CN2656661Y - 将太阳能转化为机械能的装置 - Google Patents

Abstract

一种将太阳能转化为机械能的装置，其特征在于：汽缸盖12上开有进汽道11和排汽门10，进汽道11与高压过热蒸汽发生器1连通，汽缸13通过排汽门10与外界相连通；汽缸盖12的摇臂支杆上，固定有摇臂9，摇臂9的一端与排汽门10相配合，摇臂9的另一端则通过摇臂连杆15与排气凸轮22配合，排汽凸轮22固定于曲轴23伸出曲轴箱19的伸出端上；进汽道11通过管道与高压过热蒸汽发生器1连接；高压过热蒸汽发生器1的进水管道上连接有供水阀7，供水阀34的出水口通过管道与高压过热蒸汽发生器1的喷水嘴46相连；供水阀7的阀杆与供水凸轮24配合，供水凸轮24固定于曲轴23伸出曲轴箱19的伸出端上；排汽门10通过摇臂9和排气凸轮22相配合，供水阀7与供水凸轮24相配合。本装置具有以下优点：效率高，可达5％以上。环境污染小。

Description

将太阳能转化为机械能的装置

技术领域

本实用新型涉及一种将太阳能转化为机械能的装置，即太阳能热汽机。

背景技术

现有的太阳能热力机种类繁多，但存在以下不足之处。效率高的太阳能热力机，如太阳能斯特林发动机，结构复杂，需用特殊材料、特殊工艺制造，使用特殊工质，价格昂贵，一般用户难以接受；参见湖南出版社出版、邹隆清等编写的《斯特林发动机》一书第2页第8行。而简易太阳能热机，结构虽然简单，价格也较便宜，但效率太低，经济效果不好。如：科学技术文献出版社重庆分社出版的《新能源》杂志，1982年第五期第20页18-22行介绍的法国索夫雷斯特公司生产的太阳能热力水泵的效率仅为1％。又如：中国太阳能学会主办、《太阳能》杂志社编辑部编辑的国家级科普期刊《太阳能》杂志1983年第1期第1-2页介绍了BT-SII型太阳能水泵。该泵是小型光热动力机，它主要由集热器、隔膜泵、冷凝器、工质泵等部件组成。该机也是热力机的一种具体表现形式，该泵效率仅为0.47％。又如：中国太阳能学会主办、垄堡主编的、《太阳能》杂志社编辑部编辑、1988年11月28日出版的国家级科普期刊《太阳能》1988年第4期第20页介绍了一种自然循环式太阳能水泵。该泵主要由蒸发器、过热器、汽液分离器、冷凝器、膨胀机等组成。文中介绍：日本东京大学芊生宪司等人研制出来永用弗里昂114作工质、用涂有光谱选择吸收涂层的平板型集热器和过热器的太阳能水泵。该机也是热力机的一种具体表现形式，该泵热效率很低只有0.6％。又如：科学技术文献出版社重庆分社1982年3月5日出版、中国科学技术情报研究所重庆分所编辑的月刊，《新能源》杂志，1982年第1期第20-22页介绍了一种“低扬程太阳能隔膜泵”。该泵内有一自动阀机构，由一套永久磁铁和弹簧构成。该泵是以弗里昂-113为工质，采用间歇式兰金循环的热力转换方式。采用一个简单的、面积为1.4m2平板集热器收集太阳辐射能，使液态弗里昂汽化，推动橡皮隔膜进行泵水-第20页。该机是热力机的一种具体表现形式，经实验测试，该机最大工作效率为0.39％-第22页表1-2。上述对比文件说明，现有的简易太阳能热机，结构虽然简单，价格便宜，但工作效率低，一般效率在0.3-0.6％之间，最大不超过1％，难以推广应用。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单，容易制造，以水为工质，运行效率高的，将太阳能转化为机械能的简易太阳能热汽机。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是如下设计的：

