CN103352771A - 增压燃烧加热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增压燃烧加热器，包括气体压缩机构、燃烧室、气体做功机构和热交换器，所述气体压缩机构的气体出口经所述燃烧室与所述气体做功机构的气体入口连通，所述热交换器的被加热流体通道设在所述燃烧室中，在所述燃烧室上设燃料入口，所述气体做功机构对所述气体压缩机构输出动力，所述气体做功机构对外输出动力。本发明增压燃烧加热器具有结构简单、效率高、造价低和使用寿命长等优点。

Description

增压燃烧加热器

 

技术领域

本发明涉及热能与动力技术领域，尤其是涉及一种增压燃烧加热器。

背景技术

目前，以提供热量为目的的传统燃烧加热器都是将空气通过风机送入燃烧室的，空气在燃烧室燃烧后排入大气，这样导致传统的燃烧加热器的燃烧室体积庞大。同时，为了降低燃烧加热器的排烟温度，回收热量，经常通过增大传热面积来提高热量的回收，从而增加了系统的重量和制造成本。

由此可见，传统燃烧加热器存在着明显的不足，需要进一步改进，因此需要研发一种体积小，重量轻的新型增压燃烧加热器。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：

一种增压燃烧加热器，包括气体压缩机构、燃烧室、气体做功机构和热交换器，所述气体压缩机构的气体出口经所述燃烧室与所述气体做功机构的气体入口连通，所述热交换器的被加热流体通道设在所述燃烧室内或设在所述燃烧室上，在所述燃烧室上设燃料入口，所述气体做功机构对所述气体压缩机构输出动力，所述气体做功机构对外输出动力。

一种增压燃烧加热器，包括气体压缩机构、燃烧室、气体做功机构和热交换器，所述气体压缩机构的气体出口经所述燃烧室与所述气体做功机构的气体入口连通，所述热交换器的被加热流体通道设在所述燃烧室内或设在所述燃烧室上，在所述燃烧室上设燃料入口，所述热交换器的被加热流体出口与气缸活塞做功机构的工质入口连通。

还包括气缸活塞机构A和气缸活塞机构B，所述气缸活塞机构A的气缸经所述热交换器的被加热流体通道与所述气缸活塞机构B连通，在所述气缸活塞机构A的气缸和所述热交换器的被加热流体通道之间设回热器，在所述回热器和所述气缸活塞机构A之间的连通通道上设冷却器，和/或在所述气缸活塞机构A的气缸上设冷却器。

还包括叶轮压气机和叶轮做功机构，所述叶轮压气机的工质出口与所述热交换器的被加热流体通道入口连通，所述热交换器的被加热流体通道出口与所述叶轮做功机构的工质入口连通，所述叶轮做功机构的工质出口经冷却器与所述叶轮压气机的工质入口连通。

所述热交换器的被加热流体通道设为汽化器的受热区。

在所述汽化器上设工质导出口。

在所述汽化器的液相区上和/或在所述汽化器的气相区上设工质导出口。

在所述汽化器上设工质回送口。

在所述汽化器内或在所述汽化器上设正时冷凝冷却器。

所述正时冷凝冷却器包括正时控制阀和冷凝冷却器，所述冷凝冷却器经所述正时控制阀与所述汽化器的气相区连通。

所述正时冷凝冷却器包括喷嘴和冷液体正时供送单元，所述喷嘴设在所述汽化器内，所述冷液体正时供送单元与所述喷嘴连通。

所述气体压缩机构和所述气体做功机构一体化设置为四类门气缸活塞机构。

所述气体做功机构对所述气体压缩机构和/或对外输出动力。

所述增压燃烧加热器还包括热交换器式回热器，所述气体压缩机构与所述燃烧室之间的连通通道设为所述热交换器式回热器的被加热流体通道，所述燃烧室与所述气体做功机构之间的连通通道设为所述热交换器式回热器的被冷却流体通道。

所述增压燃烧加热器还包括热交换器式回热器，所述气体压缩机构与所述燃烧室之间的连通通道设为所述热交换器式回热器的被加热流体通道，所述气体做功机构的排气道设为所述热交换器式回热器的被冷却流体通道。

