[發明專利]一種直列式負壓動力設備及其做功方法

無效

• 申請號: 201410177832.0
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103939230A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 郭遠軍
• 申請（專利權）人: 郭遠軍
• 主分類號: F02G1/04
• 分類號: F02G1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于負壓動力設備領域，尤其是利用太陽能、地熱、可燃物燃燒產生的高溫氣體、內燃機熱氣或尾氣、工廠排出的高溫氣體等熱能導入氣缸，利用氣缸內的高溫介質氣體和氣缸外部的散熱構成溫度差，使密閉氣缸產生負壓把熱能轉換成動能的動力設備。

背景技術

傳統的動力設備有蒸汽機、內燃機、外燃機。

蒸汽機：離不開鍋爐，整個裝置既笨重又龐大；新蒸汽的壓力和溫度不能過高，排氣壓力不能過低，熱效率難以提高；它是一種往復式機器，慣性限制了轉速的提高；工作過程是不連續的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。

內燃機：結構復雜，對燃料要求較高，對燃料的潔凈度要求嚴格，對環境污染。

外燃機，如斯特林發動機是其中一種，斯特林發動機與內燃機比較具備以下優點：

適用于各種能源，無論是液態的、氣態的或固態的燃料，當采用載熱系統(如熱管)間接加熱時，幾乎可以使用任何高溫熱源(太陽能放射性同位素和核反應等)，而發動機本身(除加熱器外)不需要作任何更改。同時斯特林發動機無需壓縮機增壓，使用一般風機即可滿足要求，并允許燃料具有較高的雜質含量；斯特林發動機單機容量小，機組容量從20－50kw，可以因地制宜的增減系統容量；結構簡單，零件數比內燃機少40%，降價空間大；維護成本低。

斯特林發動機在運行時，由于燃料在氣缸外的燃燒室內連續燃燒，獨立于燃氣的工質通過加熱器吸熱，并按斯特林循環對外做功，因此避免了類似內燃機的爆震做功和間歇燃燒過程，從而實現了高效、低噪和低排放運行。高效：總能效率達到80%以上；低噪：1米處裸機噪音底于68dBA；低排放：尾氣排放達到歐5標準。

由于工質不燃燒，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。外燃機可以燃燒各種可燃氣體，如：天然氣、沼氣、石油氣、氫氣、煤氣等，也可燃燒柴油、液化石油氣等液體燃料，還可以燃燒木材，以及利用太陽能等。只要熱腔達到700℃，設備即可做功運行，環境溫度越低，發電效率越高。外燃機最大的優點是出力和效率不受海拔高度影響，非常適合于高海拔地區使用。

同時斯特林發動機尚存在的主要問題和缺點是：制造成本較高，工質密封技術較難，密封件的可靠性和壽命還存在問題，材料成本高，功率調節控制系統較復雜，機器較為笨重；膨脹室、壓縮室、加熱器、冷卻室、再生器等的成本高，熱量損失是內燃發動機的2-3倍等。

有機朗肯循環系統包括泵、蒸發器、膨脹機、發電機、冷凝器等。集熱器吸收太陽輻照，集熱器內換熱介質溫度升高，換熱介質通過蒸發器把熱量傳給有機工質。有機工質在蒸發器中定壓加熱，高壓的氣態有機工質進入膨脹機膨脹做功，帶動發電機發電；膨脹機尾部排出的有機工質進入冷凝器中定壓冷凝，冷凝器出口的有機工質經過泵加壓后進入蒸發器完成一次發電循環。

有機朗肯循環系統存在轉換效率不高，體積大，需要借助結構復雜的膨脹機做功。

直列式發動機尺寸緊湊，穩定性高，低速扭矩特性好并且燃料消耗也較少，由此而來的是制造成本也較低；去不足之處是功率較低，難以適合配備6缸以上的汽車。

發明內容

本發明克服了斯特林發動機存在的膨脹室、壓縮室、加熱器、冷卻室、再生器等的成本高，熱量損失是內燃發動機的2-3倍等問題；克服了有機朗肯循環系統需要膨脹機或汽輪機，制造成本高的技術難題；克服了內燃機直列式發動機功率低的技術問題。本發明提出的直列式負壓動力設備是利用現有直列式發動機結構，結合斯特林發動機、有機朗肯循環系統和內燃機直列式發動機優點的負壓動力設備。本發明提出的直列式負壓動力設備是把熱能吸收后對氣缸進行散熱冷卻產生負壓拉動活塞做功。

本發明提供了一種熱能轉換效率高、最大功率范圍內能調整高溫氣體進氣量來調整輸出功率、能通過調整溫度進行調整輸出功率、機器輸出功率平穩的直列式負壓動力設備。

本發明采用的技術方案是：一種直列式負壓動力設備，包括低壓缸、活塞、活塞環、連桿、曲軸、轉動軸、進氣單向閥、連接管、缸蓋、飛輪、機殼、排氣控制閥和散熱器；機殼上直列并列設有低壓缸，低壓缸上設有活塞，活塞上設有活塞環，活塞連接連桿，連桿連接曲軸，曲軸固定在轉動軸上，轉動軸連接飛輪；低壓缸的上止點或缸蓋上設有進氣單向閥，低壓缸上止點設有排氣控制閥，進氣單向閥連接連接管，低壓缸外層設有散熱器。