一种将太阳能转化为机械能的装置，包括热汽机、高压过热蒸汽发生器；所述的热汽机包括汽缸、活塞、曲轴、曲轴箱；曲轴固定于曲轴箱壁上，活塞通过连杆与曲轴偏心连接；曲轴伸出曲轴箱的伸出端固定有飞轮，曲轴为动力输出轴；其特征在于：汽缸盖上开有进汽道和排汽门，进汽道与高压过热蒸汽发生器连通，汽缸通过排汽门与外界相连通；汽缸盖的摇臂支杆上，固定有摇臂，摇臂的一端与排汽门相配合，摇臂的另一端则通过摇臂连杆与排气凸轮配合，排汽凸轮固定于曲轴伸出曲轴箱的伸出端上；进汽道通过管道与高压过热蒸汽发生器连接；高压过热蒸汽发生器的进水管道上连接有供水阀，供水阀的出水口通过管道与高压过热蒸汽发生器的喷水嘴相连；供水阀的阀杆与供水凸轮配合，供水凸轮固定于曲轴伸出曲轴箱的伸出端上；排汽门通过摇臂和排气凸轮相配合，供水阀与供水凸轮相配合。

所述的一种将太阳能转化为机械能的装置，其特征在于：所述的热汽机内，活塞下部与曲轴箱之间设有汽缸弹簧，在飞轮的轮周与箱体相应位置上对称地固定有两对圆弧定位磁铁；

所述的一种将太阳能转化为机械能的装置，其特征在于：配备有高压预热水槽，所述的高压预热水槽为热交换器，其高温介质通道与热汽机的排汽门相连，其低温介质通道则连接于高压过热蒸汽发生器的供水管道上；柱塞泵的出水口通过管道与高压预热水槽的低温介质通道连通，高压预热水槽与柱塞泵之间的管道上连接有溢流阀，柱塞泵的进水口接工质水源，柱塞泵与水泵凸轮相配合，水泵凸轮固定于曲轴伸出曲轴箱的伸出端。

所述的一种将太阳能转化为机械能的装置，其特征在于：配备有冷凝器，所述的冷凝器为热交换器，冷凝器的高温介质通道与热汽机的排汽门相连，其低温介质通道为冷却水通道。

所述的一种将太阳能转化为机械能的装置，其特征在于：配备有自起动装置，自起动装置由温控滑阀、起动滑阀、感温包、毛细管、波纹管、曲杆、移位弹簧、调节弹簧、调节螺丝和拨叉等组成；拨叉的操纵端连接在温控滑阀的阀杆端部，温控滑阀的阀杆与起动滑阀的阀杆相配合；曲杆和波纹管的操纵端连接，拨叉和曲杆之间连接有移位弹簧，拨叉和调节螺丝之间连接有调节弹簧；波纹管通过移位弹簧和调节弹簧与温控滑阀相配合，感温包通过毛细管与波纹管相连结；温控滑阀连接在高压过热蒸汽发生器与供水阀之间的管道上，起动滑阀和供水阀并接，其进水口与高压预热水槽的出水口连接，其出水口与温控滑阀的进水口连接；起动时，温控滑阀打开，起动滑阀打开，热汽机经起动滑阀、温控滑阀给高压过热蒸汽发生器供水；热汽机正常工作时，起动滑阀关闭，温控滑阀打开，依次经供水阀、温控滑阀给高压过热蒸汽发生器供水，停机状态下，温控滑阀关闭、起动滑阀打开。

所述的一种将太阳能转化为机械能的装置，其特征在于：配备有冷凝器，所述的冷凝器为热交换器，冷凝器的高温介质通道与高压预热水槽的高温介质通道相连通，其低温介质通道为冷却水通道。

所述的一种将太阳能转化为机械能的装置，其特征在于：所述的冷凝器内有一与其高温介质通道相连通的回收水池，回收水池分别通过不同的管道与柱塞泵的进水口和溢流阀的出水口连通。

