一種熱能轉(zhuǎn)子動力設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種熱能轉(zhuǎn)子動力設(shè)備，包括集熱器、保溫管、氣化反應(yīng)器、霧化器、氣缸、三角轉(zhuǎn)子、內(nèi)齒圈、齒輪、輸出軸、冷卻器、儲液罐、壓力閥、保溫層、自動排氣閥和機殼；機殼內(nèi)設(shè)有三角轉(zhuǎn)子，三角轉(zhuǎn)子中心設(shè)有內(nèi)齒圈，與內(nèi)齒圈配合的齒輪，齒輪固定在輸出軸上，三角轉(zhuǎn)子把氣缸分成三個均勻的獨立空間，內(nèi)齒圈與齒輪的齒數(shù)之比為3：2，氣缸兩邊分別設(shè)有氣化反應(yīng)器和自動排氣閥。本實用新型具有轉(zhuǎn)子引擎的轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一圈就作功三次，高馬力容積比；運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速高，體積較小、重量輕、低重心、震動?。还べ|(zhì)循環(huán)使用，無污染；熱能轉(zhuǎn)換效率65%-98%；能替代常規(guī)能源消耗，經(jīng)濟效益高，節(jié)能環(huán)保，噪音小。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于熱能動力設(shè)備領(lǐng)域，尤其是利用太陽能、地熱、可燃物燃燒產(chǎn)生的 高溫氣體、內(nèi)燃機熱能或尾氣、工廠排出的高溫氣體等熱能轉(zhuǎn)換成動能的動力機器。 一種熱能轉(zhuǎn)子動力設(shè)備

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的動力設(shè)備有蒸汽機、內(nèi)燃機、外燃機。
[0003] 蒸汽機：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；它是一種往復式機器，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：結(jié)構(gòu)復雜，對燃料要求較高，對燃料的潔凈度要求嚴格，對環(huán)境污染。
[0005] 外燃機，如斯特林發(fā)動機是其中一種，斯特林發(fā)動機與內(nèi)燃機比較具備以下優(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熱源（太陽能放射性同位素和核反應(yīng)等），而發(fā)動 機本身（除加熱器外）不需要作任何更改。同時斯特林發(fā)動機無需壓縮機增壓，使用一般 風機即可滿足要求，并允許燃料具有較高的雜質(zhì)含量；斯特林發(fā)動機單機容量小，機組容量 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)燃機少40%，降價空間 大；維護成本低。
[0007] 斯特林發(fā)動機在運行時，由于燃料在氣缸外的燃燒室內(nèi)連續(xù)燃燒，獨立于燃氣的 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)燃機的爆震做功和間 歇燃燒過程，從而實現(xiàn)了高效、低噪和低排放運行。高效：總能效率達到80%以上；低噪：1 米處裸機噪音底于68dBA ;低排放：尾氣排放達到歐5標準。
[0008] 由于工質(zhì)不燃燒，外燃機避免了傳統(tǒng)內(nèi)燃機的震爆做功問題，從而實現(xiàn)了高效率、 低噪音、低污染和低運行成本。外燃機可以燃燒各種可燃氣體，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。 只要熱腔達到700°C，設(shè)備即可做功運行，環(huán)境溫度越低，發(fā)電效率越高。外燃機最大的優(yōu)點 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)動機尚存在的主要問題和缺點是：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)較復雜，機器較為 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)動機的2-3 倍等。
