一种高热效率的刮板转子式蒸汽的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种高热效率的刮板转子式蒸汽机，属于动力机械【技术领域】。本实用新型包括真空绝热外壳、进气口、转子进气通道、刮板出气通道、定子缸体、转子、进气轴管、刮板滑槽、冷水进水管、冷却水腔、散热片、蒸汽机冷凝出口管、热水输出管、刮板、冷凝管弯头、冷却水密封板、动力输出端；转子和定子缸体之间的轴偏心设置，定子缸体内设有转子，刮板上设有刮板出气通道，转子上设有转子进气通道，转子轴为进气轴管，该轴管设置进气口，转子的动力由动力输出端输出。本实用新型采用转子结构，使结构更简单，转动更流畅；具有三个行程：进气行程、绝热做功行程和冷却排气行程，这样大大提高了热效率。具有重要的推广价值和良好的市场潜力。
【专利说明】一种高热效率的刮板转子式蒸汽机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种高热效率的刮板转子式蒸汽机，属于动力机械【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前的高压蒸汽机引擎有多种造型，但最主要的是往复活塞和汽轮机。具体地分为:
[0003]往复式:带压蒸汽技术被发明后下一个重要的改进是使用双动活塞，带压蒸汽在一个汽缸压力降低到普通大气压或在其凝结过程中可以推动另一个汽缸。大多数往复式引擎今天使用这个技术。汽缸完全封闭来防止蒸汽逃散。一根滑杆通过一根摇臂轴和曲壁将往复运动转换为旋转运动。另一个曲壁和轴承用来控制阀门。假如两个双动活塞同时被使用时，一般它们的曲壁的相正好差90度，这样一个引擎在任何时候都做功。
[0004]多胀式蒸汽机:另一种蒸汽机由多个直径不断增大的单动汽缸组成。一般由三个汽缸组成。从锅炉出来的高压蒸汽首先推动第一个和最小的一个活塞。当这个活塞开始回退时一部分扩张的蒸汽被驱入第二个汽缸推动它的活塞，这样继续使用在第一个汽缸膨胀的蒸汽。第三个汽缸使用在第二个汽缸中膨胀的蒸汽。有时人们也使用两个面积总和与最大的那个活塞的面积相同的小一些的活塞来取代最大的那个活塞，这样的引擎可以四步工作，比较平稳。这种蒸汽机尤其对海上的轮船非常重要，因为它的蒸汽在做功的过程中不断减压后可以重新进入锅炉加热。海上的轮船必须节约用水，因为它可能很长时间无法补充水，而陆上的蒸汽机则可以不断加水。一直到第二次世界大战大多数商船都使用这种蒸汽机。1905年以前所有的战舰也使用这种蒸汽机。缺点是它的效率稍低。
[0005]单流蒸汽机:另一种往复式蒸汽机是单流蒸汽机。在这些蒸汽机中阀门由凸轮来控制。汽缸容积最小时入汽阀门打开，然后入汽阀门关闭，蒸汽膨胀。汽缸容积最大时汽缸侧面的排气阀门打开，这些排气口与凝结腔相连，它们使汽缸内的压力降低到大气压以下。轴承的惯性使活塞重新向上运动。单流蒸汽机总是组成蒸汽机组一起运行。单流蒸汽机入气口和出气口的温度恒定，不像其它蒸汽机那样不断变化。
[0006]汽轮机:高压汽轮机由一系列带有螺旋桨式的桨叶的转盘组成。这些旋轮与不动的定轮交替，定轮的作用是导引气流的方向。这样的蒸汽机比往复蒸汽机要平稳。
[0007]旋转式:旋转蒸汽机是一种比较新的蒸汽机设计。应用杠杆原理通过一个角度扭转产生推力，可以说是集成了现代的活塞机和蒸汽机的优点。
[0008]双螺杆蒸汽机:其工作原理是利用蒸汽直接推动螺杆膨胀转动，实现动力输出。
[0009]上述蒸汽机各有优缺点，但是同时兼顾热效率高、成本低还是一个亟待解决的研究课题。
【发明内容】
