CN202768165U

CN202768165U - 生物质能发动机

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Publication number: CN202768165U
Application number: CN2012200593732U
Authority: CN
Inventors: 尤生奇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2022-02-16

Abstract

生物质能发动机由三部分组成，即燃烧系统、蒸发系统、能量转换系统。燃烧系统使燃料进入燃烧室后进行稳定、充分的燃烧，为发动机提供高温热源。蒸发系统是让水滴变成高压蒸汽的系统，本实用新型的蒸发系统是由多层水滴蒸发室并联组成，蒸发室由导热系数很高的金属材料制成，在蒸发室内部装有数个雾化喷嘴，在高压水泵的作用下将细小水滴喷向高温蒸发面，迅速产生高压蒸汽。能量转换系统是将高压蒸汽的内能转变成机械能并向外输出功率。本适用新型的发明能够提供一种以秸秆、草木等生物质为燃料的发动机并具有启动迅速，加速自如，工作可靠，成本低廉，利于普及的特点，在许多领域可替代中、小型和微型内燃机，达到节能环保的目的。

Description

生物质能发动机

技术领域：本实用新型涉及一种发动机，尤其是外燃式发动机。

背景技术：长期以来作为中小型机械的动力装置主要是汽油机和柴油机，它们被广泛应用于工业、农业、交通运输等各个方面。作为外燃机，蒸汽轮机和斯特林发动机也有应用。但是，由于上述外燃机的许多特征和特性不适合许多中小型机械和微型机械，因此在实际应用中汽油机和柴油机一直占主导地位，到目前为止还沒有一种外燃机象内燃机一样被广泛应用。随着石油资源的不断减少和温室气体排放的不断增加，人类社会将面临能源紧缺和环境恶化的双重压力。人类迫切需要新的替代能源。

发明内容；本实用新型的发明目的，就是要提供一种以秸秆、草木等生物质为燃料的发动机，使其具有启动迅速，加速自如，工作可靠，成本低廉，利于普及的新型发动机，在许多领域替代现有的中小型和微型内燃机，达到节能环保的目的。

本实用新型的发明主要通过下述方案进行实施：生物质能发动机由三大部分组成，即燃烧系统，蒸发系统，能量转换系统，它是以生物质能作为燃料，以直接燃烧方式获取热源。燃烧系统为发动机提供高温热源，使燃料进入燃烧室后进行稳定、充分的燃烧，燃烧的剧烈程度由计算机控制，使其保持与发动机的工况大致匹配。燃烧系统由炉条(1)，定量供料旋转控制器(2)，料斗(4)，联结法兰(5)，炉膛保温层(6)，炉芯(7)，燃烧室(8)，灰斗(10)，人工加料口(11)，组成，当发动机工作时，旋转供料控制器(2)受发动机转速、负荷、蒸汽压力、炉内温度多种参数所控制，在计算机的控制下，燃烧过程是可控的，产生的蒸汽量完全与发动机工况要求相匹配，并实现完全充分的燃烧，燃烧系统的炉排由多层组成，最上面一层炉排间距最大，逐层往下间距相应变小，旋转供料控制器按装在料斗的底部，齿状凹槽大于燃料颗粒直径。蒸发系统由燃气进入口(20)，水滴蒸发室(12)，保温层(13)，蒸汽集聚器(14)，高压蒸汽管(15)，蒸汽输出管(16)，燃气排出口(17)，喷水雾化器(18)，高压水泵(19)，高压水管(37)组成。蒸发系统是让水变成高压蒸汽的系统，本发明的蒸发系统是由多层水滴蒸发室并联组成，水滴蒸发室由导热系数很高的金属材料制成，水滴蒸发室是封闭的密封空间，在工作时，蒸发面受到高温燃气的冲刷后温度快速升高，在蒸发室内部装有数个雾化喷嘴，在高压水泵的作用下将细小水滴喷向高温蒸发面，迅速产生高压蒸汽，高压水泵供水量的大小由计算机控制，水滴蒸发室产生的蒸汽量完全与发动机的工况相匹配。能量转换系统由连杆销(34)，连杆(21)，汽缸(22)，活塞(23)，滚轮轨道(24)，排气导管(25)，导管排气口(26)，外壳(27)，滚轮(28)，滚轮轴销(29)，进气导管(30)，导管进气口(31)，旋转阀轴套(32)，旋转阀进气口(33)，旋转阀(36)组成。在能量转换系统的外壳(11)的内壁装有环型轨道(24)，滚轮(28)与活塞(15)通过连杆(21)相联，滚轮(28)在轨道(24)上滚动，在进气导管30的侧壁有一导管进气口(31)，在排气导管(25)的侧壁有一排气口(26)，旋转阀的轴心与环型轨道(24)的圆心有一个偏心距e，气缸(30)固定在旋转阀体上。能量转换系统是将高压蒸汽的内能转变成机械能并向外输出功率的系统，图6是能量转换系统的原理图，从原理图可以看出当活塞23受到高压蒸汽的压力后产生向外的推力，通过连杆21传递给滚轮28，滚轮28对轨道24产生一个法向压力，其分力x使转轴沿z方向旋转，并输出动力。

