CN208073633U - 一种带有蜂窝层级油浸回热器的外燃装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种带有蜂窝层级油浸回热器的外燃装置，涉及燃烧装置领域，本发明的回热器为蜂窝层级结构，热气缸位于太阳灶的聚焦中心，且太阳灶与太阳能发电系统连接；冷气缸活塞和热气缸活塞分别在冷气缸和热气缸中上下反复运动，使得连杆在上下运动时偏离活塞的轴线进行运动，从而带动曲轴轴向转动进行做功。本发明采用基于卡诺循环利用太阳能热效应的发电方式，完全替代单晶硅、多晶硅材料，降低生产能耗，减少污染，采用蜂窝层级油浸结构，一方面采用蜂窝结构尽量减少散热单元对气体的阻碍作用，另一方面采用低密度、低比热容、高散热率的回热油作为填充介质，增大热吸收效率，以此增加单位体积气体换热效率。

Description

一种带有蜂窝层级油浸回热器的外燃装置

技术领域

本发明涉及燃烧装置领域，尤其是一种外燃装置。

背景技术

近年来，对于清洁能源的合理利用与创新理念，中国市场的潜力是非常巨大的。然而现如今中国在清洁能源开发利用方面的市场，仍存在诸多问题，例如成本较高，生产能耗污染环境，可使用性环境条件要求较高等。

国家一直以来对清洁能源的发展持高度重视，十九大中也指出清洁能源发展的未来态势，如今光伏发电产业蒸蒸日上，光伏发电一直以清洁为宣传口号，但其所使用的硅光板的生产需要消耗大量的能源，也会产生很大的污染。而采用以太阳能为热源的卡诺循环发电，不需要使用能耗高、污染大的单晶硅、多晶硅材质的光伏板，真正发挥了太阳能清洁能源的特点。理论研究表明，基于卡诺循环的太阳能发电方式比传统光伏发电方式具有更高的发电效率，具有很好的发展前景。

为了能够高效率的利用热能，斯特林发动机连接冷热气缸的通道中都会装有回热器，而传统的回热器中的吸热元件为片层状金属板，如发明专利《一种风光联合发电机》(CN106870199A)中就是采用的金属方板空气回热器，换热效率较低，限制了外燃机的转动效果。如发明专利《一种带有插排管束回热器的斯特林发电机》(CN107013363A)中采用的插排管束回热器，利用冲击对流换热以增加流体横掠管束的对流换热系数加强换热效率，但是结构相对复杂，且一定程度上阻碍气体流通效率，同时采用方形结构，在固定方向上限制气体均匀扩散，使单位空间换热效率低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种带有蜂窝层级油浸回热器的外燃装置。基于卡诺循环利用太阳能的热效应发电，避免使用能耗高污染大的光伏板，利用增加换热距离来强化换热，回热器采用蜂窝层级结构一方面尽量减少散热单元对气体的阻碍作用，另一方面采用蜂窝结构，并采用比热容更小的回热油作为填充介质，以此增加单位体积气体换热效率，以满足外燃机高效换热、运转的需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种带有蜂窝层级油浸回热器的外燃装置，包括太阳灶、热气缸、冷气缸、散热片、热气缸活塞、冷气缸活塞、蜂窝层级油浸回热器、热气缸连杆、冷气缸连杆、两个套筒、曲轴、飞轮、梅花型联轴器和发电机；

热气缸和冷气缸之间通过蜂窝层级油浸回热器相互贯通连接；热气缸内设有热气缸活塞，冷气缸内设有冷气缸活塞；两个套筒分别套在曲轴两侧的凸起处，热气缸活塞通过热气缸连杆连接一个套筒，冷气缸活塞通过冷气刚连杆连接另外一个套筒，即热气缸连杆和冷气缸连杆均为一端是活塞，另外一端是套筒，活塞和连杆之间均为铰接；曲轴的一端连接一个梅花型联轴器，梅花型联轴器再与发电机连接，曲轴的另一端连接有飞轮；热气缸位于太阳灶的聚焦中心，且太阳灶与太阳能发电系统连接；冷气缸的顶部包裹有散热片；冷气缸活塞和热气缸活塞分别在冷气缸和热气缸中上下反复运动，由于铰接使得连杆在上下运动时偏离活塞的轴线进行运动，从而带动曲轴轴向转动进行做功。

