專利名稱：生物質能發動機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發動機，尤其是外燃式發動機。
背景技術：
長期以來作為中小型機械的動力裝置主要是汽油機和柴油機，它們被廣泛應用于工業、農業、交通運輸等各個方面。作為外燃機，蒸汽輪機和斯特林發動機也有應用。但是，由于上述外燃機的許多特征和特性不適合許多中小型機械和微型機械，因此在實際應用中汽油機和柴油機一直占主導地位，到目前為止還沒有一種外燃機象內燃機一樣被廣泛應用。隨著石油資源的不斷減少和溫室氣體排放的不斷增加，人類社會將面臨能源緊缺和環境惡化的雙重壓力。人類迫切需要新的替代能源。發明內容；本實用新型的發明目的，就是要提供一種以秸桿、草木等生物質為燃料的發動機，使其具有啟動迅速，加速自如，工作可靠，成本低廉，利于普及的新型發動機，在許多領域替代現有的中小型和微型內燃機，達到節能環保的目的。本實用新型的發明主要通過下述方案進行實施生物質能發動機由三大部分組 成，即燃燒系統，蒸發系統，能量轉換系統，它是以生物質能作為燃料，以直接燃燒方式獲取熱源。燃燒系統為發動機提供高溫熱源，使燃料進入燃燒室后進行穩定、充分的燃燒，燃燒的劇烈程度由計算機控制，使其保持與發動機的工況大致匹配。燃燒系統由爐條(1)，定量供料旋轉控制器(2)，料斗(4)，聯結法蘭(5)，爐膛保溫層(6)，爐芯(7)，燃燒室(8)，灰斗
(10)，人工加料口(11)，組成，當發動機工作時，旋轉供料控制器(2)受發動機轉速、負荷、蒸汽壓力、爐內溫度多種參數所控制，在計算機的控制下，燃燒過程是可控的，產生的蒸汽量完全與發動機工況要求相匹配，并實現完全充分的燃燒，燃燒系統的爐排由多層組成，最上面一層爐排間距最大，逐層往下間距相應變小，旋轉供料控制器按裝在料斗的底部，齒狀凹槽大于燃料顆粒直徑。蒸發系統由燃氣進入口(20)，水滴蒸發室(12)，保溫層(13)，蒸汽集聚器(14)，高壓蒸汽管(15)，蒸汽輸出管(16)，燃氣排出口(17)，噴水霧化器(18)，高壓水泵(19)，高壓水管(37)組成。蒸發系統是讓水變成高壓蒸汽的系統，本發明的蒸發系統是由多層水滴蒸發室并聯組成，水滴蒸發室由導熱系數很高的金屬材料制成，水滴蒸發室是封閉的密封空間，在工作時，蒸發面受到高溫燃氣的沖刷后溫度快速升高，在蒸發室內部裝有數個霧化噴嘴，在高壓水泵的作用下將細小水滴噴向高溫蒸發面，迅速產生高壓蒸汽，高壓水泵供水量的大小由計算機控制，水滴蒸發室產生的蒸汽量完全與發動機的工況相匹配。能量轉換系統由連桿銷(34)，連桿(21)，汽缸(22)，活塞(23)，滾輪軌道(24)，排氣導管(25)，導管排氣口(26)，外殼(27)，滾輪(28)，滾輪軸銷(29)，進氣導管(30)，導管進氣口(31)，旋轉閥軸套(32)，旋轉閥進氣口(33)，旋轉閥(36)組成。在能量轉換系統的外殼
(11)的內壁裝有環型軌道(24)，滾輪(28)與活塞(15)通過連桿(21)相聯，滾輪(28)在軌道(24)上滾動，在進氣導管30的側壁有一導管進氣口(31)，在排氣導管(25)的側壁有一排氣口(26)，旋轉閥的軸心與環型軌道(24)的圓心有一個偏心距e，氣缸(30)固定在旋轉閥體上。能量轉換系統是將高壓蒸汽的內能轉變成機械能并向外輸出功率的系統，圖6是能量轉換系統的原理圖，從原理圖可以看出當活塞23受到高壓蒸汽的壓力后產生向外的推力，通過連桿21傳遞給滾輪28，滾輪28對軌道24產生一個法向壓力，其分力x使轉軸沿z方向旋轉，并輸出動力。[0005]本發明的實用新型具有如下優點1.由于采用秸桿草木等生物質能為燃料，經計算，每100公斤秸桿可替代13公斤柴油，每年可為國家節約大量的化石能源。