一種液體熱機及動力輸出裝置制造方法
【專利摘要】一種液體熱機,涉及動力機械【技術(shù)領(lǐng)域】，包括膨脹箱和液壓缸，膨脹箱內(nèi)設(shè)有熱膨脹液體工質(zhì)，液壓缸的液壓腔與膨脹箱連通，設(shè)有工質(zhì)加熱裝置和工質(zhì)冷卻裝置。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，直接輸出扭矩大、效率高，對熱媒要求低、溫差要求小，30-50度的溫差即可正常工作，適用范圍廣，噪音小，液壓缸的活塞往復工作頻率低，充分利用了液體受熱膨脹產(chǎn)生的巨大壓力。適用汽車排熱系統(tǒng)的熱能回收、轉(zhuǎn)化為機械能，進一步轉(zhuǎn)化為電能存儲利用。
【專利說明】一種液體熱機及動力輸出裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及動力機械【技術(shù)領(lǐng)域】，詳細講是一種結(jié)構(gòu)簡單，直接輸出扭矩大、效率高，噪音小的液體熱機及動力輸出裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]我們知道，傳統(tǒng)的蒸汽機和蒸汽輪機體積大噪音也大，使用受限。如核潛艇的動力裝置一般為蒸汽機，在海中潛航時，噪音大不利于隱蔽，日常生活中也不宜使用大噪音機械?，F(xiàn)有的斯特林發(fā)動機雖然解決了噪音問題，但其以氣體作為工質(zhì)，由于氣體熱傳導性差、易被壓縮，所以斯特林發(fā)動機雖然轉(zhuǎn)速快但直接輸出的扭矩小，不能直接帶動重的負載，且需要較大(500-7000C以上)的溫差才能正常工作，熱媒要求高，適用范圍窄，效率低。斯特林發(fā)動機的對外部件需要多次、快速的反復地循環(huán)做功，才能對外輸出較大功率；發(fā)動機的活塞、殼體及傳動部件的損傷速度快，使用壽命短。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，直接輸出扭矩大、效率高，對熱媒要求低、適用范圍廣，噪音小，使用壽命長的液體熱機及動力輸出裝置。
[0004]本發(fā)明解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足所采用的技術(shù)方案是:
一種液體熱機，其特征在于包括膨脹箱和液壓缸，膨脹箱內(nèi)設(shè)有熱膨脹液體工質(zhì)，液壓缸的液壓腔與膨脹箱連通，設(shè)有工質(zhì)加熱裝置和工質(zhì)冷卻裝置。
[0005]本發(fā)明中所述的工質(zhì)加熱器和工質(zhì)冷卻器的結(jié)構(gòu)是:膨脹箱側(cè)壁上設(shè)有換熱腔，換熱腔上設(shè)有換熱進口和換熱出口，換熱進口經(jīng)三通閥與加熱泵和冷卻泵相連，加熱泵與熱源相連，冷卻泵與冷源相連，換熱出口經(jīng)三通閥與熱源和冷源相連。所述的熱源為具有加熱器的加熱箱，所述冷源為具有冷卻器的冷卻箱。
[0006]本發(fā)明中所述的膨脹箱內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有散熱片。使換熱腔內(nèi)介質(zhì)與膨脹箱內(nèi)的工質(zhì)快速換熱，提高液體熱機的工作效率。
[0007]本發(fā)明中所述的工質(zhì)加熱裝置是在膨脹箱上設(shè)有加熱器；所述的工質(zhì)冷卻裝置是:設(shè)有冷液箱，所述的膨脹箱上設(shè)有進液口和排液口，冷液箱經(jīng)循環(huán)泵、進液管與進液口相連，進液口上設(shè)有進液閥；排液口經(jīng)排液管、冷卻器與冷液箱相連，排液口上設(shè)有排液閥，冷液箱、膨脹箱及其管路內(nèi)充滿液體工質(zhì)。
[0008]本發(fā)明中所述的液體工質(zhì)為膨脹系數(shù)高和導熱性好的液體，水或酒精。
[0009]本發(fā)明中所述的膨脹箱由導熱性好的高強度金屬制作而成。
[0010]本發(fā)明中所述膨脹箱上設(shè)有泄壓閥。防止系統(tǒng)出現(xiàn)故障后膨脹箱壓力過高而炸
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[0011]一種動力輸出裝置，設(shè)有軸承座，軸承座上經(jīng)軸承安裝有轉(zhuǎn)軸，其特征在于轉(zhuǎn)軸上設(shè)有至少一套動力輸入裝置，所述的動力輸入裝置為:轉(zhuǎn)軸上設(shè)有單向軸承，單向軸承上安裝有傳動齒輪，傳動齒輪一側(cè)設(shè)有上述液體熱機，液體熱機液壓缸的活塞桿上設(shè)有與傳動齒輪相哨合的傳動齒條。
