专利名称：水能发电动力机的制作方法
技术领域：
本发明是由发电机供电给电能内热蒸气动力机产生动力，电能内热蒸气动力机产生动力带动发电机。二机组合成一机相互依赖，相互转换能量的同时产生电能或机械能的技术方案。它是建立在电能内热蒸气动力机，用电量小，功率大的发明基础上。所以，本发明所属动力机技术研究领域。
背景技术：
对本发明有参考作用的现有技术为柴油、汽油发电机，电动机，蒸气机，电热原理等。本发明是根据柴油、汽油发电机原理而设计构思的二机组合成一机。参考电动机，内燃机，蒸汽机，电热原理而设计构思的电能内热蒸汽动力机。它是利用电能发热对喷入气缸电热室的沸水加热急剧蒸发膨胀。推动活塞上下运行作功，从而使热能转化成机械能，由于它用电量小，功率大，使水能发电动力机具发电机，动力机的双向设计性。
发明内容
本机是在综合总结过去动力机技术的基础上所创造发明的，使动力机作功不需燃油成为现实，同时本机具有电能和机械能的双向设计性，使电力应用更广泛。
水能发电动力机的发明是建立在电能内热蒸汽动力机发明的基础上，电能内热蒸汽动力机是水能发电动力机的核心技术，下面说明电能内热蒸汽动力机的
发明内容
一.)电能内热蒸气动力机工作原理电能内热蒸气动力机是通过三个工作过程来实现将热能转化成机械能的机器，在这里是将内燃机气缸燃烧室改为气缸电热室，由内燃机燃油膨胀作功，改为达到沸点的水喷入恒定高温的气缸电热室急剧蒸发膨胀作功。
1.)三个工作过程为①.压缩过程将气缸内蒸气进行压缩，使其温度与压力升高，气缸电热室升至恒定高温.②.加热膨胀过程将达到沸点的水喷入气缸电热室，使其遇热剧烈汽化膨胀汽体温度和压力急剧上升推动活塞作功。③.排汽过程将膨胀作功后的蒸气排出，为下个循环作准备。
上述过程周而复始地不断进行着，每个过程完成一遍，称为一个工作循环。活塞在气缸中上下往复运动，借助曲柄连杆机构把它转变为曲轴的旋转运动。
二.)电能内热蒸气动力机的基本概念现对照附图1说明如下①.上止点活塞上行到达的最高位置，此时活塞与曲轴中心距离最远。②.下止点活塞下行到达的最低位置，此时活塞与曲轴中心距离最近。③.活塞行程也称活塞冲程即活塞从上止点移到下止点或从下止点移动到上止点所走过的距离。活塞移动一个行程曲轴正好旋转半周(即180°)④.气缸工作容积；活塞从上止点到下止点或下止点移动到上止点所经过的空间容积也称活塞排量。⑤.气缸电热室容积活塞位于上止点位置时，活塞顶上面的空间容积。⑥.气缸总容积活塞位于下止点时，气缸内的容积。⑦.压缩比气缸总容积与气缸电热室容积的比值，压缩比应设计在8-15之间。⑧.总排量多缸电能内热蒸汽动力机所有气缸工作容积之和。二.)四冲程与二冲程电能内热蒸气动力机的比较活塞连续运行4个冲程(即活塞上、下各移动两次，曲轴转两圈)的工作过程中，完成一个工作循环(压缩—加热膨胀—排气)的电能内热蒸汽动力机叫做四冲程电能内热蒸汽动力机。活塞连续运行两个冲程(即活塞上、下各移动一次，曲轴转一周)过程中完成一个工作循环的电能内热蒸汽动力机叫做二冲程电能内热蒸气动力机。由于本机不需进气过程，热效率利用高、功率大。二冲程与四冲程依生产需要设计。三.)电能内热蒸气动力机的组成①.机体组件包括机体(与发电机形成一个整体；气缸体、曲轴箱)，油底壳、气缸套、气缸盖等，它是本机的固定机件，是所有往复运动和回转运动的导向件和支承件，承受着各种负荷，并在相应部位安装各种辅助系统部件。②.曲柄连杆机构包括活塞组、连杆组、曲轴、飞轮等，它的功用是传递电能内热蒸汽动力机气缸中急剧蒸发膨胀所作的功，使其转变为飞轮的旋转运动，从而输出机械能。