一种星型热能动力设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种星型热能动力设备，包括集热器、保温管、气化反应器、雾化器、气缸、活塞、活塞环、自动排气阀、冷却器、储液罐、压力阀、连杆、曲轴、保温层、转动轴和机壳；机壳设有气缸环绕曲轴呈星型排列，活塞通过连杆连接到曲轴上。本实用新型的星型结构具有有刚性大、重量轻；可靠性、维修性和生存性好，功率增长潜力大，转速高；能扩大气缸直径来提高排量和功率；工质循环使用，无污染；热能转换效率65%-98%；能替代常规能源消耗，经济效益高，节能环保，噪音小。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型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。 一种星型热能动力设备
【背景技术】
[0002] 传统的动力设备有蒸汽机、内燃机、外燃机。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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 占·
[0006] 适用于各种能源，无论是液态的、气态的或固态的燃料，当采用载热系统（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系统容量；结构简单，零件数比内燃机少40%，降价空间 大；维护成本低。
[0007] 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。
[0008] 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°C，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。
[0009] 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，功率调节控制系统较复杂，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。
[0010] 有机朗肯循环系统包括泵、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。
[0011]有机朗肯循环系统存在转换效率不高，体积大，需要借助结构复杂的膨胀机做功。 [0012] 星型发动机是一种气缸环绕曲轴排列呈星型排列的一种活塞式发动机，活塞通过 一根主连杆连接到曲轴上，最上方的活塞连接的连杆为主连杆；其它活塞的连杆为活节式 连杆，它们通过梢孔连接在主连杆中央位置的环上。
[0013] 星型发动机具有有刚性大，重量轻,可靠性、维修性和生存性好，功率增长潜力大， 转速高，不足之处是制造成本较高、对加工工艺要求高、对保养要求高。
【发明内容】
[0014] 本实用新型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系统需要膨胀机或汽 轮机，制造成本高的技术难题；克服了内燃机星型发动机结构较为复杂、制造成本高的问 题。本实用新型提出的星型热能动力设备是采用了现有星型发动机结构，结合斯特林发动 机、有机朗肯循环系统和内燃机星型发动机优点的热动力设备。由集热器把热能吸收后对 气化反应器进行加热，使工质高温气化彭胀推动活塞产生动能做功。
[0015] 本实用新型提供了 一种热能转换效率1?、工质能循环使用、最大功率范围内能调 整工质数量来调整输出功率、能通过调整温度进行调整输出功率、机器输出功率平稳的星 型热能动力设备。
[0016] 本实用新型采用的技术方案是：一种星型热能动力设备，包括集热器、保温管、气 化反应器、雾化器、气缸、活塞、活塞环、自动排气阀、冷却器、储液罐、压力阀、连杆、曲轴、保 温层、转动轴和机壳；机壳设有气缸环绕曲轴呈星型排列，活塞通过连杆连接到曲轴上，气 缸内分别设有活塞，活塞上设有活塞环；曲轴连接转动轴，转动轴通过轴承固定在机壳上； 集热器通过保温管连接气化反应器，气化反应器进气端设有雾化器，雾化器通过管道连接 压力阀，压力阀通过管道连接储液罐；气化反应器设置在气缸的上止点；气缸的下止点设 有自动排气阀，自动排气阀通过管道连接冷却器，冷却器通过管道连接储液罐；气缸外层设 有保温层。
[0017] 进一步，集热器能吸收太阳能、地热、可燃物燃烧产生的高温气体、内燃机尾气、工 厂排出的高温气体等热能。
[0018] 进一步，气化反应器包括压力壳、气化导热片、气孔、雾化器，气化导热片设置在压 力壳上，气化导热片上阵列设有气孔，压力壳进气端设有雾化器。
[0019] 进一步，压力阀关联曲轴，每完成一次循环压力阀开启关闭五次。
