一種v型負(fù)壓動力設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種V型負(fù)壓動力設(shè)備，包括連接管、進(jìn)氣單向閥、排氣控制閥、氣缸、活塞、活塞環(huán)、連桿、曲軸、散熱器、轉(zhuǎn)動軸和機(jī)殼；機(jī)殼上氣缸分成兩組，把相鄰氣缸以一定夾角布置一起，左右兩列氣缸中心線的夾角γ＜180°，兩組氣缸形成一個夾角的平面，從側(cè)面看氣缸排列呈V字形。本實(shí)用新型的V型結(jié)構(gòu)縮短了機(jī)體的長度和高度；氣缸之間已相互錯開布置，有較大的空間，在最達(dá)功率范圍內(nèi)能調(diào)整高溫氣體進(jìn)氣量調(diào)整輸出功率；該設(shè)備是對高溫?zé)釟膺M(jìn)行循環(huán)利用，經(jīng)濟(jì)效益高，節(jié)能環(huán)保，噪音小。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于熱能動力設(shè)備領(lǐng)域，尤其是利用太陽能、地?zé)?、可燃物燃燒產(chǎn)生的高溫 氣體、內(nèi)燃機(jī)熱能或尾氣、工廠排出的高溫氣體等熱能轉(zhuǎn)換成動能的動力機(jī)器。 -種V型負(fù)壓動力設(shè)備

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的動力設(shè)備有蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、外燃機(jī)。
[0003] 蒸汽機(jī)：離不開鍋爐，整個裝置既笨重又龐大；新蒸汽的壓力和溫度不能過高，排 氣壓力不能過低，熱效率難以提高；它是一種往復(fù)式機(jī)器，慣性限制了轉(zhuǎn)速的提高；工作過 程是不連續(xù)的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。
[0004] 內(nèi)燃機(jī)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對燃料要求較高，對燃料的潔凈度要求嚴(yán)格，對環(huán)境污染。
[0005] 外燃機(jī)，如斯特林發(fā)動機(jī)是其中一種，斯特林發(fā)動機(jī)與內(nèi)燃機(jī)比較具備以下優(yōu) 占·
[0006] 適用于各種能源，無論是液態(tài)的、氣態(tài)的或固態(tài)的燃料，當(dāng)采用載熱系統(tǒng)（如熱 管）間接加熱時，幾乎可以使用任何高溫?zé)嵩矗ㄌ柲芊派湫酝凰睾秃朔磻?yīng)等），而發(fā)動 機(jī)本身（除加熱器外）不需要作任何更改。同時斯特林發(fā)動機(jī)無需壓縮機(jī)增壓，使用一般 風(fēng)機(jī)即可滿足要求，并允許燃料具有較高的雜質(zhì)含量；斯特林發(fā)動機(jī)單機(jī)容量小，機(jī)組容量 從20 - 50kw，可以因地制宜的增減系統(tǒng)容量；結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)比內(nèi)燃機(jī)少40%，降價空間 大；維護(hù)成本低。
[0007] 斯特林發(fā)動機(jī)在運(yùn)行時，由于燃料在氣缸外的燃燒室內(nèi)連續(xù)燃燒，獨(dú)立于燃?xì)獾?工質(zhì)通過加熱器吸熱，并按斯特林循環(huán)對外做功，因此避免了類似內(nèi)燃機(jī)的爆震做功和間 歇燃燒過程，從而實(shí)現(xiàn)了高效、低噪和低排放運(yùn)行。高效：總能效率達(dá)到80%以上；低噪：1 米處裸機(jī)噪音底于68dBA ;低排放：尾氣排放達(dá)到歐5標(biāo)準(zhǔn)。
[0008] 由于工質(zhì)不燃燒，外燃機(jī)避免了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的震爆做功問題，從而實(shí)現(xiàn)了高效率、 低噪音、低污染和低運(yùn)行成本。外燃機(jī)可以燃燒各種可燃?xì)怏w，如：天然氣、沼氣、石油氣、氫 氣、煤氣等，也可燃燒柴油、液化石油氣等液體燃料，還可以燃燒木材，以及利用太陽能等。 只要熱腔達(dá)到700°C，設(shè)備即可做功運(yùn)行，環(huán)境溫度越低，發(fā)電效率越高。外燃機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn) 是出力和效率不受海拔高度影響，非常適合于高海拔地區(qū)使用。