排汽门、摇臂和排气凸轮的配合条件是：

当热汽机处于做功冲程时，排汽门保持关闭状态，当热汽机处于排汽冲程时，排汽门保持打开状态。

供水阀与供水凸轮相配合应满足以下条件：当热汽机的活塞在接近上止点时，供水阀处于打开作短暂定量供水。

汽缸弹簧的张力及尺寸应满足以下条件：

当热汽机处于停机状态时，刚好能将活塞推至上止点，而当活塞行至下止点时，汽缸弹簧仍有压缩空间；

定位磁铁的位置和磁力大小应满足以下条件：

当热汽机停机时，在汽缸弹簧的张力、定位磁铁的磁力的共同作用下，活塞停留在接近上止点的位置，且曲轴的中心线与汽缸中心线沿正常旋转方向成20～30°夹角。

下面分两种情况对本实用新型工作方式进行描述：

第一种情况：不需要自起动装置，由外力起动时。

起动前，对高压过热蒸汽发生器加热。当温度达到工作温度250℃时，温控滑阀自动打开，手动打开高压预热水槽的截止阀，拨动飞轮，使活塞向上运动。当接近上止点时，曲轴上的供水凸轮顶开供水阀，高压预热水槽的水在20个大气压的高压强下，通过供水阀、温控滑阀到达喷水咀，顶开高压过热蒸汽发生器的喷水咀，向高压过热蒸汽发生器的蒸发区定量喷水。这一过程类似柴油机喷油器喷油。经雾化的水在高压过热蒸汽发生器内加热，瞬间变为蒸汽。蒸汽经过过热体继续加热，体积剧烈膨涨，沿进汽管、进汽道进入汽缸，推动活塞向下作功。活塞到达下止点时，排汽凸轮推动推杆、摇臂打开排汽门将做功后的废气排出。由于飞轮的惯性作用，带动活塞继续向上运动，当活塞接近上止点时，排汽门关闭，供水阀打开，喷水咀再次向高压预热蒸汽发生器喷水。重复上述过程，如此循环不停，使热汽机维持正常运行。热汽机每工作一个周期，只有进汽作功和排汽两个冲程。经实测效率可达5％以上。

第二种情况：使用自起动装置时。

阳光或其它热源使高压过热蒸汽发生器的筒体温度上升，紧贴在筒体的感温包的温度同步上升，感温包内的压力逐渐增加，通过毛细管迫使波纹管伸长，使装在波纹管上的曲杆带动移位弹簧移位。当筒体温度上升到工作温度250℃时，移位弹簧越过平衡点拉动拨叉迅速打开温控滑阀。因温控滑阀关闭时带动起动滑阀打开，高压水通过起动滑阀、温控滑阀到达喷水咀、顶开喷水咀向高压蒸汽发生器蒸发区喷水。经雾化的水在高压过热蒸汽发生器内加热，瞬间变为蒸汽。蒸汽经过过热体变成高压过热蒸汽，沿进汽管进入汽缸推动活塞向下作功，为使起动时活塞获得较大的推动力，起动时的一次喷水量要多于工作时的一次喷水量，方法是延长喷水时间，故活塞要下行到1/2行程时，起动凸轮才推动起动滑阀阀杆关闭起动滑阀、起动滑阀的阀芯与阀体间装有定位装置、关闭后起动滑阀不会自行打开停止喷水，当活塞下行：到下止点时，排汽凸轮推动推杆、通过摇臂打开排汽门排汽，起动程序完成。之后，重复做功和排汽两个冲程，机器进入正常运转状态。

本实用新型所述的一种将太阳能转化为机械能的装置，具有以下优点：

1、效率高。活塞在上止点附近时，汽缸内压力可达15个大气压，温度约200℃，工质水进入高压过热蒸汽发生器前经做功后的废水蒸气预热，热机效率高，可达5％以上，比现有的简易太阳能热机的效率高5-10倍。

2、配备自起动装置后，具有自起动能力，操作方便简单。这点对于用太阳能作热能的的热力机来说，特别有意义，克服了现有太阳能热机工作不稳定、不连续的缺点。当太阳能供应充足时，该装置能自动起动机工作，太阳能供应不充足时，能自动停机。

3、对环境污染小。使用太阳能作为能源时，该装置污染为零；使用其它燃料时，该装置因属于外燃烧式热机，污染相当对内燃式热机，污染相对减少。

4、可用多种能源，太阳能、其它固体、液体、气体燃料均可用作热源，适用范围广。

本实用新型所述的一种将太阳能转化为机械能的装置，适宜于燃料紧缺、电力缺乏地区，可用作小型发电、水泵、磨浆、碾米、榨粉丝等小型日用机械、电力设备的动力。由于能使用多种能源，排污小，故也广泛用于需要小型动力的其他地区。

