CN108412551A - 分配灌气式蒸汽发动机 - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
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Abstract

本发明涉及一种新式蒸汽动力发动机，具体为分配灌气式蒸汽发动机。蒸汽发动机气缸的进气口设置有阀门，作为控制进气的开关，排气口设置有抽气泵，向气缸外抽出气体，降低排气口处气压。可按照需要的进气量打开或者关闭气缸的进气口，维持或者停止向气缸内灌注高压气体。抽气泵将气缸内的做完功的残气抽出，使出气口的压力降低，更加有利于气缸内的高压气体膨胀做功。蒸汽发动机采用多个气缸串联，共用同一输出轴，每个气缸的进气口与阀门连接，每个气缸的排气口与抽气泵连接，阀门分批次逐个向串联的气缸内灌注高压气体，逐个释放气缸内高压气体内能。可使效率进一步提高，并且也可较好的利用低品质的蒸汽做功。

Description

分配灌气式蒸汽发动机
技术领域
本发明涉及一种新式蒸汽动力发动机，具体为分配灌气式蒸汽发动机。
背景技术
蒸汽发动机作为动力输出装置，应用广泛。现有的热力发电厂，尤其火力发电大多采用高压蒸汽驱动蒸汽发动机进行驱动发电。根据卡诺循环原理提高高温热源的温度能提高效率，增加锅炉的压力。但产生较高的压力也带来了设备技术要求高，建厂成本大，运行、维护危险系数和成本高等问题，效率进一步提高比较困难。因此现有的火力发电厂热能转化率受到技术限制，效率无法进一步提高，热能损耗较大，发电成本高。
发明内容
为了解决现有热力发电效率低的问题，设计了一种分配灌气式蒸汽发动机，提高热能转化率。
分配灌气式蒸汽发动机，包括蒸汽发动机，所述蒸汽发动机气缸的进气口设置有阀门，作为控制进气的开关，排气口设置有抽气泵，向气缸外抽出气体，降低排气口处气压。可按照需要的进气量打开或者关闭气缸的进气口，维持或者停止向气缸内灌注高压气体。当给予气缸一定量的高压气体后，关闭进气口阀门，气缸内的高压气体继续膨胀做功推动活塞（受压运动单元）继续运动，充分释放高压气体的内能。抽气泵将气缸内的做完功的残气抽出，使出气口的压力降低，更加有利于气缸内的高压气体膨胀做功。
蒸汽发动机采用多个气缸串联，共用同一输出轴，每个气缸的进气口与阀门连接，每个气缸的排气口与抽气泵连接，阀门分批次逐个向串联的气缸内灌注高压气体，逐个释放气缸内高压气体内能。
所述阀门由阀壳和设置在阀壳内的阀芯构成，阀芯上设置有阀芯轴，由阀芯轴带动阀芯在阀壳内旋转；阀门上设置有阀门进气口连接蒸汽输入管道，还设置有多个阀门出气口，每个阀门出气口通过管道连接到一个气缸的进气口；所述阀芯上设置有一凹口，当凹口旋转到阀门出气口处，阀门进气口和出气口连通进行灌气。通过旋转阀芯，实现分批次逐个向气缸进行灌气。
所述阀门的阀芯轴可采用外置电动机驱动或靠蒸汽发动机自身的输出轴驱动。
所述抽气泵的动力可采用外置电动机驱动或靠蒸汽发动机自身的输出轴驱动。
现有火电厂的蒸汽透平半封闭式，就像一个大喇叭，高温高压的水蒸气通过喇叭口快速通过做功，是连续灌气。为了提高它的效率，根据卡诺循环的原理，分配灌气式蒸汽发动机，与火电厂的蒸汽透平的区别是由多个封闭独立的气缸组成，是连续的向多个气缸分段灌气，所以能充分的利用压缩的蒸汽压力膨胀，每个气缸是独立的，甚至可以做到过度膨胀降温冷凝，当排除气缸时，如果压力够低，温度低于外界的气温，甚至会吸收环境温度（如果有必要的话）所以它能做到充分释放它的内能。
分配灌气式蒸汽发动机，主要用于热力发电系统中的蒸汽发动机，驱动发电机进行发电，根据卡诺循环原理，提供了降低低温热源的途径，可使效率进一步提高，并且也可较好的利用低品质的蒸汽做功。