所述增压燃烧加热器还包括热交换器式回热器，所述气体压缩机构的进气道设为所述热交换器式回热器的被加热流体通道，所述燃烧室与所述气体做功机构之间的连通通道设为所述热交换器式回热器的被冷却流体通道。

所述增压燃烧加热器还包括热交换器式回热器，所述气体压缩机构的进气道设为所述热交换器式回热器的被加热流体通道，所述气体做功机构的排气道设为所述热交换器式回热器的被冷却流体通道。

一种增压燃烧加热器，包括气体压缩机构、燃烧室、气体做功机构、热交换器和汽化器，所述气体压缩机构的气体出口经所述燃烧室与所述气体做功机构的气体入口连通，所述气体做功机构的排气道设为所述热交换器的被冷却流体通道，所述汽化器的液相区设在所述热交换器的被加热流体通道内。

所述气体做功机构对所述气体压缩机构和/或对外输出动力。

所述汽化器的气相区与气体做功单元连通。

所述汽化器的液相区与液体做功单元连通。

所述气体做功机构对发动机输出动力。

所述燃烧室的承压能力大于0.05MP。

本发明增压燃烧加热器的原理是：通过所述气体压缩机构将气体（通常为大气）进行压缩后送入所述燃烧室中，在所述燃烧室内与燃料发生燃烧化学反应，并通过所述热交换器对外传热，对外传热后的所述燃烧室内的气体推动所述气体做功机构对外做功，这样不仅可以降低所述燃烧室容积，而且可以利用对所述热交换器传热后的气体内的余热对外输出动力。

本发明中，所述气体做功机构可以对所述气体压缩机构输出动力，也可以单独对外输出动力，还可以对所述气体压缩机构输出动力的同时对外也输出动力。

本发明中，所谓的“正时冷凝冷却器”是指按照正时关系对所述汽化器内的气相工质进行冷凝冷却的装置，所谓正时关系是指按照与所述汽化器连接的工作单元的正时关系或按照所述汽化器内工质变化量的正时关系，换句话说就是当需要所述汽化器内的气体压力降低时对所述汽化器进行冷凝冷却的装置或者，当所述汽化器内的工质减少到一定程度时，需要启动对所述汽化器内的工质的冷却冷凝功能以及将工质回送到所述汽化器内的功能。

本发明中，所谓的“冷液体正时供送单元”是指按一定的逻辑关系供送冷液体的单元，所谓冷液体是指温度低于所述汽化器内工质的温度的液体。

本发明中，所述气体压缩机构可以为气缸活塞压缩机构或叶轮压气机等。

本发明中，所述气体做功机构可以为气缸活塞机构或涡轮动力机构等。

本发明中，所述四类门气缸活塞机构是指气缸上设有进气口、排气口、供气口和回充口，在所述进气口、所述排气口、所述供气口和所述回充口处依次对应设置进气门、排气门、供气门和回充门的气缸活塞机构。

本发明中，所述燃烧室的承压能力大于0.05MPa、0.01MPa、0.15MPa、0.2MPa、0.25MPa、0.3MPa、0.35MPa、0.4MPa、0.45MPa、0.5MPa、0.55MPa、0.6MPa、0.65MPa、0.7MPa、0.75MPa、0.8MPa、0.85MPa、0.9MPa、0.95Pa、1.00MPa、1.05 MPa、1.10MPa、1.15MPa、1.20MPa、1.25MPa、1.30MPa、1.35MPa、1.40MPa、1.45MPa、1.50MPa、1.55MPa、1.60MPa、1.65MPa、1.70MPa、1.75MPa、1.80MPa、1.85MPa、1.90MPa、1.90MPa、1.95 MPa或大于2MPa。