本发明的实用新型具有如下优点：1.由于采用秸秆草木等生物质能为燃料，经计算，每100公斤秸秆可替代13公斤柴油，每年可为国家节约大量的化石能源。

2.减少二氧化碳排放，保护地球环境。

3.为农民增收致富开创新途径，农民在获得粮食丰收的同时又能获得‘能源’丰收，利国利民。

4.蒸发器的创新设计能迅速使水滴汽化成高压蒸气，并根据发动机的不同工况适时产汽，使它的工作特性更符合多种设备的工况要求。

5.由于采用秸秆、草木等生物质能为燃料，因此燃料的获取更方便，燃料的储存更安全，燃料的成本更低廉。

6.燃烧系统采用颗粒燃料，旋转供料控制系统在计算机的控制下，能精确控制供给量，达到最佳空燃比，实现完全燃烧。

7.燃料的供给量完全在计算机的控制下进行，它完全与发动机的工况相匹配，从而使发动机的燃烧、蒸发、作功过程十分和谐统一。

8.蒸发系统能在很短的时间内建立起很高的压力，它沒有较长的蒸汽聚集过程，也没有较长的预热时间，因此、启动时间短，能实现发动机的频繁起动，能满足多种机械设备的工况要求，在许多领域完全能替代现有的汽油机和柴油机，如农村小型抽水泵，小型发电机，小型拖拉机等。

9.能量转换系统采用旋转汽缸的形式，配汽机构采用旋转阀配汽，没有往复运动部件，能实现发动机的小型化、高速化、简单化。

附图说明：附图1是燃烧系统的示意图，附图2是蒸发系统的示意图，附图3是能量转换系统的主视图，附图4是能量转换系统的侧视图，附图5是生物质能发动机的实施例示意图，附图6是能量转换系统的原理示意图。

具体实施方式：下面结合附图说明对本发明进行进一步的说明。图1是燃烧系统的示意图。它由炉条1，定量供料旋转控制器2，料斗4，联结法兰5，炉膛保温层6，炉芯7，燃烧室8，灰斗10，人工加料口11，等组成。当发动机工作时，定量供料旋转控制器2开始转动，燃料颗粒进入齿状凹槽内，通过旋传运动将燃料颗粒带入燃烧室，它的转速与发动机的工况相匹配，当发动机低速运转时，控制器以较低速度旋转供料，当发动机高速运动时，控制器以相应的高速度旋转供料。旋转供料控制器2受发动机转速、负荷、蒸汽压力、炉内温度等多种参数所控制，以达到产生的蒸汽量完全符合发动机工况要求，并实现完全燃烧。燃烧系统的炉排由多层组成，最上面一层炉排间距最大，逐层往下间距相应变小，这种布置的目的是让燃料与空气充分接触，实现分层燃烧。人工加料口11是为了方便不同大小，不同形状的生物质燃料进行加料的人工操作窗口，以适应不同燃料的供料要求。

图2是蒸发系统的工作示意图。它由燃气进口20，蒸发室12，保温层13，蒸汽集聚器14，高压蒸汽管15，蒸汽输出管16，燃气排出管17，喷水雾化器18，高压水泵19，高压水管37组成。发动机工作时，来自燃烧室的高温气体逐级冲刷蒸发室12的外表面，使蒸发室温度上升，蒸发表面是由导热系数高的金属材料制成，来自高压水泵19的水通过雾化器喷嘴18向蒸发器内表面喷洒水雾，细小水滴接触到蒸发器的高温内表面后，迅速汽化，产生高压蒸汽，并通过蒸汽输出管16输送到发动机进汽口，推动发动机作功，高压水泵19供水量的大小由计算机控制。计算机收集来自温度、压力、转速、负荷等传感器传来的信息，发出控制指令。这种蒸发器最大的优点是能在瞬间产生高压蒸汽，缩短启动时间，高压蒸汽的产生量完全与发动机的工况相匹配，能很好的满足发动机频繁启动、加速、减速、怠速等工况要求，既安全又迅速。

