CN103122773B - 一种蒸汽马达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒸汽马达，以解决现有的废气无法回收利用所产生的弊端。本发明包括配气机构、动力输出机构和气缸体：气缸体，呈密封设置的缸体状，气缸体内设有活塞，活塞在气体的推动下沿气缸体的纵向往复运动；配气机构，设有配气轴，配气轴设有与气缸体相互连通的进气槽和出气槽，外部废气通过进气槽和出气槽进入或排出气缸体；动力输出机构，与配气机构适配连接，动力输出机构设有曲轴，曲轴的一端与气缸体内的活塞适配连接，另一端通过传动组件与发动机相连。本发明的蒸汽马达，利用发动机排气管内排出的废气重新将水加热成水蒸汽送入气缸体，然后将形成的能量通过传动组件输送给发动机，从而实现能量转换和废气余热的回收再利用。

Description

一种蒸汽马达

技术领域

本发明涉及一种马达，特别涉及一种应用于柴油机的蒸汽马达。

背景技术

众所周知，发动机一般是靠柴油等高能物质燃烧释放的能量驱动的，发动机的排气管也会相应的排出很多高热量的废气，这些废气只有经过净化达到排放标准后才能排入大气。

现有的废气净化装置，大都只是进行简单的颗粒净化处理，至于废气内含有的热能则置之不管，将其直接排放到大气之中。

上述发动机产生的废气，内含有大量热能，如果将这些热能废弃，势必造成发动机能量的损耗，为减小发动机的无用功，如果将这些废气内的热能回收利用，必将产生很大的经济和环境效益。

发明内容

本发明的目的是公开一种蒸汽马达，是发动机废气余热回收装置的一部份，将发动机产生的废气热能转成动能，以解决现有的废气无法回收利用所产生的弊端。

为了实现以上目的，本发明公开一种蒸汽马达，包括配气机构、动力输出机构和气缸体：

气缸体，呈密封设置的缸体状，气缸体内设有活塞，活塞在气体的推动下沿气缸体的纵向往复运动；

配气机构，设有配气轴，配气轴设有与气缸体相互连通的进气槽和出气槽，外部气体通过进气槽和出气槽进入或排出气缸体；

动力输出机构，与配气机构适配连接，动力输出机构设有曲轴，曲轴的一端与气缸体内的活塞适配连接，另一端通过传动组件与发动机相连。

优选地，还设有润滑机构，润滑机构与活塞和配气轴相连。

优选地，润滑机构设有输油泵，输油泵与动力输出机构的曲轴相连，输油泵通过分油器将润滑油分送到活塞和配气轴。

优选地，还设有密封组件，动力输出机构设有承载曲轴的曲轴箱，密封组件设置在气缸体与曲轴箱之间。

优选地，曲轴和配气轴的转速相同。

本发明的蒸汽马达，利用发动机排气管内排出的废气，将水加热成水蒸汽，再将水蒸汽送入气缸体，利用水蒸汽的热能推动活塞做功，然后将形成的能量通过传动组件输送给发动机，从而实现发动机废气余热的回收再利用，并具有如下效果：

(1)设有专门的配气机构，将水蒸汽定量的配送到气缸体，借助水蒸汽的热能推动活塞做功，进而转化为动力输出机构的动能，传输给发动机进一步利用，保证了配气机构和动力输出机构的紧密配合，将废气的热能充分的回收；

(2)设有润滑机构，及时润滑配气轴和活塞，减少了运动的阻力，提高机械传动的效率，防止各部件运动过程中出现卡滞；

(3)润滑机构设有专门的输油泵，同时与动力输出机构的曲轴相互配合，根据曲轴的运动规律将机油定时、定量的配送到配气轴和活塞，结构更加合理紧凑；

(4)设有密封组件，密封组件能够将高温、高压的水蒸气密封在气缸体内部，防止了气体向曲轴箱的缸孔或外围泄露，保证曲轴正常运转；

(5)动力输出机构的曲轴和配气机构的配气轴保持同步运转，使得配气量与曲轴的输出功率相互协调，配置更加合理。

附图说明

图1是本发明的蒸汽马达的正视图；

图2是图1中A-A方向的剖面示意图；

图3是本发明的蒸汽马达的右视图；

图4是本发明的蒸汽马达的左视图；

图5是图4中B-B方向的剖面示意图；

图6是本发明的蒸汽马达的润滑机构第一示意图；

图7是本发明的蒸汽马达的润滑机构第二示意图；

图8是本发明的蒸汽马达的配气机构第一示意图；

图9是本发明的蒸汽马达的配气机构第二示意图；

结合附图在其上标记以下附图标记：

1-气缸体，10-气道，11-活塞，12-活塞杆，13-气缸盖，2-配气机构，21-配气轴，211-进气槽，212-出气槽，22-进气口，23-出气口，3-动力输出机构，31-曲轴，311-凸轮，32-曲轴箱，33-连杆组件，34-十字头，4-润滑机构，41-输油泵，411-滚轮，412-进油口，413-出油口，42-分油器，43-第一油管，44-第二油管，45-第三油管，46-单向阀，47-过油螺栓，5-密封组件，6-同步传输组件，7-传动组件。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。