[0009] 同時斯特林發(fā)動機(jī)尚存在的主要問題和缺點(diǎn)是：制造成本較高，工質(zhì)密封技術(shù)較 難，密封件的可靠性和壽命還存在問題，材料成本高，功率調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)較復(fù)雜，機(jī)器較為 笨重；膨脹室、壓縮室、加熱器、冷卻室、再生器等的成本高，熱量損失是內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的2-3 倍等。
[0010] 有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括泵、蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、發(fā)電機(jī)、冷凝器等。集熱器吸收太陽輻 照，集熱器內(nèi)換熱介質(zhì)溫度升高，換熱介質(zhì)通過蒸發(fā)器把熱量傳給有機(jī)工質(zhì)。有機(jī)工質(zhì)在蒸 發(fā)器中定壓加熱，高壓的氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹做功，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電；膨脹機(jī)尾部 排出的有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入冷凝器中定壓冷凝，冷凝器出口的有機(jī)工質(zhì)經(jīng)過泵加壓后進(jìn)入蒸發(fā)器 完成一次發(fā)電循環(huán)。
[0011]有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)存在轉(zhuǎn)換效率不高，體積大，需要借助結(jié)構(gòu)復(fù)雜的膨脹機(jī)做功。 [0012] 水平對置發(fā)動機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)是重心低。由于它的汽缸為"平放"，不僅降低了汽車 的重心，還能讓車頭設(shè)計得又扁又低，這些因素都能增強(qiáng)汽車的行駛穩(wěn)定性。同時，水平對 置的汽缸布局是一種對稱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這使得發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)平順性比V型發(fā)動機(jī)更好，運(yùn)行 時的功率損耗也是最小。當(dāng)然更低的重心和均衡的分配也為車輛帶了更好的操控性。缺點(diǎn) 是：除了因?yàn)樗綄χ媒Y(jié)構(gòu)較為復(fù)雜外，還有如機(jī)油潤滑等問題很難解決。橫置的氣缸因?yàn)?重力的原因，會使機(jī)油流到底部，使一邊氣缸得不到充分的潤滑。雖然保時捷和斯巴魯很好 的解決了眾多技術(shù)難題，但高精度的制造要求也帶來了更高的養(yǎng)護(hù)成本，并且由于機(jī)體較 寬，因而并不利于布局。
[0013] V型發(fā)動機(jī)，簡單的說就是將所有汽缸分成兩組，把相鄰汽缸以一定夾角布置一起 (左右兩列氣缸中心線的夾角Y <180° )，使兩組汽缸形成一個夾角的平面，從側(cè)面看汽 缸呈V字形(通常的夾角為60° )，故稱V型發(fā)動機(jī)。
[0014] 與我們上面介紹的直列布局形式相比，V型發(fā)動機(jī)縮短了機(jī)體的長度和高度，而更 低的安裝位置可以便于設(shè)計師設(shè)計出風(fēng)阻系數(shù)更低的車身，同時得益于汽缸對向布置，還 可抵消一部分振動，使發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更為平順。由于汽缸之間已相互錯開布置，因此在汽缸之 間有較大的空間，這樣便于通過擴(kuò)大汽缸直徑來提高排量和功率。V型發(fā)動機(jī)的汽缸均成一 角度對向布置，可以抵消一部分振動。不足之處是：V型發(fā)動機(jī)的缺點(diǎn)是必須使用兩個汽缸 蓋，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。