③.排气机构包括排气门、摇臂、推杆、挺杆、凸轴等，它是实现本机排气过程的控制机构，它的作用是按照所进行的工作过程，定时开启和关闭排气门，使作功后的蒸汽排出，排气机构常见的有两种型式一是气门式，它是凸轮驱动气门来控制排气过程，四冲程电能内热蒸汽动力机都是采用气门式排气机构。一是气孔式，它是在气缸套中间开有排气孔，通过活塞位移来控制排气过程，是二冲程电能内热蒸汽动力机常用的一种排气机构，另外排气时经过排气消声器以降低噪声。④.润滑系统包括机油冷却器、机油泵、机油滤消器等，有密封防锈等作用，常见的方式有飞溅式、压力式、复合式三种，为了使本机可靠工作并延长使用寿命，可采用复合式润滑法。⑤.水箱由储水箱和蒸发水箱组成，蒸发式水冷却水箱，即是冷却气缸余热的水，同时也是对本机用水的第一步加热，当用水低于水位线时，漂浮开关自动将储水箱的水供入蒸发水箱，如附图2所示。⑥.自动保温热水器本机沸水供给来自两个相连的密封自动保温热水器；保障沸水供给，即是保障本机工作正常的保障，自动保温热水器选用现有技术，如附图2所示。⑦.沸水供给系统包括输水泵、滤清器、喷水泵、调速器、喷水器、高压保温水管，它的作用是按照本动力机工作过程的需要，将一定数量的沸水，在一定时间内，用一定的压力，喷入气缸电热室，使水雾化良好，急剧蒸发膨胀作功，如附图3所示。⑧.气缸电热室气缸电热室内径略大于气缸室，电热丝窜连绕在发热叶片内，发热叶片连成一个整体，以免落入气缸室，电热叶片均匀分布于气缸电热室，气缸电热室中间喷雾口至气缸上止点留有圆形空间，供沸水均匀喷雾至各个叶片室急剧遇热蒸发，如附图4所示。⑨.启动系统利用外电或者蓄电启动，首先供电给自动保温热水器、使水加热至沸点，再供电给气缸电热室，使气缸电热室达到恒定高温，然后供电给启动电机，启动电能内热蒸汽动力机，机组运转正常后，转换本机发电机供电。
以上电能内热蒸汽动力机的组成，制造时请参考现有柴油机技术。
水能发电动力机的组成水能发电动力机由发电机，控制箱，电能内热蒸汽动力机组成，发电机技术选用现有发电机技术。控制箱同现有发电机组控制箱原理基本相同，主要用于发电机的送电、配电、调整电压，以及电能内热蒸汽动力机的控制、启动、测量、保护。电能内热蒸汽动力机，详见电能内热蒸汽动力机组成部分。水能发电动力机组成如附图5所示。
水能发电动力机主要性能指标及工作原理这里以型号24GF9柴油发电机组为例说明，发电机型号为TZS-24，转速1500转/每分，电压400/230伏，功率24千瓦匹配柴油机型号为2135D，功率为40马力推算。从2135D柴油机使用说明书上得知，其外特性参数为转速1500转/每分，燃油消耗率250克/千瓦小时，耗油量为7KG/每小时，有效功率29.5千瓦，排气温度450℃，也就是说若要TZS-24发电机正常运转发电，需匹配40马力柴油机同等功率的电能内热蒸气动力机。因为40马力柴油机每小时耗油量7KG，即1马力柴油机每小时耗油量为350克，所以40马力电能内热蒸汽动力机每小时热水汽化量也应为7KG即1马力电能内热蒸汽动力机每小时耗水量为350克。根据实践实验得知220伏电压1000瓦功率发热丝每小时汽化量为1500克。