CN107091117A - 一种水等离子热能发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水等离子热能发动机，将现有技术发动机的热膨胀做功与做功后散于燃烧室外的热能同排出燃烧室外没利用的热能用水冷方式回收利用,不是直接用气体驱动器输出，而是进入到水等离子发动机的电离室电离后使其再次产生高温与动力输出，热能以同样方式再次回收利用，循环下去，虽然电离水蒸气还需电能，但输入的水蒸气的热能与输出设备外的水蒸气的热能接近相等，这样电能做功后的大部份热能就会被多次利用，高效的利用热能，其目的是消耗价格低且丰富的水，提升能源的利用率，减少用电、燃油、煤、木材等，达到节能减排的目的，它可以用水与电及各种燃料单独使用，也可混合使用。

Description

一种水等离子热能发动机

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，更具体地说，涉及一种水等离子热能发动机。

背景技术

发动机将燃料的化学能转化为活塞运动的机械能并对外输出动力，现有技术中的发动机通常采用汽油、柴油、天然气作为发动机燃料。

然而，汽油、柴油、天然气等作为不可再生资源，随着人们的过度开采，正在逐渐减少，而且现有技术中的燃料都会导致污染的存在、使用成本较高。因此，研发一种能够利用新能源的发动机，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水等离子热能发动机，其具有节能环保、使用成本低的效果。

本发明提供的一种水等离子热能发动机，将现有技术发动机的热膨胀做功与做功后散于燃烧室或电离室外与排出燃烧室或电离室外没利用的热能用水冷方式回收利用，包括水箱、蓄供电系统、电离室、设置在所述电离室内的活塞、与所述活塞传动连接的动力输出机构、与所述动力输出机构相连接的发电机、用于将所述水箱内的水喷入所述电离室内的喷水系统、以及用于控制所述蓄供电系统和所述喷水系统的控制器，所述发电机与所述蓄供电系统电连接，所述电离室内设有与所述蓄电池电连接的正电极和负电极，当所述控制器控制所述喷水系统向所述电离室内喷水时，所述控制器控制所述蓄供电系统向所述正电极和所述负电极供高压、以使水电离形成电离气体膨胀做功；

为了利用做功冲程完成后余下的压力，所述电离室为两个，且两个所述电离室通过第一高压气管相连通，所述第一高压气管上设有用于控制两个所述电离室导通或断开的第一控制阀，所述控制器能够控制所述第一控制阀的启闭；

所述水箱包括高压水箱和用于向所述高压水箱补水的补水箱，两个所述电离室都设置在所述高压水箱内，所述高压水箱的上端设有高压气缸，两个所述电离室分别通过第二高压气管与所述高压气缸相连通，两个所述电离室内的高压高温电离气体能够通过所述高压气缸向所述高压水箱提供压力，所述第二高压气管设有控制其通断的第二控制阀，所述控制器能够控制所述第二控制阀的启闭。

优选地，所述电离室的排气管穿过所述水箱内部，且所述排气管具有导热性、以将排气管内的温度传导至所述水箱内。

优选地，所述排气管的外壁设有散热翅片。

优选地，还包括通过所述排气管内的高压气体驱动的辅助发电机，所述辅助发电机与所述蓄供电系统电连接。

优选地，所述正电极为伸入于所述电离室内的电极棒，所述负电极为所述电离室的内壁。电离室正负极与电离室相接部位可以进行绝缘处理，以防整机带电或短路。

优选地，所述高压水箱内设有用于加速内部水循环的循环泵。

优选地，所述补水箱和所述高压水箱之间设有补水管路，所述补水管路上沿所述补水箱向所述高压水箱的补水方向依次设有第一阀门、第二阀门和第三阀门，所述补水管路位于所述第一阀门和所述第二阀门之间的部分还设有与外界连通的旁通管路，所述旁通管路上设有水位开关。

本发明提供的技术方案中，主要采用水与电作为能源，上述蓄供电系统为既能蓄电也能向外供电的系统，当蓄电池电能用尽时用外接电源充电，也可用辅助发电机及电室动能输出接入的发电机为本系统充电，动能输出的动能需求量少时则为本系统的电池充电，保证动能做的功不浪费。通过蓄供电系统向电离室内的正电极和负电极放电产生高压，电离室高正负极与电离室相接部位进行绝缘处理，以防整机带电或短路。而喷水系统用于将水箱内的水喷入到电离室内，喷水系统向水箱内喷水时，蓄供电系统向正电极和负电极供高压，使水电离产生电离气体，温度能够升高至六千度左右，释放出巨大的热量，同时膨胀推动活塞对外做功进行动力输出，一部分发电，产生的电能存储在蓄供电系统内继续循环使用，另一部分直接动能输出。

