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一种星型高低压动力机器及其做功方法.pdf

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一种 星型高 低压 动力 机器 及其 做功 方法
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摘要
申请专利号:

CN201410177315.3

申请日:

2014.04.30

公开号:

CN103912403A

公开日:

2014.07.09

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法?#19978;?#24773;: 专利权的保全IPC(主分类):F01K 11/00申请日:20140430授权公告日:20150415登记生效日:20180531|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F02G 1/044申请日:20140430|||公开
IPC分类号: F02G1/044 主分类号: F02G1/044
申请人: 郭远军
发明人: 郭远军
地址: 425000 湖南省永州市冷水滩区蔡市路1号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 代理人:
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法律状态
申请(专利)号:

CN201410177315.3

授权公告号:

|||CN103912403B||||||

法律状态公告日:

2018.06.26|||2015.04.15|||2014.08.06|||2014.07.09

法律状态类型:

专利权的保全及其解除|||授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明涉及一种星型高低压动力机器,包括集热器、保温管、气化反应器、雾化器、气缸、活塞、活塞环、自动排气阀、散热器、储液罐、压力阀、连杆、曲轴、保温层、转动轴和机壳;机壳上设有五个气缸环绕曲轴呈星型排列,活塞通过连杆连接到曲轴上,气缸组成三个低压缸两个高压缸,其中两个低压缸并列,第三个低压缸设置在两个高压缸之间。本发明的星型结构具有刚?#28304;蟆?#37325;?#22771;幔?#21487;靠性、维修性和生存性好,功率增长潜力大,转速高;能扩大气缸?#26412;?#26469;提高排量和功率;工质循环使用,无污染;热能转换效率65%-98%;能替代常规能源消耗,经济效益高,节能环保,噪音小。

权利要求书

权利要求书
1.  一种星型高低压动力机器,包括集热器(1)、保温管(2)、气化反应器(3)、雾化器(4)、气缸(5)、活塞(6)、活塞环(7)、自动排气阀(8)、散热器(9)、储液罐(10)、压力阀(11)、连杆(12)、曲轴(13)、保温层(14)、转动轴(15)和机壳(16);机壳(16)设有五个气缸(5)环绕曲轴(13)呈星型排列,活塞(6)通过连杆(12)连接到曲轴(13)上,气缸(5)组成三个低压缸两个高压缸,其中两个低压缸并列,第三个低压缸设置在两个高压缸之间;气缸(5)内分别设有活塞(6),活塞(6)上设有活塞环(7);曲轴(13)连接转动轴(15),转动轴(15)通过轴承固定在机壳(16)上;集热器(1)通过保温管(2)连接气化反应器(3),气化反应器(3)进气端设有雾化器(4),雾化器(4)通过管道连接压力阀(11),压力阀(11)通过管道连接储液罐(10);气化反应器(3)设置在高压缸的上止点;高压缸?#21335;?#27490;点设有自动排气阀(8),自动排气阀(8)通过缓冲管(20)连接进气单向阀(21),排气控?#21697;В?2)通过管道连接储液罐(10);所述高压缸外层设有保温层(14);所述低压缸外层设有散热器(9)。

2.  如权利要求1所述星型高低压动力机器及其做功方法,其特征是,所述集热器(1)能吸收太阳能、地热、可燃物燃烧产生的高温气体、内燃机尾气、工厂排出的高温气体。

3.  如权利要求1所述星型高低压动力机器及其做功方法,其特征是,所述气化反应器(3)包括压力壳(17)、气化导热片(18)、气孔(19)、雾化器(4),气化导热片(18)设置在压力壳(17)上,气化导热片(18)上阵列设有气孔(19),压力壳(17)进气端设有雾化器(4)。

4.  如权利要求1所述星型高低压动力机器及其做功方法,其特征是,所述压力阀(11)关联曲轴(13),?#23458;?#25104;一次循环压力阀开启关闭五次。

5.  如权利要求1-4任一项所述星型高低压动力机器做功的方法是:气缸成星型结构排列,三个低压缸接收两个高压缸做功后的高温气体;集热器吸收太阳能、地热、可燃物燃烧产生的高温气体、内燃机热能或尾气、工厂排出的高温气体?#28909;?#33021;直接或者通过管道传递热量给气化反应器,管道内设有流动的导热介质;液体工质通过压力阀注入到雾化器进行雾化,气化反应器对雾化的工质进行气化膨胀;活塞到达气缸?#21335;?#27490;点?#20445;?#20570;功气体通过自动排气阀排出,排出的气态工质通过散热器冷却,此时另一活塞到达气缸的上止点,此对气缸的压力阀打开,液体工质通过雾化器注入到气化反应器内气化膨胀推动活塞做功;压力阀轮流开启关闭,气缸内的活塞轮流做功带动转动轴旋转,转动轴带动飞轮把动能输出。

