CN104329137B - 蒸汽马达的配气机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒸汽马达的配气机构，包括：进气组件，其包括互相连通的进气总管和进气缸管，进气总管的管路中设有电控阀，电控阀能够控制进入进气总管的高压蒸汽的时刻和流量，进气缸管与气缸的进气口接通，进气缸管的管路中设有单向节流阀；以及排气组件，其包括气腔、设在气腔内的活塞和与活塞固定连接的气门，气腔通过进气腔管与进气总管和进气缸管同时连通；其中在进气时，单向节流阀使得进气总管内的高压蒸汽进入气腔，进入气腔内的高压蒸汽能够推动活塞驱动气门将气缸的排气口封住。该配气机构不需要复杂的驱动机构，零部件少，安装方便快捷，成本相对低，对进、排气控制方便。

Description

蒸汽马达的配气机构

技术领域

本发明涉及蒸汽马达领域，特别涉及一种无凸轮轴的蒸汽马达的配气机构。

背景技术

内燃机将碳氢燃料的化学能转换为机械能输出，在这个过程中只有燃料总能量的20-40％转换为了有用的机械能输出，其余能量都被损失掉了，其中很大的一部分是随着高温排气进入了大气中损失掉的。随着科技的进步和能源的逐渐枯竭，人们对提高能源的利用率越来越重视，因此出现了许多新技术来提高内燃机的热效率。

排气余热能量回收就是众多新技术中的一种，主要通过三种方式对高温排气的能量进行回收：蒸汽马达、余热发电和动力涡轮。蒸汽马达技术应用相对广泛，主要原理是利用高温排气加热工质，形成高压蒸汽工质，高压蒸汽工质进入蒸汽马达的气缸，并在气缸内膨胀，推动活塞做功，做功结束之后的低压蒸汽工质排出气缸。在蒸汽马达工作过程中，需要配气机构来实现工质的进入与排出，一般的，现有的蒸汽马达的配气机构都采用了跟内燃机一样的凸轮轴配气机构。

凸轮轴配气机构主要包括凸轮轴、凸轮轴盖、挺住、推杆、摇臂组件及气门组件等零部件，其通过凸轮轴上的进、排气凸轮来驱动相应的进、排气门，实现进、排气门的打开和关闭，从而实现进气和排气。这种配气机构可靠性好，能够承受较大冲击力，但是结构相对复杂，零部件多，成本非常高，而且需要借助专用的安装设备进行安装，装配和后期维修都耗费大量时间，不利于快速便捷生产和后期维护。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蒸汽马达的配气机构，不需要复杂的驱动机构，零部件少，安装方便快捷，成本相对低，对进、排气控制方便，效果好。

为实现上述目的，本发明提供了一种蒸汽马达的配气机构，包括：进气组件，其包括互相连通的进气总管和进气缸管，进气总管的管路中设有电控阀，电控阀能够控制进入进气总管的高压蒸汽的时刻和流量，进气缸管与气缸的进气口接通，进气缸管的管路中设有单向节流阀；以及排气组件，其包括气腔、设在气腔内的活塞和与活塞固定连接的气门，气腔通过进气腔管与进气总管和进气缸管同时连通；其中在进气时，单向节流阀使得进气总管内的高压蒸汽进入气腔，进入气腔内的高压蒸汽能够推动活塞驱动气门将气缸的排气口封住。

优选地，气门上套设有复位弹簧，在排气时，复位弹簧驱动气门复位进而将气缸的排气口打开。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：通过设置互相关联的进气组件和排气组件，可实现蒸汽马达的进气和排气过程，结构简单，安装方便，成本低，能够大大降低整个配气机构的重量，而且对进气时间和时刻控制简单容易。另外，因为无凸轮轴设置，消除了现有的凸轮轴配气机构带来的磨损、摩擦问题，很大程度上减少了能量的消耗。

附图说明

图1是根据本发明的蒸汽马达的配气机构的示意图；

图2是根据本发明的蒸汽马达的配气机构的进气示意图；

图3是根据本发明的蒸汽马达的配气机构的排气示意图。

主要附图标记说明：

1-进气组件，11-进气总管，12-电控阀，13-进气缸管，14-单向节流阀。2-排气组件，21-气腔，22-活塞，23-复位弹簧，24-气门。

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，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1所示，根据本发明具体实施方式的一种蒸汽马达的配气机构，包括进气组件1和排气组件2，其中进气组件1包括互相连通的进气总管11和进气缸管13，进气总管11的管路中设有电控阀12，电控阀12能够控制进入进气总管11的高压蒸汽的时刻和流量，进气缸管13与气缸3的进气口31接通，进气缸管13的管路中设有单向节流阀14。排气组件2包括气腔21、设在气腔21内的活塞22和与活塞22固定连接的气门24，气腔21通过进气腔管15与进气总管和进气缸管13同时连通。其中在进气时，单向节流阀14使得进气总管11内的高压蒸汽进入气腔21，进入气腔21内的蒸汽能够推动活塞22驱动气门24将气缸的排气口32封住。本实施例的配气机构无需设置凸轮轴，通过设置电控阀12和单向节流阀14，在气缸做功时，进气总管11内的高压蒸汽优先进入气腔21内推动活塞驱动气门动作进而将气缸的排气口32封住。

