专利名称:高压高效冷却吸余热能利用内燃机冷却系统的制作方法
高压高效冷却吸余热能利用内燃机冷却系统该系统主要有高压高效冷却、汽化吸余热能运动式蜂窝型机体;高压亏水位喷露流水冷却汽化吸余热能技术;内燃机尾汽热能利用;活叶塞式高压蒸汽驱动机做功;汽化热、热水潜热能再利用;亏水位限定自动控制等六部分组成,只限冷却系统技术应用。应用于汽车、火车内燃机等运动式内燃机,它们做功时,缸内温度可达1500°C -2000°c,采用风水冷却把20% -35%的热能带走,尾汽把18% -45%的热能排出。若把这些热能转换成“汽体压力势能”集中起来,储存起来利用它再做功,可谓是“一台内燃机”就是“一台高压蒸汽机”,如转换机械能可直辅本机再做功,转换成电能应用就更加广泛,这是不单独耗能的“寄生能”,清洁能,做到“一机三功内燃做功驱动机做功余热能取暖”,一水三做功,冷却、汽化热、取暖,可利用节能19%以上,为社会造福,有广阔的发展前景。但是,目前一般内燃机体与缸体只是上下连结,就是蒸发冷却,水套中压强也只是 kg/cm2,左右,从设计制造都无从考虑高压做功的压强。想要因陋就简直接往水套中喷水, 冷却不均,易造成缸体龟裂,往水套中喷雾在高温状态下难以达到冷却效果,这些做法是极其危险的。为此,必须特别设计制造相适应的设备和应用相适应的技术一、设计制造高压高效冷却,吸余热能兼容运动式蜂窝型内燃机体。不仅有机体, 还要制造与其相适应专用设备的新技术应用。设计制造机体与缸体不仅上下连结,而且缸体之间也用钢板式立肋连结,机体与缸体之间也用立肋连结,上端与机体连结留有半圆孔通汽,下端与机体连结留半圆孔通水,在缸套三分之二高处留园孔设喷露头,单排缸两侧设,双排缸中间也设喷露头。缸体冷却面全部均勻设带式叶翅,形成风冷式散热器,最好叶片上撬能存水,即增加了交换面积二倍多,又增强缸体的抗压强度,缸体的厚度变薄与吸热效果好成正比。二、高压亏水位喷露流水冷却,汽化吸余热能技术。1、亏水位冷却是使内燃机水套(汽囊)中水位限定在缸套高度三分之一水位上, 保障缸套三分之一处在水冷却状态。2、喷露流水冷却,是缸套三分之二为喷露汽化流水冷却空间,缸体喷露冷却时产生喷露分化一瞬间汽化率50%左右。二、50%左右为流水对缸体进行冷却,不至产生“蒸发冷却”缸套高温磨损严重现象。3、喷露只有汽化成高压水蒸汽,余热能才能储存,供蒸汽驱动机第一次做正功,人为的露是喷露头上喷水孔朝向缸体,向上、向机体为3 2 1喷水孔多少,大小流量要依内燃机功率设计。拨水罩两端设滚动轴承,防受力不均衡时滞转,罩上拨水叶片与喷水柱成 45°倾角为宜,在水的推动下,拨水罩从上往中间浇洒,是拨水罩把水柱荡击成像露那样均勻的水点,利于汽化。4、机体盖“蒸发冷却”内燃机盖采用蒸发冷却相对温度较高,机体内生成的水蒸汽经机盖时,即冷却机盖,又增温加压净化水蒸汽纯度提高蒸汽做功效率。三、内燃机尾汽利用内燃机做功排出尾汽,带走热能18% -45%,由于采用高压蒸发、冷却,可把排汽管直接进入分离器,即高压蒸汽罐中,汽罐内组成多管篦式散热器,管上缠叶带式,提高热交换率,管径不小于设计排量,置在罐衣部积水位置,有分离水再次蒸发汽化吸余热能,无分离水则升温增压,使尾汽中的热能大部吸收利用。四、活叶塞式高压蒸汽驱动机做功因齿轮泵效率低,马达须外力起动,又因离心力磨擦阻力,为此,设计制造该驱动机,采用大空芯轴,弧型活叶片轴设在轴壳上,叶片用偶数6、8片,与叶片相对的把柄代替连杆,与相对应的叶片把柄连杆活联动,当叶片在动配合段做功后,由滚动杠,把叶片压嵌在轴壳上,进入高压蒸汽区,因为与轴壳相对称另一面轴壳的体积相等,做功时往外转,所以形成“一进一出”视为零压强进入;当驱动做功时,叶片展开大面积做功,无负功,即为 0 1,由于相对叶片联动,回转与做功呈现出“一收一展”,这样周尔复始,不断循环,不做功,不耗余热能-高压蒸汽势能,效率高达98%,以上,中小型可适用于汽车、火车,大型可用做水力机,带动发电机,转换为电能,更广泛的应用。