如图1-图9所示，本发明公开了一种蒸汽马达，包括气缸体1、配气机构2和动力输出机构3，气缸体1呈密封设置的缸体状，气缸体1的缸体内部横向密封设置有活塞11，配气机构2设有配气轴21，配气轴21的中间铣有一个进气槽211，两端分别铣有出气槽212，进气槽211和出气槽212分别对应的与进气口22和出气口23相连通，进气槽211和出气槽212相应的能够与气缸体1相连通，动力输出机构3与配气机构2相连，动力输出机构3设有曲轴31，曲轴31与活塞11是相互连接的，活塞11的运动转化为曲轴31的转动，曲轴31的转动进一步通过传动组件7传输给发动机。

详细地，本发明的蒸汽马达的作用原理是这样的：利用发动机产生的废气将水加热成水蒸汽，高温高压的水蒸汽依次通过进气口22、进气槽211进入气缸体1内，推动活塞11往复运动做功，由于活塞11与曲轴31是相互连接的，活塞11的运动又进一步转化为曲轴31的转动，曲轴31又通过传动组件7将动能传输到发动机，供发动机使用，完成热能向动能的转化。同时，高温高压的水蒸汽经过处理后，由于推动活塞11做功，耗费一定的热量而变成低温低压的气体，处理后的低温低压的气体依次通过气缸体1、出气槽212、出气口23向外部排出。

进一步，如图1所示，本申请还设有同步传输组件6，同步传输组件6可以采用同步带的形式，同步传输组件6分别连接在动力输出机构3和配气机构2上，即同步带套装在曲轴31和配气轴21上，曲轴31是主动轴，曲轴31通过活塞11的带动而转动，而曲轴31的转动可以通过同步传输组件6带动配气轴21同步旋转，配气轴21的转动就会调整高温高压的水蒸汽定时、定量的进入气缸体1，处理完后的低温低压的水蒸汽也会定时、定量的及时排除气缸体1。

进一步，如图2所示，本发明还设有密封组件5，动力输出机构3的曲轴31是安装在曲轴箱32内部的，密封组件5适配的安装在气缸体1和曲轴箱32之间，这样，气缸体1内部的高温高压的水蒸汽就不会向曲轴箱1的缸孔或者其外围泄露，曲轴31也就完好的处于曲轴箱32内部，不会受到高温高压气体的腐蚀。

进一步，如图2所示，结合图8-图9，气缸体1设有气缸盖13，活塞11相应的连接有活塞杆12，活塞杆12的端部依次连接有动力输出机构3的十字头34、连杆组件33，外部水蒸汽通过进气口22进入后，由配气轴21完成配气工作，气体的热能转化为动能的过程具体如下：

(1)当活塞11运动到气缸体1的缸孔上止点时，气体通过进气槽211、气道10(气道10是由气缸盖13、气缸体1的内壁和密封组件5组合形成的)进入活塞11和活塞盖13之间的气缸体的空间部分，即活塞11顶部的气腔开始进气，活塞11底部的气腔相应的开始出气；

(2)进入的气体推动活塞11向下运动，活塞11的运动依次通过活塞杆12、十字头34和连杆组件33传动到曲轴31，曲轴31又通过传动组件7向发动机传动能量，完成整个传输过程。

同理，当活塞11运动到气缸体1的下止点时，气体就会进入活塞11底部的气腔，推动活塞11向上运动，活塞11顶部的气腔也就相应的出气，此时活塞11运动产生的能量依然会传送给曲轴31，进而将动能提供给发动机加以利用。

进一步，如图3所示，传动组件7一般采用动力耦合装置，动力耦合装置与发动机是在设定的某个转速上耦合同步运转的，配气机构2、动力输出机构3和气缸体1之间的紧密配合，完成了废气的热能向发动机所需动能的转化，实现了废气余热的回收再利用。

进一步，如图4-图7所示，本发明还设有润滑组件4，润滑组件4包括输油泵41和分油器42，输油泵41与曲轴31是相互连接的，曲轴31的运转带动输油泵41就润滑油分给分油器42，分油器42分别通过第一油管43和第二油管44将润滑油分输到气缸体1的缸孔内和配气轴孔内，润滑活塞11和配气轴31。