附图说明

图1为总装配示意图

图2为各部件的结构及装配示意图

图3为图2的A-A剖视图

图4为停机时各部件的相关位置和状态示意图

图5为高压过热蒸汽发生器剖视图

图6为图5的B-B剖视图

图7为图5的C-C剖视图

图中

1-高压过热蒸汽发生器、2-框架、3-安装板、4-曲杆、5-移位弹簧、6-调节螺丝、7-供水阀、8-进汽管、9-摇臂、10-排汽门、11-进汽道、12-汽缸盖、13-汽缸、14-汽缸活塞、15-摇臂连杆、16-曲轴连杆、17-汽缸弹簧、18-定位磁铁、19-曲轴箱、20-飞轮、21-定位磁铁、22-排气凸轮、23-曲轴、24-供水凸轮、25-水泵凸轮、26-拨叉、27-柱塞泵、28-起动凸轮、29-起动滑阀、30-温控滑阀、31-调节弹簧、32-波纹管、33-溢流阀、34-自起动装置、35-高压预热水槽、36-冷凝器、37-回收水池、38-圆孔、39-蓄水室、40-隔热板、41-供水管、42-截止阀、43-排汽管、44-毛细管、45-感温包、46-喷水嘴、47-前端盖、48-叶片、49-隔板、50-筒体、51-过热体、52-隔板、53-后端盖、54-出汽管接头、55-热汽机

具体实施方式

本实用新型的具体实施方式中：主要由热汽机、高压过热蒸汽发生器、高压预热水槽、冷凝器、蓄水室、柱塞泵、自起动装置，用管道及阀门连接组成。

所述的高压过热蒸汽发生器是将太阳能、热能转化为蒸汽能的装置，可以是由前端盖、筒体、后端盖组成的呈长筒状的受热体，用铝合金等导热性能好的材料制造。前端盖装有喷水咀，后端盖装有出气管接头，前后端盖与筒体用螺纹或法兰加垫片等形式密封连接，筒体内部从中间分为两段，前段为装有呈放射状叶片的蒸发区，后段为填有不锈钢珠或不锈钢丝等过热体。喷水咀用水管经温控滑阀与供水阀连接，出气管用气管与热汽机缸盖上的进汽道连通。筒体受高温加热后能将喷水咀喷入的水变成高压过热蒸汽，随供水阀的开闭，定时定量将蒸汽送入热汽机的气缸。所述的热汽机是将高压过热蒸汽转变成机械能的装置。它的结构与单缸活塞式内燃机相似。其特征一是气缸盖上只设排气门，进气门则改作进汽道。其特征二是在活塞下部和曲轴箱之间设有气缸弹簧，在飞轮的轮周和箱体的相应位置上对称地设置两对园弧形定位磁铁。其特征三是在曲轴伸出曲轴箱的伸出端安装有起动凸轮、水泵凸轮、供水凸轮和排气凸轮，供水凸轮控制供水阀供水间接地控制给汽缸的送汽，排汽凸轮控制汽缸的排汽和密闭，按照热汽机的工作过程定时向气缸送汽及排出汽缸内的废气，保证热汽机正常工作。