[0012]本發(fā)明中所轉(zhuǎn)軸上設(shè)有三套動力輸入裝置，所述的液體熱機的液壓缸活塞桿依次伸縮做功，保證轉(zhuǎn)動軸受到不間斷的驅(qū)動力。三套動力輸入裝置的進液閥和排液閥相互交替的開關(guān)。
[0013]本發(fā)明在工作時，工質(zhì)加熱裝置工作，對膨脹箱內(nèi)的液體工質(zhì)加熱，工質(zhì)受熱膨脹推動液壓缸的活塞桿向上運動做功；活塞桿向上運動達到預定行程時，工質(zhì)加熱裝置停止工作、工質(zhì)冷卻裝置工作，工質(zhì)冷卻收縮，液壓缸的活塞桿在自身彈簧的作用下回縮，當活塞桿回縮到預定行程時，工質(zhì)冷卻裝置停止工作、工質(zhì)加熱裝置工作，重復做功。如此反復重復做功。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，直接輸出扭矩大、效率高，對熱媒要求低、溫差要求小，30-50度的溫差即可正常工作，適用范圍廣，噪音小，液壓缸的活塞往復工作頻率低，充分利用了液體受熱膨脹產(chǎn)生的巨大壓力。適用汽車排熱系統(tǒng)的熱能回收、轉(zhuǎn)化為機械能，進一步轉(zhuǎn)化為電能存儲利用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖，也是實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)示意圖，也是實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明的動力輸出裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0017]實施例1
如圖1所示的液體熱機，包括膨脹箱4和單作用液壓缸1，膨脹箱4內(nèi)設(shè)有熱膨脹液體工質(zhì)，液壓缸I的液壓腔與膨脹箱4內(nèi)部連通，設(shè)有工質(zhì)加熱裝置和工質(zhì)冷卻裝置，從圖中可以看出，工質(zhì)加熱器和工質(zhì)冷卻器的結(jié)構(gòu)是:膨脹箱側(cè)壁上設(shè)有換熱腔5，換熱腔5上設(shè)有換熱進口和換熱出口，換熱進口經(jīng)三通閥10與加熱泵9和冷卻泵8相連，加熱泵9與熱源7相連，冷卻泵8與冷源6相連，換熱出口經(jīng)三通閥2與熱源7和冷源6相連。膨脹箱4內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有散熱片3，散熱片3使換熱腔5內(nèi)介質(zhì)與膨脹箱4內(nèi)的工質(zhì)快速換熱，提高液體熱機的工作效率。熱源為具有加熱器的加熱箱，冷源為具有冷卻器的冷卻箱。冷源和熱源還可以選用自然界的冷、熱物質(zhì)，如地熱、冷空氣、太陽能等，也可以選用工業(yè)廢熱、生活廢熱等。如利用汽車廢熱作為熱源，利用空氣作為冷源帶動液壓缸工作，帶動發(fā)電機工作發(fā)電。
工作時，工質(zhì)加熱裝置工作，此時，三通閥10將加熱泵與換熱腔連通，加熱泵9將熱源的高溫物質(zhì)送人換熱腔、為膨脹箱內(nèi)的液體工質(zhì)加熱，液體工質(zhì)受熱膨脹，推動液壓缸的活塞桿向上運動做功；加熱泵工作時，三通閥2將換熱腔與熱源連通，換熱腔內(nèi)換熱降溫的物質(zhì)返回熱源加熱重復利用或直接排掉。活塞桿向上運動達到預定行程時，工質(zhì)加熱裝置停止工作、工質(zhì)冷卻裝置工作，此時，三通閥10將冷卻泵與換熱腔連通，冷卻泵9將冷源的低溫物質(zhì)送人換熱腔、為膨脹箱內(nèi)的液體工質(zhì)降溫，液體工質(zhì)冷卻收縮，液壓缸的活塞桿在自身彈簧的作用下回縮，冷卻泵工作時，三通閥2將換熱腔與冷源連通，換熱腔內(nèi)換熱升溫的物質(zhì)返回冷源降溫后重復利用或直接排掉。當活塞桿回縮到預定行程時，工質(zhì)冷卻裝置停止工作、工質(zhì)加熱裝置工作，如此反復重復做功。在工質(zhì)加熱裝置和工質(zhì)冷卻裝置工作狀態(tài)切換的過程中，三通閥2的切換時間遲滯于三通閥10的切換時間，可以將工作狀態(tài)切換初期遺留在換熱腔內(nèi)的高溫物質(zhì)或低溫物質(zhì)返回熱源或冷源，降低能耗、提高內(nèi)能的利用率。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，直接輸出扭矩大、效率高，對熱媒要求低、溫差要求小，30-50度的溫差即可正常工作，適用范圍廣，噪音小，液壓缸的活塞往復工作頻率低，充分利用了液體受熱膨脹產(chǎn)生的巨大壓力。適用汽車排熱系統(tǒng)的熱能回收、轉(zhuǎn)化為機械能，進一步驅(qū)動發(fā)電機，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能存儲利用。