2.減少二氧化碳排放，保護地球環境。3.為農民增收致富開創新途徑，農民在獲得糧食豐收的同時又能獲得‘能源’豐收，利國利民。4.蒸發器的創新設計能迅速使水滴汽化成高壓蒸氣，并根據發動機的不同工況適時產汽，使它的工作特性更符合多種設備的工況要求。5.由于采用秸桿、草木等生物質能為燃料，因此燃料的獲取更方便，燃料的儲存更安全，燃料的成本更低廉。6.燃燒系統采用顆粒燃料，旋轉供料控制系統在計算機的控制下，能精確控制供給量，達到最佳空燃比，實現完全燃燒。7.燃料的供給量完全在計算機的控制下進行，它完全與發動機的工況相匹配，從而使發動機的燃燒、蒸發、作功過程十分和諧統一。8.蒸發系統能在很短的時間內建立起很高的壓力，它沒有較長的蒸汽聚集過程，也沒有較長的預熱時間，因此、啟動時間短，能實現發動機的頻繁起動，能滿足多種機械設備的工況要求，在許多領域完全能替代現有的汽油機和柴油機，如農村小型抽水泵，小型發電機，小型拖拉機等。9.能量轉換系統采用旋轉汽缸的形式，配汽機構采用旋轉閥配汽，沒有往復運動部件，能實現發動機的小型化、高速化、簡單化。
附圖I是燃燒系統的示意圖，附圖2是蒸發系統的示意圖，附圖3是能量轉換系統的主視圖，附圖4是能量轉換系統的側視圖，附圖5是生物質能發動機的實施例示意圖，附圖6是能量轉換系統的原理示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖說明對本發明進行進一步的說明。圖I是燃燒系統的示意圖。它由爐條I，定量供料旋轉控制器2，料斗4，聯結法蘭5，爐膛保溫層6，爐芯7，燃燒室8，灰斗10，人工加料口 11，等組成。當發動機工作時，定量供料旋轉控制器2開始轉動，燃料顆粒進入齒狀凹槽內，通過旋傳運動將燃料顆粒帶入燃燒室，它的轉速與發動機的工況相匹配，當發動機低速運轉時，控制器以較低速度旋轉供料，當發動機高速運動時，控制器以相應的高速度旋轉供料。旋轉供料控制器2受發動機轉速、負荷、蒸汽壓力、爐內溫度等多種參數所控制，以達到產生的蒸汽量完全符合發動機工況要求，并實現完全燃燒。燃燒系統的爐排由多層組成，最上面一層爐排間距最大，逐層往下間距相應變小，這種布置的目的是讓燃料與空氣充分接觸，實現分層燃燒。人工加料口 11是為了方便不同大小，不同形狀的生物質燃料進行加料的人工操作窗口，以適應不同燃料的供料要求。圖2是蒸發系統的工作示意圖。它由燃氣進口 20，蒸發室12，保溫層13，蒸汽集聚器14，高壓蒸汽管15，蒸汽輸出管16，燃氣排出管17，噴水霧化器18，高壓水泵19，高壓水管37組成。發動機工作時，來自燃燒室的高溫氣體逐級沖刷蒸發室12的外表面，使蒸發室溫度上升，蒸發表面是由導熱系數高的金屬材料制成，來自高壓水泵19的水通過霧化器噴嘴18向蒸發器內表面噴灑水霧，細小水滴接觸到蒸發器的高溫內表面后，迅速汽化，產生高壓蒸汽，并通過蒸汽輸出管16輸送到發動機進汽口，推動發動機作功，高壓水泵19供水量的大小由計算機控制。計算機收集來自溫度、壓力、轉速、負荷等傳感器傳來的信息，發出控制指令。這種蒸發器最大的優點是能在瞬間產生高壓蒸汽，縮短啟動時間，高壓蒸汽的產生量完全與發動機的工況相匹配，能很好的滿足發動機頻繁啟動、加速、減速、怠速等工況要求，既安全又迅速。圖3是發動機能量轉換系統的示意圖，它由連桿銷34，連桿21，汽缸22，活塞23，滾輪軌道24，排氣導管25，導管排氣口 26，外殼27，滾輪28，滾輪軸銷29，進氣導管30，導管進氣口 31，旋轉閥軸套32，旋轉閥進氣口 33，旋轉閥體36等組成。