而且，本发明提供的发动机，能够将发动机的热膨胀做功与做功后散于电离室外的热能同排出燃烧室外没利用的热能都利用上，以水冷方式回收利用，且不是直接用气体驱动器输出动能，而是进入电离室电离后使其再次产生高温，与下一次冲程的输入的水共享一电离室，既可推动活塞做功，又可产生更多的热能，为下一次做功所用，热能以同样方式再次回收利用，循环下去，虽然电离水蒸气还需电能，但经过热能回收后的水蒸气的热能与输出设备外的水蒸气的热能接近相等，这样电能做功后的大部份热能就会被多次利用，高效的利用热能，而现有技术的发动机只利用了第一次热能膨胀做功，它大幅度提高了电的利用率，达到了节能减排的目的。

另外，它可以将第一电离室做功冲程完成后余下的压力传至第二电离室，也可将第二电离室做功冲程完成后余下的压力传至第一电离室，完成压力传递后才打开排气开关排气，这样既可将动能传给电离室，又可节省来自高压气缸的压力，保证高压气缸的压力了无论何时都高于电离室做功冲程完成时的压力，使电能做功刚开始就处于高温高压状态的水蒸气，电离后产生的热能与动能就会非常高，而输入的电能则变化不大，还有可能减少。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中水等离子热能发动机示意图；

图2-图10为本发明实施例中发动机工作各个步骤示意图；

图11-图16为本发明实施例中补水箱向高压水箱补水各个步骤示意图。

图中：

第一电离室—11、第二电离室—12、补水箱—13、高压水箱—14、第一高压气管—15、第一控制阀—16、第一电离室的喷水系统—17、第二电离室的喷水系统—18、正电极—19、负电极—20、第一电离室的排气管—21、第二电离室的排气管—22、辅助发电机—23、高压气缸—24、液位开关—25、循环泵—26、蓄供电系统—27、第一阀门—28、第二阀门—29、第三阀门—30、旁通管路—31、水位开关—32。

具体实施方式

本具体实施方式的目的在于提供一种水等离子热能发动机，其具有节能环保、使用成本低的效果。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

请参考图1，本实施例提供的水等离子热能发动机包括两个电离室，两个电离室通过第一高压气管15相连通，第一高压气管15上设有用于控制两个电离室导通或断开的第一控制阀16，控制器能够控制第一控制阀16的启闭。

为了便于描述，下文以第一电离室11和第二电离室12对两个电离室进行区分，上述“第一”、“第二”并不构成对两个电离室的设置顺序的限定，只用于名称的区分。

本实施例中发动机工作时，当水等离子热能发动机的第一电离室11为最小容积时，控制第一高压气管15上的第一控制阀16打开，使第二电离室12的压力传至第一电离室11之后，如图2所示。

而后，关闭第一高压气管15上的第一控制阀16，并且打开第二电离室12的排气阀进行排气，同时打开用于控制B1管的控制阀，使高压水箱14中的压力传至第一电离室11，如图3所示。

而后，关闭B1管的控制阀，打开喷水系统的喷水阀，在高压水箱14内的压力的作用下向第一电离室11喷适当的水，如图4所示。

而后，关闭第一电离室的喷水系统17的控制阀，打开蓄供电系统27的开关向第一电离室11供电，第一电离室11中的水就会被电离，形成等离子状态，产生6000度左右的高温，推动活塞，电能做功开始，如图5所示。

而后，关闭第二电离室的排气开关，电能做功结束，如图6所示。

而后，当第一电离室11快达到最大容积时,控制第一高压气管15上的第一控制阀16打开，使第一电离室11的压力以及高温高压氢氧等离子气体传至第二电离室12，此为第二电离室12第一加压，如图7所示。

而后，关闭第一高压气管15上的第一控制阀16，并打开第一电离室11的排气开关排气。同时打开B2管的控制阀，使高压水箱14中的压力传至第二电离室12，此为第二电离室12的第二次加压，如图8所示。此处，需要说明的是，由于高压水箱中的气体只对电离室进行加压，并没有推动活塞做功，并且在加压前就已从第一电离室11获得了较高的气压，所以用气量会很小，会让加压水箱11中的气压保持高于上一步电离室的气压，遇到高压水箱中的气压低于电离室时，在此步中电离室中的气体会倒灌入高压水箱中(此种情况在设备刚起动时才会发生)，从而保证了高压水箱中的气压处于高压状态，当高压水箱中的气压低于电离室时，高压水箱中不会有气体输出。