图3是发动机能量转换系统的示意图，它由连杆销34，连杆21，汽缸22，活塞23，滚轮轨道24，排气导管25，导管排气口26，外壳27，滚轮28，滚轮轴销29，进气导管30，导管进气口31，旋转阀轴套32，旋转阀进气口33，旋转阀体36等组成。发动机工作时，来自蒸发室的高压蒸汽从进气导管30的C口进入进气导管30，在进气导管的侧面有一个进气孔31，当旋转阀上的进气孔33与进气导管30上的孔31相通时，高压蒸汽进入气缸，推动活塞23产生向外的推力，活塞推力通过连杆21传递给滚轮28，滚轮作用于轨道上的分力使气缸沿切线方向旋转，并由旋转控制阀体36向外输出动力，从图6可以看出，当活塞从第一相限运动到第二相限时活塞膨胀作功，当活塞从第三相限运动到第四限时，活塞向圆心方向运动，汽缸压缩排汽。

图5是生物质能发动机的一个实施例示意图，颗粒燃料3在燃焼室燃烧后产生高温燃汽向上运动，冲刷蒸发器12的外表面，由蒸发器12产生的高压蒸汽经蒸汽输出管16进入发动机进行作功后进入冷凝器38。

Claims

1.生物质能发动机，它是以生物质能作为燃料，以直接燃烧方式获取热源，它由燃烧系统、蒸发系统、能量转换系统组成，其特征是：燃烧系统由炉条(1)，定量供料旋转控制器(2)，料斗(4)，联结法兰(5)，炉膛保温层(6)，炉芯(7)，燃烧室(8)，灰斗(10)，人工加料口(11)，组成，当发动机工作时，旋转供料控制器(2)受发动机转速、负荷、蒸汽压力、炉内温度多种参数所控制，在计算机的控制下，燃烧过程是可控的，产生的蒸汽量完全与发动机工况要求相匹配，并实现完全燃烧，燃烧系统的炉排由多层组成，最上面一层炉排间距最大，逐层往下间距相应变小，蒸发系统由燃气进口(20)，水滴蒸发室(12)，保温层(13)，蒸汽集聚器(14)，高压蒸汽管(15)，蒸汽输出管(16)，燃气排出管(17)，喷水雾化器(18)，高压水泵(19)，高压水管(37)组成，能量转换系统由连杆销(34)，连杆(21)，汽缸(22)，活塞(23)，滚轮轨道(24)，排气导管(25)，导管排气口(26)，外壳(27)，滚轮(28)，滚轮轴销(29)，进气导管(30)，导管进气口(31)，旋转阀轴套(32)，旋转阀进气口(33)，旋转阀体(36)组成。

2.如权利要求1所述的发动机，其特征是：蒸发系统由多层水滴蒸发室并联组成，蒸汽集聚室收集所有产生的蒸汽，水滴蒸发室是封闭的密封空间，蒸发面由导热性强的金属制成，在水滴蒸发室的内部装有多套雾化喷嘴(18)，雾化喷嘴(18)与高压水泵(19)通过高压水管(37)相连，高压水泵供水量的大小由计算机控制，水滴蒸发室产生的蒸汽量完全与发动机的工况相匹配。

3.如权利要求1所述的发动机，其特征是：在能量转换系统的外壳(11)的内壁装有环型轨道(24)，滚轮(28)与活塞(15)通过连杆(21)相联，滚轮(28)在轨道(24)上滚动，在进气导管30的侧壁有一导管进气口(31)，在排气导管(25)的侧壁有一排气口(26)，旋转阀的轴心与环型轨道(24)的圆心有一个偏心距e，气缸(30)固定在旋转阀体上。

4.如权利要求1所述的发动机，其特征是，旋转供料控制器按装在料斗的底部，齿状凹槽大于燃料颗粒直径。