發動機工作時，來自蒸發室的高壓蒸汽從進氣導管30的C 口進入進氣導管30，在進氣導管的側面有一個進氣孔31，當旋轉閥上的進氣孔33與進氣導管30上的孔31相通時，高壓蒸汽進入氣缸，推動活塞23產生向外的推力，活塞推力通過連桿21傳遞給滾輪28，滾輪作用于軌道上的分力使氣缸沿切線方向旋轉，并由旋轉控制閥體36向外輸出動力，從圖6可以看出，當活塞從第一相限運動到第二相限時活塞膨脹作功，當活塞從第三相限運動到第四限時，活塞向圓心方向運動，汽缸壓縮排汽。圖5是生物質能發動機的一個實施例示意圖，顆粒燃料3在燃焼室燃燒后產生高 溫燃汽向上運動，沖刷蒸發器12的外表面，由蒸發器12產生的高壓蒸汽經蒸汽輸出管16進入發動機進行作功后進入冷凝器38。
權利要求1.生物質能發動機，它是以生物質能作為燃料，以直接燃燒方式獲取熱源，它由燃燒系統、蒸發系統、能量轉換系統組成，其特征是燃燒系統由爐條(1)，定量供料旋轉控制器(2)，料斗(4)，聯結法蘭(5)，爐膛保溫層(6)，爐芯(7)，燃燒室(8)，灰斗(10)，人工加料口(11)，組成，當發動機工作時，旋轉供料控制器(2)受發動機轉速、負荷、蒸汽壓力、爐內溫度多種參數所控制，在計算機的控制下，燃燒過程是可控的，產生的蒸汽量完全與發動機工況要求相匹配，并實現完全燃燒，燃燒系統的爐排由多層組成，最上面一層爐排間距最大， 逐層往下間距相應變小，蒸發系統由燃氣進口(20)，水滴蒸發室(12)，保溫層(13)，蒸汽集聚器(14)，高壓蒸汽管(15)，蒸汽輸出管(16)，燃氣排出管(17)，噴水霧化器(18)，高壓水泵(19)，高壓水管(37)組成，能量轉換系統由連桿銷(34)，連桿(21)，汽缸(22)，活塞(23),滾輪軌道(24),排氣導管(25),導管排氣口(26),外殼(27),滾輪(28),滾輪軸銷(29)，進氣導管(30)，導管進氣口(31)，旋轉閥軸套(32)，旋轉閥進氣口(33)，旋轉閥體(36)組成。
2.如權利要求I所述的發動機，其特征是蒸發系統由多層水滴蒸發室并聯組成，蒸汽集聚室收集所有產生的蒸汽，水滴蒸發室是封閉的密封空間，蒸發面由導熱性強的金屬制成，在水滴蒸發室的內部裝有多套霧化噴嘴(18)，霧化噴嘴(18)與高壓水泵(19)通過高壓水管(37)相連，高壓水泵供水量的大小由計算機控制，水滴蒸發室產生的蒸汽量完全與發動機的工況相匹配。
3.如權利要求I所述的發動機，其特征是在能量轉換系統的外殼(11)的內壁裝有環型軌道(24)，滾輪(28)與活塞(15)通過連桿(21)相聯，滾輪(28)在軌道(24)上滾動，在進氣導管30的側壁有一導管進氣口(31)，在排氣導管(25)的側壁有一排氣口(26)，旋轉閥的軸心與環型軌道(24)的圓心有一個偏心距e，氣缸(30)固定在旋轉閥體上。
4.如權利要求I所述的發動機，其特征是，旋轉供料控制器按裝在料斗的底部，齒狀凹槽大于燃料顆粒直徑。
專利摘要生物質能發動機由三部分組成，即燃燒系統、蒸發系統、能量轉換系統。燃燒系統使燃料進入燃燒室后進行穩定、充分的燃燒，為發動機提供高溫熱源。蒸發系統是讓水滴變成高壓蒸汽的系統，本實用新型的蒸發系統是由多層水滴蒸發室并聯組成，蒸發室由導熱系數很高的金屬材料制成，在蒸發室內部裝有數個霧化噴嘴，在高壓水泵的作用下將細小水滴噴向高溫蒸發面，迅速產生高壓蒸汽。能量轉換系統是將高壓蒸汽的內能轉變成機械能并向外輸出功率。本適用新型的發明能夠提供一種以秸稈、草木等生物質為燃料的發動機并具有啟動迅速，加速自如，工作可靠，成本低廉，利于普及的特點，在許多領域可替代中、小型和微型內燃機，達到節能環保的目的。
文檔編號F02G1/00GK202768165SQ20122005937
公開日2013年3月6日 申請日期2012年2月16日 優先權日2012年2月16日
發明者尤生奇 申請人:尤生奇