CN103925111B

CN103925111B - 一种平行运动高低压动力机器及其应用

Info

Publication number: CN103925111B
Application number: CN201410177365.1A
Authority: CN
Inventors: 郭远军
Original assignee: Individual
Current assignee: Hunan Lingling Hengyuan Power Generation Equipment Co ltd
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2034-04-30
Also published as: CN103925111A

Abstract

本发明涉及一种平行运动高低压动力机器及其应用，包括保温管、雾化器、排气阀、低压缸I、活塞、活塞环、推拉杆I、散热器、排气单向阀、机架、储液罐、高压缸I、压力阀I、集热器、气化反应器、进气单向阀、低压缸II、高压缸II、推拉杆II、压力阀II和保温层。本发明具有工质循环使用，无污染；热能转换效率65%-98%；能根据所需功率调整机器气缸容量调整输出功率；在最达功率范围内能调整注液调整输出功率；该设备是对工质进行气化做功，整个过程不产生爆震；机器结构简单，制造成本低；做功功率是单缸做功功率的两倍；能替代常规能源消耗，经济效益高，节能环保，噪音小。

Description

一种平行运动高低压动力机器及其应用

技术领域

本发明属于高低压动力设备领域，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转换成动能及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机器是结合斯特林发动机和有机朗肯循环系统优点的动力机器。集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机器。

本发明采用的技术方案是：一种平行运动高低压动力机器，包括保温管、雾化器、排气阀、低压缸I、活塞、活塞环、推拉杆I、散热器、排气单向阀、机架、储液罐、高压缸I、压力阀I、集热器、气化反应器、进气单向阀、低压缸II、高压缸II、推拉杆II、压力阀II和保温层；其特征是：推拉杆I两端分别设有活塞，两个活塞分别设在高压缸I和低压缸I内，活塞上设有活塞环；推拉杆II两端分别设有活塞，两个活塞分别设在高压缸II和低压缸II内，活塞上设有活塞环；高压缸II和低压缸I并列设置，高压缸I和低压缸II并列设置；推拉杆I和推拉杆II关联轮流做功；高压缸II和高压缸I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；高压缸II和高压缸I上的气化反应器通过保温管连接集热器；低压缸I和低压缸II的上止点分别设有进气单向阀和排气单向阀，排气单向阀通过管道连接储液罐；储液罐连接压力阀，压力阀连接高压缸I上的雾化器；储液罐连接压力阀，压力阀连接高压缸II上的雾化器；低压缸I上的进气单向阀连接高压缸II上的排气阀；低压缸II上的进气单向阀连接高压缸I上的排气阀；机架设置在低压缸I、低压缸II、高压缸II和高压缸I外层；高压缸I和高压缸II外层设有保温层，低压缸I和低压缸II外层设有散热器；排气单向阀通过缓冲管连接进气单向阀。

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等热能。

进一步，所述气化反应器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，压力阀关联推拉杆，每完成一次循环压力阀开启关闭一次。

进一步，在所述推拉杆上设置传动轴，连接发电机转子切割磁力线，构成平行运动高低压动力机器发电设备。

上述平行运动负压力动力机器做功方法如下：

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.做功功率是单缸做功功率的两倍；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是本发明应用示意图；

图中：1为保温管；2为雾化器；3为排气阀；4为低压缸I；5为活塞；6为活塞环；7为推拉杆I；8为散热器；9为排气单向阀；10为机架；11为储液罐；12为高压缸I；13为压力阀I；14为集热器；15为气化反应器；16为进气单向阀；17为低压缸II；18为高压缸II；19为推拉杆II；20为压力阀II；21为保温层；22为缓冲管。

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机器，包括保温管1、雾化器2、排气阀3、低压缸I4、活塞5、活塞环6、推拉杆I7、散热器8、排气单向阀9、机架10、储液罐11、高压缸I12、压力阀I13、集热器14、气化反应器15、进气单向阀16、低压缸II17、高压缸II18、推拉杆II19、压力阀II20和保温层21；推拉杆I7两端分别设有活塞5，两个活塞5分别设在高压缸I12和低压缸I4内，活塞5上设有活塞环6；推拉杆II19两端分别设有活塞5，两个活塞5分别设在高压缸II18和低压缸II17内，活塞5上设有活塞环6；高压缸II18和低压缸I4并列设置，高压缸I12和低压缸II17并列设置；推拉杆I7和推拉杆II19关联轮流做功；高压缸II18和高压缸I12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；高压缸II18和高压缸I12上的气化反应器15通过保温管1连接集热器14；低压缸I4和低压缸II17的上止点分别设有进气单向阀16和排气单向阀9，排气单向阀9通过管道连接储液罐11；储液罐11连接压力阀13，压力阀13连接高压缸I12上的雾化器2；储液罐11连接压力阀20，压力阀20连接高压缸II18上的雾化器2；低压缸I4上的进气单向阀16连接高压缸II18上的排气阀3；低压缸II17上的进气单向阀16连接高压缸I12上的排气阀3；机架10设置在低压缸I4、低压缸II17、高压缸II18和高压缸I12外层；高压缸I12和高压缸II18外层设有保温层21，低压缸I4和低压缸II17外层设有散热器8；排气单向阀9通过缓冲管22连接进气单向阀16。

