CN203892042U - 一种v型负压动力设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种V型负压动力设备,包括连接管、进气单向阀、排气控制阀、气缸、活塞、活塞环、连杆、曲轴、散热器、转动轴和机壳;机壳上气缸分成两组,把相邻气缸以一定夹角布置一起,左右两列气缸中心线的夹角γ<180°,两组气缸形成一个夹角的平面,从侧面看气缸排列呈V字形。本实用新型的V型结构缩短了机体的长度和高度;气缸之间已相互错开布置,有较大的空间,在最达功率范围内能调整高温气体进气量调整输出功率;该设备是对高温热气进行循环利用,经济效益高,节能环保,噪音小。
Description
技术领域
本发明属于热能动力设备领域,尤其是利用太阳能、地热、可燃物燃烧产生的高温气体、内燃机热能或尾气、工厂排出的高温气体等热能转换成动能的动力机器。
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***(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***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***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***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***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。
水平对置发动机的最大优点是重心低。由于它的汽缸为“平放”,不仅降低了汽车的重心,还能让车头设计得又扁又低,这些因素都能增强汽车的行驶稳定性。同时,水平对置的汽缸布局是一种对称稳定结构,这使得发动机的运转平顺性比V型发动机更好,运行时的功率损耗也是最小。当然更低的重心和均衡的分配也为车辆带了更好的操控性。缺点是:除了因为水平对置结构较为复杂外,还有如机油润滑等问题很难解决。横置的气缸因为重力的原因,会使机油流到底部,使一边气缸得不到充分的润滑。虽然保时捷和斯巴鲁很好的解决了众多技术难题,但高精度的制造要求也带来了更高的养护成本,并且由于机体较宽,因而并不利于布局。
V型发动机,简单的说就是将所有汽缸分成两组,把相邻汽缸以一定夹角布置一起(左右两列气缸中心线的夹角γ<180°),使两组汽缸形成一个夹角的平面,从侧面看汽缸呈V字形(通常的夹角为60°),故称V型发动机。
与我们上面介绍的直列布局形式相比,V型发动机缩短了机体的长度和高度,而更低的安装位置可以便于设计师设计出风阻系数更低的车身,同时得益于汽缸对向布置,还可抵消一部分振动,使发动机运转更为平顺。由于汽缸之间已相互错开布置,因此在汽缸之间有较大的空间,这样便于通过扩大汽缸直径来提高排量和功率。V型发动机的汽缸均成一角度对向布置,可以抵消一部分振动。不足之处是:V型发动机的缺点是必须使用两个汽缸盖,结构较为复杂。另外其宽度加大后,发动机两侧空间较小,不易再安排其它装置。
发明内容
本发明克服了外燃机存在的膨胀室、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***需要膨胀机或汽轮机,制造成本高的技术难题;克服了内燃机V型发动机结构较为复杂、制造成本高的问题。本发明提出的V型负压动力设备是采用了现有V型发动机结构,结合斯特林发动机、有机朗肯循环***和内燃机V型发动机优点的负压动力设备。是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。
本发明提供了一种热能转换效率高、最大功率范围内能调整高温气体进气量来调整输出功率、能通过调整温度进行调整输出功率、机器输出功率平稳的V型负压动力设备。
本发明采用的技术方案是:一种V型负压动力设备,包括连接管、进气单向阀、排气控制阀、气缸、活塞、活塞环、连杆、曲轴、散热器、转动轴和机壳;机壳上气缸分成两组,把相邻气缸以一定夹角布置一起,左右两列气缸中心线的夹角γ<180°,两组气缸形成一个夹角的平面,从侧面看气缸排列呈V字形;气缸内分别设有活塞,活塞上设有活塞环;活塞连接连杆,连杆连接曲轴,曲轴连接转动轴,转动轴通过轴承固定在机壳上;气缸的上止点设有进气单向阀和排气控制阀;气缸外层设有散热器;气缸顶部设有缸盖。
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。
上述V型负压动力设备做功方法如下: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低压缸;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;通过多个气缸轮流做功,通过转动轴把动能输出。
本发明的优点是:1)V型结构缩短了机体的长度和高度;2)气缸之间已相互错开布置,有较大的空间,能扩大气缸直径来提高排量和功率;3)热能转换效率15%-65%;4)能根据所需功率调整机器气缸容量调整输出功率;5)在最达功率范围内能调整高温气体进气量调整输出功率;6)该设备是对高温热气进行循环利用,经济效益高,节能环保,噪音小。
附图说明
图1是本发明结构示意图;
图2是V型发动机结构示意图;
图中:1为连接管;2为进气单向阀;3为排气控制阀;4为气缸;5为活塞;6为活塞环;7为连杆;8为曲轴; 9为散热器;10为转动轴;11为机壳;12为缸盖。
具体实施方式
参照附图,本发明的实施方式是:
实施例1
一种V型负压动力设备,包括连接管1、进气单向阀2、排气控制阀3、气缸4、活塞5、活塞环6、连杆7、曲轴8、散热器9、转动轴10、机壳11和缸盖12;机壳11上气缸4分成两组,把相邻气缸4以一定夹角布置一起,左右两列气缸4中心线的夹角γ<180°,两组气缸4形成一个夹角的平面,从侧面看气缸4排列呈V字形,通常的夹角为60°;气缸4内分别设有活塞5,活塞5上设有活塞环6;活塞5连接连杆7,连杆7连接曲轴8,曲轴8连接转动轴10,转动轴10通过轴承固定在机壳11上;气缸4的上止点设有进气单向阀2和排气控制阀3;气缸4外层设有散热器9;气缸4顶部设有缸盖12。
实施例2
如实施例1中的V型热能动力设备,所述气化反应器3包括气化导热片和分布在气化导热片上的气孔;所述进气单向阀8关联曲轴,每完成一次循环压力阀开启关闭一次;本实施例以6气缸结构为例,左右两组气缸成V型结构,左边气缸最外边两个气缸和右边最中间一个气缸同时做功;右边气缸最外边两个气缸和左边最中间一个气缸同时做功;V型热能动力设备气缸4数量一般为5、6、8、10、12、16。
Claims (5)
1.一种V型负压动力设备,包括连接管(1)、进气单向阀(2)、排气控制阀(3)、气缸(4)、活塞(5)、活塞环(6)、连杆(7)、曲轴(8)、散热器(9)、转动轴(10)、机壳(11)和缸盖(12);机壳(11)上气缸(4)分成两组,把相邻气缸(4)以一定夹角布置一起,左右两列气缸(4)中心线的夹角γ<180°,两组气缸(4)形成一个夹角的平面,从侧面看气缸(4)排列呈V字形;气缸(4)内分别设有活塞(5),活塞(5)上设有活塞环(6);活塞(5)连接连杆(7),连杆(7)连接曲轴(8),曲轴(8)连接转动轴(10),转动轴(10)通过轴承固定在机壳(11)上;气缸(4)的上止点设有进气单向阀(2)和排气控制阀(3);气缸(4)外层设有散热器(9);气缸(4)顶部设有缸盖(12)。
2.如权利要求1所述V型负压动力设备,其特征是,所述散热器(9)制成散热片形式。
3.如权利要求1所述V型负压动力设备,其特征是,在所述散热器(9)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V型负压动力设备,其特征是,在所述缸盖(12)中部设有进气单向阀(2)。
5.如权利要求1所述V型负压动力设备,其特征是,所述气缸(4)上的排气控制阀(3)能根据热气源温度自动调节排气。
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2014
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