[0010] 有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括泵、蒸發(fā)器、膨脹機、發(fā)電機、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)器把熱量傳給有機工質(zhì)。有機工質(zhì)在蒸 發(fā)器中定壓加熱，高壓的氣態(tài)有機工質(zhì)進入膨脹機膨脹做功，帶動發(fā)電機發(fā)電；膨脹機尾部 排出的有機工質(zhì)進入冷凝器中定壓冷凝，冷凝器出口的有機工質(zhì)經(jīng)過泵加壓后進入蒸發(fā)器 完成一次發(fā)電循環(huán)。
[0011]有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)存在轉(zhuǎn)換效率不高，體積大，需要借助結(jié)構(gòu)復雜的膨脹機做功。 [0012] 轉(zhuǎn)子發(fā)動機與傳統(tǒng)往復式發(fā)動機的比較：往復式發(fā)動機和轉(zhuǎn)子發(fā)動機都依靠空燃 混合氣燃燒產(chǎn)生的膨脹壓力以獲得轉(zhuǎn)動力。兩種發(fā)動機的機構(gòu)差異在于使用膨脹壓力的方 式。在往復式發(fā)動機中，產(chǎn)生在活塞頂部表面的膨脹壓力向下推動活塞，機械力被傳給連 桿，帶動曲軸轉(zhuǎn)動。對于轉(zhuǎn)子發(fā)動機，膨脹壓力作用在轉(zhuǎn)子的側(cè)面。從而將三角形轉(zhuǎn)子的三 個面之一推向偏心軸的中心。這一運動在兩個分力的力作用下進行。一個是指向輸出軸中 心的向心力，另一個是使輸出軸轉(zhuǎn)動的切線力（Ft)。
[0013] 一般發(fā)動機是往復運動式發(fā)動機，工作時活塞在氣缸里做往復直線運動，為了把 活塞的直線運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動，必須使用曲柄滑塊機構(gòu)。轉(zhuǎn)子發(fā)動機則不同，它直接將可 燃氣的燃燒膨脹力轉(zhuǎn)化為驅(qū)動扭矩。與往復式發(fā)動機相比，轉(zhuǎn)子發(fā)動機取消了無用的直線 運動，因而同樣功率的轉(zhuǎn)子發(fā)動機尺寸較小，重量較輕，而且振動和噪聲較低，具有較大優(yōu) 勢。
[0014] 轉(zhuǎn)子發(fā)動機的運動特點是：三角轉(zhuǎn)子的中心繞輸出軸中心公轉(zhuǎn)的同時，三角轉(zhuǎn)子 本身又繞其中心自轉(zhuǎn)。在三角轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，以三角轉(zhuǎn)子中心為中心的內(nèi)齒圈與以輸出軸中 心為中心的齒輪嚙合，齒輪固定在缸體上不轉(zhuǎn)動，內(nèi)齒圈與齒輪的齒數(shù)之比為3 :2。上述運 動關(guān)系使得三角轉(zhuǎn)子頂點的運動軌跡（即汽缸壁的形狀)似"8"字形。三角轉(zhuǎn)子把汽缸分成 三個獨立空間，三個空間各自先后完成進氣、壓縮、做功和排氣，三角轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)一周，發(fā)動機 點火做功三次。由于以上運動關(guān)系，輸出軸的轉(zhuǎn)速是轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)速度的3倍，這與往復運動式 發(fā)動機的活塞與曲軸1 :1的運動關(guān)系完全不同。