本发明中，所述燃烧室内的工质压力与其承压能力相匹配，即所述燃烧室内的最高工质压力达到其承压能力。

根据热能与动力技术领域的公知技术，可在必要的地方设置必要的部件、单元或系统等。

本发明增压燃烧加热器的有益效果如下：

本发明增压燃烧加热器具有结构简单、效率高、造价低和使用寿命长等优点。

附图说明

图1所示的是本发明实施例1的结构示意图；

图2所示的是本发明实施例2的结构示意图；

图3所示的是本发明实施例3的结构示意图；

图4所示的是本发明实施例4的结构示意图；

图5所示的是本发明实施例5的结构示意图；

图6所示的是本发明实施例6的结构示意图；

图7所示的是本发明实施例7的结构示意图；

图8所示的是本发明实施例8的结构示意图；

图9所示的是本发明实施例9的结构示意图；

图10所示的是本发明实施例10的结构示意图；

图11所示的是本发明实施例11的结构示意图；

图12所示的是本发明实施例12的结构示意图；

图13所示的是本发明实施例13的结构示意图；

图14所示的是本发明实施例14的结构示意图；

图15所示的是本发明实施例15的结构示意图；

图16所示的是本发明实施例16的结构示意图；

图17所示的是本发明实施例17的结构示意图，

图中：

1气体压缩机构、101进气道、2燃烧室、201燃料入口、3气体做功机构、301排气道、4热交换器、401汽化器、4001工质导出口、4002工质回送口、4003正时冷凝冷却器、4004正时控制阀、4005冷凝冷却器、4006气体做功单元、4007液体做功单元、5四类门气缸活塞机构、501进气门、502充气门、503回充门、504排气门、601回热器、602气缸活塞机构B、603气缸活塞机构A、701冷却器、702叶轮做功机构、703叶轮压气机、704正时控制阀、705液体做功机构、801喷嘴、9热交换器式回热器。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的本发明增压燃烧加热器，包括气体压缩机构1、燃烧室2、气体做功机构3和热交换器4；所述气体压缩机构1的气体出口经所述燃烧室2与所述气体做功机构3的气体入口连通，所述热交换器4的被加热流体通道设在所述燃烧室内，在所述燃烧室2上设燃料入口201，所述燃烧室2的承压能力为0.10MP，所述气体做功机构3对所述气体压缩机构1输出动力，所述气体做功机构3对外输出动力，图中，所述气体做功机构3对发动机12输出动力。

作为可以变换的实施方式，所述气体做功机构3可以择一方式对气体压缩机构1或对外输出动力。

作为可变换的实施方式，所述热交换器4的被加热流体通道可以改设在所述燃烧室2上。

实施例2

如图2所示的本发明增压燃烧加热器，其与实施例1的区别在于：

本发明增压燃烧加热器还包括气缸活塞机构A 603和气缸活塞机构B 602，所述气缸活塞机构A 603的气缸经所述热交换器4的被加热流体通道与所述气缸活塞机构B 602连通，在所述气缸活塞机构A 603的气缸和所述热交换器4的被加热流体通道之间设回热器601，在所述气缸活塞机构A603的气缸上设冷却器701，所述燃烧室2的承压能力为0.20MP。

具体地，所述气体工质经所述热交换器4加热使得所述气缸活塞机构B 602对外做功之后，将热量留给回热器601之后，接着进入所述气缸活塞机构A 603然后使其对外做功，所述气体工质在所述气缸活塞机构A 603做功之后再经所述回热器601吸热，再次通过所述热交换器4加热，进而推动所述气缸活塞机构B 602做功，如此往复，其中所述气缸活塞机构B 602与所述气缸活塞机构A 603之间有一定的相位差。

作为可以变换的实施方式，所述冷却器701可以改为设置在所述回热器601和所述气缸活塞机构A 603之间的连通通道上，或改为在所述气缸活塞机构A603上和所述回热器601和所述气缸活塞机构A 603之间的连通通道上两处同时设置。

实施例3

如图3所示的增压燃烧加热器，其与实施例2的区别在于：

本发明增压燃烧加热器还包括叶轮压气机703和叶轮做功机构702，所述叶轮压气机703的工质出口与所述热交换器4的被加热流体通道入口连通，所述热交换器4的被加热流体通道出口与所述叶轮做功机构702的工质入口连通，所述叶轮做功机构702的工质出口经冷却器701与所述叶轮压气机703的工质入口连通，所述燃烧室2的承压能力为0.30MP。