即40马力电能内热蒸气动力机正常运转情况下，气缸电热室需9.3千瓦功率的供电量才能满足吸热消耗(即蒸发膨胀作功)，也就是9.3千瓦的电热叶片在1小时内对喷入的沸水汽化量为7KG，这里发电机为24千瓦，减去电能内热蒸汽动力机所消耗的电能9.3千瓦，再减去自动保温热水器，所消耗的2千瓦，即为发电量为12.7千瓦的水能发电动力机的发电用机，若将这12.7千瓦电能换算成电能内热蒸汽动力机功率，即24千瓦发电机可匹配94.8马力的电能内热蒸汽动力机，减去发电机需消耗的40马力，即为54.28马力输出功率的水能发电动力机动力用机，或者将水能发电动力机发电用机的12.7千瓦电能匹配电动机或者电能内热蒸汽动力机，这样原理生产的车辆既能实现动力机以水代油，同时车辆停止时，还可作为发电机用实现水能发电动力机广泛应用化。
本发明与现有技术相比具有的优点水能发电动力机由发电机与电能内热蒸汽动力机组合成一机的发明构思与现有技术柴油、汽油发电机组相比具有的优点是现有技术柴油、汽油发电机是靠内燃机燃油作功来发电，是消耗燃油、污染环境的单纯性发电机，而水能发电动力机是电能内热蒸汽动力机依靠发电机供电产生热量来对水加热蒸发膨胀作功，它以用电量小，以水代油，功率大的动力优点来带动发电机发电形成自身循环式、相互依赖、相互转换能量的同时产生电能或机械能，使动力机作功不需燃油成为现实，并且一机多功能，实现电气自动化。
附图1说明，电能内热蒸汽动力机基本名词1、上止点 2、下止点 3、活塞冲程 4、工作容积 5、气缸电热室容积 6、2X曲臂活塞冲程 7、串连电热叶片附图2说明水箱结构1、储水箱进水口 2、蒸汽出口 3、漂浮开关 4、气缸盖 5、气缸体 6、蒸发水箱 7、输水管 8、第一自动保温热水器 9、输水管口 10、第二自动保温热水器11、沸水供给管口至沸水供给系统 12、储水箱 13、电热及电热控制系统附图3说明沸水供给系统1、第二自动保温热水器 2、粗滤器 3、输水泵 4、精滤器 5、调速器 6、喷水泵 7、高压水管 8、喷水器 9、回水管 10、第一自动保温热水器附图4说明气缸电热室1、发热叶片 2、喷雾空间 3、电热蒸发室 4、气缸电热室外体 5、气缸体6、活塞 7、发热丝附图5说明水能发电动力机组成框架图1、机体 2、发电机 3、控制箱 4、电能内热蒸汽动力机 5、排气管 6、供电电线 7、主轴摘要
由二冲程电能内热蒸汽动力机组成的水能发电动力机1、喷雾孔 2、电热叶片 3、气缸电热室 4、排气筒 5、12蒸发水箱 6、活塞 7、飞轮 8、曲柄连杆 9、底架 10、发电机 11、控制箱 13、供电线路
权利要求
1.一种水能发电动力机，由发电机、控制箱、电能内热蒸汽动力机组成，它与最接近的现有的必要技术特征是同柴油、汽油发电机组都是动力机带动发电机发电，这时发电机选用现有技术。水能发电动力机区别于柴油、汽油发电机组的技术特征是柴油、汽油发电机是靠柴油、汽油机燃烧柴油、汽油作功，来带动发电机旋转发电，它是单纯用来发电用的发电机组，而水能发电动力机是靠电能内热蒸汽动力机以水代油利用发电机电能发热蒸发膨胀作功来带动发电机发电。它具节能环保的优点，并且可动力机、发电机双向设计。
2.根据权利要求1所述的水能发电动力机，其特征在于，由发电机、控制箱、电能内热蒸汽动力机二机组合成一体的自身循环式相互依赖、相互转换能量的同时产生电能或者机械能，电能内热蒸汽动力机依靠发电机电能在气缸电热室发热对喷入的沸水蒸发膨胀作功，带动发电机旋转，发电机依靠电能内热蒸汽动力机作功带动发电。
