一種熱能動力設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種熱能動力設備，包括集熱裝置、加熱裝置、氣化裝置、做功機構、冷卻裝置、傳動裝置和循環裝置，集熱裝置通過管道連接加熱裝置，加熱裝置設置在氣化裝置上，氣化裝置設置在做功機構前部，做功機構連接冷卻裝置和傳動裝置，冷卻裝置連接循環裝置，循環裝置連接氣化裝置。本實用新型具有工質循環使用，無污染；熱能轉換效率65%-98%；能根據所需功率調整機器氣缸容量和數量調整輸出功率；在最達功率范圍內能調整注液調整輸出功率；該設備是對工質進行氣化做功，整個過程不產生爆震；機器結構簡單，利用自動排氣功能減少能量損耗；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-
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[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。
【發明內容】
[0012]本實用新型克服了斯特林發動機存在的膨脹室、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。本實用新型提出的熱能動力設備是利用現有單缸或多缸發動機結構，結合斯特林發動機和有機朗肯循環系統優點的動力設備。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。
[0013]本實用新型提供了一種熱能轉換效率聞、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動力設備。
[0014]本實用新型采用的技術方案是:一種熱能動力設備，包括集熱裝置、加熱裝置、氣化裝置、做功機構、冷卻裝置、傳動裝置和循環裝置，其特征是:集熱裝置通過管道連接加熱裝置，加熱裝置設置在氣化裝置上，氣化裝置設置在做功機構前部，做功機構連接冷卻裝置和傳動裝置，冷卻裝置連接循環裝置，循環裝置連接氣化裝置。
[0015]進一步，集熱裝置能吸收太陽能、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。
[0016]進一步，加熱裝置包括設置在氣化反應器上的導熱片和設置在氣缸外層的保溫層。
[0017]進一步，氣化裝置包括包括壓力殼、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。
[0018]進一步，做功機構包括氣缸和設在內部的活塞，設置在活塞上的活塞環，與活塞連接的連桿，與連桿連接的曲軸，設在曲軸內的軸承。
[0019]進一步，冷卻裝置包括設置在氣缸上的自動排氣孔，通過管道與排氣孔連接的冷疑器，通過管道與冷疑器連接的儲液罐。
[0020]進一步，傳動裝置包括機殼上設置的軸承，設在曲軸內的軸承，固定在軸承上的傳動軸。
[0021]進一步，循環裝置包括通過管道與儲液罐連接的壓力泵，通過管道與壓力泵連接的霧化器。
[0022]集熱裝置吸收太陽能、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直接或者通過管道傳遞熱量給加熱裝置，管道內設有流動的導熱介質，加熱裝置交錯接觸分布或者平行接觸分布或者包覆接觸分布在氣化裝置上，做功機構是由氣缸、活塞、連桿、曲軸等組成，氣化裝置設置在氣缸的上止點，氣缸的下止點設有與冷卻裝置連接的開孔，冷卻裝置使氣化的工質液化，循環裝置由管道、儲液罐和壓力泵組成，使工質在氣化裝置、做功機構、冷卻裝置和循環裝置之間以液態工質和氣態工質循環，傳動裝置包含傳動軸和軸承，做功機構連接傳動裝置輸出動能。
[0023]上述熱能動力設備做功的方法如下:
[0024]I)加熱步驟是指集熱器吸收外界熱源，熱能通過導熱片把氣化反應器工質加熱至工做功所需壓力時的氣化溫度的過程，氣缸壓力高時所需氣化溫度高，氣缸壓力低時所需氣化溫度低；
[0025]2)注液步驟是指通過壓力泵把液體加壓到霧化器將液體均勻注入氣化反應器的過程；
[0026]3)氣化步驟是指氣化反應器內霧化的液體工質受熱瞬間氣化的過程；
[0027]4)做功步驟是指液體工質受熱氣化后膨脹推動活塞從上止點到達下止點的過程;
[0028]5)排氣步驟是指活塞到達下止點時氣體工質通過自動排氣孔排出的過程；
[0029]6)冷卻步驟是指從自動排氣孔排出的高溫氣體通過冷疑器液化的過程；
[0030]7)通過以上I至6步驟循環工作，通過傳動裝置把動能輸出。
[0031]本實用新型的優點是:
[0032]1.工質循環使用，無污染；2.熱能轉換效率65%-98%;3.生產時能根據所需功率調整機器氣缸容量和數量調整輸出功率；4.在最達功率范圍內能調整注液調整輸出功率；
5.該設備是對工質進行氣化做功，整個過程不產生爆震；6.機器結構簡單，利用自動排氣功能，減少能量損耗該設備與現有內燃機最大的不同在于，熱能在氣缸外的燃燒室內連續燃燒或者太陽熱能等，通過導熱片傳給工質，工質不直接參與燃燒，也不更換。而內燃機的燃料則在燃燒室內間歇性燃燒，工質就是燃料，每一個工作循環都更換(即本實用新型液體工質加熱轉換氣體工質，氣體工質液化轉換成液體工質)，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】
