一種v型熱能動力設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種V型熱能動力設備，包括集熱器、保溫管、氣化反應器、霧化器、氣缸、活塞、活塞環、自動排氣閥、冷卻器、儲液罐、壓力閥、連桿、曲軸、保溫層、轉動軸和機殼；機殼上氣缸分成兩組，把相鄰氣缸以一定夾角布置一起，左右兩列氣缸中心線的夾角γ＜180°，兩組氣缸形成一個夾角的平面，從側面看氣缸排列呈V字形。本實用新型的V型結構縮短了機體的長度和高度；氣缸之間已相互錯開布置，有較大的空間，能擴大氣缸直徑來提高排量和功率；工質循環使用，無污染；熱能轉換效率65%-98%；能替代常規能源消耗，經濟效益高，節能環保，噪音小。
【專利說明】一種V型熱能動力設備
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于熱能動力設備領域，尤其是利用太陽能、地熱、可燃物燃燒產生的 高溫氣體、內燃機熱能或尾氣、工廠排出的高溫氣體等熱能轉換成動能的動力設備。
【背景技術】
[0002] 傳統的動力設備有蒸汽機、內燃機、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；它是一種往復式機器，慣性限制了轉速的提高；工作過 程是不連續的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。
[0004] 內燃機：結構復雜，對燃料要求較高，對燃料的潔凈度要求嚴格，對環境污染。
[0005] 外燃機，如斯特林發動機是其中一種，斯特林發動機與內燃機比較具備以下優 占·
[0006] 適用于各種能源，無論是液態的、氣態的或固態的燃料，當采用載熱系統（如熱 管）間接加熱時，幾乎可以使用任何高溫熱源（太陽能放射性同位素和核反應等），而發動 機本身（除加熱器外）不需要作任何更改。同時斯特林發動機無需壓縮機增壓，使用一般 風機即可滿足要求，并允許燃料具有較高的雜質含量；斯特林發動機單機容量小，機組容量 從20 - 50kw，可以因地制宜的增減系統容量；結構簡單，零件數比內燃機少40%，降價空間 大；維護成本低。
[0007] 斯特林發動機在運行時，由于燃料在氣缸外的燃燒室內連續燃燒，獨立于燃氣的 工質通過加熱器吸熱，并按斯特林循環對外做功，因此避免了類似內燃機的爆震做功和間 歇燃燒過程，從而實現了高效、低噪和低排放運行。高效：總能效率達到80%以上；低噪：1 米處裸機噪音底于68dBA ;低排放：尾氣排放達到歐5標準。
[0008] 由于工質不燃燒，外燃機避免了傳統內燃機的震爆做功問題，從而實現了高效率、 低噪音、低污染和低運行成本。外燃機可以燃燒各種可燃氣體，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。 只要熱腔達到700°C，設備即可做功運行，環境溫度越低，發電效率越高。外燃機最大的優點 是出力和效率不受海拔高度影響，非常適合于高海拔地區使用。
[0009] 同時斯特林發動機尚存在的主要問題和缺點是：制造成本較高，工質密封技術較 難，密封件的可靠性和壽命還存在問題，材料成本高，功率調節控制系統較復雜，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，熱量損失是內燃發動機的2-3 倍等。
[0010] 有機朗肯循環系統包括泵、蒸發器、膨脹機、發電機、冷凝器等。集熱器吸收太陽輻 照，集熱器內換熱介質溫度升高，換熱介質通過蒸發器把熱量傳給有機工質。有機工質在蒸 發器中定壓加熱，高壓的氣態有機工質進入膨脹機膨脹做功，帶動發電機發電；膨脹機尾部 排出的有機工質進入冷凝器中定壓冷凝，冷凝器出口的有機工質經過泵加壓后進入蒸發器 完成一次發電循環。
[0011] 有機朗肯循環系統存在轉換效率不高，體積大，需要借助結構復雜的膨脹機做功。
[0012] V型發動機，簡單的說就是將所有汽缸分成兩組，把相鄰汽缸以一定夾角布置一起 (左右兩列氣缸中心線的夾角Y <180° )，使兩組汽缸形成一個夾角的平面，從側面看汽 缸呈V字形(通常的夾角為60° )，故稱V型發動機。