3.根据权利要求1所述的动力机，其特征在于，既可设计成发电用机，又可设计成动力用机，按电能内热蒸汽动力机功率大于发电机功率10％设计，此时，发电机所发的电除供所匹配的电能内热蒸汽动力机用电量外，还剩有多余的电能量可作为外电源用，这样的设计为水能发电动力机发电用机设计，若按发电机输出功率设计的电能内热蒸汽动力机，此时，电能内热蒸汽动力机的功率除带动发电机所消耗的功率外，还剩有多余的功率，可作为外动力，这样的设计为水能发电动力机的动力用机设计；电能内热蒸汽动力机是水能发电动力机的主要组成部分，它与现有技术共有的必要技术特征是与电动机共有的必要技术特征是动力机作功时要消耗电能。与内燃机共有的必要技术特征是液体在气缸内蒸发膨胀推动活塞作功来实现将热能转化成机械能。与蒸汽机共有的必要技术特征是将水加热蒸发膨胀作功产生动力；电能内热蒸汽动力机区别于电动机的特征是电动机作功是利用电磁感应将电能转化成机械能。它的功率因数小于1，即供电量必须大于用电量，而电能内热蒸汽动力机作功时是将电能供给气缸电热室电阻性电热材料发热来蒸发喷入气缸电热室的沸水，急剧汽化膨胀作功，它的功率因数为1，即用电量等于发电量即可满足。
4.根据权利要求1所述的动力机，电能内热蒸汽动力机作功过程中，将电能供给气缸电热室电阻性电热材料发热来蒸发喷入气缸内的沸水(或者其它蒸发性液体)蒸发膨胀作功，它功率因数为1，用电量小，功率大的发明构思。电能内热蒸汽动力机区别于内燃机的特征是内燃机是将燃油喷入气缸燃烧室燃烧，使气缸内的温度和压力急剧上升推动活塞作功，而电能内热蒸汽动力机是将经过加热达到沸点的水喷入达到恒定高温的气缸电热室急剧蒸发膨胀作功；电能内热蒸汽动力机区别于内燃机的主要特征是以水代替燃油，作功的同时需要消耗电能。
5.根据权利要求1所述的动力机，其特征在于，以水(或者其它蒸发性液体)代替燃油，利用电能在气缸内蒸发膨胀推动活塞在气缸内往复运动，借助曲柄连杆机构，把它转变为曲轴的旋转运动，从而实现将热能转化成机械能的发明构思；电能内热蒸汽动力机区别于现有蒸汽机的特征是蒸汽机是在锅炉里烧煤或者其它燃料对水加热形成蒸汽，由蒸汽蒸发膨胀推动叶轮旋转作功，而电能内热蒸汽动力机虽同属蒸汽机，它有蒸汽机在锅炉里燃烧对水加热的基础上创新为利用电能在气缸电热室对喷入的热水加热，在蒸汽机蒸汽推动叶轮作功的基础上，创新为蒸汽推动活塞作功。
6.根据权利要求1所述的动力机，其特征在于，利用电能在气缸电热室对喷入的沸水加热急剧气化形成蒸汽和利用蒸汽推动活塞作功的发明构思。
7.根据权利要求1所述的动力机，其特征是储水箱的水经过漂浮开关自动控制流入蒸发水箱，经蒸发水箱第一步预热后被输水泵抽入第一密封自动保温热水器加热再至第二密封自动保温热水器加热，以保障机器的沸水供给。
8.根据权利要求3所述的动力机，其特征在于，包括在利用水能发电动力机发电用机的电能带动电动机或者电能内热蒸汽动力机形成的组合式动力机的发明构思。
9.根据权利要求1所述的动力机，其特征在于，电能内热蒸汽动力机是水能发电动力机的核心技术，同时它也可利用电能作动力机独立使用。
全文摘要
本发明所属动力机械研究领域。由于目前动力机车以内燃机为主，而内燃机所消耗的燃油取之于石油，可石油资源在不远的将来会被开采枯竭，是世界各国不惜人力、物力都在研究需要解决的技术难题，而本机的主要技术特征为动力机作功不需燃油。利用本身电能将水加热蒸发膨胀作功，将热能转化成机械能，具节能、环保、机电一体化的优点。并可双向设计，可设计为发电机，又可设计为动力机，应用本机是实现电气自动化的必由之路。
文档编号F02B47/02GK1474044SQ02102949
公开日2004年2月11日 申请日期2002年2月2日 优先权日2002年2月2日
发明者李世民 申请人:李世民