具体的讲，所述气体工质经所述热交换器4被加热之后进入所述叶轮做功机构702，做功之后经所述冷却器701冷却，随后再进入叶轮压气机703进行压缩，压缩后的气体工质再次经所述热交换器4加热推动所述叶轮做功机构702做功，如此往复。

实施例4

如图4所示的增压燃烧加热器，其与实施例1的区别在于：

本发明的增压燃烧加热器的热交换器4的被加热流体通道设为汽化器401的受热区，所述燃烧室2的承压能力为0.40MP。

实施例5

如图5所示.本发明的增压燃烧加热器，其与实施例4的区别在于：

本发明增压燃烧加热器在所述汽化器401的气相区上增设所述工质导出口4001，所述燃烧室2的承压能力为0.50MP。

具体实施时，可选择的将所述工质导出口4001与气体做功单元连通，所述气体做功单元可以采用叶轮动力机构、气缸活塞做功机构等。

此外，也可以在所述汽化器401的液相区上设所述工质导出口4001，所述工质导出口4001与液体做功单元连通，所述液体做功单元采用液体活塞做功机构等。

实施例6

如图6所示的增压燃烧加热器，其与实施例5的区别在于：

本发明增压燃烧加热器在所述汽化器401上增设工质回送口4002和正时冷凝冷却器4003，所述工质回送口4002与所述冷正时冷凝冷却器4003连通，所述正时冷凝冷却器4003包括正时控制阀4004和冷凝冷却器4005，所述冷凝冷却器4005经所述正时控制阀4004与所述汽化器401连通，所述工质导出口4001与气体做功单元4006连通。

其中，所述气体做功单元4006设为气缸活塞做功机构，当所述气体做功单元4006的活塞到达下止点时，经所述正时冷凝冷却器4003冷却后的液体经所述工质回送口4002回送到所述汽化器401中，此时所述活塞从下止点到上止点运行，完成一次做功，所述燃烧室2的承压能力为0.60MP。

具体实施时，可选择性的在所述工质回送口4002上设喷嘴。

作为可变换的实施方式，可改为在所述汽化器401内设正时冷凝冷却器4003。

实施例7

如图7所示的增压燃烧加热器，其与实施例6的区别在于：

所述正时冷凝冷却器4003包括喷嘴801和冷液体正时供送单元，所述喷嘴801设在所述汽化器401内，所述冷液体正时供送单元与所述喷嘴801连通，所述燃烧室2的承压能力为0.80MP。

其中，所述冷液体正时供送单元包括液体做功机构705、冷却器701、正时控制阀704。

具体地讲，所述汽化器401内的液体工质经所述正时控制阀704送入所述冷却器701冷却后进入所述液体做功机构705推动所述液体做功机构705对外做功，做功之后的液体经所述冷却器701冷却之后经过所述喷嘴801喷入所述汽化器401中，如此往复。

实施例8

如图8所示的增压燃烧加热器，其与实施例6的区别在于：

本发明增压燃烧加热器中，取消了发动机12，将所述气体压缩机构1和所述气体做功机构3一体化设置为四类门气缸活塞机构5，所述四类门气缸活塞机构5包括进气门501，充气门502、回充门503和排气门504，所述气体从所述进气门501进入所述四类门气缸活塞机构5中，对外做功，做功之后的气体经过充气门502进入所述燃烧室2中，燃烧做功后的气体经过所述回充门503再次进入四类门气缸活塞机构5中做功，做功后的气体通过所述排气门504排出，所述燃烧室2的承压能力为1.0MP。

具体实施时，所述四类门气缸活塞机构5可选择性的对外输出动力。

作为可以变换的实施方式，本发明的所有实施方式中都可以参照本实施例将所述气体压缩机构1和所述气体做功机构3一体化设置为四类门气缸活塞机构5。

实施例9

如图9所示的增压燃烧加热器，其与实施例1的区别在于：

本发明增压燃烧加热器还包括热交换器式回热器9，所述气体压缩机构1与所述燃烧室2之间的连通通道设为所述热交换器式回热器9的被加热流体通道，所述燃烧室2与所述气体做功机构3之间的连通通道设为所述热交换器式回热器9的被冷却流体通道；所述气体压缩机构1的工质出口与所述热交换器式回热器9的被加热流体入口连通，所述气体做功机构3的工质入口与所述热交换器式回热器9的被冷却流体出口连通，所述燃烧室2的承压能力为1.30MP，这样可以更好的将燃烧后的气体在加热所述热交换器4的被加热流体通道中的工质后的余热进行利用，减少能源的浪费。