另外其寬度加大后，發(fā)動機(jī)兩側(cè)空間較小，不易再安排其它裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明克服了外燃機(jī)存在的膨脹室、壓縮室、加熱器、冷卻室、再生器等的成本高， 熱量損失是內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的2-3倍等問題；克服了有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)需要膨脹機(jī)或汽輪機(jī)， 制造成本高的技術(shù)難題；克服了內(nèi)燃機(jī)V型發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、制造成本高的問題。本發(fā) 明提出的V型負(fù)壓動力設(shè)備是采用了現(xiàn)有V型發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)，結(jié)合斯特林發(fā)動機(jī)、有機(jī)朗肯循 環(huán)系統(tǒng)和內(nèi)燃機(jī)V型發(fā)動機(jī)優(yōu)點(diǎn)的負(fù)壓動力設(shè)備。是把熱能吸收后對氣缸進(jìn)行散熱冷卻產(chǎn) 生負(fù)壓拉動活塞做功。
[0016] 本發(fā)明提供了一種熱能轉(zhuǎn)換效率高、最大功率范圍內(nèi)能調(diào)整高溫氣體進(jìn)氣量來調(diào) 整輸出功率、能通過調(diào)整溫度進(jìn)行調(diào)整輸出功率、機(jī)器輸出功率平穩(wěn)的V型負(fù)壓動力設(shè)備。
[0017] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種V型負(fù)壓動力設(shè)備，包括連接管、進(jìn)氣單向閥、排 氣控制閥、氣缸、活塞、活塞環(huán)、連桿、曲軸、散熱器、轉(zhuǎn)動軸和機(jī)殼；機(jī)殼上氣缸分成兩組，把 相鄰氣缸以一定夾角布置一起，左右兩列氣缸中心線的夾角Y < 180°，兩組氣缸形成一 個夾角的平面，從側(cè)面看氣缸排列呈V字形；氣缸內(nèi)分別設(shè)有活塞，活塞上設(shè)有活塞環(huán)；活 塞連接連桿，連桿連接曲軸，曲軸連接轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸通過軸承固定在機(jī)殼上；氣缸的上止 點(diǎn)設(shè)有進(jìn)氣單向閥和排氣控制閥；氣缸外層設(shè)有散熱器；氣缸頂部設(shè)有缸蓋。
[0018] 進(jìn)一步，所述散熱器制成散熱片形式。
[0019] 進(jìn)一步，在所述散熱器上設(shè)置循環(huán)管道和在管道內(nèi)注入循環(huán)冷卻介質(zhì)。
[0020] 進(jìn)一步，在所述缸蓋中部設(shè)有進(jìn)氣單向閥。
[0021] 進(jìn)一步，所述氣缸上的排氣控制閥能根據(jù)熱氣源溫度自動調(diào)節(jié)排氣。
[0022] 上述V型負(fù)壓動力設(shè)備做功方法如下：外界熱氣源通過連接管經(jīng)開啟的進(jìn)氣單向 閥，活塞向后移動把熱氣輸入到低壓缸；活塞到達(dá)下止點(diǎn)時關(guān)閉進(jìn)氣單向閥；氣缸內(nèi)的熱 氣通過散熱器散熱冷卻，氣缸內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓拉動活塞向前運(yùn)動做功；冷卻后的做功氣體或液 體利用活塞到達(dá)上止點(diǎn)時，通過排氣控制閥排出；通過多個氣缸輪流做功，通過轉(zhuǎn)動軸把動 能輸出。