[0010]本实用新型要解决的技术问题是:提供一种高热效率的刮板转子式蒸汽机，避免了活塞连杆结构，使结构更简单，转动更流畅，振动极小，大大提高了热效率。[0011]本实用新型技术方案是:一种高热效率的刮板转子式蒸汽机，包括真空绝热外壳1、进气口 2、转子进气通道5、刮板出气通道6、定子缸体7、转子8、进气轴管9、刮板滑槽10、冷水进水管11、冷却水腔12、散热片13、蒸汽机冷凝出口管15、热水输出管16、刮板17、冷凝管弯头19、冷却水密封板22、动力输出端23 ;定子缸体7和转子8之间的轴偏心设置，定子缸体7的圆周分为《、#、供三部分 +於区域为保温区，保温区外部对应装有真空绝热外壳1，P区域为散热区，散热区外部对应装有散热片13，散热片13上装有冷却水密封板22、其间隙构成定冷却水腔12，各个独立的腔体通过冷凝管弯头19相互连通，最外侧腔体与冷水进水管11连通，定子缸体7内设有转子8，转子8上沿轴线方向三均分转子位置开槽构成刮板滑槽10，刮板滑槽10内安装刮板17，刮板17上设有刮板出圆弧形气的刮板出气通道6，转子8上设置有U形转子进气通道5，转子8轴为进气轴管9，进气轴管9上设有进气口 2，转子8的缸体外壁上位于》=O0位置设有蒸汽机冷凝出口管15，蒸汽机冷凝出口管15后接热水输出管16，热水输出管16通过冷凝管弯头19与冷却水腔12最外侧腔体连通，转子8的动力通过动力输出端23输出。
[0012]所述进气轴管9与定子缸体7尾端通过固定螺丝20连接固定；进气轴管9上的进气口 2的开口角度决定进汽行程角度，其开口角度等于进汽行程角度，开口角度为60°~80 u。
[0013]所述真空绝热外壳I之间设置真空绝热层支架4，真空绝热外壳I覆盖β + 保温区，α + #的取值范围是110°~120°。
[0014]所述转子8采用空心结构，内部设置转子空腔3。
[0015]所述散热片13靠近动力输出端23的一侧安装散热风扇14,散热风扇14通过传动皮带21与皮带轮18连接，皮带轮18安装固定在动力输出端23上。
[0016]其工作的原理是:由于进气轴管9上的进气口 2的开口角度决定进汽行程角度，其开口角度等于进汽行程角度，高压蒸汽进入进气轴管9内通过进气轴管9上的进气口 2进入到刮板滑槽10内，又进入到转子进气通道5内，通过刮板出气通道6进入到刮板17及转子和定子之间的腔体内，高压蒸汽推动刮板运动，带动转子8转动，刮板17在运动过程中，转子和定子之间的腔体空间逐渐增大，在高压蒸汽的推动下，刮板17的顶端受到一个沿圆周运动切线方向的压力，另一方面刮板17的底面受到一个向上的推力，两个力相互垂直，使得刮板17存在两种运动形式:沿圆周运动切线方向运动；向上运动。当刮板17向上运动时，刮板出气通道6出口与转子进气通道5相互交错，进气通道封闭，这样进气行程结束，《区域为进气行程。在此过程中，由于a + #区域为保温区，其外部对应设置真空绝热外壳1，蒸汽继续膨胀为绝热膨胀，这种行程称为绝热做功行程，β区域为绝热做功行程，绝热做功行程蒸汽结束后，进入到P区域为冷却排气区域，由于在该区域设有散热片13使得蒸汽迅速冷却，产生负压，拉动刮板17正向转动，实现负压做功，蒸汽部分冷凝成水，通过刮板17将汽水混合体推入到蒸汽机冷凝出口管15，这样的行程为冷却排气行程，一个完整的工作周期结束，整个工作周期分为三个行程:进气行程O；;绝热做功行程声；冷却排气行程^
[0017]节能循环利用:从冷凝出口管15出来的大部分是处于沸点的水，该汽水混合体进入到热水输出管16后，直接被输入到蒸汽锅炉中进行重新加热，变为蒸汽后做功，相对输入的冷水而言，节约了大量能量。其工作过程是:如图5所示，水流入锅炉24内，变为高压蒸汽，蒸汽进气轴管9后，驱动刮板转子式蒸汽机25转动,输出功率做功,实现动力输出；膨胀做功后的蒸汽进入冷却水腔12内进行风冷，变为液态，再由热水输出管16回送到锅炉24内，这样就完成了水的循环。在做功的过程中，水分基本不流失，大大节约了水资源，少量的流失可以通过冷水进水管11输入冷水进行补充。
[0018]冷却回能:散热片13上设有冷却水密封板22，其间隙构成冷却水腔12，各个独立的腔体通过冷凝管弯头19相互连通，最外侧腔体与冷水进水管11连通，补进的冷水由冷水进水管11进入到冷却水腔12内，一方面吸收缸壁上的热量，冷却蒸汽，另一方面预热后的水接近沸点，与热水输出管16内的汽水混合体相互汇聚成更接近沸点的水，使得加热水变为蒸汽的能耗进一步降低。