[0013] 與直列布局形式相比，V型發動機縮短了機體的長度和高度，而更低的安裝位置可 以便于設計師設計出風阻系數更低的車身，同時得益于汽缸對向布置，還可抵消一部分振 動，使發動機運轉更為平順。由于汽缸之間已相互錯開布置，因此在汽缸之間有較大的空 間，這樣便于通過擴大汽缸直徑來提高排量和功率。V型發動機的汽缸均成一角度對向布 置，可以抵消一部分振動。不足之處是：v型發動機的缺點是必須使用兩個汽缸蓋，結構較 為復雜。另外其寬度加大后，發動機兩側空間較小，不易再安排其它裝置。
【發明內容】
[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，熱量損失是內燃發動機的2-3倍等問題；克服了有機朗肯循環系統需要膨脹機或汽 輪機，制造成本高的技術難題；克服了內燃機V型發動機結構較為復雜、制造成本高的問 題。本實用新型提出的V型熱能動力設備是采用了現有V型發動機結構，結合斯特林發動 機、有機朗肯循環系統和內燃機V型發動機優點的熱動力設備。由集熱器把熱能吸收后對 氣化反應器進行加熱，使工質高溫氣化彭脹推動活塞產生動能做功。
[0015] 本實用新型提供了 一種熱能轉換效率1?、工質能循環使用、最大功率范圍內能調 整工質數量來調整輸出功率、能通過調整溫度進行調整輸出功率、機器輸出功率平穩的熱 能動力設備。
[0016] 本實用新型采用的技術方案是：一種V型熱能動力設備，包括集熱器、保溫管、氣 化反應器、霧化器、氣缸、活塞、活塞環、自動排氣閥、冷卻器、儲液罐、壓力閥、連桿、曲軸、保 溫層、轉動軸和機殼；機殼上氣缸分成兩組，把相鄰氣缸以一定夾角布置一起，左右兩列氣 缸中心線的夾角Y <180°，兩組氣缸形成一個夾角的平面，從側面看氣缸排列呈V字形； 氣缸內分別設有活塞，活塞上設有活塞環；活塞連接連桿，連桿連接曲軸，曲軸連接轉動軸， 轉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器，氣化反應器進氣端設 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；氣化反應器設置在氣 缸的上止點；氣缸的下止點設有自動排氣閥，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；氣缸外層設有保溫層。
[0017] 進一步，所述集熱器能吸收太陽能、地熱、可燃物燃燒產生的高溫氣體、內燃機尾 氣、工廠排出的高溫氣體等熱能。
[0018] 進一步，所述氣化反應器包括壓力殼、氣化導熱片、氣孔、霧化器，氣化導熱片設置 在壓力殼上，氣化導熱片上陣列設有氣孔，壓力殼進氣端設有霧化器。
[0019] 進一步，所述壓力閥關聯曲軸，每完成一次循環壓力閥開啟關閉一次。
[0020] 上述V型熱能動力設備做功的方法是：左右兩組氣缸成V型結構，左邊氣缸最外邊 兩個氣缸和右邊最中間一個氣缸組成一組同時做功；右邊氣缸最外邊兩個氣缸和左邊最中 間一個氣缸組成一組同時做功；集熱器吸收太陽能、地熱、可燃物燃燒產生的高溫氣體、內 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器， 管道內設有流動的導熱介質；液體工質通過壓力閥注入到霧化器進行霧化，氣化反應器對 霧化的工質進行氣化膨脹；活塞到達氣缸的下止點時，做功氣體通過自動排氣閥排出，排出 的氣態工質通過冷卻器冷卻，此時另一組活塞到達氣缸的上止點，此對氣缸的壓力閥打開， 液體工質通過霧化器注入到氣化反應器內氣化膨脹推動活塞做功；壓力閥輪流開啟關閉， 兩組氣缸內的活塞輪流做功帶動轉動軸旋轉，轉動軸帶動飛輪把動能輸出。
[0021] 本實用新型的優點是：l)v型結構縮短了機體的長度和高度；2)氣缸之間已相互 錯開布置，有較大的空間，能擴大氣缸直徑來提高排量和功率；3)工質循環使用，無污染； 4)熱能轉換效率65%-98% ;5)能根據所需功率調整機器氣缸容量和數量調整輸出功率；6) 在最達功率范圍內能調整注液調整輸出功率；7)對工質進行氣化做功整個過程不產生爆 震；8)能替代常規能源消耗，經濟效益高，節能環保，噪音小。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022] 圖1是本實用新型結構示意圖；
[0023] 圖2是本實用新型氣化反應器結構示意圖；
[0024] 圖3是V型發動機結構圖；