自起动装置，主要由温控滑阀、起动滑阀、起动凸轮、感温包、毛细管、波纹管、移位弹簧、调节弹簧、调节螺丝、拨叉等组成：在上述部件的相互配合作用下，当高压过热蒸汽发生器达到工作温度(250℃)时，热汽机能不借外力自行起动。所述的高压预热水槽是蓄存、预热、输送工质水的圆筒状压力容器，钢板焊接而成。穿过两端面沿轴向均匀布置了很多根铜管、铜焊焊实；管间为低温介质通道，蓄工质水；管内为高温介质通道，走废气；废汽通过时使工质水预热，提高装置效率。高压水槽内装4/5容积的工质水，并充以20个大气压的空气。为避免产生水垢，而影响整个装置的机械性能和使用寿命，工质水最好采用蒸馏水。所述的冷凝器是将热汽机排出的废汽冷凝成工质水循环使用的装置，圆筒形壳体用钢板焊接而成，穿过两端面沿轴向均匀布置许多根铜管，其根数、管径和相对位置均与高压预热水槽相同，以保证与高压预热水槽对接时排汽畅通。壳体上方开有冷却水出口，下方开有冷却水进口。废汽经过高压预热水槽铜管再通过冷凝器铜管，大部分废汽冷凝成水，流入回收水池。所述的柱塞泵的作用是推动工质循环，柱塞泵的结构与柴油机的喷油泵相似。泵的进水管与回收水池相通，出水管伸入高压水槽，柱塞泵靠曲轴上的水泵凸轮推动，从回收水池吸水，向高压预热水槽注水，使冷却后的工质水能重复循环利用。。

实施例

如附图所示，本实施例介绍的一种将太阳能转化为机械能的装置主要由高压过热蒸汽发生器1、高压预热水槽35、热汽机55、冷凝器36、蓄水室39、柱塞泵27、自起动装置34等部件组成。现结合附图对上述部件的作用、结构、相互关系、组装方法作详细说明。

所述的高压过热蒸汽发生器1的作用是定时、定量将由高压预热水槽35输入的工质水瞬间转化为高压过热蒸汽，高压过热蒸汽沿进汽管8进入汽缸13推动活塞14作功。所述的高压过热蒸汽发生器1由前端盖47、筒体50、后端盖53组成的长筒状受热体，由铝合金制成。前端盖47上装有喷水咀46，后端盖53装有出汽管接头54。筒体50靠喷水咀46一端的内壁装有呈放射状排列的铝合金叶片48、叶片48起到减少死容积和增加蒸发面的作用，便于喷雾水吸热，保证喷雾水迅速、彻底转化为蒸汽。在紧靠叶片48处和后端盖53的台阶上各装有一块铝隔板49、52，两隔板上均开有密集的通汽槽，两隔板间填充过热体51，过热体51的材料为不锈钢珠，钢珠的直径要大于隔板上的槽宽，填充过热体51是为了增加热交换面积和减少死容积，以保证蒸汽的流速和迅速地升温、升压。喷水咀46的进水管经温控滑阀30与供水阀7接通，出汽管接头54用进汽管8与热汽机55缸盖12上的进汽道11连通。

所述的热汽机55是将热能转变成机械能的装置。它与单缸汽油机结构相似，主要由汽缸盖12、汽缸13、活塞14、连杆16、曲轴23和曲轴箱19等组成，其特征是汽缸盖12上只有排汽门10、进汽门则改成进汽道11，进汽道11用进汽管8与高压过热蒸汽发生器1的出气管接头54连通，排汽门10用排汽管43与高压预热水槽35的拱形罩连通。在活塞14下部与曲轴箱19的上部之间设有汽缸弹簧17，其张力在停机状态时刚好将活塞14推至上止点，而活塞14在下止点时，汽缸弹簧17仍有压缩空间。在飞轮20轮周上和机体相应的位置上对称地安装两对圆弧形定位永久磁铁18、21。定位永久磁铁18、21相对于曲轴23在轮周上的位置和引力的大小要符合以下条件：即汽缸弹簧17对活塞14向上的推力与机体上的磁铁21对轮周上的磁铁18的引力的共同作用；使热汽机55在停机时，活塞14只能停留在接近上止点的位置，曲轴23中心线则与汽缸13中心线沿正常旋转方向成20-30度的夹角，这样设计的目的是在自起动时既使活塞14能获得较大的推动功，又使曲轴23获得一定的转矩，以保证热汽机能正常起动。在曲轴23伸出曲轴箱19的左端装有起动凸轮28、水泵凸轮25和供水凸轮24、曲轴23伸出箱体的右端装有排汽凸轮22和飞轮20，曲轴23和凸轮轴合为一体。在供水凸轮24上方的机体上还装有供水阀7，供水阀7的进水管与高压预热水槽35的出水管连通，供水阀7的出水管与温控滑阀30的进水管接通。

