一种热泵驱动的往复式发动机的制作方法

文档序号:11769593阅读:179来源:国知局

本发明涉及一种热泵驱动的往复式发动机,属于能源动力机械。



背景技术:

最近几年,热泵技术发展迅速,例如:市售的空气源热水器,采用压缩机从空气中“搬运热量”加热水,空气源热水器做的功是一般电热水器的4-6倍。一台制热量为5000w、能效比为4.0的空气能热水器,标称的消耗功率为1.25kw,即1小时消耗1.25度电,如果要把相同水量的水用电热水器的话,需要消耗5度电。如果将该热能用于发动机,其热量产生的动力比直接使用电动机强若干倍。



技术实现要素:

本发明的任务是,提供一种热泵驱动的往复式发动机,使用较少的电力,产生较大的机械能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种热泵驱动的往复式发动机,包括有缸筒、活塞、曲轴连杆机构,当所述活塞在所述缸筒内移动到缸筒内体积最大的位置时,在缸筒边露出一个出气口,所述出气口通过密封管道连接到冷却室;在所述缸筒的活塞顶部空间内有高温盘管,所述高温盘管及其周围靠近缸筒的器壁周围有若干喷头,所述喷头的流体集中通过管道与控制阀一端相连,所述控制阀的另一端连接到液体泵的一端,所述液体泵的另一端用管道连接至所述冷却室底部,所述冷却室底部有传热工质;所述冷却室内有冷却盘管,所述冷却盘管通过另一管道串接另一液体泵后与所述冷却室外部散热盘管连接成一闭合回路,该闭合回路中有传热工质;所述缸筒的活塞顶部空间内的高温盘管通过第三管道连接到节流阀的一端,所述节流阀的另一端与一个吸热盘管一端相连,所述吸热盘管的另一端连接到压缩机的一端,所述压缩机的另一端连接回到所述缸筒的活塞顶部空间内的高温盘管的另一端,构成另一闭合回路,该回路中有传热工质;所述曲轴连杆机构的主轴上有飞轮和凸轮,所述凸轮上有控制杆,所述控制杆是控制所述控制阀通断的。所述缸筒内的所述高温盘管、喷头、活塞,所述缸筒外提供高温盘管热源的所述压缩机、节流阀、吸热盘管,所述缸筒外提供冷源的所述冷却室、冷却盘管、另一液体泵、散热盘管,提供工质循环的液体泵,与所述曲轴连杆机构主轴上的飞轮、凸轮、控制杆及其控制阀,以上构成了一组往复式发动机,在所述主轴上的所述往复式发动机的组数,是1-12组。所述吸热盘管是安装在所述缸筒外部环境温度较高的空气中的,或者安装在所述缸筒外部环境温度较高地源换热器、水源换热器、工厂余热换热器中的;所述散热盘管是安装在所述缸筒外部环境温度较低的空气中的,或者安装在所述缸筒外部环境温度较低地源换热器、水源换热器中的。在所述冷却室外部安装有压力表和充(放)气阀通到所述冷却室内。本发明的工作原理是:活塞顶部空间内的高温盘管与节流阀、吸热盘管、压缩机构成了给高温盘管输送热量的回路,冷却室内的冷却盘管、另一液体泵与散热盘管连接成冷却回路,活塞顶部空间内的高温盘管与冷却室之间存在温差,当活塞顶部喷头喷出工质时,设计工质的汽化温度低于高温盘管的温度,工质在高温盘管上迅速汽化,蒸汽膨胀,推动活塞膨胀下移,活塞移动到缸筒的低部的位置,工质通过出气口到达冷却室,冷却室的温度、气压低于工质的液化的温度、气压,工质到达冷却室后就凝结成为液体,在冷却室外部安装有压力表和充(放)气阀,必要时向冷却室充(放)气,以满足工质液化要求。为了满足活塞下行时喷头喷出工质,在主轴上有凸轮作用控制杆,控制杆是控制控制阀通断的,其原理同四冲程柴油机的柱塞泵。本发明可以是单汽缸的,也可以2-12缸,推荐3缸。所述吸热盘管安装在机车的车顶、阳面;如果本发明的发动机不移动,则吸热盘管安装在河边水源换热器构成水源热泵,安装在地源换热器构成地源热泵,事实上,不少工厂余热没有全部利用起来,例如发电厂,还是应用的大型的双曲线型冷却塔,占用了土地、浪费了大量水资源、浪费了低热能。应用本发明,将发电厂凉水塔用换热器代替,将本发明的吸热盘管安装在该换热器内,本发明输出的机械能用来发电,则可以产生大量的电能。本发明的冷却室外部散热盘管安装环境温度尽量低,其位置例如机车的车底、阴面。当然,如果散热盘管的周围环境温度与吸热盘管周围环境温度相同也可以。热泵提升的热源温度越高,发动机做功越多。本发明的热泵起着搬运热量的作用,工质做功与温差有关,如果有温差大的环境(例如火山附近),不使用热泵也能使工质做功。关于提高热泵高温热源的温度的方法,将在与本发明同日申报的的另一发明给出。