[0025] 圖中：1為集熱器；2為保溫管；3為氣化反應器；4為霧化器；5為氣缸；6為活塞；7 為活塞環；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為轉動軸；16為機殼；17為壓力殼；18為氣化導熱片；19為氣孔。
【具體實施方式】
[0026] 參照附圖，本實用新型的實施方式是：
[0027] 實施例1
[0028] -種V型熱能動力設備，包括集熱器1、保溫管2、氣化反應器3、霧化器4、氣缸5、 活塞6、活塞環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、轉動軸15和機殼16 ;機殼16上氣缸5分成兩組，把相鄰氣缸5以一定夾角布置一起， 左右兩列氣缸5中心線的夾角γ <180°，兩組氣缸5形成一個夾角的平面，從側面看氣缸 5排列呈V字形，通常的夾角為60° ;氣缸5內分別設有活塞6,活塞6上設有活塞環7 ;活 塞6連接連桿12,連桿12連接曲軸13,曲軸13連接轉動軸15,轉動軸15通過軸承固定在 機殼16上；集熱器1通過保溫管2連接氣化反應器3,氣化反應器3進氣端設有霧化器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 ;氣化反應器3設置在 氣缸5的上止點；氣缸5的下止點設有自動排氣閥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外層設有保溫層14。
[0029] 實施例2
[〇〇3〇] 如實施例1中的V型熱能動力設備，所述氣化反應器3包括壓力殼17、氣化導熱片 18、 氣孔19、霧化器4,氣化導熱片18設置在壓力殼17上，氣化導熱片18上陣列設有氣孔 19, 壓力殼17進氣端設有霧化器4。所述壓力閥11關聯曲軸13,每完成一次循環壓力閥開 啟關閉一次；本實施例以6氣缸結構為例，左右兩組氣缸成V型結構，左邊氣缸最外邊兩個 氣缸和右邊最中間一個氣缸同時做功；右邊氣缸最外邊兩個氣缸和左邊最中間一個氣缸同 時做功；V型熱能動力設備氣缸5數量一般為5、6、8、10、12、16。
【權利要求】
1. 一種V型熱能動力設備，包括集熱器（1)、保溫管（2)、氣化反應器（3)、霧化器（4)、 氣缸（5)、活塞（6)、活塞環（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)、轉動軸（15)和機殼（16);其特征是，機殼（16)上氣缸 (5)分成兩組，把相鄰氣缸（5)以一定夾角布置一起，左右兩列氣缸（5)中心線的夾角γ < 180°，兩組氣缸（5)形成一個夾角的平面，從側面看氣缸（5)排列呈V字形；氣缸（5)內 分別設有活塞（6 )，活塞（6 )上設有活塞環（7 );活塞（6 )連接連桿（12 )，連桿（12 )連接曲軸 (13 )，曲軸（13 )連接轉動軸（15 )，轉動軸（15 )通過軸承固定在機殼（16 )上；集熱器（1)通 過保溫管（2 )連接氣化反應器（3 )，氣化反應器（3 )進氣端設有霧化器（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);氣化反應器（3)設置在氣缸 (5)的上止點；氣缸（5)的下止點設有自動排氣閥（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)外層設有保溫層（14)。
2. 如權利要求1所述V型熱能動力設備，其特征是，所述集熱器（1)能吸收太陽能、地 熱、可燃物燃燒產生的高溫氣體、內燃機尾氣、工廠排出的高溫氣體。
3. 如權利要求1所述V型熱能動力設備，其特征是，所述氣化反應器（3)包括壓力殼 (17)、氣化導熱片（18)、氣孔（19)、霧化器（4)，氣化導熱片（18)設置在壓力殼（17)上，氣化 導熱片（18)上陣列設有氣孔（19)，壓力殼（17)進氣端設有霧化器（4)。
4. 如權利要求1所述V型熱能動力設備，其特征是，所述壓力閥（11)關聯曲軸（13)，每 完成一次循環壓力閥開啟關閉一次。
【文檔編號】F01K7/00GK203891946SQ201420215024
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月30日 優先權日:2014年4月30日
【發明者】郭遠軍 申請人:郭遠軍