说明书

说明书一种星型高低压动力机器及其做功方法
技术领域
本发明属于高低压动力机器领域,尤其是利用太阳能、地热、可燃物燃烧产生的高温气体、内燃机热能或尾气、工厂排出的高温气体?#28909;?#33021;转换成动能的动力机器。
背景技术
传统的动力设备有蒸汽机、内燃机、外燃机。
蒸汽机:离不开锅炉,整个装置既笨重又庞大;新蒸汽的压力和温度不能过高,排气压力不能过低,热效率难以提高;它是一种往复式机器,惯性限制了转速的提高;工作过程是不连续的,蒸汽的流量受到限制,也就限制了功率的提高。
内燃机:结构复杂,对燃料要求较高,对燃料的洁净度要求严格,对环境污染。
外燃机,如?#22266;亓址?#21160;机是其中一种,?#22266;亓址?#21160;机与内燃机比较具备以下优点:
适用于各种能源,无论是液态的、气态的或固态的燃料,当采用载热?#20302;?如热管)间接加热?#20445;?#20960;乎可以使用任何高温热源(太阳能放射性同位素和核反应等),而发动机本身(除加热器外)不需要作任何更改。同时?#22266;亓址?#21160;机无需压缩机增压,使用一般风机即可满足要求,并?#24066;?#29123;料具有较高的杂质含量;?#22266;亓址?#21160;机单机容量小,机组容量从20-50kw,可以因地制宜的增减?#20302;?#23481;量;结构简单,零件数比内燃机少40%,?#23548;?#31354;间大;维护成本低。
?#22266;亓址?#21160;机在运行?#20445;?#30001;于燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧,独立于燃气的工质通过加热器吸热,并?#27492;固?#26519;循环对外做功,因此避免了类似内燃机的爆震做功和间歇燃烧过程,从而实现了高效、低噪和低排放运?#23567;?#39640;效:总能效率达到80%以上;低噪:1米处裸机噪音底于68dBA;低排放:尾气排放达到欧5标准。
由于工质不燃烧,外燃机避免了传统内燃机的震爆做功问题,从而实现了高效?#30465;?#20302;噪音、低污染和低运行成本。外燃机可以燃烧各种可燃气体,如:天然气、沼气、石油气、氢气、煤气等,也可燃烧柴油、液化石油气等液体燃料,还可以燃烧木材,以及利用太阳能等。只要热腔达到700℃,设备即可做功运行,环境温度越低,发电效率越高。外燃机最大的优点是出力和效率不受海拔高度影响,非常适合于高海拔地区使用。
同时?#22266;亓址?#21160;机尚存在的主要问题和缺点是:制造成本较高,工质密封技术较难,密封件的可靠性和寿命还存在问题,材料成本高,功率调节控制?#20302;?#36739;复杂,机器较为笨重;膨胀室、压缩室、加热器、冷却室、再生器等的成本高,热量损失是内燃发动机的2-3倍等。
有机朗肯循环?#20302;?#21253;括泵、蒸发器、膨胀机、发电机、冷凝器等。集热器吸收太阳辐照,集热器内换热介质温度升高,换热介质通过蒸发器把热量传给有机工?#30465;?#26377;机工质在蒸发器中定压加热,高压的气态有机工质进入膨胀机膨胀做功,带动发电机发电;膨胀机尾部排出的有机工质进入冷凝器中定压冷凝,冷凝器出口的有机工质经过泵加压后进入蒸发器完成一次发电循环。
有机朗肯循环?#20302;?#23384;在转换效率不高,体积大,需要借助结构复杂的膨胀机做功。
星型发动机是一种气缸环绕曲轴排列呈星型排?#26800;?#19968;种活塞式发动机,活塞通过一根主连杆连接到曲轴上,最上方的活塞连接的连?#23435;?#20027;连杆;其它活塞的连?#23435;?#27963;节式连杆,它们通过梢孔连接在主连杆中央位置的环上。
星型发动机具有刚?#28304;螅?#37325;?#22771;幔?#21487;靠性、维修性和生存性好,功率增长潜力大,转速高,不足之处是制造成本较高、对加工工艺要求高、对保养要求高。
发明内容
本发明克服了外燃机存在的膨胀室、压缩室、加热器、冷却室、再生器等的成本高,热量损失是内燃发动机的2-3倍?#20219;?#39064;;克服了有机朗肯循环?#20302;?#38656;要膨胀机或汽轮机,制造成本高的技术难题;克服了内燃机星型发动机结构较为复杂、制造成本高的问题。本发明提出的星型高低压动力机器是采用了现有星型发动机结构,结合?#22266;亓址?#21160;机、有机朗肯循环?#20302;?#21644;内燃机星型发动机优点的热动力设备。由集热器把热能吸收后对气化反应器进行加热,使工质高温气化彭胀推动活塞产生动能做功。 
本发明提供了一种热能转换效率高、工质能循环使用、最大功率范围内能调整工质数量来调整输出功?#30465;?#33021;通过调整温度进?#26800;?#25972;输出功?#30465;?#26426;器输出功率平稳的星型高低压动力机器。