上述方案中，电控阀12为大流量、常关阀门，阀门的开启、关闭时间均可控制，进气总管11为蒸汽的进入通道，且通过电控阀12来控制蒸汽的进入时刻和流量，进气缸管13连通气缸3，单向节流阀14设在进气缸管13内部，蒸汽只能通过单向节流阀14进入气缸，而不能通过单向节流阀14排出气缸，同时通过单向节流阀14的截流作用，蒸汽通过时会受到一定阻力。另外，进气缸管13和进气腔管15是之间相通的，进气腔管15连通排气组件2，蒸汽可在进气组件1和排气组件2之间直接流通。还有，活塞22在气腔21中可来回往复运动，活塞22与气门24相对固定，活塞22的运动将带动气门24一起运动，在气缸做功时，气门24封住排气口32，做功完成后，气腔21内的压力消失，气门24失去作用，气缸内的废气可通过排气口32排除，作为一种优选实施例，在活塞22和气门24之间设有复位弹簧23，正常状态下，复位弹簧23支撑起活塞22，当活塞22受到蒸汽压力时，复位弹簧23也被压缩，活塞22下移，当活塞22上的蒸汽压力消失时，复位弹簧23复位，活塞22上移，也即正常状态下，排气组件2的气门24未关闭排气口32，排气口32为常开状态。

具体地，本实施例的蒸汽马达的配气机构的工作过程为：图2所示为进气过程，蒸汽从进气总管11进入，遇到常关电控阀12(电控阀12的开启时刻和时间就决定了进气时刻和时间)，电控阀12打开，蒸汽通过电控阀12之后分成两路，一路通过进气缸管13和单向节流阀14之后，通过进气口31进入气缸；另一路通过进气腔管15进入排气组件2的气腔21。在进气过程中，由于单向节流阀14的截流作用，蒸汽会优先通过进气腔管15进入气腔21，优先进入气腔21的高压蒸汽的压力作用在活塞22上，活塞22受到蒸汽压力之后压缩弹簧23，同时带动气门24向下运动，此时向下运动的气门24将关闭气缸3上的排气口32，进气结束时，关闭电控阀12即可。排气口32关闭之后，通过进气缸管13进入气缸的高压蒸汽在气缸中膨胀做功，不用担心蒸汽从排气口32逸出。

图3所示为排气过程，随着高压蒸汽在气缸中膨胀做功，蒸汽的压力越来越小。由于进气缸管13和进气腔管15之间是相通的，气腔21中的蒸汽压力会随着气缸3中的蒸汽压力减小而减小，最后两者压力基本相同。膨胀做功结束后，气缸3、气腔21中的蒸汽压力都非常小且基本相同，这时作用在活塞22上的蒸汽压力非常小，不足以压缩复位弹簧23，复位弹簧23将自动复位，支撑起活塞22，活塞22带动气门24向上运动，此时向上运动的气门24将打开气缸3上的排气口32，排气口32打开之后，气缸3内的做完膨胀功之后的废气从排气口32排出。由于进气缸管13中设计有单向节流阀14(蒸汽只能通过它进入，不能排出)，所以在排气过程中做完膨胀功之后的废气不会通过进气口31排出，不会重新进入到进气腔管15和气腔21中。

综上，通过设置互相关联的进气组件和排气组件，可实现蒸汽马达的进气和排气过程，结构简单，安装方便，成本低，能够大大降低整个配气机构的重量，而且对进气时间和时刻控制简单容易。另外，因为无凸轮轴设置，消除了现有的凸轮轴配气机构带来的磨损、摩擦问题，很大程度上减少了能量的消耗。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (2)

1.一种蒸汽马达的配气机构，其特征在于，包括：

进气组件，其包括互相连通的进气总管和进气缸管，所述进气总管中设有电控阀，所述电控阀能够控制高压蒸汽进入所述进气总管的时刻和流量，所述进气缸管与气缸的进气口接通，所述进气缸管中设有单向节流阀；以及

排气组件，其包括气腔、设在所述气腔内的活塞和与所述活塞固定连接的气门，所述气腔通过进气腔管与所述进气总管和所述进气缸管同时连通；

其中在进气时，所述单向节流阀使得所述进气总管内的高压蒸汽进入所述气腔，进入所述气腔内的高压蒸汽能够推动所述活塞驱动所述气门将气缸的排气口封住。

2.根据权利要求1所述的蒸汽马达的配气机构，其特征在于，所述气门上套设有复位弹簧，在排气时，所述复位弹簧驱动所述气门复位进而将所述气缸的排气口打开。