所述蜂窝层级油浸回热器为一个内部为蜂窝层级结构的圆柱筒，圆柱筒内前后贯通，圆柱筒的两端与热冷气缸的连接处紧固有防漏气的橡胶垫圈，回热器内部填充有回热油。

所述套筒采用两个轴瓦拼接而成，材质为黄铜，在曲轴上能够进行轴向转动。

本发明的有益效果在于本发明提出的一种带有蜂窝层级油浸回热器的外燃装置，采用基于卡诺循环利用太阳能热效应的发电方式，完全替代单晶硅、多晶硅材料，降低生产能耗，减少污染。采用蜂窝层级油浸结构，一方面采用蜂窝结构尽量减少散热单元对气体的阻碍作用，另一方面采用低密度、低比热容、高散热率的回热油作为填充介质，增大热吸收效率，以此增加单位体积气体换热效率。

附图说明

图1为发电装置整体结构图。

图2为蜂窝层级油浸回热器结构图。

图3为蜂窝层级油浸回热器内部剖视图。

其中，1—太阳灶，2—热气缸，3—冷气缸，4—散热片，5—热气缸活塞，6—冷气缸活塞，7—蜂窝层级油浸回热器，8—热气缸连杆，9—冷气缸连杆，10—套筒，11—曲轴，12—飞轮，13—梅花型联轴器，14—发电机，15—回热器套，16—橡胶垫圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明的技术方案是：一种带有蜂窝层级油浸回热器的外燃装置，包括太阳灶、热气缸、冷气缸、散热片、热气缸活塞、冷气缸活塞、蜂窝层级油浸回热器、热气缸连杆、冷气缸连杆、两个套筒、曲轴、飞轮、梅花型联轴器和发电机；

热气缸和冷气缸之间通过蜂窝层级油浸回热器相互贯通连接；热气缸内设有热气缸活塞，冷气缸内设有冷气缸活塞；两个套筒分别套在曲轴两侧的凸起处，热气缸活塞通过热气缸连杆连接一个套筒，冷气缸活塞通过冷气刚连杆连接另外一个套筒，即热气缸连杆和冷气缸连杆均为一端是活塞，另外一端是套筒，活塞和连杆之间均为铰接；曲轴的一端连接一个梅花型联轴器，梅花型联轴器再与发电机连接，曲轴的另一端连接有飞轮，用于储存角动能，稳定装置。热气缸位于太阳灶的聚焦中心，且太阳灶与太阳能发电系统连接，用于聚集热气为太阳能发电系统提供热能。冷气缸的顶部包裹有散热片；冷气缸活塞和热气缸活塞分别在冷气缸和热气缸中上下反复运动，由于铰接使得连杆在上下运动时偏离活塞的轴线进行运动，从而带动曲轴轴向转动进行做功。

所述蜂窝层级油浸回热器为一个内部为蜂窝层级结构的圆柱筒，圆柱筒内前后贯通，圆柱筒的两端与热冷气缸的连接处紧固有防漏气的橡胶垫圈，回热器内部填充有低密度、低比热容、高散热率的回热油。流体穿过蜂窝层级结构时，流体在通道中流动，延长了换热距离，增大了与回热油的接触面积，有利于减小流动损失，保证发电机较高的发电效率。

所述套筒采用两个轴瓦拼接而成，材质为黄铜，其在曲轴上能够进行轴向转动。

所述梅花型联轴器消除因联轴器前后两轴不共轴线而带来的曲轴内力。

参见图1-图3，本发明包括太阳灶，外燃机，蜂窝层级油浸回热器，飞轮，梅花型联轴器，发电机等装置。

所述太阳灶为一个半球形的球面反射镜，安装于外燃机的热气缸底部，聚焦太阳能加热外燃机的热气缸来为其提供热能，球面反射镜的球心位于热气缸中轴线上。

所述外燃机为一个以聚焦太阳光为热源的外燃机，主要结构有热气缸、冷气缸、3散热片、活塞、迷宫回廊回热器、连杆、曲轴、套筒。散热片是位于冷气缸上的铜质多层同心圆环薄片，可通过延展方式增大与空气接触面积，用于增加冷气缸的散热效率。回热器位于连接冷热气缸的通道中，热气缸向冷气缸排气时气体对回热器散热，冷气从冷气缸回流至热气缸时从回热器吸收热量，充分利用热能，即太阳能使得热气缸活塞先动，然后带动冷气缸活塞动，从而依次循环运动。套筒内圈的轴瓦为黄铜，曲轴为韧性高的钢材，二者配合可以降低摩擦，提高零件的使用寿命。连杆和活塞铰接，连杆可以绕活塞有小角度的转动。