实施例10

如图10所示的增压燃烧加热器，其与实施例1的区别在于：

本发明增压燃烧加热器还包括热交换器式回热器9，所述气体压缩机构1与所述燃烧室2之间的连通通道设为所述热交换器式回热器9的被加热流体通道，所述气体做功机构3的排气道301设为所述热交换器式回热器9的被冷却流体通道；所述气体压缩机构1的工质出口与所述热交换器式回热器9的被加热流体入口连通，所述气体做功机构3的工质出口与所述热交换器式回热器9的被冷却流体入口连通。所述燃烧室2的承压能力为1.50MP。

进一步的，所述气体压缩机构1和所述气体做功机构3共轴设置。

实施例11

如图11所示的增压燃烧加热器，其与实施例1的区别在于：

本发明增压燃烧加热器还包括热交换器式回热器9，所述气体压缩机构1的进气道101设为所述热交换器式回热器9的被加热流体通道，所述燃烧室2与所述气体做功机构3之间的连通通道设为所述热交换器式回热器9的被冷却流体通道；所述气体压缩机构1的工质入口与所述热交换器式回热器9的被加热流体通道出口连通，所述气体做功机构3的工质入口与所述热交换器式回热器9的被冷却流体出口连通。所述燃烧室2的承压能力为2.5MP。

实施例12

如图12所示的增压燃烧加热器，其与实施例1的区别在于：

本发明增压燃烧加热器还包括热交换器式回热器9，所述气体压缩机构1的进气道101设为所述热交换器式回热器9的被加热流体通道，所述气体做功机构3的排气道301设为所述热交换器式回热器9的被冷却流体通道；所述气体压缩机构1的工质入口与所述热交换器式回热器9的被加热流体出口连通，所述气体做功机构3的工质出口与所述热交换器式回热器9的被冷却流体入口连通。所述燃烧室2的承压能力为3.80MP。

实施例13

如图13所示的本发明增压燃烧加热器包括气体压缩机构1、燃烧室2、气体做功机构3和热交换器4，所述气体压缩机构1的气体出口经所述燃烧室2与所述气体做功机构3的气体入口连通，所述热交换器4的被加热流体通道设在所述燃烧室2内，在所述燃烧室2上设燃料入口201，所述热交换器4的被加热流体出口与气缸活塞做功机构10的工质入口连通。所述燃烧室2的承压能力为4.20MP。

作为可以变换的实施方式，所述热交换器4的被加热流体通道可以改设在所述燃烧室2上。

实施例14

如图14所示的增压燃烧加热器包括气体压缩机构1、燃烧室2、气体做功机构3、热交换器4和汽化器11，所述气体压缩机构1的气体出口经所述燃烧室2与所述气体做功机构3的气体入口连通，所述气体做功机构3的排气道301设为所述热交换器4的被冷却流体通道，所述汽化器11的液相区设在所述热交换器4的被加热流体通道内，所述汽化器11的液相区的液体推动所述液体做功单元4007做功，所述汽化器11的气相区的气体对所述气体做功单元4006外输出动力，所述气体做功机构3在对所述气体压缩机构1输出动力的同时对外输出动力，即同时对发动机12输出动力。

其中，所述燃烧室2的承压能力为4.40MP。

作为可变换的实施方式，所述气体做功机构3可以择一方式对所述气体压缩机构1做功或对外输出动力。

实施例15

如图15所示的增压燃烧加热器，与实施例6的区别在于：

本发明增压燃烧加热器还包括热交换器式回热器9，所述气体压缩机构1的进气道101设为所述热交换器式回热器9的被加热流体通道，所述气体做功机构3的排气道301设为所述热交换器式回热器9的被冷却流体通道；所述气体压缩机构1的工质入口与所述热交换器式回热器9的被加热流体出口连通，所述气体做功机构3的工质出口与所述热交换器式回热器9的被冷却流体入口连通。