[0018]實施例2
如圖2所示的液體熱機，其特征在于包括膨脹箱4和單作用液壓缸1，膨脹箱4內(nèi)設(shè)有熱膨脹液體工質(zhì)，液壓缸I的液壓腔與膨脹箱4連通，設(shè)有工質(zhì)加熱裝置和工質(zhì)冷卻裝置，從圖2中可以看出，工質(zhì)加熱裝置是在膨脹箱底部設(shè)有加熱器13，也可以是環(huán)繞膨脹箱外部的加熱器或者置于膨脹箱內(nèi)部的加熱器，可以快速對液體工質(zhì)加熱。工質(zhì)冷卻裝置是:設(shè)有冷液箱15，所述的膨脹箱4上設(shè)有進液口和排液口，冷液箱15經(jīng)循環(huán)泵16、進液管18與進液口相連，進液口上設(shè)有進液閥19 ;排液口經(jīng)排液管12、冷卻器14與冷液箱15相連，排液口上設(shè)有排液閥11，冷液箱、膨脹箱及其管路內(nèi)充滿液體工質(zhì)，至少膨脹箱內(nèi)充滿液體工質(zhì)。液體工質(zhì)為膨脹系數(shù)高和導熱性好的液體，可以選用水或酒精。膨脹箱由導熱性好的高強度金屬制作而成。為了防止系統(tǒng)出現(xiàn)故障后膨脹箱壓力過高而炸裂，膨脹箱上設(shè)有泄壓閥17。
[0019]工作時，工質(zhì)加熱裝置工作，此時，排液閥和進液閥關(guān)閉，加熱器工作對膨脹箱內(nèi)的液體工質(zhì)加熱，液體工質(zhì)受熱膨脹，推動液壓缸的活塞桿向上運動做功；當活塞桿向上運動達到預定行程時，工質(zhì)加熱裝置停止工作、工質(zhì)冷卻裝置工作，此時，排液閥和進液閥打開，循環(huán)泵工作，將冷液箱內(nèi)低溫的液體工質(zhì)輸入膨脹箱內(nèi)，將膨脹箱內(nèi)的高溫液體工質(zhì)排出、經(jīng)冷卻器冷卻后進入冷液箱待用，當膨脹箱內(nèi)充滿低溫的液體工質(zhì)時，排液閥和進液閥關(guān)閉。當排液閥和進液閥打開后，膨脹箱內(nèi)的液體工質(zhì)壓力下降，液壓缸的活塞桿在自身彈簧的作用下回縮。排液閥和進液閥關(guān)閉后，重復上述工作過程，如此反復重復做功。采用此種結(jié)構(gòu)的工質(zhì)加熱裝置和工質(zhì)冷卻裝置，膨脹箱內(nèi)液體工質(zhì)的溫度變化速度快，提高了液體熱機的對外輸出功率。
[0020]如圖3所示的動力輸出裝置，設(shè)有軸承座25，軸承座25上經(jīng)軸承20安裝有轉(zhuǎn)軸23，轉(zhuǎn)軸23上設(shè)有至少一套動力輸入裝置，所述的動力輸入裝置為:轉(zhuǎn)軸23上設(shè)有單向軸承，單向軸承22上安裝有傳動齒輪22，傳動齒輪22 —側(cè)設(shè)有上述液體熱機，液體熱機液壓缸I的活塞桿上設(shè)有與傳動齒輪22相哨合的傳動齒條21 ;液壓缸的活塞桿向外推出時單向軸承鎖死、帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，而液壓缸的活塞桿縮收回時，單向軸承解鎖而不影響主軸的轉(zhuǎn)動。本實施例中液體熱機包括膨脹箱4和單作用液壓缸1，膨脹箱4內(nèi)設(shè)有熱膨脹液體工質(zhì)，液壓缸的液壓腔與膨脹箱連通，設(shè)有工質(zhì)加熱裝置和工質(zhì)冷卻裝置，工質(zhì)加熱裝置是在膨脹箱底部設(shè)有加熱器。工質(zhì)冷卻裝置是:設(shè)有冷液箱，所述的膨脹箱上設(shè)有進液口和排液口，冷液箱經(jīng)循環(huán)泵、進液管與進液口相連，進液口上設(shè)有進液閥；排液口經(jīng)排液管、冷卻器與冷液箱相連，排液口上設(shè)有排液閥，冷液箱、膨脹箱及其管路內(nèi)充滿液體工質(zhì)。為了使轉(zhuǎn)軸得到不間斷的驅(qū)動力，轉(zhuǎn)軸上至少設(shè)有兩套動力輸入裝置，從圖中可以看出，為了使轉(zhuǎn)軸23得到不間斷的驅(qū)動力，轉(zhuǎn)軸上設(shè)有四套動力輸入裝置，所述的液體熱機的液壓缸活塞桿依次伸縮做功，保證轉(zhuǎn)動軸受到不間斷的驅(qū)動力。四套動力輸入裝置的進液閥和排液閥相互交替的開關(guān)，在時間上有一定的重疊，保證任意時刻至少有一個動力輸入裝置向外伸出、驅(qū)動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。。