而后关闭B2管的控制阀，打开第二电离室的喷水系统18的喷水阀向第二电离室12喷适当的水，如图9所示，此为第二电离室的第二次加压。此处，需要说明的是，一百度以上的水进入高温的第二电离室，为电离室内部降温，同时水遇高温的电离室，生成水蒸气使电离室内部压力增加，气体温度越高,电阻就越大，用电量就会越小。

而后，关闭第二电离室的喷水系统18的喷水阀，打开蓄供电系统27的开关向第二电离室12供电，第二电离室12中的水就会被电离，形成等离子状态，产生6000度左右的高温，第二电离室12做功冲程开始，如图10所示。

如此循环，实现了上述水等离子热能发动机的控制流程。

为了提高能量的利用率，第一电离室的排气管21和第二电离室的排气管22可以穿过水箱，这样，排气时携带的余热可以被水箱内的水充分吸收，提高了能量的利用率。进一步地，可以在第一电离室的排气管21和第二电离室的排气管22上设有散热翅片，以提高排气管内的高温气体与水的换热效率。

本实施例中，排气管内的高温气体存在一定的高压，可以利用该部分高压带动辅助发电机23进行发电，产生的电能可以存储在蓄供电系统内。

另外，本实施例中，两个电离室的外围设置有高压水箱14，高压水箱14的外壳可以采用加厚材料，使其能承受400至1000个大气压，且设防爆限压装置。高压水箱14内可以另设循环泵26使其能在电离室外快速循环流动，达到高效回收电离室余热的目的。同时为电离室降温，保证电离室能正常工作。

在高压水箱14的外围另设一补水箱13，补水箱13用于向高压水箱14补水，两个电离室的排气管先经高压水箱14，再经补水箱13，排气管内的温度可以回收至高压水箱14和补水箱13内，排气管经高压水箱散热后再经经补水箱散热，使用水入高压水箱时的温度接近一百度，保证高压水箱的水不会因补水而大大温度及降压。

本实施例中，在高压水箱14的上部另设一适当高度的管道、形成高压气缸24，装有液位开关25，使其无论何时都处于无水有气状态。高压气缸24可以设置有两个第二高压气管，两个第二高压气管分别与两个电离室相连，为了便于理解，如图中所示，连接至第一电离室11的第二高压气管为B1管，连接至第二电离室12的第二高压气管为B2管，在两个电离室的连接端各设一个用于控制第二高压气管的控制阀。

另外，本实施例中，当高压水箱12内的水量减少至预设水量之后，可通过如下方式进行补水。

初始状态，如图11所示，第一阀门28、第二阀门29处于关闭状态，第三阀门30处于打开状态。

当系统检测到需要向高压水箱12补水时，打开第一阀门28，如图12所示。补水箱13内的水流入旁通管路31内。

而后水启动旁通管路31内的水位开关32，并且关闭第三阀门30，如图13所示。

而后，打开第二阀门29，水在重力作用下，流向第三阀门30处，并且水蒸气由旁通管路31排出，如图14所示。

而后，关闭第二阀门29，如图15所示。

而后，打开第三阀门30，水流入至高压水箱12内，如图16所示。

如此设置，在不对高压水箱12的水降压的条件下，能够向其内部进行补水。而且，当排出同等体积的空气与进入同等体积的水时，高压水箱12里的小水压力保持不变。

本实施例中，两个电离室的喷水系统的喷水入口可以设置在高压水箱14内，喷水系统设有喷水阀，当喷水阀打开时，若高压水箱14内存在有高压气体，在压力的作用下，能够将水压入到电离室内，如压力不够，电力辅助保证在计划时间内注入需要数量的水，水进入电离室可以为电离室降温，保证电离室能正常运行，水遇高温化为水蒸气，为电离室增加压力，在保和水蒸气下，电离室的气压与输出的动能与热能是成正比的，也与水的用量成正比，但与电能的输入并不成正比，与电能输入的大小影响并不大，因为相比设备刚起动时，电离室气压为0，注入的水也是常温液态的，可能用电量会更大些，因为温度越低，电阻就越小，用电量就越大，用时更长，且将水从常温的水电离成高温等离子需要的热能也更大，

低压至高压进水系统，当高压水箱需补水时，如果用电能强行注水，则损耗电能，与高压气体做的功抵消，大大影响节能，需用空间体等体替换的办法，无功耗的将高压气缸中的水蒸气与补水箱中的水等体替换，高压气缸中的气压保持不变，完成补水，如图11中可看出，替换出的水蒸气被排至设备外，没有利用，当然也可以利用，就是直接连接补水箱，但补水箱的入水口处得加一个低压至高压进水系统，否则密封后就无法进水，储存来至高压水箱中的热能与动能，加的低压至高压进水系统又存在同样问题，需另加水箱，循环加下去，永远也不可能利用完热能，最终热能也会损耗的，电离室每次产生那么多的热能，动能做功是不会带走热能的，最终也要损耗掉的，所以本说明只说明理论，具体如何实施可根据需求来定。动能做功只有可能让电离室气体少产生热能与动能，而无法带走热能，例如在电离室达到最小容积时突然将活塞固定，不让运动做功，通电后由于空间太小就会产生更高的温度与热能，