本发明采用的技术方案是:一种星型高低压动力机器,包括集热器、保温管、气化反应器、雾化器、气缸、活塞、活塞环、自动排气阀、散热器、储液罐、压力阀、连杆、曲轴、保温层、转动轴、机壳和缓冲管;机壳设有五个气缸环绕曲轴呈星型排列,活塞通过连杆连接到曲轴上,气缸组成三个低压缸两个高压缸,其中两个低压缸并列,第三个低压缸设置在两个高压缸之间;气缸内分别设有活塞,活塞上设有活塞环;曲轴连接转动轴,转动轴通过轴承固定在机壳上;集热器通过保温管连接气化反应器,气化反应器进气端设有雾化器,雾化器通过管道连接压力阀,压力阀通过管道连接储液罐;气化反应器设置在高压缸的上止点;高压缸?#21335;?#27490;点设有自动排气阀,自动排气阀通过缓冲管连接进气单向阀,排气控?#21697;?#36890;过管道连接储液罐;所述高压缸外层设有保温层;所述低压缸外层设有散热器。
进一步,集热器能吸收太阳能、地热、可燃物燃烧产生的高温气体、内燃机尾气、工厂排出的高温气体?#28909;?#33021;。
进一步,气化反应器包括压力壳、气化导热片、气孔、雾化器,气化导热片设置在压力壳上,气化导热片上阵列设有气孔,压力壳进气端设有雾化器。
进一步,压力阀关联曲轴,?#23458;?#25104;一次循环压力阀开启关闭五次。
上述星型高低压动力机器做功的方法是:气缸成星型结构排列,三个低压缸接收两个高压缸做功后的高温气体;集热器吸收太阳能、地热、可燃物燃烧产生的高温气体、内燃机热能或尾气、工厂排出的高温气体?#28909;?#33021;直接或者通过管道传递热量给气化反应器,管道内设有流动的导热介质;液体工质通过压力阀注入到雾化器进行雾化,气化反应器对雾化的工质进行气化膨胀;活塞到达气缸?#21335;?#27490;点?#20445;?#20570;功气体通过自动排气阀排出,排出的气态工质通过散热器冷却,此时另一活塞到达气缸的上止点,此对气缸的压力阀打开,液体工质通过雾化器注入到气化反应器内气化膨胀推动活塞做功;压力阀轮流开启关闭,气缸内的活塞轮流做功带动转动轴旋转,转动轴带动飞轮把动能输出。
本发明的优点是:1)星型结构具有刚?#28304;蟆?#37325;?#22771;幔?)可靠性、维修性和生存性好,功率增长潜力大,转速高;3)工质循环使用,无污染;4)热能转换效率65%-98%;5)能根据所需功率调整机器气缸容量调整输出功率;6)在最达功率范围内能调整注液调整输出功率;7)对工质进行气化做功整个过?#28393;?#20135;生爆震;8)能替代常规能源消耗,经济效益高,节能环保,噪音小。 
附图说明
图1是本发明结构示意图;
图2是本发明气化反应器结构示意图;
图中:1为集热器;2为保温管;3为气化反应器;4为雾化器;5为气缸;6为活塞;7为活塞环;8为自动排气阀;9为散热器;10为储液罐;11为压力阀;12为连杆;13为曲轴;14为保温层;15为转动轴;16为机壳;17为压力壳;18为气化导热片;19为气孔;20为缓冲管;21为进气单向阀;22为排气控?#21697;А?
具体实施方式
参照附图,本发明的实施方式是:
实施例1 
一种星型高低压动力机器,包括集热器1、保温管2、气化反应器3、雾化器4、气缸5、活塞6、活塞环7、自动排气阀8、散热器9、储液罐10、压力阀11、连杆12、曲轴13、保温层14、转动轴15、机壳16和缓冲管20;机壳16设有五个气缸5环绕曲轴13呈星型排列,活塞6通过连杆12连接到曲轴13上,气缸5组成三个低压缸两个高压缸,其中两个低压缸并列,第三个低压缸设置在两个高压缸之间;气缸5内分别设有活塞6,活塞6上设有活塞环7;曲轴13连接转动轴15,转动轴15通过轴承固定在机壳16上;集热器1通过保温管2连接气化反应器3,气化反应器3进气端设有雾化器4,雾化器4通过管道连接压力阀11,压力阀11通过管道连接储液罐10;气化反应器3设置在高压缸的上止点;高压缸?#21335;?#27490;点设有自动排气阀8,自动排气阀8通过缓冲管20连接进气单向阀21,排气控?#21697;?2通过管道连接储液罐10;所述高压缸外层设有保温层14;所述低压缸外层设有散热器21。
实施例2
如实施例1?#26800;?#26143;型高低压动力机器,所述气化反应器3包括气化导热片和分布在气化导热片上的气孔;所述压力阀11关联曲轴,?#23458;?#25104;一次循环压力阀开启关闭五次;本实施例以五个气缸结构为例,五个气缸成星型结构,五个气缸轮流做功;星型高低压动力机器气缸5数量一般为5、6、8、10、12、16。

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