所述飞轮为一个六孔钢制轮盘，在曲轴运转至上下死点(即当压力角等于90度时，连杆对从动件的驱动力或力矩为零的情形)时可以利用简单的机械驱动装置(旋转飞轮)的惯性突破死点开始运转。飞轮具有较大的质量，可以储存释放角动能使得外燃机运转更加平稳。由于曲轴转速是随转动位置而变化的，当曲轴转速增高时，飞轮的动能增加，把角动能贮蓄起来；当曲轴转速降低时，飞轮动能减少，把角动能释放出来。同时，飞轮可以用来减少曲轴运转过程的速度波动，使运转更加平稳。

所述梅花型联轴器可以消除因联轴器前后两轴的不同轴度而带来的曲轴的内力。

所述回热器为一种表面式热交换器，即工质通过热交换器交换热量，而工质间无直接接触的一种热交换器。回热器位于连接冷热气缸的通道中，热气缸向冷气缸排气时气体对回热器散热，冷气从冷气缸回流至热气缸时从回热器吸收热量，回热器外部采用良好的绝热材料，管道采用热的良导体，同时通过增大管道数量、减少管道直径以增大换热面积，从而达到减少散热、充分利用热能的目的。

太阳灶与热气缸焊接，外燃机与发电机转轴通过梅花型联轴器联接，外燃机的不可动原件按位置关系无缝焊接，飞轮与曲轴为轴肩与对顶螺母配合固定，可拆卸。冷气缸连杆和热气缸连杆分别与套筒焊接，套筒与曲轴为轴瓦连接。以聚焦太阳光为热源的斯特林发动机为起点，通过冷热气缸活塞的上下移动带动热气缸连杆、冷气缸连杆运动，经由套筒把传递轴功给曲轴，再由曲轴经梅花型联轴器将轴功传递给发电机实现太阳能发电。曲轴最左端连接飞轮，并用两个对顶螺母拧紧固定，使得外燃机运转更加平稳。

本发明的工作循环过程如下：

定温压缩：承接自定容冷却中的热气缸运动，循环开始，冷气缸连杆推动冷活塞向上移动，热活塞不动，冷气缸中气体被压缩，向气缸外放出热量，气体温度不变。

定容加热：冷气缸连杆继续推动冷活塞上移，在气体压力与热气缸连杆控制下热活塞向下移动，冷气缸中的气体通过回热器进入热气缸，气体通过回热器时温度升高压力升高。

定温膨胀：高温气体膨胀推动热活塞向下移动，对外做功，加热源使热气缸中气体在膨胀做功时温度不变，减缓气压下降，热活塞移动到下死点。

定容冷却：热气缸连杆控制热活塞向上移动，冷活塞向下移动，气体通过回热器时对其放热，温度降低，压力下降，等冷热活塞移动到各自端头整个循环完成。

本发明可以为各类储能、需供能的装置机构供能，提供扭矩，并可衍生出多种相关组合配套装置。

Claims (2)

1.一种带有蜂窝层级油浸回热器的外燃装置，包括太阳灶、热气缸、冷气缸、散热片、热气缸活塞、冷气缸活塞、蜂窝层级油浸回热器、热气缸连杆、冷气缸连杆、两个套筒、曲轴、飞轮、梅花型联轴器和发电机，其特征在于：

热气缸和冷气缸之间通过蜂窝层级油浸回热器相互贯通连接；热气缸内设有热气缸活塞，冷气缸内设有冷气缸活塞；两个套筒分别套在曲轴两侧的凸起处，热气缸活塞通过热气缸连杆连接一个套筒，冷气缸活塞通过冷气刚连杆连接另外一个套筒，即热气缸连杆和冷气缸连杆均为一端是活塞，另外一端是套筒，活塞和连杆之间均为铰接；曲轴的一端连接一个梅花型联轴器，梅花型联轴器再与发电机连接，曲轴的另一端连接有飞轮；热气缸位于太阳灶的聚焦中心，且太阳灶与太阳能发电系统连接；冷气缸的顶部包裹有散热片；冷气缸活塞和热气缸活塞分别在冷气缸和热气缸中上下反复运动，由于铰接使得连杆在上下运动时偏离活塞的轴线进行运动，从而带动曲轴轴向转动进行做功；

所述蜂窝层级油浸回热器为一个内部为蜂窝层级结构的圆柱筒，圆柱筒内前后贯通，圆柱筒的两端与热冷气缸的连接处紧固有防漏气的橡胶垫圈，回热器内部填充有回热油。

2.根据权利要求1所述的一种带有蜂窝层级油浸回热器的外燃装置，其特征在于：

所述套筒采用两个轴瓦拼接而成，材质为黄铜，在曲轴上能够进行轴向转动。