[發明專利]帶內平衡閥的超臨界流體單缸內驅動外燃熱機發電裝置

在審

• 申請號: 201310380867.X
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN104421042A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 雷濤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱翔凱科技發展有限公司
• 主分類號: F02G1/044
• 分類號: F02G1/044;F02G1/053
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是將熱能轉換成機械能的技術領域。

背景技術

現有內燃機廣泛的應用在各個領域中，其中汽車應用的數量是最多的，給人類生活帶來了諸多便利，但其熱/機轉換效率一般是在20%～40%之間，其余60%～80%的熱能無法利用而需要向外排放，同時因燃料不能完全燃燒，其尾氣將向空氣中排放大量的污染氣體，使空氣受到嚴重的污染，具統計這些是造成地球環境變暖的主要原因之一。給人類將來的生活環境帶來了無法挽回的損失與破壞。

斯特林發動機是斯特林于1816年發明的。斯特林發動機是獨特的熱機，因為他們理論上的效率幾乎等于理論最大效率，稱為卡諾循環效率。斯特林發動機是通過氣體受熱膨脹、遇冷收縮而產生動力的。這是一種外燃發動機，使燃料連續地燃燒，蒸發的膨脹氫氣（或氦）作為動力氣體使活塞運動，膨脹氣體在冷氣室冷卻，反復地進行這樣的循環過程。由于外燃機避免了傳統內燃機的震爆做功問題，從而實現了高效率、低噪音、低污染和低運行成本。

但是，斯特林發動機還有許多問題要解決，例如功率/重量比小、結構復雜及密封困難而無法實現零泄漏的問題等。所以，還不能成為大批量使用的發動機。

發明內容

本發明是為了克服現有內燃機熱轉換效率低（在%～%之間），燃燒不完全而向空氣中排放大量的污染氣體的問題，及現有斯特林發動機還存在功率/重量比小、結構復雜及密封困難而無法實現零泄漏的問題等。進而提出了一種帶內平衡閥的超臨界流體單缸內驅動外燃熱機發電裝置。

帶內平衡閥的超臨界流體單缸內驅動外燃熱機發電裝置由汽缸、緩沖汽缸、導汽活塞、超臨界二氧化碳、第一做功活塞、第二做功活塞、第一回彈機構、第二回彈機構、直線往復式發電機、薄膜氣囊、氣體介質組成；

導汽活塞的內部空腔內設置有多層儲熱導氣金屬網，導汽活塞的兩端面上都各開有通孔與其內部空腔連通；汽缸的左側端為封閉端，右側端為開口端；緩沖汽缸的右側端為封閉端，左側端為開口端；汽缸的右側開口端與直線往復式發電機外殼的左側端口密封連接；緩沖汽缸的左側開口端與直線往復式發電機外殼的右側端口密封連接；導汽活塞設置在汽缸的左側內部中，汽缸的左端為吸熱端，左側中部為散熱端；第一做功活塞設置在汽缸的右側內部中，第一做功活塞軸心上的連桿滑動密封插入到導汽活塞的內部，第一回彈機構、第二回彈機構都設置在導汽活塞的內部，第一回彈機構的一端與處在導汽活塞內部中的連桿的左端轉動連接，第一回彈機構的另一端與導汽活塞的內表面轉動連接，第二回彈機構的一端與處在導汽活塞內部中的連桿的左端轉動連接，第二回彈機構的另一端與導汽活塞的內表面轉動連接，第一回彈機構與第二回彈機構相對于在導汽活塞內部中的連桿對稱設置；第一做功活塞的右側端面與直線往復式發電機中動子的左側端面連接；第二做功活塞設置在緩沖汽缸的左側內部中，第二做功活塞的左側端面與直線往復式發電機中動子的右側端面連接；汽缸的軸心線、緩沖汽缸的軸心線、導汽活塞的軸心線、第一做功活塞的軸心線、連桿的軸心線、第二做功活塞的軸心線、直線往復式發電機中動子的軸心線都相互重合；緩沖汽缸內空腔的中部設置有薄膜氣囊，將緩沖汽缸內空腔分割為左右兩部分空腔，其中右側空腔中設置有氣體介質；汽缸中和緩沖汽缸的左側空腔中都設置有超臨界二氧化碳；并使緩沖汽缸的右側空腔中氣體介質的壓力與緩沖汽缸的左側空腔中超臨界二氧化碳的壓力在初始時相等；連桿內部設置有通道，連桿的通道的右側端口設置在第二做功活塞的右側端面上，導汽活塞右側內部設置有通道，導汽活塞的通道的右側端口設置在導汽活塞的右側端面上，當導汽活塞處在汽缸的左端時，第一做功活塞、連桿、第二做功活塞、直線往復式發電機中動子同步向左移動時，連桿左端迫使第一回彈機構、第二回彈機構彎曲，第一回彈機構的兩端轉動連接處的中心連線和第二回彈機構的兩端轉動連接處的中心連線都與連桿的軸心線垂直時為第一回彈機構和第二回彈機構的壓縮平衡點，在壓縮平衡點附近時，連桿的通道的左側端口與導汽活塞的通道的左側端口暫時相對連通，當過壓縮平衡點后，第一回彈機構、第二回彈機構因要回彈，而驅動導汽活塞迅速都向右側移動，將導汽活塞右側端外的超臨界二氧化碳排擠到導汽活塞的左側端外；當第一做功活塞、連桿、第二做功活塞、直線往復式發電機中動子同步向右移動時，連桿左端迫使第一回彈機構、第二回彈機構彎曲，在壓縮平衡點附近時，連桿的通道的左側端口與導汽活塞的通道的左側端口暫時相對連通，當過壓縮平衡點后，第一回彈機構、第二回彈機構因要回彈，而驅動導汽活塞迅速再向左側移動，將導汽活塞左側端外的超臨界二氧化碳排擠到導汽活塞的右側端外。