[0023] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：1)V型結(jié)構(gòu)縮短了機(jī)體的長度和高度；2)氣缸之間已相互錯開 布置，有較大的空間，能擴(kuò)大氣缸直徑來提高排量和功率；3)熱能轉(zhuǎn)換效率15%_65% ;4)能 根據(jù)所需功率調(diào)整機(jī)器氣缸容量調(diào)整輸出功率；5)在最達(dá)功率范圍內(nèi)能調(diào)整高溫氣體進(jìn)氣 量調(diào)整輸出功率；6)該設(shè)備是對高溫?zé)釟膺M(jìn)行循環(huán)利用，經(jīng)濟(jì)效益高，節(jié)能環(huán)保，噪音小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2是V型發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖中：1為連接管；2為進(jìn)氣單向閥；3為排氣控制閥；4為氣缸；5為活塞；6為活塞 環(huán)；7為連桿；8為曲軸；9為散熱器；10為轉(zhuǎn)動軸；11為機(jī)殼；12為缸蓋。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 參照附圖，本發(fā)明的實(shí)施方式是：
[0028] 實(shí)施例1
[0029] -種V型負(fù)壓動力設(shè)備，包括連接管1、進(jìn)氣單向閥2、排氣控制閥3、氣缸4、活塞 5、活塞環(huán)6、連桿7、曲軸8、散熱器9、轉(zhuǎn)動軸10、機(jī)殼11和缸蓋12 ;機(jī)殼11上氣缸4分成 兩組，把相鄰氣缸4以一定夾角布置一起，左右兩列氣缸4中心線的夾角γ <180°，兩組 氣缸4形成一個夾角的平面，從側(cè)面看氣缸4排列呈V字形，通常的夾角為60° ;氣缸4內(nèi) 分別設(shè)有活塞5,活塞5上設(shè)有活塞環(huán)6 ;活塞5連接連桿7,連桿7連接曲軸8,曲軸8連接 轉(zhuǎn)動軸10,轉(zhuǎn)動軸10通過軸承固定在機(jī)殼11上；氣缸4的上止點(diǎn)設(shè)有進(jìn)氣單向閥2和排 氣控制閥3 ;氣缸4外層設(shè)有散熱器9 ;氣缸4頂部設(shè)有缸蓋12。
[0030] 實(shí)施例2
[0031] 如實(shí)施例1中的V型熱能動力設(shè)備，所述氣化反應(yīng)器3包括氣化導(dǎo)熱片和分布在 氣化導(dǎo)熱片上的氣孔；所述進(jìn)氣單向閥8關(guān)聯(lián)曲軸，每完成一次循環(huán)壓力閥開啟關(guān)閉一次； 本實(shí)施例以6氣缸結(jié)構(gòu)為例，左右兩組氣缸成V型結(jié)構(gòu)，左邊氣缸最外邊兩個氣缸和右邊最 中間一個氣缸同時做功；右邊氣缸最外邊兩個氣缸和左邊最中間一個氣缸同時做功；V型 熱能動力設(shè)備氣缸4數(shù)量一般為5、6、8、10、12、16。
【權(quán)利要求】
1. 一種V型負(fù)壓動力設(shè)備，包括連接管（1)、進(jìn)氣單向閥（2)、排氣控制閥（3)、氣缸 (4)、活塞（5)、活塞環(huán)（6)、連桿（7)、曲軸（8)、散熱器（9)、轉(zhuǎn)動軸（10)、機(jī)殼（11)和缸蓋 (12);機(jī)殼（11)上氣缸（4)分成兩組，把相鄰氣缸（4)以一定夾角布置一起，左右兩列氣缸 (4)中心線的夾角γ <180°，兩組氣缸（4)形成一個夾角的平面，從側(cè)面看氣缸（4)排列呈 V字形；氣缸（4 )內(nèi)分別設(shè)有活塞（5 )，活塞（5 )上設(shè)有活塞環(huán)（6 );活塞（5 )連接連桿（7 )，連 桿（7 )連接曲軸（8 )，曲軸（8 )連接轉(zhuǎn)動軸（10 )，轉(zhuǎn)動軸（10 )通過軸承固定在機(jī)殼（11)上； 氣缸（4)的上止點(diǎn)設(shè)有進(jìn)氣單向閥（2)和排氣控制閥（3);氣缸（4)外層設(shè)有散熱器（9);氣 缸（4)頂部設(shè)有缸蓋（12)。
2. 如權(quán)利要求1所述V型負(fù)壓動力設(shè)備，其特征是，所述散熱器（9)制成散熱片形式。
3. 如權(quán)利要求1所述V型負(fù)壓動力設(shè)備，其特征是，在所述散熱器（9)上設(shè)置循環(huán)管道 和在管道內(nèi)注入循環(huán)冷卻介質(zhì)。
4. 如權(quán)利要求1所述V型負(fù)壓動力設(shè)備，其特征是，在所述缸蓋（12)中部設(shè)有進(jìn)氣單 向閥（2)。
5. 如權(quán)利要求1所述V型負(fù)壓動力設(shè)備，其特征是，所述氣缸（4)上的排氣控制閥（3) 能根據(jù)熱氣源溫度自動調(diào)節(jié)排氣。
【文檔編號】F02G1/02GK203892042SQ201420215012
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】郭遠(yuǎn)軍 申請人:郭遠(yuǎn)軍