所述的高压预热水槽35是蓄存、预热、输送工质水的圆筒体状压力容器，卧置，用钢板焊结而成。圆筒外壳的上方装有带密封盖的加水口和充汽咀，装有压力表及供水管41。供水管41经截止阀42与供水阀7的进水管连通，下部有注水管与柱塞泵27的出水管接通。穿过高压预热水槽35的两端面，沿轴向均匀布置很多根铜管并用铜焊焊实，不漏水漏汽，管间蓄工质水、管内为排汽通道，高压预热水槽35的右端加装有拱形密封罩，密封罩中央有汽管与热汽机55的排汽管43连通，热汽机55排出的废汽首先进入拱形密封罩，然后经过高压预热水槽35的铜管预热高压预热水槽35里的水工质以提高热汽机的效率。热汽机55在起动前，需对高压预热水槽35加注4/5容积的蒸馏水工质，将密封盖旋紧，再从加汽咀对高压预热水槽35充以20个大汽压的空气。

所述的冷凝器36的作用一是将热汽机55排出的做功废汽冷凝成水流入回收水池37循环使用，另一个作用是降低排汽温度提高热汽机55的效率。冷凝器36的主体结构与高压预热水槽35相似，圆筒形外壳用钢板焊结而成。直径与高压预热水槽35的外径相等，外壳上方开有冷却水出口，下方开有冷却水进口，穿过两端面均匀布置很多根铜管、铜焊焊实、铜管的根数、直径、管间的相对位置均与高压预热水槽35相同，并用法兰的方式与高压预热水槽35的左端对接，中间垫有带孔的隔热板40、以保证排汽畅通。

所述的蓄水室39为鼓形容器，是补充水工质和汇集蓄存冷凝水的容器，钢板焊结而成，圆筒上方开有带盖的补水口，下部作有呈凹槽形的回收水池37、回收水池37的右侧下部装有两根水管，上面一根与溢流阀33的溢流管相通，下面一根与柱塞泵27的进水管连接，在蓄水室39侧面的中部开有多个圆孔，未冷却的废汽由此排出为了保证水质免遭污染，蓄水室39内壁镀锌。

所述的柱塞泵27的作用是推动工质水循环，其结构与柴油机的高压油泵相似。柱塞泵27的出水管经溢流阀33与高压预热水槽35的柱水管连通，进水管则与回收水池37连接、柱塞泵27由水泵凸轮28推动，向高压预热水槽35注水、从回收水池37吸水。曲轴23旋转一周，柱塞泵27吸水一次，向高压预热水槽35注水一次，注水量由调节臂调节，每次的注水量略大于热汽机55在同一时间内的耗水量。当高压预热水槽35内的压力高于额定值时，多余的水经溢流阀33流回回收水池37。

所述的自起动装置主要由：温控滑阀30、起动滑阀29、起动凸轮28、感温包45、毛细管44、波纹管32、曲杆4、移位弹簧5、调节弹簧31、调节镙丝6、拨叉26等组成。将上述部件连同柱塞泵27按设定的位置用螺丝紧固在长方形铸铁框架2内的安装板3上，然后将铸铁框架2用螺丝固定在曲轴23伸出的左面的机体上，曲轴23位于铸铁框架2的中部，温控滑阀30、起动滑阀29、供水阀7在曲轴23的上方，柱塞泵27在曲轴23的下方，以上部件相对于曲轴23和各凸轮的位置关系要符合以下要求：起动滑阀29的阀杆、温控滑阀30的阀杆、供水阀7的阀杆、柱塞泵27的柱塞等的中心线都要和曲轴23的中心线处在一个平面内并且都与曲轴23中心线垂直，各阀杆端面至相应凸轮曲面的距离要保证各阀门的正常开闭。在上述部件的相互作用下，能使热汽机55在达到工作温度时，而不借外力自行起动。

