專利名稱：直熱式發動機的制作方法
技術領域：
本發明屬于一種熱機，尤其是屬于一種直熱式發動機。
背景技術：
熱機的共同特點是燃料燃燒釋放出熱能，這些熱能又傳遞給工作物質——水蒸汽或燃氣，工作物質獲得熱能后，膨脹做功，把一部分熱能轉化為機械能，同時工作物質的熱能減少，溫度降低，余下的熱能以排氣或散熱形式去掉。熱機既有內燃機也有外燃機，內燃機的基本特點是讓燃料在機器的氣缸內燃燒，生成高溫高壓的燃氣，利用這種燃氣作為工作介質去推動活塞或氣輪等做功。而燃料在氣缸外或氣輪等膨脹機燃燒，然后將某種受熱后產生的蒸汽導入氣缸或汽輪等膨脹機做功的熱機，稱為外燃機。由于熱機在工作過程中產生排放及散熱，所以實際只有約35～40％的熱能被轉化為有用的機械能輸出。由于現在的世界性的能源緊張，熱機效率的提高對節省能源是非常的有利。同時，渦旋機械自19世紀初期由法國工程師克拉斯(CRUEX)提出后，經過多年的發展，已取得了工業化的應用。由于渦旋機械具有容積效率高、體積小、噪聲低、動力平衡良好等諸多優點，它的應用領域越來越寬廣，在空調、泵送液體、增壓氣體等方面已有應用，也有將渦旋機械作為膨脹機應用于發動機上的構思。這種構思的渦旋式發動機，屬于外燃式熱機，由外界將高溫高壓氣體輸入渦旋機械中讓其膨脹做功輸出動力。其循環的熱效率，主要隨壓力的增大而增大，而提高壓力的同時會帶來壓縮終了空氣高溫的升高，這樣渦旋機械在高溫下工作，特別是高溫梯度下工作時，相對運動的部件要產生不一致的線性膨脹量，容易導致運動件間的咬死現象。同時高溫工作時，也會讓渦旋機械的潤滑性能加劇惡化。所以克服這些困難也是渦旋發動機得以實現的關鍵所在。
發明內容
本發明就是針對上述熱機的缺點，結合渦旋機械的結構特點，解決渦旋機械高溫咬死問題，開發出高效節能的直熱式發動機。本發明將液態的工作介質直接輸入渦旋機械的中心壓縮腔中受熱瞬間蒸發膨脹，推動渦旋盤工作而輸出動力。由于工作介質是在渦旋盤的中心壓縮腔吸熱膨脹做功，做功后排出的同時也將渦旋盤相對運動時產生的熱帶走，這樣既解決了渦旋盤相對運動時由于高溫而變形咬死的現象，也降低了潤滑性能及高溫密封材料的要求，從而大大降低了直熱式發動機的生產難度。同時，由于本發明系統是直接將工作介質以液態輸入而不是將高溫高壓氣體輸入，可以節省了制造高溫高壓氣體的能量與機構，真正實現了高效節能，降低制造成本的目標。
附圖1是本實施例的系統結構圖，其中包括熱源1、循環泵2、換熱盤管3、渦旋盤4、渦旋盤5、動力輸出6、散熱7、循環泵8、熱馬達9、進液口10、渦盤進液口11、液管12、排氣口13。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
如附圖1所示，首先將熱源1的輸出口與循環泵2的入口連接，循環泵2的出口與熱馬達9內的換熱盤管3入口連接，換熱盤管3的出口再與熱源1的輸入口連接，形成熱循環。
熱馬達9的排氣口13與散熱7相連，散熱7出口與循環泵8的入口相接，循環泵8的出口與熱馬達9的進液口10相接，熱馬達9的進液口10與渦盤進液口11之間通過液管12相連，形成一個膨脹循環，而液管12是通過換熱盤管3的中心進行吸熱。
當系統工作時，循環泵2將熱介質從熱源1中泵入換熱盤管3中，與液管12進行熱交換，使液管12中的工作介質吸收熱量進行預熱；被吸收了熱量而降低溫度的熱介質循環回到熱源1中再吸收熱量進行周而復始的熱交換循環。在液管12中吸收了熱量進行預熱的工作介質通過渦旋盤4上的渦盤進液口11進入到渦旋盤的中心壓縮腔，在中心壓縮腔中迅速蒸發膨脹，推動渦旋盤5運動，與渦旋盤5相連的動力輸出6則將動力源源不斷的輸出。同時汽化并吸收了渦旋盤熱量的工作介質從熱馬達9的排氣口13排出進入散熱7，將熱量散去冷凝恢復為液態，液態的工作介質通過循環泵8泵入熱馬達9中的液管12預熱再進入渦旋盤的中心壓縮腔吸熱汽化膨脹，就這樣進行周而復始的膨脹循環，使到動力源源不斷的輸出，實現發動機的穩定動力輸出功能。
綜上所述，本發明有如下優點(1)結構簡潔本發明利用工作介質的熱脹冷縮的特性，使其直接在渦旋機械的中心壓縮腔膨脹推動渦旋盤工作，省卻了提供高溫高壓氣體的設備，從結構上大簡化了發動機的構造。
(2)節能能源直接膨脹，可以節省高溫高壓氣體在輸送過程中的熱量散失，減少了能源的浪費。同時工作介質膨脹時主要是吸收了渦旋機械本身的熱量，需要要外界提供的熱量較少，所以耗費的提供熱量的能源較少。
(3)環保膨脹做完功的介質再循環工作，沒有將大量的廢氣排入大氣環境，實現環保目標。
權利要求
1.一種直熱式發動機，主要由熱源、換熱盤管、渦旋機械、循環泵、散熱及動力輸出組成，其主要特征是將液態的膨脹工質輸入渦旋機械的中心壓縮腔進行蒸發膨脹，推動渦旋盤工作而輸出動力。
2.根據權利要求1所述的直熱式發動機，其特征在于給工作介質進行預熱的換熱盤管也可以是板式換熱器、管殼式換熱器或其它型式的換熱器。
3.根據權利要求1所述的直熱式發動機，其特征在于作為膨脹機的渦旋機構可以是一對或一對以上，則動力輸出可以是一組或一組以上。
全文摘要
一種直熱式發動機，針對熱機的熱效率轉化率低的缺點，結合渦旋機械的渦旋結構及其容積效率高、動力平衡性好的特點，將液態的工作介質直接輸入渦旋機械的中心壓縮腔中受熱瞬間蒸發膨脹，推動渦旋盤工作而輸出動力。
文檔編號F01C1/00GK1587668SQ20041006257
公開日2005年3月2日 申請日期2004年7月2日 優先權日2004年7月2日
發明者郎風 申請人:郎風