五、汽化热、热水潜热能再利用高压蒸汽驱动机做功时只耗去汽体压力势能-压强。对于大量的汽化热、冷凝热水中的潜热,在保温层中没有多大损失。因此,只有更充分的利用,蒸汽和热水,为大型客运汽车,铁路客车、保暖车等,冬季采暖上,用散热器代替冷凝器,汽水共用,把余热能大部交换成取暖热能,才做到了 “一水三功”-冷却、蒸汽驱动做功取暖,做到物尽其用。六、亏水位限定自动控制器技术,是亏水位浮漂置高压内燃机体水套(汽囊)中, 为高压水蒸汽区域,用亏水位浮漂起伏控制,导杆轴在机体上,采用卧活塞式转动,如转芯式阀门,即密封好,又减小高压接触面的压力,宜设在内燃机后端,要考虑到减速停车,起车加速对亏水位的影响变化,应采用行程式电接触器保证正常工作。注除附图为设计新品, 其余为标准件。附
图1说明一、设计制造高压高效冷却吸余热内燃机体1、蜂窝式高压机体,与2风冷式缸体流水冷却,用4立肋把1、2上下纵横连结成 “高压、高效、冷却吸余热能,运动式蜂窝型内燃机体”,3、缸套;5缸体叶翅,增大冷却吸热面积提高冷热交换效率。二、喷露流水冷却,汽化吸余热能。由10机体温度自动控制器和11亏水位限定自动控制器双控15高压循环泵,把13 机体亏水位中高压水,12分离器中分离出来的高压水管,由质量差漂浮器自动控制,只排水不排汽,会同冷凝器中的冷凝水和冷凝器中的储备水,经7进15高压泵出来由14高压注水管送向22高压喷露头,喷露流水冷却,把汽化成高压水蒸汽-余热能由沈机盖经净化成较纯的高压水蒸汽27,直接输入9高压储汽罐为驱动机做功应用。17、18压力表和驱动机汽门开关在驾驶室,20安全阀贴驱动机。三、高压蒸汽驱动机做功,19蒸汽驱动机从9分离器(高压储汽罐),由16高压蒸汽管进19蒸汽驱动机入口做功后经21高压蒸汽驱动机出口低压大径排管,分别进6冷凝器和进23散压器管道入M散热器冷凝成水回注7循环。四、汽化热、热水潜热能再利用。M是从21排汽大管分支出来,为25冷凝器式散热器把汽化热和热水中潜热,交换成低温水进入7冷凝器回水管再参加喷露冷却,吸余热能循环。附图3说明A高压蒸汽入口,B是排汽大出口,C是高压密封壁,G是动配合活叶塞式做功段。 把驱动机划定8个位置,当活叶片运行至该位置时,所处的运行状态如下6、7、8位置时,为活叶片在密配合段全展做功,当6位置叶片全展开做功的同时,位置2的活叶片即出密配合段,进入大面积排汽低压区,不做功,1至2位置为活叶片在低区过滚杠贴附过程,瞬时5至 6位置为活叶片在高压区展开过程,2、3、4位置为低压区,活叶片全贴附在轴壳上,待过C密封壁,进高压蒸汽区当5位置活叶片在展开瞬时,1位置活叶片出密配合段进入大面积排汽区不做功。活叶片在此位置时是展开大面积做功后,在滚动杠的压档下开始收,在叶片运行至2的位置时,已贴附在轴壳上,在叶片把柄杆的联动作用,相对活叶片在5已经过密封壁运行至高压区。6的位置时活叶片已全部展开为大面积做功。这样一对接着一对如此返复, 周尔复始,循环做功。附图4说明14引自图1高压注水泵的高压喷水管,该图由1喷水孔喷出水柱,在2驳水罩荡击成露状,3驳水罩叶片45°角,推动驳水罩自上向中间喷像露那样均勻冷却汽化。附图5说明弓丨附图1中“11亏水位限定自动控制器”,此图1为浮漂质量大于高压水蒸汽,小于冷却液,浮漂设在内燃机体后部,5缸体与机体6立肋的一侧,缸套三分之一水位上,由2 导杆连动,过3卧式轴型密封器,导杆在高压区,导杆出去露头在无压与4行程开关连结控