附图说明
图1为分配灌气式蒸汽发动机结构示意图；
图2为阀门透视结构示意图；
图3为阀芯结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本发明作进一步说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1所示，分配灌气式蒸汽发动机，采用多个气缸1串联构成，共用同一输出轴4，每个气缸的进气口11与阀门2连接，每个气缸的排气口12与抽气泵3连接。阀门2，作为控制进气的开关，分批次逐个向串联的气缸内灌注高压气体，逐个释放气缸内高压气体内能。抽气泵3向气缸外抽出气体，降低排气口处气压，使排气口的压力降低，更加有利于气缸内的高压气体膨胀做功。
如图2、图3所示，阀门2由阀壳21和设置在阀壳21内的阀芯22构成，阀芯22上设置有阀芯轴23，由阀芯轴23带动阀芯22在阀壳21内旋转。阀壳内腔和阀芯构外缘之间存在很小的间隙，构成密封空间，但不接触，旋转不产摩擦。阀门2上设置有阀门进气口25连接蒸汽输入管道，还设置有多个阀门出气口26，每个阀门出气口26通过管道连接到一个气缸的进气口11。阀芯22上设置有一凹口24，当凹口24旋转到阀门出气口26处，阀门进气口和出气口连通进行灌气，其余的出气口被阀芯封闭，停止灌气。
阀门2的阀芯轴23通过减速齿轮5连接蒸汽发动机的输出轴4，由输出轴4驱动旋转。抽气泵3的采用外置电动机驱动控制。
分配灌气式蒸汽发动机，主要用于热力发电系统中的蒸汽发动机，驱动发电机进行发电，使效率进一步提高。其对蒸汽质量要求更低，可采用较小气压的蒸汽进行驱动做工，因此适用于低温热力源进行发电。在降低火力发电厂的锅炉温度，降低蒸汽压力情况下，保证发电正常运行，减少发电厂运行维护成本，增加了安全系数。还可以用于太阳能作为热力源的蒸汽发动机。
综上所述是本发明较佳的实施例，凡依本发明技术方案所做的改变，所生产的功能作用未超出本发明技术方案的范围时均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.分配灌气式蒸汽发动机，包括蒸汽发动机，其特征在于，所述蒸汽发动机气缸（1）的进气口设置有阀门（2），作为控制进气的开关，排气口设置有抽气泵（3），向气缸外抽出气体，降低排气口处气压。
2.根据权利要求1所述的分配灌气式蒸汽发动机，其特征在于，所述蒸汽发动机采用多个气缸串联，共用同一输出轴（4），每个气缸的进气口与阀门（2）连接，每个气缸的排气口与抽气泵（3）连接，阀门（2）分批次逐个向串联的气缸内灌注高压气体，逐个释放气缸内高压气体内能。
3.根据权利要求2所述的分配灌气式蒸汽发动机，其特征在于，所述阀门（2）由阀壳（21）和设置在阀壳（21）内的阀芯（22）构成，阀芯（22）上设置有阀芯轴（23），由阀芯轴（23）带动阀芯（22）在阀壳（21）内旋转；阀门（2）上设置有阀门进气口（25）连接蒸汽输入管道，还设置有多个阀门出气口（26），每个阀门出气口（26）通过管道连接到一个气缸的进气口；所述阀芯（22）上设置有一凹口（24），当凹口（24）旋转到阀门出气口（26）处，阀门进气口和出气口连通进行灌气。
4.根据权利要求1所述的分配灌气式蒸汽发动机，其特征在于，所述阀门（2）的阀芯轴（23）可采用外置电动机驱动或靠蒸汽发动机自身的输出轴（4）驱动。
5.根据权利要求1所述的分配灌气式蒸汽发动机，其特征在于，所述抽气泵（3）的动力可采用外置电动机驱动或靠蒸汽发动机自身的输出轴（4）驱动。
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