[0015] 轉(zhuǎn)子發(fā)動機的優(yōu)點是：轉(zhuǎn)子引擎的轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一圈就作功三次，與一般的四沖程 發(fā)動機每旋轉(zhuǎn)兩圈才作功一次相比，具有高馬力容積比（引擎容積較小就能輸出較多動力） 的優(yōu)點。另外，由于轉(zhuǎn)子引擎的軸向運轉(zhuǎn)特性，它不需要精密的曲軸平衡就能達到較高的運 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。整個發(fā)動機只有兩個轉(zhuǎn)動部件，與一般的四沖程發(fā)動機具有進、排氣活門等二十多 個活動部件相比結(jié)構(gòu)大大簡化，發(fā)生故障的可能性也大大減小。除了以上的優(yōu)點外，轉(zhuǎn)子引 擎的優(yōu)點亦包括體積較小、重量輕、低重心、震動小等。
[0016] 存在的不足是：油耗高，污染重。由于沒有往復式發(fā)動機的高壓縮比，使得燃燒不 能夠很充分。雖然馬自達公司曾經(jīng)給轉(zhuǎn)子發(fā)動機增加了單渦輪增壓和雙渦輪增壓等裝置， 但只是提高了輸出馬力，并適度的減少了尾氣排放，但還是與往復式發(fā)動機有著很大的差 距。磨損嚴重，零部件壽命短。由于三角轉(zhuǎn)子引擎的相鄰容腔間只有一個徑向密封片，徑向 密封片與缸體始終是線接觸，并且徑向密封片上與缸體接觸的位置始終在變化，因此三個 燃燒室非完全隔離(密封)，徑向密封片磨損快。引擎使用一段時間之后容易因為油封材料 磨損而造成漏氣問題，大幅增加油耗與污染。其獨特的機械結(jié)構(gòu)也造成這類引擎較難維修。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本實用新型克服了外燃機存在的膨脹室、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)動機的2-3倍等問題；克服了有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)需要膨脹機或汽 輪機，制造成本高的技術(shù)難題；克服了內(nèi)燃機星型發(fā)動機結(jié)構(gòu)較為復雜、制造成本高的問 題。本實用新型提出的熱能轉(zhuǎn)子動力設(shè)備是采用了現(xiàn)有轉(zhuǎn)子發(fā)動機結(jié)構(gòu)，結(jié)合斯特林發(fā)動 機、有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)發(fā)動機優(yōu)點的熱動力設(shè)備。由集熱器把熱能吸收后對氣化反應(yīng)器進 行加熱，使工質(zhì)高溫氣化彭脹推動三角轉(zhuǎn)子產(chǎn)生動能做功。
[0018] 本實用新型提供了 一種熱能轉(zhuǎn)換效率1?、工質(zhì)能循環(huán)使用、最大功率范圍內(nèi)能調(diào) 整工質(zhì)數(shù)量來調(diào)整輸出功率、能通過調(diào)整溫度進行調(diào)整輸出功率、機器輸出功率平穩(wěn)的熱 能轉(zhuǎn)子動力設(shè)備。
[0019] 本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種熱能轉(zhuǎn)子動力設(shè)備，包括集熱器、保溫管、氣 化反應(yīng)器、霧化器、氣缸、三角轉(zhuǎn)子、內(nèi)齒圈、齒輪、輸出軸、冷卻器、儲液罐、壓力閥、保溫層、 自動排氣閥和機殼；機殼內(nèi)設(shè)有三角轉(zhuǎn)子，三角轉(zhuǎn)子中心設(shè)有內(nèi)齒圈，與內(nèi)齒圈配合的齒 輪，齒輪固定在輸出軸上，三角轉(zhuǎn)子把氣缸分成三個均勻的獨立空間，內(nèi)齒圈與齒輪的齒數(shù) 之比為3 :2,氣缸兩邊分別設(shè)有氣化反應(yīng)器和自動排氣閥；集熱器通過保溫管連接氣化反 應(yīng)器，氣化反應(yīng)器進氣端設(shè)有霧化器，霧化器通過管道連接壓力閥，壓力閥通過管道連接儲 液罐；氣化反應(yīng)器設(shè)置在氣缸的進氣口；自動排氣閥設(shè)置在氣缸的出氣口；自動排氣閥通 過管道連接冷卻器，冷卻器通過管道連接儲液罐；氣缸外層設(shè)有保溫層。
[0020] 進一步，所述集熱器能吸收太陽能、地熱、可燃物燃燒產(chǎn)生的高溫氣體、內(nèi)燃機尾 氣、工廠排出的高溫氣體等熱能。
