CN102022137A - 二冲程热基水蒸气发动机 - Google Patents
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Abstract
二冲程热基水蒸气发动机,属于蒸汽发动机技术领域。包括气缸、活塞、连杆、曲轴、飞轮、排气阀、水泵、水箱,活塞设置在气缸内,连杆的两端分别连接活塞和曲轴,曲轴连接飞轮,水泵连接水箱和气缸,其特征是设有热基、喷水装置和温度/水量控制阀,热基在气缸底部,喷水装置设置在气缸、活塞和热基构成的封闭腔内与水泵连接,温度/水量控制阀安装在喷水装置与水泵连接的管路中,并连着热基,所述气缸壁上设有排气阀。本发明结构简单合理,生产制造容易,成本低。利用吸收外界热源的热量,将喷入气缸内的水气化,推动活塞做功。提高了能源利用率,节约了能源消耗,发动机使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种发动机,尤其是利用余热的蒸汽发动机结构,属于蒸汽发动机技术领域。
背景技术
当前,世界能源消耗巨大,能源供应紧张,而能源的利用率却并不高,大量的能源以各种热的形式排入大气中,未被有效利用。如内燃机,只将消耗的燃料的三分之一用于做功,其余三分之二被以尾气方式排入大气中,其中排气口的温度可高达700~800℃。传统蒸汽机由高压锅炉、控制阀、气缸、活塞、曲轴、飞轮等组成,但不能有效利用这些热量且本身效率又不高。如能提高能源利用率,必将能减少能源的消耗,顺应当今低碳、可持续发展的历史潮流。
发明内容
本发明的目的就是为顺应当今低碳、可持续发展的历史潮流,提供一种利用各种余热提供的能量的二冲程热基水蒸气发动机。
本发明的目的是通过对现有蒸汽机的改进实现的,二冲程热基水蒸气发动机,包括气缸、活塞、连杆、曲轴、飞轮、排气阀、水泵、水箱,活塞设置在气缸内,连杆的两端分别连接活塞和曲轴,曲轴连接飞轮,水泵连接水箱和气缸,其特征是设有热基、喷水装置和温度/水量控制阀,热基在气缸底部,喷水装置设置在气缸、活塞和热基构成的封闭腔内与水泵连接,温度/水量控制阀安装在喷水装置与水泵连接的管路中,并连着热基,排气阀设置在气缸壁上。
所述的热基背向气缸的外侧面上设有利于吸收热量的吸热结构,面向气缸封闭腔的面上设有利于向水中传递热量的散热结构。
所述的热基的材料为耐高温、热传导率好的金属。
所述的安装在喷水装置与水泵连接的管路中温度/水量控制阀与热基相接触连接,温度/水量控制阀监测热基的温度和控制进入气缸内的水量。
所述的气缸为单缸或双缸或多缸。
所述的气缸为直列或对置。
本发明结构简单合理,生产制造容易,成本低。利用吸收外界热源的热量,将喷入气缸内的水气化,推动活塞做功。热基的材料采用耐高温、热传导率好的金属,进入气缸的水可以是冷水,也可以利用各种回收的热水,提高了能源利用率,节约了能源消耗。
附图说明
图1是本发明的实施例的主视结构示意图;
图2是本发明的实施例的侧视结构示意图;
图3是本发明的实施例的曲轴结构示意图。
图中:1热基,2气缸,3活塞,4温度/水量控制阀,5喷水装置,6连杆,7曲轴,8飞轮,9排气阀,10水泵,11水箱。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示,二冲程热基水蒸气发动机,由气缸2,活塞3,连杆6,曲轴7,飞轮8,排气阀9,水泵10,水箱11,喷水装置5、热基1和温度/水量控制阀4等安装连接构成。
本实施例采用直列(也可以采用对置)四个气缸(也可以是单缸或双缸或三缸),气缸壁上部设置排气阀9。活塞3设置在气缸2内,连杆6的两端分别连接活塞3和曲轴7,曲轴7连接飞轮8,水泵10连接水箱11和气缸2,热基1固定连接在气缸2底部,喷水装置5设置在气缸2、活塞和热基1构成的封闭腔内与水泵10连接,温度/水量控制阀4安装在喷水装置5与水泵10连接的管路中,温度/水量控制阀4与热基1接触连接,温度/水量控制阀4监测热基1的温度和控制进入气缸内的水量。热基1的材料为耐高温、热传导率好的金属。热基1背向气缸的外侧面上设有利于吸收热量的吸热结构,面向气缸封闭腔的面上设有利于向水中传递热量的散热结构。