[0019]风扇冷却:散热片13靠近动力输出端23的一侧装有散热风扇14,散热风扇14通过传动皮带21与皮带轮18连接，皮带轮18安装固定在动力输出端23上，利用自身动力驱动散热风扇14强制冷却，冷却的效果越好，负压越大，做功热效率越高。
[0020]本实用新型的有益效果是:从结构上来讲，采用转子结构，避免了活塞连杆结构，使得结构更为简单，转动更为流畅，振动极小；另一方面，从热力学的角度看，该实用新型具有三个行程:进气行程β、绝热做功行程和冷却排气行程货，这样就大大提高了热效率。该实用新型可用于蒸汽发电领域，具有重要的推广价值和良好的市场潜力。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型主视剖面结构示意图；
[0022]图2是本实用新型侧视剖面结构示意图；
[0023]图3为本实用新型的主视外观结构示意图；
[0024]图4为本实用新型的侧视外观结构示意图。
[0025]图5为本实用新型水循环示意图。
[0026]图1-5中各标号为:1-真空绝热外壳，2-进气口，3-转子空腔，4-真空绝热层支架，5-转子进气通道，6-刮板出气通道，7-定子缸体，8-转子，9-进气轴管，10-刮板滑槽，
11-冷水进水管，12-冷却水腔，13-散热片，14-散热风扇，15-蒸汽机冷凝出口管，16-热水输出管，17-刮板，18-皮带轮，19-冷凝管弯头，20-固定螺丝，21-传动皮带，22-冷却水密封板，23-动力输出端，24-锅炉，25-刮板转子式蒸汽机。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。
[0028]实施例1:如图1-5所示,一种高热效率的刮板转子式蒸汽机,包括真空绝热外壳1、进气口 2、转子进气通道5、刮板出气通道6、定子缸体7、转子8、进气轴管9、刮板滑槽10、冷水进水管11、冷却水腔12、散热片13、蒸汽机冷凝出口管15、热水输出管16、刮板17、冷凝管弯头19、冷却水密封板22、动力输出端23 ;定子缸体7和转子8之间的轴偏心设置，定子缸体7的圆周分为《、-、炉三部分，β + 4区域为保温区，保温区外部对应装有真空绝热外壳1，P区域为散热区，散热区外部对应装有散热片13，散热片13上装有冷却水密封板22、其间隙构成定冷却水腔12，各个独立的腔体通过冷凝管弯头19相互连通，最外侧腔体与冷水进水管11连通，定子缸体7内设有转子8，转子8上沿轴线方向三均分转子位置开槽构成刮板滑槽10，刮板滑槽10内安装刮板17，刮板17上设有刮板出圆弧形气的刮板出气通道6，转子8上设置有U形转子进气通道5，转子8轴为进气轴管9，进气轴管9上设有进气口 2，转子8的缸体外壁上位于》=O0位置设有蒸汽机冷凝出口管15，蒸汽机冷凝出口管15后接热水输出管16，热水输出管16通过冷凝管弯头19与冷却水腔12最外侧腔体连通，转子8的动力通过动力输出端23输出。
[0029]实施例2:如图1-5所示,一种高热效率的刮板转子式蒸汽机,包括真空绝热外壳1、进气口 2、转子进气通道5、刮板出气通道6、定子缸体7、转子8、进气轴管9、刮板滑槽10、冷水进水管11、冷却水腔12、散热片13、蒸汽机冷凝出口管15、热水输出管16、刮板17、冷凝管弯头19、冷却水密封板22、动力输出端23 ;定子缸体7和转子8之间的轴偏心设置，定子缸体7的圆周分为《、多、货三部分，cr + 区域为保温区，保温区外部对应装有真空绝热外壳1，P区域为散热区，散热区外部对应装有散热片13，散热片13上装有冷却水密封板22、其间隙构成定冷却水腔12，各个独立的腔体通过冷凝管弯头19相互连通，最外侧腔体与冷水进水管11连通，定子缸体7内设有转子8，转子8上沿轴线方向三均分转子位置开槽构成刮板滑槽10，刮板滑槽10内安装刮板17，刮板17上设有刮板出圆弧形气的刮板出气通道6，转子8上设置有U形转子进气通道5，转子8轴为进气轴管9，进气轴管9上设有进气口 2，转子8的缸体外壁上位于《 =O0位置设有蒸汽机冷凝出口管15，蒸汽机冷凝出口管15后接热水输出管16，热水输出管16通过冷凝管弯头19与冷却水腔12最外侧腔体连通，转子8的动力通过动力输出端23输出。