本发明有可能存在在不充电的情况下通过自身发的电充电永远运行下去，且对外输出动能，主要表现在二个方面，第一，热能的循环用，因为回收回来的热能不仅可为本次做功增加动能，也会增加热能，用的电能则变化不大，增加的热能又会传入下次。第二，从补水箱与低压至高压进水系统中可以看出，排气管在补水箱中散热，补水箱的水最后会加热成水蒸气，且动能强劲，但并没有利用，如需利用，只需在前面再加补水箱与低压至高压进水系统，排气管继续穿补水箱就可以了，但会存在同样的问题，最后一个水箱最终也会加热成水蒸气，且动能更强劲，证明热能与动能永远也用不完，加多少个都有大量热能与动能的浪费，还会越加越大，这证明没有利用的热能与动能是无限大的，前提是设备继续运行下去，且这些能量都是很好利用的，每加一个补水箱，总体输出的动能就会增加一部份，且用电量则变化不大，但只是推测，没有完成相关实验来证明其正确性，有可能还有想不到的因素在里面，比如无限的增加设备来节能是否能正常运行呢，所以，“不充电的情况下通过自身发的电充电永远运行下去，且对外输出动能”不可作为追求的目标，以免投资进去没达到想要的收获从而造成较大的经济损失。一定要记注“永动机”的教训。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种水等离子热能发动机，其特征在于，将现有技术发动机的热膨胀做功与做功后散于燃烧室或电离室外与排出燃烧室或电离室外没利用的热能用水冷方式回收利用，包括水箱、蓄供电系统、电离室、设置在所述电离室内的活塞、与所述活塞传动连接的动力输出机构、与所述动力输出机构相连接的发电机、用于将所述水箱内的水喷入所述电离室内的喷水系统、以及用于控制所述蓄供电系统和所述喷水系统的控制器，所述发电机与所述蓄供电系统电连接，所述电离室内设有与所述蓄电池电连接的正电极和负电极，当所述控制器控制所述喷水系统向所述电离室内喷水时，所述控制器控制所述蓄供电系统向所述正电极和所述负电极供高压、以使水电离形成电离气体膨胀做功；

为了利用做功冲程完成后余下的压力，所述电离室为两个，且两个所述电离室通过第一高压气管相连通，所述第一高压气管上设有用于控制两个所述电离室导通或断开的第一控制阀，所述控制器能够控制所述第一控制阀的启闭；

所述水箱包括高压水箱和用于向所述高压水箱补水的补水箱，两个所述电离室都设置在所述高压水箱内，所述高压水箱的上端设有高压气缸，两个所述电离室分别通过第二高压气管与所述高压气缸相连通，两个所述电离室内的高压高温电离气体能够通过所述高压气缸向所述高压水箱提供压力，所述第二高压气管设有控制其通断的第二控制阀，所述控制器能够控制所述第二控制阀的启闭。

2.如权利要求1所述的水等离子热能发动机，其特征在于，所述电离室的排气管穿过所述水箱内部，且所述排气管具有导热性、以将排气管内的温度传导至所述水箱内。

3.如权利要求2所述的水等离子热能发动机，其特征在于，所述排气管位于所述高压水箱和所述补水箱内部的部分的外壁设有散热翅片。

4.如权利要求3所述的水等离子热能发动机，其特征在于，还包括通过所述排气管内的高压气体驱动的辅助发电机，所述辅助发电机与所述蓄供电系统电连接。

5.如权利要求1所述的水等离子热能发动机，其特征在于，所述正电极为伸入于所述电离室内的电极棒，所述负电极为所述电离室的内壁。

6.如权利要求1所述的水等离子热能发动机，其特征在于，所述高压水箱内设有用于加速内部水循环的循环泵。

7.如权利要求3所述的水等离子热能发动机，其特征在于，所述补水箱和所述高压水箱之间设有补水管路，所述补水管路上沿所述补水箱向所述高压水箱的补水方向依次设有第一阀门、第二阀门和第三阀门，所述补水管路位于所述第一阀门和所述第二阀门之间的部分还设有与外界连通的旁通管路，所述旁通管路上设有水位开关。