气缸需要有很好的保温功能,尽量减少工作过程中的热量散失,提高蒸汽发动机的效率。
A、B、C、D气缸为直列排放,气缸结构完全一样,且内均有活塞。A、B、C、D气缸内的曲轴对称放置。
利用导热率非常好的热基1吸收外界热源的热量,将喷入气缸2内的水气化,推动活塞做功。
附图及实例仅表达本发明的一个实施例基本结构原理,采用四缸直列形式,曲轴3结构与普通四缸直列内燃机曲轴结构相似。
飞轮8可以保证蒸汽发动机连续运行。
温度/水量控制阀4的一端连着热基1,用于监测热基1温度。
温度/水量控制阀4的一端连着喷水装置5,根据热基1的温度向喷水装置提供相应的水量,以保证蒸汽发动机可以持续高效运行。
本发明采用内燃机尾气为热源时,需将热基1嵌入排气管中,以吸收内燃机尾气中的热量,且热基应尽量靠近内燃机排气口,以便更好的吸收内燃机尾气中的热量。喷入气缸2的水可采用内燃机冷却水。
二冲程热基水蒸气发动机的主要工作过程:当内燃机工作时,热基便从内燃机排出的高温尾气中吸收热量。当热基达到一定的温度时,温度/水量控制阀便打开,水泵将内燃机冷却水箱中的一定量的热水抽出,通过喷水装置以水雾形式喷向热基1,热基迅速将水气化为水蒸气,水蒸气迅速膨胀,推动活塞3向上运动,并最终驱动曲轴7作旋转运动,此时蒸汽发动机开始做功冲程,当活塞3向上运动到最高点时,蒸汽发动机做功冲程结束,排气压缩冲程开始;当活塞3到达最高点后,排气阀9打开,开始排气过程,当活塞3向下运行到一定阶段,排气阀9关闭,蒸汽发动机排气过程结束,当活塞3继续向下运动,此时气缸2内气体被压缩,蒸汽发动机压缩过程开始,当活塞3到达最低点时,蒸汽发动机压缩过程结束。当活塞到达最低点时,喷水装置5又向热基1喷入水雾,新的做功冲程又开始了。在此,二冲程热基水蒸气发动机用两个冲程实现了三个过程:做功、排气、压缩。
由于二冲程热基水蒸气发动机只有两个冲程,做功频率高,摩擦损失小,因此二冲程热基水蒸气发动机可以做得更紧凑,且效率高。
本发明与普通蒸汽机相比,只需热基达到一定的温度,二冲程热基水蒸气发动机便可启动运行,大大降低了启动时间。
上述对二冲程热基水蒸气发动机的工作原理进行分析可知,它可实现低速、大扭矩运行。
二冲程热基水蒸气发动机充分利用内燃机尾气及冷却水中的热量,使之对外做功,提高了内燃机对外做功的效率。
如将本发明应用于汽车发动机上,将二冲程热基水蒸气发动机做的功用于发电,取代汽车发动机中的发电装置,必将减轻汽车发动机的负担,使汽车发动机更加高效地驱动汽车运行。从这个意义上讲,本发明在一定程度上提高了汽车发动机的运行效率,节省了能源。
Claims (6)
1.二冲程热基水蒸气发动机,包括气缸(2)、活塞(3)、连杆(6)、曲轴(7)、飞轮(8)、排气阀(9)、水泵(10)、水箱(11),活塞(3)设置在气缸(2)内,连杆(6)的两端分别连接活塞(3)和曲轴(7),曲轴(7)连接飞轮(8),水泵(10)连接水箱(11)和气缸(2),其特征是设有热基(1)、喷水装置(5)和温度/水量控制阀(4),热基(1)在气缸(2)底部,喷水装置(5)设置在气缸(2)、活塞(3)和热基(1)构成的封闭腔内与水泵(10)连接,温度/水量控制阀(4)安装在喷水装置(5)与水泵(10)连接的管路中,且连着热基(1),排气阀(9)设置在气缸壁上。
2.根据权利要求1所述的二冲程热基水蒸气发动机,其特征是所述的热基(1)背向气缸的外侧面上设有利于吸收热量的吸热结构,面向气缸封闭腔的面上设有利于向水传递热量的散热结构。
3.根据权利要求1所述的二冲程热基水蒸气发动机,其特征是所述的热基(1)的材料为耐高温、热传导率好的金属。
4.根据权利要求1所述的二冲程热基水蒸气发动机,其特征是所述的安装在喷水装置(5)与水泵(10)连接的管路中温度/水量控制阀(4)与热基(1)相接触连接,温度/水量控制阀(4)监测热基(1)的温度和控制进入气缸内的水量。
5.根据权利要求1所述的二冲程热基水蒸气发动机,其特征是所述的气缸(2)为单缸或双缸或多缸。
6.根据权利要求1所述的二冲程热基水蒸气发动机,其特征是所述的气缸(2)为直列或对置。
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