[0030]所述进气轴管9与定子缸体7尾端通过固定螺丝20连接固定；进气轴管9上的进气口 2的开口角度为60°。
[0031]所述真空绝热外壳I之间设置真空绝热层支架4，真空绝热外壳I覆盖Λ +β保温区，α + P的取值范围是110°。
[0032]实施例3:如图1-5所示，一种高热效率的刮板转子式蒸汽机，包括真空绝热外壳1、进气口 2、转子进气通 道5、刮板出气通道6、定子缸体7、转子8、进气轴管9、刮板滑槽10、冷水进水管11、冷却水腔12、散热片13、蒸汽机冷凝出口管15、热水输出管16、刮板17、冷凝管弯头19、冷却水密封板22、动力输出端23 ;定子缸体7和转子8之间的轴偏心设置，定子缸体7的圆周分为《、多、炉三部分，a + P区域为保温区，保温区外部对应装有真空绝热外壳1，P区域为散热区，散热区外部对应装有散热片13，散热片13上装有冷却水密封板22、其间隙构成定冷却水腔12，各个独立的腔体通过冷凝管弯头19相互连通，最外侧腔体与冷水进水管11连通，定子缸体7内设有转子8，转子8上沿轴线方向三均分转子位置开槽构成刮板滑槽10，刮板滑槽10内安装刮板17，刮板17上设有刮板出圆弧形气的刮板出气通道6，转子8上设置有U形转子进气通道5，转子8轴为进气轴管9，进气轴管9上设有进气口 2，转子8的缸体外壁上位于《 =O0位置设有蒸汽机冷凝出口管15，蒸汽机冷凝出口管15后接热水输出管16，热水输出管16通过冷凝管弯头19与冷却水腔12最外侧腔体连通，转子8的动力通过动力输出端23输出。
[0033]所述进气轴管9与定子缸体7尾端通过固定螺丝20连接固定；进气轴管9上的进气口 2的开口角度为70°。[0034]所述真空绝热外壳I之间设置真空绝热层支架4，真空绝热外壳I覆盖α + -保温区，β + P的取值范围是115 °。
[0035]所述转子8采用空心结构，内部设置转子空腔3。
[0036]实施例4:如图1-5所示,一种高热效率的刮板转子式蒸汽机,包括真空绝热外壳1、进气口 2、转子进气通道5、刮板出气通道6、定子缸体7、转子8、进气轴管9、刮板滑槽10、冷水进水管11、冷却水腔12、散热片13、蒸汽机冷凝出口管15、热水输出管16、刮板17、冷凝管弯头19、冷却水密封板22、动力输出端23 ;定子缸体7和转子8之间的轴偏心设置，定子缸体7的圆周分为0.、#、供三部分，α + 4区域为保温区，保温区外部对应装有真空绝热外壳1，P区域为散热区，散热区外部对应装有散热片13，散热片13上装有冷却水密封板22、其间隙构成定冷却水腔12，各个独立的腔体通过冷凝管弯头19相互连通，最外侧腔体与冷水进水管11连通，定子缸体7内设有转子8，转子8上沿轴线方向三均分转子位置开槽构成刮板滑槽10，刮板滑槽10内安装刮板17，刮板17上设有刮板出圆弧形气的刮板出气通道6，转子8上设置有U形转子进气通道5，转子8轴为进气轴管9，进气轴管9上设有进气口 2，转子8的缸体外壁上位于a =O0位置设有蒸汽机冷凝出口管15，蒸汽机冷凝出口管15后接热水输出管16，热水输出管16通过冷凝管弯头19与冷却水腔12最外侧腔体连通，转子8的动力通过动力输出端23输出。
[0037]所述进气轴管9与定子缸体7尾端通过固定螺丝20连接固定；进气轴管9上的进气口 2的开口角度为80°。
[0038]所述真空绝热外壳I之间设置真空绝热层支架4，真空绝热外壳I覆盖《 + 保温区，α +卢的取值范围是120 °。
[0039]所述转子8采用空心结构，内部设置转子空腔3。
[0040]实施例5:如图1-5所示,一种高热效率的刮板转子式蒸汽机,包括真空绝热外壳1、进气口 2、转子进气通道5、刮板出气通道6、定子缸体7、转子8、进气轴管9、刮板滑槽10、冷水进水管11、冷却水腔12、散热片13、蒸汽机冷凝出口管15、热水输出管16、刮板17、冷凝管弯头19、冷却水密封板22、动力输出端23 ;定子缸体7和转子8之间的轴偏心设置，定子缸体7的圆周分为《、多、史三部分，a + P区域为保温区，保温区外部对应装有真空绝热外壳1，P区域为散热区，散热区外部对应装有散热片13，散热片13上装有冷却水密封板