本发明的有益效果是,使用较少的电能,驱动热泵搬运热量,做出较多的机械功。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明结构示意图。

图中1.缸筒,2.活塞,3.曲轴连杆机构,4.出气口,5.冷却室,6.高温盘管,7.喷头,8.管道,9.控制阀,10.液体泵,11.冷却盘管,12.散热盘管,13.另一液体泵,14.节流阀,15.吸热盘管,16.压缩机,17.飞轮,18.凸轮,19.控制杆,20.压力表,21.充(放)气阀。

具体实施方式

图1中,缸筒1、活塞2、曲轴连杆机构3构成了往复式发动机的基本结构,缸筒1上有一出气口4,出气口4通到冷却室5,活塞2顶部空间内有高温盘管6,高温盘管6周围若干喷头7(虚线标出的),喷头7通过管道8连接到控制阀9,控制阀9的另一端连接到液体泵10,液体泵10的连接至所述冷却室5的底部,冷却室5底部有传热工质,内部有冷却盘管11,外部有散热盘管12,冷却盘管11与散热盘管12通过另一管道与另一液体泵13连接成一闭合回路,该闭合回路中有传热工质。活塞2顶部空间内的高温盘管6通过第三管道连接到节流阀14,节流阀14的另一端与吸热盘管15一端相连,吸热盘管15的另一端连接到压缩机16的一端,压缩机16的另一端连接回到高温盘管6的另一端,构成另一闭合回路,该回路中有传热工质。曲轴连杆机构3的主轴上有飞轮17和凸轮18,凸轮18上有控制杆19,控制杆19是负责控制阀9通断的。本图画出了3组(缸)发动机,有3个凸轮(a、b、c)负责3个控制阀的通断。在冷却室5外部安装有压力表20和充(放)气阀21。



技术特征:

技术总结
一种热泵驱动的往复式发动机,包括有缸筒、活塞、曲轴连杆机构,在缸筒有一个出气口,出气口连接到冷却室;在缸筒的活塞顶部有高温盘管,高温盘管周围有若干喷头,所述喷头与控制阀、液体泵、连接至所述冷却室底部;冷却室内有冷却盘管,冷却盘管、另一液体泵、散热盘管连接成一闭合回路;高温盘管、节流阀、吸热盘管、压缩机构成另一闭合回路;回路中有传热工质;曲轴连杆机构的主轴上有飞轮和凸轮,凸轮上有控制杆,控制杆是控制所述控制阀通断的。本发明驱动热泵搬运热量,做出较多的机械功。

技术研发人员:门立山;门志军
受保护的技术使用者:门立山
技术研发日:2017.08.03
技术公布日:2017.10.20
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