[0021] 進一步，所述氣化反應(yīng)器包括壓力殼、氣化導熱片、氣孔、霧化器，氣化導熱片設(shè)置 在壓力殼上，氣化導熱片上陣列設(shè)有氣孔，壓力殼進氣端設(shè)有霧化器。
[0022] 進一步，所述壓力閥關(guān)聯(lián)輸出軸，每完成一次循環(huán)壓力閥開啟關(guān)閉三次。
[0023] 上述熱能轉(zhuǎn)子動力設(shè)備做功的方法是：三角轉(zhuǎn)子的中心繞輸出軸中心公轉(zhuǎn)的同 時，三角轉(zhuǎn)子本身又繞其中心自轉(zhuǎn)，在三角轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，以三角轉(zhuǎn)子中心為中心的內(nèi)齒圈與 以輸出軸中心為中心的齒輪嚙合，齒輪固定在缸體上不轉(zhuǎn)動，內(nèi)齒圈與齒輪的齒數(shù)之比為 3 :2,上述運動關(guān)系使得三角轉(zhuǎn)子頂點的運動軌跡即氣缸壁的形狀是"8"字形；三角轉(zhuǎn)子把 氣缸分成三個獨立空間，三個空間各自先后完成進氣、冷卻、做功和排氣，三角轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)一 周做功三次；由于以上運動關(guān)系，輸出軸的轉(zhuǎn)速是轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)速度的3倍；集熱器吸收太陽 能、地熱、可燃物燃燒產(chǎn)生的高溫氣體、內(nèi)燃機熱能或尾氣、工廠排出的高溫氣體等熱能直 接或者通過管道傳遞熱量給氣化反應(yīng)器，管道內(nèi)設(shè)有流動的導熱介質(zhì)；液體工質(zhì)通過壓力 閥注入到霧化器進行霧化，氣化反應(yīng)器對霧化的工質(zhì)進行氣化膨脹；三角轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過自動排 氣閥時自動排氣閥打開，做功氣體通過自動排氣閥排出，排出的氣態(tài)工質(zhì)通過冷卻器冷卻， 此時三角轉(zhuǎn)子另一端部進氣部分的壓力閥打開，液體工質(zhì)通過霧化器注入到氣化反應(yīng)器內(nèi) 氣化膨脹推動三角轉(zhuǎn)子做功；壓力閥輪流開啟關(guān)閉，氣缸內(nèi)的三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)做功帶動輸出 軸旋轉(zhuǎn)把動能輸出。
[0024] 本實用新型的優(yōu)點是：1)轉(zhuǎn)子引擎的轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一圈就作功三次，具有高馬力容 積比；2)運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速高，體積較小、重量輕、低重心、震動小；3)工質(zhì)循環(huán)使用，無污染；4)熱能 轉(zhuǎn)換效率65%_98% ;5)能根據(jù)所需功率調(diào)整機器氣缸容量調(diào)整輸出功率；6)在最達功率范 圍內(nèi)能調(diào)整注液調(diào)整輸出功率；7)對工質(zhì)進行氣化做功整個過程不產(chǎn)生爆震；8)能替代常 規(guī)能源消耗，經(jīng)濟效益高，節(jié)能環(huán)保，噪音小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖2是本實用新型氣化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖；
[0027] 圖中：1為集熱器；2為保溫管；3為氣化反應(yīng)器；4為霧化器；5為氣缸；6為三角轉(zhuǎn) 子；7為內(nèi)齒圈；8為齒輪；9為輸出軸；10為冷卻器；11為儲液罐；12為壓力閥；13為保溫 層；14為自動排氣閥；15為機殼；16為壓力殼；17為氣化導熱片；18為氣孔。

【具體實施方式】
[0028] 參照附圖，本實用新型的實施方式是：
[0029] 實施例1