现结合附图分三个阶段详细描述本实施例的工作过程。

停机：

高压过热蒸汽发生器1的筒体50温度下降到工作温度250℃以下时，紧贴在与筒体50上的感温包45内压力下降，与其连通的波纹管32收缩，装在波纹管32上的曲杆4带动移位弹簧5下移，当越过平衡点时，移位弹簧5拉动拨叉26迅速关闭温控滑阀30，高压过热蒸汽发生器1断水停机，如前所述：活塞14在汽缸弹簧17和定位永久磁铁18、21的共同作用下，活塞14停留在接近上止点的位置，曲轴23按旋转方向与汽缸中心线成20～30°的夹角，这个设定的位置使活塞14在起动时能得到较大的推动功，同时也使曲轴23能获得一定的转矩。此时，供水凸轮24的凸出部分已转过供水阀7阀杆，供水阀7开始进入关闭状态，起动时已不能供水。由于在供水阀7进出水管两端并接了起动滑阀29，拨叉26在关闭温控滑阀30的同时已将起动滑阀29打开，故起动时高压水可通过起动滑阀29经温控滑阀30到达喷水咀46。

起动：

阳光或其它热源使高压过热蒸汽发生器1的筒体50温度上升，紧贴在筒体50上的感温包45的温度同步上升，感温包45内的压力逐渐增加，通过毛细管44迫使波纹管32伸长，使装在波纹管32上的曲杆4带动移位弹簧5移位，当筒体50温度上升到工作温度250℃时，移位弹簧5越过平衡点拉动拨叉26迅速打开温控滑阀30、高压水通过起动滑阀29经温控滑阀30到达喷水咀46、顶开喷水咀46向高压蒸汽发生器1的蒸发区喷水，瞬即化为蒸汽并通过过热体变成高压过热蒸汽沿进汽管8进入汽缸13推动活塞14向作功，为使起动时活塞14获得较大的推动力，起动时的一次喷水量要多于工作时的一次喷水量，方法是延长喷水时间，故活塞14要下行到1/2行程时，起动凸轮22才推动起动滑阀23阀杆关闭起动滑阀23、起动滑阀23的阀芯与阀体间装有定位装置、关闭后起动滑阀23不会自行打开停止喷水，当活塞14下行到下止点时，排汽凸轮22推动推杆15、通过摇臂9打开排汽门10排汽，起动程序完成。

工作运行：

由于飞轮20的惯性作用带动活塞14向上运动，当活塞4接近上止点时因为水蒸发需要一定时间，所以需提前喷水，供水凸轮24将供水阀7打开，高压水通过供水阀7经温控滑阀30到达喷水咀46顶开喷水咀46向蒸发区喷水，紧接着排汽门10关闭，产生的高压过热蒸汽并通过进汽管8、进汽道11进入汽缸13，推动活塞14向下作功。当活塞14到达下止点时，排汽凸轮22推动推杆15通过摇臂9打开排汽门10排汽。由于惯性作用，飞轮20继续旋转带动活塞14向上运动，在接近上止点时重复以上过程，热汽机55进入正常工作。热汽机55旋转一周完成一个循环只有两个冲程即：作功冲程和排汽冲程，作功冲程包括喷水、汽化、进入汽缸。由于喷水咀46是在活塞14接近上止点时作短暂定量喷水类似柴油机喷油咀喷油，在整个作功冲程中，汽缸13里的蒸汽都作减压膨胀，热功转化率较高；由于高压预热水槽35预热了工质水、冷凝器36降低了排汽温度，使热汽机效率得到进一步提高。

本实施例模型在没有配套的抛物柱聚光镜的情况下，用800W电阻丝缠绕在高压过热蒸汽发生器1筒体50上代替日光加热，用皮带轮加速带动改绕的小型发电机发电，能使40W的白炽灯泡正常发光，电表测的电压为220V考虑到机械损失，发电机本身的转换率，本实施例模型的有效效率在5％以上。

Claims (7)