[0020] 上述星型热能动力设备做功的方法是：气缸成星型结构排列，集热器吸收太阳能、 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直接或 者通过管道传递热量给气化反应器，管道内设有流动的导热介质；液体工质通过压力阀注 入到雾化器进行雾化，气化反应器对雾化的工质进行气化膨胀；活塞到达气缸的下止点时， 做功气体通过自动排气阀排出，排出的气态工质通过冷却器冷却，此时另一活塞到达气缸 的上止点，此对气缸的压力阀打开，液体工质通过雾化器注入到气化反应器内气化膨胀推 动活塞做功；压力阀轮流开启关闭，气缸内的活塞轮流做功带动转动轴旋转，转动轴带动飞 轮把动能输出。
[0021] 本实用新型的优点是：1)星型结构具有有刚性大、重量轻；2)可靠性、维修性和生 存性好，功率增长潜力大，转速高；3)工质循环使用，无污染；4)热能转换效率65%-98% ;5) 能根据所需功率调整机器气缸容量调整输出功率；6)在最达功率范围内能调整注液调整输 出功率；7)对工质进行气化做功整个过程不产生爆震；8)能替代常规能源消耗，经济效益 高，节能环保，噪音小。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1是本实用新型结构示意图；
[0023] 图2是本实用新型气化反应器结构示意图；
[0024] 图中：1为集热器；2为保温管；3为气化反应器；4为雾化器；5为气缸；6为活塞；7 为活塞环；8为自动排气阀；9为冷却器；10为储液罐；11为压力阀；12为连杆；13为曲轴； 14为保温层；15为转动轴；16为机壳；17为压力壳；18为气化导热片；19为气孔。
【具体实施方式】
[0025] 参照附图，本实用新型的实施方式是：
[0026] 实施例1
[0027] -种星型热能动力设备，包括集热器1、保温管2、气化反应器3、雾化器4、气缸5、 活塞6、活塞环7、自动排气阀8、冷却器9、储液罐10、压力阀11、连杆12、曲轴13、保温层14、 转动轴15和机壳16 ;机壳16设有气缸5环绕曲轴13呈星型排列，活塞6通过连杆12连 接到曲轴13上，气缸5内分别设有活塞6,活塞6上设有活塞环7 ;曲轴13连接转动轴15， 转动轴15通过轴承固定在机壳16上；集热器1通过保温管2连接气化反应器3,气化反应 器3进气端设有雾化器4,雾化器4通过管道连接压力阀11，压力阀11通过管道连接储液 罐10 ;气化反应器3设置在气缸5的上止点；气缸5的下止点设有自动排气阀8,自动排气 阀8通过管道连接冷却器9,冷却器9通过管道连接储液罐10 ;气缸5外层设有保温层14。
[0028] 实施例2
[0029] 如实施例1中的星型热能动力设备，所述气化反应器3包括压力壳17、气化导热片 18、 气孔19、雾化器4,气化导热片18设置在压力壳17上，气化导热片18上阵列设有气孔 19, 压力壳17进气端设有雾化器4 ;所述压力阀11关联曲轴13,每完成一次循环压力阀开 启关闭五次；本实施例以五个气缸结构为例，五个气缸成星型结构，五个气缸轮流做功；星 型发动机的气缸组数是奇数个，有5缸，7缸，9缸，为了增加功率还可以将其多排叠加，将多 个气缸组排成好几排，最多能到4排X 7缸，达到28个气缸。
【权利要求】
1. 一种星型热能动力设备，包括集热器（1)、保温管（2)、气化反应器（3)、雾化器（4)、 气缸（5)、活塞（6)、活塞环（7)、自动排气阀（8)、冷却器（9)、储液罐（10)、压力阀（11)、连 杆（12)、曲轴（13)、保温层（14)、转动轴（15)和机壳（16);机壳（16)设有气缸（5)环绕曲 轴（13)呈星型排列，活塞（6)通过连杆（12)连接到曲轴（13)上，气缸（5)内分别设有活塞 (6)，活塞（6)上设有活塞环（7);曲轴（13)连接转动轴（15)，转动轴（15)通过轴承固定在 机壳（16 )上；集热器（1)通过保温管（2 )连接气化反应器（3 )，气化反应器（3 )进气端设有 雾化器（4 )，雾化器（4 )通过管道连接压力阀（11)，压力阀（11)通过管道连接储液罐（10 ); 气化反应器（3)设置在气缸（5)的上止点；气缸（5)的下止点设有自动排气阀（8)，自动排 气阀（8)通过管道连接冷却器（9)，冷却器（9)通过管道连接储液罐（10);气缸（5)外层设 有保温层（14)。
2. 如权利要求1所述星型热能动力设备，其特征是，所述集热器（1)能吸收太阳能、地 热、可燃物燃烧产生的高温气体、内燃机尾气、工厂排出的高温气体。
3. 如权利要求1所述星型热能动力设备，其特征是，所述气化反应器（3)包括压力壳 (17)、气化导热片（18)、气孔（19)、雾化器（4)，气化导热片（18)设置在压力壳（17)上，气化 导热片（18)上阵列设有气孔（19)，压力壳（17)进气端设有雾化器（4)。
4. 如权利要求1所述星型热能动力设备，其特征是，所述压力阀（11)关联曲轴（13)，每 完成一次循环压力阀开启关闭五次。
【文档编号】F02G1/044GK203892052SQ201420214966
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】郭远军 申请人:郭远军