CN203892046U - 一种负压动力机器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种负压动力机器,包括连接管、气缸、活塞、活塞环、连杆、散热器、排气控制阀、机壳、排液孔、进气单向阀、曲轴、轴承、缸盖和传动轴;活塞设在气缸内,活塞上设有活塞环;气缸上止点上部或缸盖上设有进气单向阀,活塞上设有排气控制阀,活塞连接连杆,连杆连接曲轴,曲轴设有轴承,轴承固定在传动轴上,传动轴通过轴承固定在机壳上,机壳上设有排液孔,进气单向阀连接连接管,气缸外层设有散热器。本实用新型具有热能转换效率15%-95%;生产时能根据所需功率调整机器气缸容量和数量调整输出功率;在最达功率范围内能调整输入气体调整输出功率;该设备是对高温热气进行循环利用,经济效益高,噪音小;制造成本低。
Description
技术领域
本实用新型属于负压动力设备领域,尤其是利用太阳能、地热、可燃物燃烧产生的高温气体、内燃机热气或尾气、工厂排出的高温气体等热能导入气缸,利用气缸内的高温介质气体和气缸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设备。
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
本实用新型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。本实用新型提出的负压动力设备是利用现有单缸或多缸发动机结构,结合斯特林发动机优点的动力设备。把热能吸收后对气缸进行散热冷却产生负压拉动活塞做功。
本实用新型提供了一种热能转换效率高、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负压力动力机器。
本实用新型采用的技术方案是:一种负压动力机器,其特征是:包括连接管、气缸、活塞、活塞环、连杆、散热器、排气控制阀、机壳、排液孔、进气单向阀、曲轴、轴承、缸盖和传动轴;活塞设在气缸内,活塞上设有活塞环;气缸上止点上部或缸盖上设有进气单向阀,活塞上设有排气控制阀,活塞连接连杆,连杆连接曲轴,曲轴设有轴承,轴承固定在传动轴上,传动轴通过轴承固定在机壳上,机壳下部设有排液孔,进气单向阀连接连接管,气缸外层设有散热器。
进一步,所述散热器制成散热片形式。
进一步,在所述散热器上设置循环管道和在管道内注入循环冷却介质。
进一步,在所述缸盖中部设有进气单向阀。
进一步,所述气缸上的排气控制阀能根据热气源温度自动调节排气。
进一步,所述活塞上设有排气控制阀能根据热气源温度自动调节排气。
上述负压动力机器做功方法如下:外界热气源通过连接管经开启的进气单向阀,活塞向后移动把热气输入到气缸;活塞到达下止点时关闭进气单向阀;气缸内的热气通过散热器散热冷却,气缸内产生负压拉动活塞向前运动做功;冷却后的做功气体或液体利用活塞到达上止点时,通过排气控制阀排出;动能通过传动轴输出。
本实用新型的优点是:1.热能转换效率15%-95%;2.生产时能根据所需功率调整机器气缸容量和数量调整输出功率;3.在最达功率范围内能调整输入气体调整输出功率;4.该设备是对高温热气进行循环利用,经济效益高,噪音小;5.制造成本低。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图;
图中:1为连接管;2为气缸;3为活塞;4为活塞环;5为连杆;6为散热器;7为排气控制阀;8为机壳;9为排液孔;10为进气单向阀;11为曲轴;12为轴承;13为缸盖;14为传动轴。
具体实施方式
参照附图,本实用新型的实施方式是:
实施例1
一种负压动力机器,包括连接管1、气缸2、活塞3、活塞环4、连杆5、散热器6、排气控制阀7、机壳8、排液孔9、进气单向阀10、曲轴11、轴承12、缸盖13和传动轴14;活塞3设在气缸2内,活塞3上设有活塞环4;气缸2上止点上部或缸盖13上设有进气单向阀10,活塞3上设有排气控制阀7,活塞3连接连杆5,连杆5连接曲轴11,曲轴11设有轴承12,轴承12固定在传动轴14上,传动轴14通过轴承固定在机壳8上,机壳8下部设有排液孔9,进气单向阀10连接连接管1,气缸2外层设有散热器6。
实施例2
如实施例1中的负压动力机器,在缸盖13中部设有进气单向阀10,气缸5上止点设有排气控制阀7,进气单向阀10连接连接管1,连接管1连接内燃机热气出口或其他热气源;散热器6上设置循环管道和在管道内注入循环冷却介质水,利用循环流动的水进行冷却。
实施例3
如实施例1和实施例2中的负压动力机器,机壳8是由铜合金制成的散热器6,利用发动机自带冷却系统冷却;气缸2容量大小根据内燃机尾气排放量设计;进气单向阀10与传动轴14关联或者用电控方式控制,每一个循环开启关闭一次。
Claims (6)
1.一种负压动力机器,包括连接管(1)、气缸(2)、活塞(3)、活塞环(4)、连杆(5)、散热器(6)、排气控制阀(7)、机壳(8)、排液孔(9)、进气单向阀(10)、曲轴(11)、轴承(12)、缸盖(13)和传动轴(14);活塞(3)设在气缸(2)内,活塞(3)上设有活塞环(4);气缸(2)上止点上部或缸盖(13)上设有进气单向阀(10),活塞(3)上设有排气控制阀(7),活塞(3)连接连杆(5),连杆(5)连接曲轴(11),曲轴(11)设有轴承(12),轴承(12)固定在传动轴(14)上,传动轴(14)通过轴承固定在机壳(8)上,机壳(8)下部设有排液孔(9),进气单向阀(10)连接连接管(1),气缸(2)外层设有散热器(6)。
2.如权利要求1所述负压动力机器,其特征是:所述散热器(6)制成散热片形式。
3.如权利要求1所述负压动力机器,其特征是:在所述散热器(6)上设置循环管道和在管道内注入循环冷却介质。
4.如权利要求1所述负压动力机器,其特征是:在所述缸盖(13)中部设有进气单向阀(10)。
5.如权利要求1所述负压动力机器,其特征是:所述气缸(2)上的排气控制阀(7)能根据热气源温度自动调节排气。
6.如权利要求1所述负压动力机器,其特征是:所述活塞(3)上设有排气控制阀(7)能根据热气源温度自动调节排气。
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CN201420214997.6U CN203892046U (zh) | 2014-04-30 | 2014-04-30 | 一种负压动力机器 |
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Cited By (1)
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CN103925106A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-16 | 郭远军 | 一种负压动力机器及其做功方法 |
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CN103925106A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-16 | 郭远军 | 一种负压动力机器及其做功方法 |
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