CN103912404A - 一种平行运动高低压动力设备及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种平行运动高低压动力设备及其应用，包括连接管、雾化器、排气阀、低压缸、活塞、活塞环、推拉杆、散热器、排气控制阀、机架、储液罐、高压缸、压力阀、加热器、气化反应器、集热器、保温管和进气单向阀；推拉杆两端分别设有活塞，两个活塞分别设在高压缸和低压缸内，活塞上设有活塞环；高压缸下止点设有排气阀，上止点设有气化反应器，气化反应器进气端设有雾化器；低压缸的上止点分别设有进气单向阀和排气控制阀，压力阀连接高压缸上的雾化器；低压缸上的进气单向阀连接排气阀。本发明具有热能转换效率65%-98%；能调整输出功率；机器结构简单，制造成本低，节能环保噪音小。
Description
技术领域
本发明属于负压动力设备领域，尤其是利用太阳能、地热、可燃物燃烧产生的高温气体、内燃机尾气、工厂排出的高温气体等热能使机器内的介质气体和机器外部的散热构成温度差，使密闭气缸产生负压把热能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，如斯特林发动机是其中一种，斯特林发动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，当采用载热系统(如热管)间接加热时，几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。同时斯特林发动机无需压缩机增压，使用一般风机即可满足要求，并允许燃料具有较高的杂质含量；斯特林发动机单机容量小，机组容量从20－50kw，可以因地制宜的增减系统容量；结构简单，零件数比内燃机少40%，降价空间大；维护成本低。
斯特林发动机在运行时，由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，并按斯特林循环对外做功，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、低噪和低排放运行。高效：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，从而实现了高效率、低噪音、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。
同时斯特林发动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，功率调节控制系统较复杂，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。
有机朗肯循环系统包括泵、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质。有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。
有机朗肯循环系统存在转换效率不高，体积大，需要借助结构复杂的膨胀机做功。
发明内容
本发明克服了斯特林发动机存在的膨胀室、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倍等问题；克服了有机朗肯循环系统需要膨胀机或汽轮机，制造成本高的技术难题。本发明提出的平行运动高低压动力设备是结合斯特林发动机和有机朗肯循环系统优点的高低压动力设备。加热器把热能吸收后对高压缸进行加热使工质高温气化彭胀推动活塞做功，对低压缸进行散热冷却产生负压拉动活塞做功。
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率、能通过调整温度进行调整输出功率、机器输出功率平稳的高低压动力设备。
本发明采用的技术方案是：一种平行运动高低压动力设备，包括连接管、雾化器、排气阀、低压缸、活塞、活塞环、推拉杆、散热器、排气控制阀、机架、储液罐、高压缸、压力阀、加热器、气化反应器、进气单向阀、保温管和集热器；其特征是：推拉杆两端分别设有活塞，两个活塞分别设在高压缸和低压缸内，活塞上设有活塞环；高压缸下止点设有排气阀，上止点设有气化反应器，气化反应器进气端设有雾化器；集热器通过保温管连接气化反应器；低压缸的上止点分别设有进气单向阀和排气控制阀，排气控制阀通过连接管连接储液罐，储液罐连接压力阀，压力阀连接高压缸上的雾化器；低压缸上的进气单向阀连接排气阀；机架设置在低压缸和高压缸外层；高压缸外层设有加热器，低压缸外层设有散热器。
进一步，所述散热器制成散热片形式。
进一步，在所述散热器上设置循环管道和在管道内注入循环冷却介质。
进一步，所述低压缸上设有的排气控制阀，能根据热气源温度自动调节排气。
进一步，所述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，上述平行运动高低压动力设备应用于发电设备，在推拉杆上设置传动轴，传动轴连接发电机转子切割磁力线。
上述平行运动负压力动力机器工作方法如下：
1）高压缸工作 是指加热器吸收外界热源加热高压缸和气化反应器，工质通过压力阀加压进入到雾化器，将工质均匀注入气化反应器，气化反应器对雾化的工质进行气化膨胀后推动活塞做功，活塞到达下止点做功气体通过排气阀排出；
2）低压缸工作 是指高压缸排出的做功气体通过低压缸上的进气单向阀进入到低压缸，通过低压缸上的散热器冷却形成负压，拉动活塞做功；
3）高压缸和低压缸循环工作，通过推拉杆把动能输出。
本发明的优点是：1.工质循环使用，无污染；2.热能转换效率65%-98%；3.能根据所需功率调整机器气缸容量调整输出功率；4.在最达功率范围内能调整注液调整输出功率；5.该设备是对工质进行气化做功，整个过程不产生爆震；6．机器结构简单，制造成本低；7．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图；