制。
说明书附图如下
图1高压高效冷却,吸余热能利用内燃机冷却系统平面图
图2高压高效冷却,吸余热能利用内燃机冷却系统立面图
图3活叶塞式高压蒸汽驱动机,剖面图
图4喷露头立体图
图5亏水位限定器,立体图
权利要求
1.设计制造高压、高效冷却汽化吸余热能兼容运动式蜂窝型内燃机体,其技术特征;(1)结构结实,机体与缸体上下连结,缸体之间用立肋上下纵横连结,减小压力容器设计直径。(2)缸体冷却面全部均勻设缠绕叶翅式散热片,形似风冷却型缸体,增加冷却,吸热交换面积二倍多。(3)加强了缸体抗压强度,可相应的减薄缸体厚度,缸体冷却,吸热交换效果好成正比。
2.高压亏水位喷露流水冷却,汽化吸余热能技术,其技术特征有(1)亏水位冷却是使内燃机水套中(汽囊)水位限定在缸套高度三分之一水位上,保障缸套三分之一处在循环水冷却状态。(2)喷露流水冷却,是缸套三分之二处在流水冷却空间,不致产生缸套蒸发冷却缸体过热,缸套磨损严重的现象。(3)喷露是促成露的分化,控制50%为流水冷却做功,尤其是喷露利于瞬时50%,露转换为高压水蒸汤储存了汽化热,喷露冷却只有汽化成高压水蒸汽给驱动机能做功,这是利用的余热能,也是一水第二次做功。
3.内燃机尾汽余热能利用技术,其技术特征(1)尾汽通过分离器中采用组合管篦式,管缠散热翅,增大散热效率,尽可能多的吸收余热能。(2)设在分离水位置,有水再汽化无水升温加压净化蒸汽。
4.活叶塞式高压蒸汽驱动机做功,其技术特征(1)弧型活叶片,在动配合段做功后,由滚动杠压伏在驱动机轴壳上,进入蒸汽高压区, 因为与轴壳相对的另一侧的轴壳体积相等,视为零压强进入高压区以0比1表示,一进一出,不断循环做功。(2)由于驱动机采用空芯轴,叶片为偶数对称,叶片把柄和相应叶片把柄联动,为“一收一展”周尔复始不断循环做功。(3)蒸汽驱动机做功只消耗的是蒸汽压力势能而对汽化热,热水中潜热损失不大,效率可达98%以上,是齿轮泵马达不可比弥。
5.汽化热、热水潜热能再利用技术,其特征是(1)把汽化热、热水潜热用于汽车、火车客车、保暖车等冬季采暖上。(2)冬季利用散压器代冷凝器,保冷凝兼供取暖。做到“一水三次做功”。
6.亏水位限定自动控制器技术,其技术特征(1)亏水位浮漂设置在内燃机体内高压水蒸汽区域内一水套、汽囊中,导杆轴在机体上采用卧活塞式转动,转芯阀门,密封好转动伶活。(2)高压区域内裸露面小减少高压磨擦阻力高低区分离,对电接触器无影响。
全文摘要
该系统主要有高压高效冷却、汽化吸余热能运动式蜂窝型机体;高压亏水位喷露流水冷却汽化吸余热能技术;内燃机尾汽热能利用;活叶塞式高压蒸汽驱动机做功;汽化热、热水潜热能再利用;亏水位限定自动控制等六部分组成,只限冷却系统技术应用。应用于汽车、火车内燃机等运动式内燃机,它们做功时,缸内温度可达1500℃-2000℃,采用风水冷却把20%-35%的热能带走,尾汽把18%-45%的热能排出。若把这些热能转换成“汽体压力势能”集中起来,储存起来利用它再做功,可谓是“一台内燃机”就是“一台高压蒸汽机”,如转换机械能可直辅本机再做功,可利用节能19%以上,为社会造福,有广阔的发展前景。
文档编号F01P3/02GK102235223SQ20101017528
公开日2011年11月9日 申请日期2010年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者孔华春, 谢丁佳, 谢雨佳 申请人:谢丁佳