其中，所述燃烧室2的承压能力为4.80MP。

实施例16

如图16所示的增压燃烧加热器，与实施例14的区别在于：

取消了所述气体做功单元4006，仅使所述汽化器11的液相区与所述液体做功单元4007连通。

其中，所述燃烧室2的承压能力为5.00MP。

实施例17

如图17所示的增压燃烧加热器，其与实施例16的区别在于：

取消了所述液体做功单元4007，仅使所述汽化器11的气相区的与所述气体做功单元4006连通。

其中，所述燃烧室2的承压能力为5.20MP。

作为可以变换的实施方式，本发明的所有设置有所述发动机12的实施方式中，都可以取消所述发动机12，此时，所述气体做功机构3可以仅对所述气体压缩机构1，也可以单独或同时对其他的外部设备输出动力。

显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种增压燃烧加热器，包括气体压缩机构（1）、燃烧室（2）、气体做功机构（3）和热交换器（4），其特征在于：所述气体压缩机构（1）的气体出口经所述燃烧室（2）与所述气体做功机构（3）的气体入口连通，所述热交换器（4）的被加热流体通道设在所述燃烧室（2）内或设在所述燃烧室（2）上，在所述燃烧室（2）上设燃料入口（201），所述气体做功机构（3）对所述气体压缩机构（1）输出动力，所述气体做功机构（3）对外输出动力。

2.一种增压燃烧加热器，包括气体压缩机构（1）、燃烧室（2）、气体做功机构（3）和热交换器（4），其特征在于：所述增压燃烧加热器还包括气缸活塞做功机构（10），所述气体压缩机构（1）的气体出口经所述燃烧室（2）与所述气体做功机构（3）的气体入口连通，所述热交换器（4）的被加热流体通道设在所述燃烧室（2）内或设在所述燃烧室（2）上，在所述燃烧室（2）上设燃料入口（201），所述热交换器（4）的被加热流体出口与所述气缸活塞做功机构（10）的工质入口连通。

3.如权利要求1所述增压燃烧加热器，其特征在于：所述增压燃烧加热器还包括气缸活塞机构A（603）和气缸活塞机构B（602），所述气缸活塞机构A（603）的气缸经所述热交换器（4）的被加热流体通道与所述气缸活塞机构B（602）的气缸连通，在所述气缸活塞机构A（603）的气缸和所述热交换器（4）的被加热流体通道之间设回热器（601），在所述回热器（601）和所述气缸活塞机构A（603）之间的连通通道上设冷却器（701），和/或在所述气缸活塞机构A（603）的气缸上设冷却器（701）。

4.如权利要求1所述增压燃烧加热器，其特征在于：所述增压燃烧加热器还包括叶轮压气机（703）和叶轮做功机构（702），所述叶轮压气机（703）的工质出口与所述热交换器（4）的被加热流体通道入口连通，所述热交换器（4）的被加热流体通道出口与所述叶轮做功机构（702）的工质入口连通，所述叶轮做功机构（702）的工质出口经冷却器（701）与所述叶轮压气机（703）的工质入口连通。

5.如权利要求1或2所述增压燃烧加热器，其特征在于：所述热交换器（4）的被加热流体通道设为汽化器（401）的受热区。

6.如权利要求5所述增压燃烧加热器，其特征在于：在所述汽化器（401）上设工质导出口（4001）。

7.如权利要求5所述增压燃烧加热器，其特征在于：在所述汽化器（401）的液相区上和/或在所述汽化器（401）的气相区上设工质导出口（4001）。

8.如权利要求5所述增压燃烧加热器，其特征在于：在所述汽化器（401）上设工质回送口（4002）。

9.如权利要求5所述增压燃烧加热器，其特征在于：在所述汽化器（401）内或在所述汽化器（401）上设正时冷凝冷却器（4003）。

10.如权利要求9所述增压燃烧加热器，其特征在于：所述正时冷凝冷却器（4003）包括正时控制阀（4004）和冷凝冷却器（4005），所述冷凝冷却器（4005）经所述正时控制阀（4004）与所述汽化器（401）的气相区连通。

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