22、其间隙构成定冷却水腔12，各个独立的腔体通过冷凝管弯头19相互连通，最外侧腔体与冷水进水管11连通，定子缸体7内设有转子8，转子8上沿轴线方向三均分转子位置开槽构成刮板滑槽10，刮板滑槽10内安装刮板17，刮板17上设有刮板出圆弧形气的刮板出气通道6，转子8上设置有U形转子进气通道5，转子8轴为进气轴管9，进气轴管9上设有进气口 2，转子8的缸体外壁上位于》=O0位置设有蒸汽机冷凝出口管15，蒸汽机冷凝出口管15后接热水输出管16，热水输出管16通过冷凝管弯头19与冷却水腔12最外侧腔体连通，转子8的动力通过动力输出端23输出。
[0041]所述进气轴管9与定子缸体7尾端通过固定螺丝20连接固定；进气轴管9上的进气口 2的开口角度为60 °。
[0042]所述真空绝热外壳I之间设置真空绝热层支架4，真空绝热外壳I覆盖α +声保温区，α + -的取值范围是120 °。
[0043]所述转子8采用空心结构，内部设置转子空腔3。
[0044]所述散热片13靠近动力输出端23的一侧安装散热风扇14,散热风扇14通过传动皮带21与皮带轮18连接，皮带轮18安装固定在动力输出端23上。
[0045]上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
【权利要求】
1.一种高热效率的刮板转子式蒸汽机，其特征在于:包括真空绝热外壳(I)、进气口(2)、转子进气通道(5)、刮板出气通道(6)、定子缸体(7)、转子(8)、进气轴管(9)、刮板滑槽(10)、冷水进水管(11)、冷却水腔(12)、散热片(13)、蒸汽机冷凝出口管(15)、热水输出管(16 )、刮板(17 )、冷凝管弯头(19 )、冷却水密封板(22 )、动力输出端(23 );定子缸体(7 )和转子(8)之间的轴偏心设置，定子缸体(7)的圆周分为α、#、炉三部分，a + P区域为保温区，保温区外部对应装有真空绝热外壳(1)，P区域为散热区，散热区外部对应装有散热片(13)，散热片(13)上装有冷却水密封板(22)、其间隙构成定冷却水腔(12)，各个独立的腔体通过冷凝管弯头(19)相互连通，最外侧腔体与冷水进水管(11)连通，定子缸体(7)内设有转子(8)，转子(8)上沿轴线方向三均分转子位置开槽构成刮板滑槽(10)，刮板滑槽(10)内安装刮板(17)，刮板(17)上设有刮板出圆弧形气的刮板出气通道(6)，转子(8)上设置有U形转子进气通道(5)，转子(8)轴为进气轴管(9)，进气轴管(9)上设有进气口(2)，转子(8)的缸体外壁上位于《=0°位置设有蒸汽机冷凝出口管(15)，蒸汽机冷凝出口管(15)后接热水输出管(16)，热水输出管(16)通过冷凝管弯头(19)与冷却水腔(12)最外侧腔体连通，转子(8)的动力通过动力输出端(23)输出。
2.根据权利要求1所述的高热效率的刮板转子式蒸汽机，其特征在于:所述进气轴管(9)与定子缸体(7)尾端通过固定螺丝(20)连接固定；进气轴管(9)上的进气口(2)的开口角度为60°?80 °。
3.根据权利要求1所述的高热效率的刮板转子式蒸汽机，其特征在于:所述真空绝热外壳(I)之间设置真空绝热层支架(4)，真空绝热外壳(I)覆盖λ +多保温区，a +卢的取值范围是110°?120 °。
4.根据权利要求1所述的高热效率的刮板转子式蒸汽机，其特征在于:所述转子(8)采用空心结构，内部设置转子空腔。
5.根据权利要求1所述的高热效率的刮板转子式蒸汽机，其特征在于:所述散热片(13)靠近动力输出端(23)的一侧安装散热风扇(14)，散热风扇(14)通过传动皮带(21)与皮带轮(18)连接，皮带轮(18)安装固定在动力输出端(23)上。
【文档编号】F01C1/344GK203584465SQ201320634801
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年10月15日 优先权日:2013年10月15日
【发明者】陈蜀乔, 杨秀建 申请人:昆明理工大学