CN102022137B - 二冲程热基水蒸气发动机 - Google Patents

Abstract

二冲程热基水蒸气发动机，属于蒸汽发动机技术领域。包括气缸、活塞、连杆、曲轴、飞轮、排气阀、水泵、水箱，活塞设置在气缸内，连杆的两端分别连接活塞和曲轴，曲轴连接飞轮，水泵连接水箱和气缸，其特征是设有热基、喷水装置和温度/水量控制阀，热基在气缸底部，喷水装置设置在气缸、活塞和热基构成的封闭腔内与水泵连接，温度/水量控制阀安装在喷水装置与水泵连接的管路中，并连着热基，所述气缸壁上设有排气阀。本发明结构简单合理，生产制造容易，成本低。利用吸收外界热源的热量，将喷入气缸内的水气化，推动活塞做功。提高了能源利用率，节约了能源消耗，发动机使用寿命长。

Description

二冲程热基水蒸气发动机

技术领域

本发明涉及一种发动机，尤其是利用余热的蒸汽发动机结构，属于蒸汽发动机技术领域。

背景技术

当前，世界能源消耗巨大，能源供应紧张，而能源的利用率却并不高，大量的能源以各种热的形式排入大气中，未被有效利用。如内燃机，只将消耗的燃料的三分之一用于做功，其余三分之二被以尾气方式排入大气中，其中排气口的温度可高达700～800℃。传统蒸汽机由高压锅炉、控制阀、气缸、活塞、曲轴、飞轮等组成，但不能有效利用这些热量且本身效率又不高。如能提高能源利用率，必将能减少能源的消耗，顺应当今低碳、可持续发展的历史潮流。

发明内容

本发明的目的就是为顺应当今低碳、可持续发展的历史潮流，提供一种利用各种余热提供的能量的二冲程热基水蒸气发动机。

本发明的目的是通过对现有蒸汽机的改进实现的，二冲程热基水蒸气发动机，包括气缸、活塞、连杆、曲轴、飞轮、排气阀、水泵、水箱，活塞设置在气缸内，连杆的两端分别连接活塞和曲轴，曲轴连接飞轮，水泵连接水箱和气缸，其特征是设有热基、喷水装置和温度/水量控制阀，热基在气缸底部，喷水装置设置在气缸、活塞和热基构成的封闭腔内与水泵连接，温度/水量控制阀安装在喷水装置与水泵连接的管路中，并连着热基，排气阀设置在气缸壁上。

所述的热基背向气缸的外侧面上设有利于吸收热量的吸热结构，面向气缸封闭腔的面上设有利于向水中传递热量的散热结构。

所述的热基的材料为耐高温、热传导率好的金属。

所述的安装在喷水装置与水泵连接的管路中温度/水量控制阀与热基相接触连接，温度/水量控制阀监测热基的温度和控制进入气缸内的水量。

所述的气缸为单缸或双缸或多缸。

所述的气缸为直列或对置。

本发明结构简单合理，生产制造容易，成本低。利用吸收外界热源的热量，将喷入气缸内的水气化，推动活塞做功。热基的材料采用耐高温、热传导率好的金属，进入气缸的水可以是冷水，也可以利用各种回收的热水，提高了能源利用率，节约了能源消耗。

附图说明

图1是本发明的实施例的主视结构示意图；

图2是本发明的实施例的侧视结构示意图；

图3是本发明的实施例的曲轴结构示意图。

图中：1热基，2气缸，3活塞，4温度/水量控制阀，5喷水装置，6连杆，7曲轴，8飞轮，9排气阀，10水泵，11水箱。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，二冲程热基水蒸气发动机，由气缸2，活塞3，连杆6，曲轴7，飞轮8，排气阀9，水泵10，水箱11，喷水装置5、热基1和温度/水量控制阀4等安装连接构成。

本实施例采用直列(也可以采用对置)四个气缸(也可以是单缸或双缸或三缸)，气缸壁上部设置排气阀9。活塞3设置在气缸2内，连杆6的两端分别连接活塞3和曲轴7，曲轴7连接飞轮8，水泵10连接水箱11和气缸2，热基1固定连接在气缸2底部，喷水装置5设置在气缸2、活塞和热基1构成的封闭腔内与水泵10连接，温度/水量控制阀4安装在喷水装置5与水泵10连接的管路中，温度/水量控制阀4与热基1接触连接，温度/水量控制阀4监测热基1的温度和控制进入气缸内的水量。热基1的材料为耐高温、热传导率好的金属。热基1背向气缸的外侧面上设有利于吸收热量的吸热结构，面向气缸封闭腔的面上设有利于向水中传递热量的散热结构。