[0030] 一種熱能轉(zhuǎn)子動力設(shè)備，包括集熱器1、保溫管2、氣化反應(yīng)器3、霧化器4、氣缸5、 三角轉(zhuǎn)子6、內(nèi)齒圈7、齒輪8、輸出軸9、冷卻器10、儲液罐11、壓力閥12、保溫層13、自動排 氣閥14和機殼15 ;機殼15內(nèi)設(shè)有三角轉(zhuǎn)子6,三角轉(zhuǎn)子6中心設(shè)有內(nèi)齒圈7,與內(nèi)齒圈7配 合的齒輪8,齒輪8固定在輸出軸9上，三角轉(zhuǎn)子6把氣缸5分成三個均勻的獨立空間，內(nèi)齒 圈7與齒輪8的齒數(shù)之比為3 :2,氣缸5兩邊分別設(shè)有氣化反應(yīng)器3和自動排氣閥14 ;集 熱器1通過保溫管2連接氣化反應(yīng)器3,氣化反應(yīng)器3進氣端設(shè)有霧化器4,霧化器4通過 管道連接壓力閥12,壓力閥12通過管道連接儲液罐11 ;氣化反應(yīng)器3設(shè)置在氣缸5的進氣 口；自動排氣閥14設(shè)置在氣缸5的出氣口；自動排氣閥14通過管道連接冷卻器10,冷卻器 10通過管道連接儲液罐11 ;氣缸5外層設(shè)有保溫層13。
[0031] 實施例2
[0032] 如實施例1中的星型熱能動力設(shè)備，所述氣化反應(yīng)器3包括壓力殼16、氣化導熱片 17、 氣孔18、霧化器4,氣化導熱片17設(shè)置在壓力殼16上，氣化導熱片17上陣列設(shè)有氣孔 18, 壓力殼16進氣端設(shè)有霧化器4 ;所述壓力閥12關(guān)聯(lián)輸出軸9,每完成一次循環(huán)壓力閥開 啟關(guān)閉三次。
【權(quán)利要求】
1. 一種熱能轉(zhuǎn)子動力設(shè)備，包括集熱器（1)、保溫管（2)、氣化反應(yīng)器（3)、霧化器（4)、 氣缸（5)、三角轉(zhuǎn)子（6)、內(nèi)齒圈（7)、齒輪（8)、輸出軸（9)、冷卻器（10)、儲液罐（11)、壓力 閥（12)、保溫層（13)、自動排氣閥（14)和機殼（15);機殼（15)內(nèi)設(shè)有三角轉(zhuǎn)子（6)，三角轉(zhuǎn) 子（6)中心設(shè)有內(nèi)齒圈（7)，與內(nèi)齒圈（7)配合的齒輪（8)，齒輪（8)固定在輸出軸（9)上，三 角轉(zhuǎn)子（6)把氣缸（5)分成三個均勻的獨立空間，內(nèi)齒圈（7)與齒輪（8)的齒數(shù)之比為3 : 2，氣缸（5 )兩邊分別設(shè)有氣化反應(yīng)器（3 )和自動排氣閥（14 );集熱器（1)通過保溫管（2 )連 接氣化反應(yīng)器（3 )，氣化反應(yīng)器（3 )進氣端設(shè)有霧化器（4 )，霧化器（4 )通過管道連接壓力閥 (12 )，壓力閥（12 )通過管道連接儲液罐（11);氣化反應(yīng)器（3 )設(shè)置在氣缸（5 )的進氣口；自 動排氣閥（14)設(shè)置在氣缸（5)的出氣口；自動排氣閥（14)通過管道連接冷卻器（10)，冷卻 器（10 )通過管道連接儲液罐（11);氣缸（5 )外層設(shè)有保溫層（13 )。
2. 如權(quán)利要求1所述熱能轉(zhuǎn)子動力設(shè)備，其特征是，所述集熱器（1)能吸收太陽能、地 熱、可燃物燃燒產(chǎn)生的高溫氣體、內(nèi)燃機尾氣、工廠排出的高溫氣體。
3. 如權(quán)利要求1所述熱能轉(zhuǎn)子動力設(shè)備，其特征是，所述氣化反應(yīng)器（3)包括壓力殼 (16)、氣化導熱片（17)、氣孔（18)、霧化器（4)，氣化導熱片（17)設(shè)置在壓力殼（16)上，氣化 導熱片（17)上陣列設(shè)有氣孔（18)，壓力殼（16)進氣端設(shè)有霧化器（4)。
4. 如權(quán)利要求1所述熱能轉(zhuǎn)子動力設(shè)備，其特征是，所述壓力閥（12)關(guān)聯(lián)輸出軸（9)， 每完成一次循環(huán)壓力閥開啟關(guān)閉三次。
【文檔編號】F02G1/053GK203892047SQ201420215011
【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】郭遠軍 申請人:郭遠軍