[0033]圖1是本實用新型原理框圖；
[0034]圖2是本實用新型結構示意圖；
[0035]圖3是本實用新型做功循環原理圖；
[0036]圖4是本實用新型氣化裝置結構圖；
[0037]圖中:1為集熱器；2為氣化導熱片；3為保溫層；4為缸蓋；5為壓力泵；6為霧化器；7為自動排氣孔；8為氣化反應器；9為氣缸；10為活塞；11為活塞環；12為連接銷；13為連桿；14為曲軸；15為軸承；16為機殼；17為冷疑器；18為傳動軸；19為儲液罐；20為管道；21為壓力殼；22為氣孔；101為吸熱器；102為導熱器；103為氣化裝置；104為做功機構；105為傳動裝置；106為冷卻裝置；107為循環裝置；201為加熱步驟；202為注液步驟；203為氣化步驟；204為做功步驟；205為排氣步驟；206為冷卻步驟。
【具體實施方式】
[0038]參照附圖1-3，本實用新型的實施方式是:
[0039]一種熱能動力設備，由集熱器1、氣化導熱片2、保溫層3、缸蓋4、壓力泵5、霧化器
6、自動排氣孔7、氣化反應器8、氣缸9、活塞10、活塞環11、連接銷12、連桿13、曲軸14、軸承15、機殼16、冷疑器17、傳動軸18、儲液罐19和管道20組成，氣缸9內設有活塞10，活塞10設有活塞環11，活塞10通過連接銷12連接連桿13，連桿13連接曲軸14，曲軸14設有軸承15，軸承15固定在傳動軸18上，傳動軸18通過軸承固定在機殼16上，傳動軸18 —端設有壓力泵5 ;壓力泵5 —端通過管道20連接霧化器6，另一端通過管道20連接儲液罐19，連接儲液罐19的管道20延伸至儲液罐19下部；氣缸9的缸壁真空，氣缸9外層設有保溫層3 ;氣缸9上止點設有氣化反應器8，由缸蓋4固定；氣化反應器8通過管道20連接集熱器1，氣缸9下止點側壁設有自動排氣孔7，自動排氣孔7通過管道20連接冷疑器17 —端，冷疑器17另一端通過管道20連接儲液罐19 ；
[0040]集熱器I 一端連接氣化導熱片2 —端，另一端連接氣化導熱片2另一端；氣化反應器8包括壓力殼21、氣化導熱片2和氣孔22 ;氣化導熱片2設置在壓力殼21上，氣化導熱片2上陣列設有氣孔22，壓力殼21進氣端設有霧化器6，霧化器6設置在氣化反應器8頂層。
【權利要求】
1.一種熱能動力設備，包括集熱裝置、加熱裝置、氣化裝置、做功機構、冷卻裝置、傳動裝置和循環裝置，其特征是:集熱裝置通過管道連接加熱裝置，加熱裝置設置在氣化裝置上，氣化裝置設置在做功機構前部，做功機構連接冷卻裝置和傳動裝置，冷卻裝置連接循環裝置，循環裝置連接氣化裝置；所述集熱裝置能吸收太陽能、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熱能；所述加熱裝置包括設置在氣化反應器上的導熱片和設置在氣缸外層的保溫層；所述氣化裝置包括壓力殼、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；所述做功機構包括氣缸和設在內部的活塞，設置在活塞上的活塞環，與活塞連接的連桿，與連桿連接的曲軸，設在曲軸內的軸承；所述冷卻裝置包括設置在氣缸上的自動排氣孔，通過管道與排氣孔連接的冷疑器，通過管道與冷疑器連接的儲液罐；所述傳動裝置包括機殼上設置的軸承，設在曲軸內的軸承，固定在軸承上的傳動軸；所述循環裝置包括通過管道與儲液罐連接的壓力泵，通過管道與壓力泵連接的霧化器。
2.一種熱能動力設備，由集熱器(I)、氣化導熱片(2)、保溫層(3)、缸蓋(4)、壓力泵(5)、霧化器(6)、自動排氣孔(7)、氣化反應器(8)、氣缸(9)、活塞(10)、活塞環(11)、連接銷(12)、連桿(13)、曲軸(14)、軸承(15)、機殼(16)、冷疑器(17)、傳動軸(18)、儲液罐(19)和管道(20 )組成，氣缸(9 )內設有活塞(10 )，活塞(10 )設有活塞環(11)，活塞(10 )通過連接銷(12)連接連桿(13)，連桿(13)連接曲軸(14)，曲軸(14)設有軸承(15)，軸承(15)固定在傳動軸(18)上，傳動軸(18)通過軸承固定在機殼(16)上，傳動軸(18) 一端設有壓力泵(5);壓力泵(5)—端通過管道(20)連接霧化器(6)，另一端通過管道(20)連接儲液罐(19)，連接儲液罐(19)的管道(20)延伸至儲液罐(19)下部；氣缸(9)的缸壁真空，氣缸(9)外層設有保溫層(3);氣缸(9)上止點設有氣化反應器(8)，由缸蓋(4)固定；氣化反應器(8)通過管道(20)連接集熱器(1)，氣缸(9)下止點側壁設有自動排氣孔(7)，自動排氣孔(7)通過管道(20 )連接冷疑器(17 ) —端，冷疑器(17 )另一端通過管道(20 )連接儲液罐(19 );集熱器(I) 一端連接氣化導熱片(2)—端，另一端連接氣化導熱片(2)另一端；氣化反應器(8)包括壓力殼(21)、氣化導熱片(2)和氣孔(22);氣化導熱片(2)設置在壓力殼(21)上，氣化導熱片(2)上陣列設有氣孔(22)，壓力殼(21)進氣端設有霧化器(6)，霧化器(6)設置在氣化反應器(8)頂層。
【文檔編號】F02G1/044GK203962197SQ201420215074
【公開日】2014年11月26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