图中：1为连接管；2为雾化器；3为排气阀；4为低压缸；5为活塞；6为活塞环；7为推拉杆；8为散热器；9为排气控制阀；10为机架；11为储液罐；12为高压缸；13为压力阀；14为加热器；15为气化反应器；16为进气单向阀；17为保温管；18为集热器；19为压力壳；20为气化导热片；21为气孔。
具体实施方式
参照附图1-2，本发明的实施方式是：
实施例1
一种平行运动高低压动力设备，包括连接管1、雾化器2、排气阀3、低压缸4、活塞5、活塞环6、推拉杆7、散热器8、排气控制阀9、机架10、储液罐11、高压缸12、压力阀13、加热器14、气化反应器15、进气单向阀16、保温管17和集热器18；推拉杆7两端分别设有活塞5，两个活塞5分别设在高压缸12和低压缸4内，活塞5上设有活塞环6；高压缸12下止点设有排气阀3，上止点设有气化反应器15，气化反应器15进气端设有雾化器2；集热器18通过保温管17连接气化反应器15；低压缸4的上止点分别设有进气单向阀16和排气控制阀9，排气控制阀9通过连接管1连接储液罐11，储液罐11连接压力阀13，压力阀13连接高压缸12上的雾化器2；低压缸4上的进气单向阀16连接排气阀3；机架10设置在低压缸4和高压缸12外层；高压缸12外层设有加热器14，低压缸4外层设有散热器8。
实施例2
如上述实施例1中的平行运动高低压动力设备，所述散热器8制成散热片形式；在所述散热器8上设置循环管道和在管道内注入循环冷却介质；在所述低压缸4上设有排气控制阀9，能根据热气源温度自动调节排气；进气单向阀16设置在低压缸4顶部中间；排气控制阀9设置在低压缸4上止点下部；散热器8上设置循环管道和在管道内注入循环冷却介质水，利用循环流动的水进行冷却；气化反应器15包括压力壳19、气化导热片20、气孔21、雾化器2，气化导热片20设置在压力壳19上，气化导热片20上阵列设有气孔21，压力壳19进气端设有雾化器2。
Claims (6)
1.一种平行运动高低压动力设备，包括连接管（1）、雾化器（2）、排气阀（3）、低压缸（4）、活塞（5）、活塞环（6）、推拉杆（7）、散热器（8）、排气控制阀（9）、机架（10）、储液罐（11）、高压缸（12）、压力阀（13）、加热器（14）、气化反应器（15）和进气单向阀（16）；其特征是：推拉杆（7）两端分别设有活塞（5），两个活塞（5）分别设在高压缸（12）和低压缸（4）内，活塞（5）上设有活塞环（6）；高压缸（12）下止点设有排气阀（3），上止点设有气化反应器（15），气化反应器（15）进气端设有雾化器（2）；集热器（18）通过保温管（17）连接气化反应器（15）；低压缸（4）的上止点分别设有进气单向阀（16）和排气控制阀（9），排气控制阀（9）通过连接管（1）连接储液罐（11），储液罐（11）连接压力阀（13），压力阀（13）连接高压缸（12）上的雾化器（2）；低压缸（4）上的进气单向阀（16）连接排气阀（3）；机架（10）设置在低压缸（4）和高压缸（12）外层；高压缸（12）外层设有加热器（14），低压缸（4）外层设有散热器（8）。
2.如权利要求1所述平行运动高低压动力设备，其特征是：所述散热器（8）制成散热片形式。
3.如权利要求1所述平行运动高低压动力设备，其特征是：在所述散热器（3）上设置循环管道和在管道内注入循环冷却介质。
4.如权利要求1所述平行运动高低压动力设备，其特征是：所述低压缸（4）上设有的排气控制阀（9），能根据热气源温度自动调节排气。
5.如权利要求1所述平行运动高低压动力设备，其特征是：所述气化反应器（15）包括压力壳（19）、气化导热片（20）、气孔（21）、雾化器（2），气化导热片（20）设置在压力壳（19）上，气化导热片（20）上阵列设有气孔（21），压力壳（19）进气端设有雾化器（2）。
6.如权利要求1所述平行运动高低压动力设备应用于发电设备，其特征是：在所述推拉杆（7）上设置传动轴，传动轴连接发电机转子切割磁力线。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PP01 | Preservation of patent right | ||
| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20180531 Granted publication date: 20150909 |
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| PD01 | Discharge of preservation of patent | ||
| PD01 | Discharge of preservation of patent |
Date of cancellation: 20211130 Granted publication date: 20150909 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20140709 Assignee: YUANJUN HEAT ENERGY POWER TECHNOLOGY CO.,LTD. Assignor: Guo Yuanjun Contract record no.: X2023980049281 Denomination of invention: A parallel motion high and low pressure power equipment and its application Granted publication date: 20150909 License type: Common License Record date: 20231204 |