气缸需要有很好的保温功能，尽量减少工作过程中的热量散失，提高蒸汽发动机的效率。

A、B、C、D气缸为直列排放，气缸结构完全一样，且内均有活塞。A、B、C、D气缸内的曲轴对称放置。

利用导热率非常好的热基1吸收外界热源的热量，将喷入气缸2内的水气化，推动活塞做功。

附图及实例仅表达本发明的一个实施例基本结构原理，采用四缸直列形式，曲轴3结构与普通四缸直列内燃机曲轴结构相似。

飞轮8可以保证蒸汽发动机连续运行。

温度/水量控制阀4的一端连着热基1，用于监测热基1温度。

温度/水量控制阀4的一端连着喷水装置5，根据热基1的温度向喷水装置提供相应的水量，以保证蒸汽发动机可以持续高效运行。

本发明采用内燃机尾气为热源时，需将热基1嵌入排气管中，以吸收内燃机尾气中的热量，且热基应尽量靠近内燃机排气口，以便更好的吸收内燃机尾气中的热量。喷入气缸2的水可采用内燃机冷却水。

二冲程热基水蒸气发动机的主要工作过程：当内燃机工作时，热基便从内燃机排出的高温尾气中吸收热量。当热基达到一定的温度时，温度/水量控制阀便打开，水泵将内燃机冷却水箱中的一定量的热水抽出，通过喷水装置以水雾形式喷向热基1，热基迅速将水气化为水蒸气，水蒸气迅速膨胀，推动活塞3向上运动，并最终驱动曲轴7作旋转运动，此时蒸汽发动机开始做功冲程，当活塞3向上运动到最高点时，蒸汽发动机做功冲程结束，排气压缩冲程开始；当活塞3到达最高点后，排气阀9打开，开始排气过程，当活塞3向下运行到一定阶段，排气阀9关闭，蒸汽发动机排气过程结束，当活塞3继续向下运动，此时气缸2内气体被压缩，蒸汽发动机压缩过程开始，当活塞3到达最低点时，蒸汽发动机压缩过程结束。当活塞到达最低点时，喷水装置5又向热基1喷入水雾，新的做功冲程又开始了。在此，二冲程热基水蒸气发动机用两个冲程实现了三个过程：做功、排气、压缩。

由于二冲程热基水蒸气发动机只有两个冲程，做功频率高，摩擦损失小，因此二冲程热基水蒸气发动机可以做得更紧凑，且效率高。

本发明与普通蒸汽机相比，只需热基达到一定的温度，二冲程热基水蒸气发动机便可启动运行，大大降低了启动时间。

上述对二冲程热基水蒸气发动机的工作原理进行分析可知，它可实现低速、大扭矩运行。

二冲程热基水蒸气发动机充分利用内燃机尾气及冷却水中的热量，使之对外做功，提高了内燃机对外做功的效率。

如将本发明应用于汽车发动机上，将二冲程热基水蒸气发动机做的功用于发电，取代汽车发动机中的发电装置，必将减轻汽车发动机的负担，使汽车发动机更加高效地驱动汽车运行。从这个意义上讲，本发明在一定程度上提高了汽车发动机的运行效率，节省了能源。

Claims (1)

1.二冲程热基水蒸气发动机，包括气缸(2)、活塞(3)、连杆(6)、曲轴(7)、飞轮(8)、排气阀(9)、水泵(10)、水箱(11)，活塞(3)设置在气缸(2)内，连杆(6)的两端分别连接活塞(3)和曲轴(7)，曲轴(7)连接飞轮(8)，水泵(10)连接水箱(11)和气缸(2)，其特征是设有热基(1)、喷水装置(5)和温度/水量控制阀(4)，热基(1)在气缸(2)底部，喷水装置(5)设置在气缸(2)、活塞(3)和热基(1)构成的封闭腔内与水泵(10)连接，温度/水量控制阀(4)安装在喷水装置(5)与水泵(10)连接的管路中，且连着热基(1)，排气阀(9)设置在气缸壁上；

所述的热基(1)背向气缸的外侧面上设有利于吸收热量的吸热结构，面向气缸封闭腔的面上设有利于向水传递热量的散热结构；

所述的热基(1)的材料为耐高温、热传导率好的金属；

所述的安装在喷水装置(5)与水泵(10)连接的管路中温度/水量控制阀(4)与热基(1)相接触连接，温度/水量控制阀(4)监测热基(1)的温度和控制进入气缸内的水量；

所述的气缸(2)为直列或对置。

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