1、一种将太阳能转化为机械能的装置，包括热汽机(55)、高压过热蒸汽发生器(1)；所述的热汽机(55)包括汽缸(13)、活塞(14)、曲轴(23)、曲轴箱(19)；曲轴(23)固定于曲轴箱(19)壁上，活塞(14)通过连杆(16)与曲轴(23)偏心连接；曲轴(23)伸出曲轴箱(19)的伸出端固定有飞轮(20)，曲轴(23)为动力输出轴；其特征在于：汽缸盖(12)上开有进汽道(11)和排汽门(10)，进汽道(11)与高压过热蒸汽发生器(1)连通，汽缸(13)通过排汽门(10)与外界相连通；汽缸盖(12)的摇臂支杆上，固定有摇臂(9)，摇臂(9)的一端与排汽门(10)相配合，摇臂(9)的另一端则通过摇臂连杆(15)与排气凸轮(22)配合，排汽凸轮(22)固定于曲轴(23)伸出曲轴箱(19)的伸出端上；进汽道(11)通过管道与高压过热蒸汽发生器(1)连接；高压过热蒸汽发生器(1)的进水管道上连接有供水阀(7)，供水阀(34)的出水口通过管道与高压过热蒸汽发生器(1)的喷水嘴(46)相连；供水阀(7)的阀杆与供水凸轮(24)配合，供水凸轮(24)固定于曲轴(23)伸出曲轴箱(19)的伸出端上；排汽门(10)通过摇臂(9)和排气凸轮(22)相配合，供水阀(7)与供水凸轮(24)相配合。

2、根据权利要求1所述的一种将太阳能转化为机械能的装置，其特征在于：所述的热汽机(55)内，活塞(14)下部与曲轴箱(19)之间设有汽缸弹簧(17)，在飞轮(20)的轮周与箱体相应位置上对称地固定有两对圆弧定位磁铁(18、21)。

3、根据权利要求1所述的一种将太阳能转化为机械能的装置，其特征在于：配备有高压预热水槽(35)，所述的高压预热水槽(35)为热交换器，其高温介质通道与热汽机(55)的排汽门(10)相连，其低温介质通道则连接于高压过热蒸汽发生器(1)的供水管道上；柱塞泵(27)的出水口通过管道与高压预热水槽(35)的低温介质通道连通，高压预热水槽(35)与柱塞泵(27)之间的管道上连接有溢流阀(33)，柱塞泵(27)的进水口接工质水源，柱塞泵(27)与水泵凸轮(25)相配合，水泵凸轮(25)固定于曲轴(23)伸出曲轴箱(19)的伸出端。

4、根据权利要求1所述的一种将太阳能转化为机械能的装置，其特征在于：配备有冷凝器(36)，所述的冷凝器(36)为热交换器，冷凝器(36)的高温介质通道与热汽机(55)的排汽门(10)相连，其低温介质通道为冷却水通道。

5、根据权利要求2所述的一种将太阳能转化为机械能的装置，其特征在于：配备有自起动装置，自起动装置包括温控滑阀(30)、起动滑阀(28)、感温包(45)、毛细管(44)、波纹管(32)、曲杆(4)、移位弹簧(5)、调节弹簧(31)、调节螺丝(6)和拨叉(26)；拨叉(26)的操纵端连接在温控滑阀(30)的阀杆端部，温控滑阀(30)的阀杆与起动滑阀(28)的阀杆相配合；曲杆(4)和波纹管(32)的操纵端连接，拨叉(26)和曲杆(4)之间连接有移位弹簧(5)，拨叉(26)和调节螺丝(4)之间连接有调节弹簧(31)；波纹管(32)通过移位弹簧(5)和调节弹簧(31)与温控滑阀(30)相配合，感温包(45)通过毛细管(44)与波纹管(32)相连结；温控滑阀(30)连接在高压过热蒸汽发生器(1)与供水阀(7)之间的管道上，起动滑阀(29)和供水阀(7)并接，其进水口与高压预热水槽(35)的出水口连接，其出水口与温控滑阀(30)的进水口连接。

6、根据权利要求3所述的一种将太阳能转化为机械能的装置，其特征在于：配备有冷凝器(36)，所述的冷凝器(36)为热交换器，冷凝器(36)的高温介质通道与高压预热水槽(35)的高温介质通道相连通，其低温介质通道为冷却水通道。

7、根据权利要求6所述的一种将太阳能转化为机械能的装置，其特征在于：所述的冷凝器(36)内有一与其高温介质通道相连通的回收水池(37)，回收水池(37)分别通过不同的管道与柱塞泵(27)的进水口和溢流阀(33)的出水口连通。

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