进一步，如图5-图7所示，润滑机构4主要由输油泵41、分油器42、第一油管43、第二油管44、第三油管45和单向阀46组成，曲轴31设有凸轮311，输油泵41的底端设有滚轮411，滚轮411与曲轴31的凸轮311紧密贴合，润滑机构4的运动过程如下：

(1)当滚轮411运动到凸轮311的长行程时，通过输油泵41的进油口412进入的机油的压力就会从原来的0.1-0.6MPa转化为2MPa，在压力的推动下，机油由出油口413向外定量的喷出，通过第三油管45进入分油器42；

(2)分油器42把油均匀的分给6根油管(4根第二油管44和2根第一油管43)；

(3)通过第二油管44进入的机油就相应的被输送到气缸体1的配气轴孔内，润滑配气轴31；

(4)通过第一油管43的机油就相应的进入气缸体1的缸孔内，润滑活塞11。

需要说明的是，由于输油泵41输出的机油的压力大于气缸体1内部气体的压力，在加上单向阀46的辅助，能够确保机油通过单向阀46进入气缸体1的配气轴孔和缸孔内，还可以有效的阻止气缸体1内部的高压气体进入油管。同时，第一油管43与分油器42之间、第二油管44与分油器42之间、第三油管45与分油器42和出油口413之间都是采用过油螺栓47连接的，可以有效的防止机油的泄露。

进一步，如图8-图9所示，配气机构2的配气过程是通过配气轴21实现的，配气轴21的转动和曲轴31的转动是同步的，通过调整配气轴21上的进气槽211和出气槽212的夹角、进气槽211和出气槽212的截面角度、气缸体6的气道10的宽度可以实现对配气量的调整，控制气缸体1的活塞11的上部气缸和底部气缸的气体进出的时间、容量等。

本发明的蒸汽马达，将由发动机排气管内排出的废气加热成的水蒸汽送入气缸体，利用气体的热能推动活塞做功，然后将形成的能量通过传动组件输送给发动机，从而实现发动机废气余热的回收再利用，并具有如下效果：

(1)设有专门的配气机构，将气体定量的配送到气缸体，借助气体的热能推动活塞做功，进而转化为动力输出机构的动能，传输给发动机进一步利用，保证了配气机构和动力输出机构的紧密配合；

(2)设有润滑机构，及时润滑配气轴和活塞，减少了运动的阻力，提高机械传动的效率，防止各部件运动过程中出现卡滞；

(3)润滑机构设有专门的输油泵，同时与动力输出机构的曲轴相互配合，根据曲轴的运动规律将机油定时、定量的配送到配气轴和活塞，结构更加合理紧凑；

(4)设有密封组件，密封组件能够将高温、高压的水蒸气密封在气缸体内部，防止了气体向曲轴箱的缸孔或外围泄露，保证曲轴正常运转；

(5)动力输出机构的曲轴和配气机构的配气轴保持同步运转，使得配气量与曲轴的输出功率相互协调，配置更加合理。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种蒸汽马达，其特征在于，包括配气机构、动力输出机构和气缸体：

气缸体，呈密封设置的缸体状，所述气缸体的顶端设有气缸盖，所述气缸体内设有活塞，所述活塞在气体的推动下沿所述气缸体的纵向往复运动，所述活塞将所述气缸体的内腔分为活塞顶部的气腔和活塞底部的气腔；

动力输出机构，其具有承载曲轴的曲轴箱，所述曲轴箱与所述气缸体之间设有密封组件，所述动力输出机构设有曲轴，所述曲轴的一端与气缸体内的活塞适配连接，另一端通过传动组件与发动机相连；以及

配气机构，其与所述动力输出机构适配连接，所述配气机构设有配气轴，所述配气轴设有进气槽和出气槽，所述进气槽和所述出气槽通过气道与所述气缸体相互连通，所述气道由所述气缸盖、所述气缸体的内壁和所述密封组件组合形成，所述气道分别与所述活塞顶部的气腔和所述活塞底部的气腔对应连通，外部气体能够通过所述进气槽和所述气道进入或排出所述活塞顶部的气腔，且外部气体能够通过所述出气槽和所述气道进入或排出所述活塞底部的气腔。

2.根据权利要求1所述蒸汽马达，其特征在于，还设有润滑机构，所述润滑机构与活塞和配气轴相连。

3.根据权利要求2所述的蒸汽马达，其特征在于，所述润滑机构设有输油泵，所述输油泵与动力输出机构的曲轴相连，所述输油泵通过分油器将润滑油分送到所述活塞和配气轴。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的蒸汽马达，其特征在于，所述曲轴和配气轴的转速相同。