M(jìn)行循環(huán)利用，經(jīng)濟(jì)效益高，噪音??；5.制造成本低。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1為連接管；2為氣缸；3為活塞；4為活塞環(huán)；5為連桿；6為散熱器；7為排氣控制閥；8為機(jī)殼；9為排液孔；10為進(jìn)氣單向閥；11為曲軸；12為軸承；13為缸蓋；14為傳動(dòng)軸。
【具體實(shí)施方式】
[0022]參照附圖，本發(fā)明的實(shí)施方式是:
實(shí)施例1 一種負(fù)壓動(dòng)力機(jī)器，包括連接管1、氣缸2、活塞3、活塞環(huán)4、連桿5、散熱器6、排氣控制閥7、機(jī)殼8、排液孔9、進(jìn)氣單向閥10、曲軸11、軸承12、缸蓋13和傳動(dòng)軸14 ;活塞3設(shè)在氣缸2內(nèi)，活塞3上設(shè)有活塞環(huán)4 ;氣缸2上止點(diǎn)上部或缸蓋13上設(shè)有進(jìn)氣單向閥10，活塞3上設(shè)有排氣控制閥7，活塞3連接連桿5，連桿5連接曲軸11，曲軸11設(shè)有軸承12，軸承12固定在傳動(dòng)軸14上，傳動(dòng)軸14通過(guò)軸承固定在機(jī)殼8上，機(jī)殼8下部設(shè)有排液孔9，進(jìn)氣單向閥10連接連接管I，氣缸2外層設(shè)有設(shè)有散熱器6。
[0023]實(shí)施例2
如實(shí)施例1中的負(fù)壓動(dòng)力機(jī)器，在缸蓋13中部設(shè)有進(jìn)氣單向閥10，氣缸5上止點(diǎn)設(shè)有排氣控制閥7，進(jìn)氣單向閥10連接連接管1，連接管I連接內(nèi)燃機(jī)熱氣出口或其他熱氣源；散熱器6上設(shè)置循環(huán)管道和在管道內(nèi)注入循環(huán)冷卻介質(zhì)水，利用循環(huán)流動(dòng)的水進(jìn)行冷卻。
[0024]實(shí)施例3
如實(shí)施例1和實(shí)施例2中的負(fù)壓動(dòng)力機(jī)器,機(jī)殼8是由銅合金制成的散熱器6,利用發(fā)動(dòng)機(jī)自帶冷卻系統(tǒng)冷卻；氣缸2容量大小根據(jù)內(nèi)燃機(jī)尾氣排放量設(shè)計(jì)；進(jìn)氣單向閥10與傳動(dòng)軸14關(guān)聯(lián)或者用電控方式控制，每一個(gè)循環(huán)開啟關(guān)閉一次。
【權(quán)利要求】
1.一種負(fù)壓動(dòng)力機(jī)器，包括連接管(I)、氣缸(2)、活塞(3)、活塞環(huán)(4)、連桿(5)、散熱器(6)、排氣控制閥(7)、機(jī)殼(8)、排液孔(9)、進(jìn)氣單向閥(10)、曲軸(11)、軸承(12)、缸蓋(13 )和傳動(dòng)軸(14 );活塞(3 )設(shè)在氣缸(2 )內(nèi)，活塞(3 )上設(shè)有活塞環(huán)(4 );氣缸(2 )上止點(diǎn)上部或缸蓋(13 )上設(shè)有進(jìn)氣單向閥(10 )，活塞(3 )上設(shè)有排氣控制閥(7 )，活塞(3 )連接連桿(5 )，連桿(5 )連接曲軸(11)，曲軸(11)設(shè)有軸承(12 )，軸承(12 )固定在傳動(dòng)軸(14 )上，傳動(dòng)軸(14)通過(guò)軸承固定在機(jī)殼(8)上，機(jī)殼(8)下部設(shè)有排液孔(9)，進(jìn)氣單向閥(10)連接連接管(I)，氣缸(2 )外層設(shè)有設(shè)有散熱器(6 )。
2.如權(quán)利要求1所述負(fù)壓動(dòng)力機(jī)器，其特征是:所述散熱器(6)制成散熱片形式。
3.如權(quán)利要求1所述負(fù)壓動(dòng)力機(jī)器，其特征是:所述在所述散熱器(6)上設(shè)置循環(huán)管道和在管道內(nèi)注入循環(huán)冷卻介質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1所述負(fù)壓動(dòng)力機(jī)器，其特征是:所述在所述缸蓋(13)中部設(shè)有進(jìn)氣單向閥(10)。
5.如權(quán)利要求1所述負(fù)壓動(dòng)力機(jī)器，其特征是:所述氣缸(2)上的排氣控制閥(7)能根據(jù)熱氣源溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)排氣。
6.如權(quán)利要求1所述負(fù)壓動(dòng)力機(jī)器，其特征是:所述活塞(3)上設(shè)有排氣控制閥(7)能根據(jù)熱氣源溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)排氣。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述負(fù)壓動(dòng)力機(jī)器做功方法如下:外界熱氣源通過(guò)連接管經(jīng)開啟的進(jìn)氣單向閥，活塞向后移動(dòng)把熱氣輸入到氣缸；活塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)關(guān)閉進(jìn)氣單向閥；氣缸內(nèi)的熱氣通過(guò)散熱器散熱冷卻，氣缸內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓拉動(dòng)活塞向前運(yùn)動(dòng)做功；冷卻后的做功氣體或液體利用活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，通過(guò)排氣控制閥排出；動(dòng)能通過(guò)傳動(dòng)軸輸出。
【文檔編號(hào)】F02G1/043GK103925106SQ201410177410
【公開日】2014年7月16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