[0021]本發(fā)明在工作時，工質(zhì)加熱裝置工作，對膨脹箱內(nèi)的液體工質(zhì)加熱，工質(zhì)受熱膨脹推動液壓缸的活塞桿向上運動做功；活塞桿向上運動達到預定行程時，工質(zhì)加熱裝置停止工作、工質(zhì)冷卻裝置工作，工質(zhì)冷卻收縮，液壓缸的活塞桿在自身彈簧的作用下回縮，當活塞桿回縮到預定行程時，工質(zhì)冷卻裝置停止工作、工質(zhì)加熱裝置工作，重復做功。如此反復重復做功。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，直接輸出扭矩大、效率高，對熱媒要求低、溫差要求小，30-50度的溫差即可正常工作，適用范圍廣，噪音小，液壓缸的活塞往復工作頻率低，充分利用了液體受熱膨脹產(chǎn)生的巨大壓力。如可將汽車排熱系統(tǒng)的熱能回收、轉(zhuǎn)化為機械能，進一步轉(zhuǎn)化為電能存儲利用。
[0022]本發(fā)明應用于驅(qū)動潛艇，將大大提高隱蔽性。本發(fā)明可以直接作為動力使用也可連接發(fā)電機發(fā)電、應用范圍廣，如太陽能發(fā)電，地熱發(fā)電，核能發(fā)電，太空航天器太陽能發(fā)電，還可以安裝在汽車上吸收發(fā)動機產(chǎn)生的熱量發(fā)電以驅(qū)動混合動力汽車。
【權(quán)利要求】
1.一種液體熱機，其特征在于包括膨脹箱和液壓缸，膨脹箱內(nèi)設(shè)有熱膨脹液體工質(zhì)，液壓缸的液壓腔與膨脹箱連通，設(shè)有工質(zhì)加熱裝置和工質(zhì)冷卻裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體熱機，其特征在于所述的工質(zhì)加熱器和工質(zhì)冷卻器的結(jié)構(gòu)是:膨脹箱側(cè)壁上設(shè)有換熱腔，換熱腔上設(shè)有換熱進口和換熱出口，換熱進口經(jīng)三通閥與加熱泵和冷卻泵相連，加熱泵與熱源相連，冷卻泵與冷源相連，換熱出口經(jīng)三通閥與熱源和冷源相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液體熱機，其特征在于所述的膨脹箱內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有散熱片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體熱機，其特征在于所述的工質(zhì)加熱裝置是在膨脹箱上設(shè)有加熱器；所述的工質(zhì)冷卻裝置是:設(shè)有冷液箱，所述的膨脹箱上設(shè)有進液口和排液口，冷液箱經(jīng)循環(huán)泵、進液管與進液口相連，進液口上設(shè)有進液閥；排液口經(jīng)排液管、冷卻器與冷液箱相連，排液口上設(shè)有排液閥，冷液箱、膨脹箱及其管路內(nèi)充滿液體工質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項權(quán)利要求所述的液體熱機，其特征在于所述的液體工質(zhì)為膨脹系數(shù)高和導熱性好的液體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液體熱機，其特征在于本發(fā)明中所述的膨脹箱由導熱性好的高強度金屬制作而成。
7.一種動力輸出裝置，設(shè)有軸承座，軸承座上經(jīng)軸承安裝有轉(zhuǎn)軸，其特征在于轉(zhuǎn)軸上設(shè)有至少一套動力輸入裝置，所述的動力輸入裝置為:轉(zhuǎn)軸上設(shè)有單向軸承，單向軸承上安裝有傳動齒輪，傳動齒輪一側(cè)設(shè)有上述液體熱機，液體熱機液壓缸的活塞桿上設(shè)有與傳動齒輪相哨合的傳動齒條。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動力輸出裝置，其特征在于所轉(zhuǎn)軸上設(shè)有三套動力輸入裝置，所述的液體熱機的液壓缸活塞桿依次伸縮做功，保證轉(zhuǎn)動軸受到不間斷的驅(qū)動力。
【文檔編號】F02G5/02GK104265501SQ201410461507
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】徐承飛 申請人:徐承飛