实施例2

如上述平行运动高低压动力机器，所述气化反应器（15）包括压力壳23、气化导热片24、气孔25、雾化器2，气化导热片24设置在压力壳23上，气化导热片24上阵列设有气孔25，压力壳23进气端设有雾化器2；压力阀I13和压力阀II20关联推拉杆I7和推拉杆II19，每完成一次循环压力阀开启关闭一次；在所述推拉杆上设置传动轴，连接发电机转子切割磁力线，构成平行运动高低压动力机器发电设备。

Claims

1.一种平行运动高低压动力机器，包括保温管（1）、雾化器I、雾化器II、排气阀（3）、低压缸I（4）、活塞I、活塞环I、推拉杆I（7）、散热器（8）、排气单向阀I（9）、机架（10）、储液罐（11）、高压缸I（12）、压力阀I（13）、集热器（14）、气化反应器I（15）、进气单向阀I（16）、低压缸II（17）、高压缸II（18）、推拉杆II（19）、压力阀II（20）和保温层（21）；推拉杆I（7）两端设有活塞I和活塞II，活塞I设在低压缸I（4）内，活塞II设在高压缸I（12）内；活塞I上设有活塞环I，活塞II上设有活塞环II；推拉杆II（19）两端分别设有活塞III和活塞IIII，活塞III设在低压缸II（17）内，活塞IIII设在高压缸II（18）内；活塞III上设有活塞环III，活塞IIII上设有活塞环IIII；高压缸II（18）和低压缸I（4）并列设置，高压缸I（12）和低压缸II（17）并列设置；推拉杆I（7）和推拉杆II（19）关联轮流做功；高压缸II（18）下止点设有排气阀II，高压缸I（12）下止点设有排气阀I（3）；高压缸I（12）上止点设有气化反应器I（15），气化反应器I（15）进气端设有雾化器I；高压缸II（18）上的气化反应器II和高压缸I（12）上的气化反应器I均通过保温管（1）连接集热器（14）；低压缸I（4）的上止点设有进气单向阀II和排气单向阀II；低压缸II（17）的上止点设有进气单向阀I（16）和排气单向阀I（9）；排气单向阀I（9）通过管道连接储液罐（11）；储液罐（11）连接压力阀I（13），压力阀I（13）连接高压缸I（12）上的雾化器I；储液罐（11）连接压力阀II（20），压力阀II（20）连接高压缸II（18）上的雾化器II；低压缸I（4）上的进气单向阀II连接高压缸II（18）上的排气阀II；低压缸II（17）上的进气单向阀I（16）连接高压缸I（12）上的排气阀I（3）；机架（10）设置在低压缸I（4）、低压缸II（17）、高压缸II（18）和高压缸I（12）外层；高压缸I（12）和高压缸II（18）外层设有保温层（21），低压缸I（4）和低压缸II（17）外层设有散热器（8）；排气单向阀I（9）通过进气单向阀I（16）连接缓冲管（22）。

2.如权利要求1所述平行运动高低压动力机器，其特征是，所述集热器（14）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的热量。

3.如权利要求1所述平行运动高低压动力机器，其特征是，所述气化反应器I包括第一压力壳、第一气化导热片、第一气孔、雾化器I，第一气化导热片设置在第一压力壳上，第一气化导热片上阵列设有第一气孔，第一压力壳进气端设有雾化器I；所述气化反应器II包括第二压力壳、第二气化导热片、第二气孔、雾化器II，第二气化导热片设置在第二压力壳上，第二气化导热片上阵列设有第二气孔，第二压力壳进气端设有雾化器II。

4.如权利要求1所述平行运动高低压动力机器，其特征是，所述压力阀I（13）和压力阀II（20）关联推拉杆I（7）和推拉杆II（19），每完成一次循环压力阀开启关闭一次。

5.一种发电设备，其特征是：包括如权利要求1所述平行运动高低压动力机器，在所述推拉杆I（7）和推拉杆II（19）上设置传动轴，连接发电机转子切割磁力线。

6.如权利要求1-4任一项所述平行运动高低压动力机器的做功方法，其特征是：1）高压缸工作是指集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。