[发明专利]喷水式蒸汽发动机

说明书

技术领域：

本发明涉及动力领域，具体是一种使用燃料将热能转化为机械能的喷水式蒸汽发动机。 

背景技术：

蒸汽机的出现曾引起了18世纪的工业革命，直到20世纪初，它仍然是世界上最重要的原动机，后来才逐渐让位于内燃机和汽轮机等。蒸汽机存在主要缺陷：1.体积既笨重又庞大，2.蒸汽机采用锅炉加热，由于是外部燃烧，热损失较高，存在热效率不高的缺陷。3.启动慢，起动之前还需要一段时间的预热，使用起来很不方便。4.不能随意停止，控制性差。由于以上缺陷，进入20世纪后，出现了没有笨重锅炉的内燃机，最终以其重量轻，体积小、热效率高和操作灵活等优点，在船舶和机车上逐渐取代了蒸汽机。 

当前以活塞式内燃机最为普遍。活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其气缸内燃烧，释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构将机械功输出，驱动从动机械工作。常见的有柴油机和汽油机。但是活塞式内燃机也存在很多不足，其在将热能转换成机械能这一过程中，仅利用了小部分热能膨胀做功，大部分热能通过排气及散热器释放出去，能量损耗很大。此外其机构复杂，对燃油要求较高，尾气排放污染物高。 

汽轮机中的蒸汽流动是连续的、高速的，能发出较大的功率。但由于需要锅炉加热产生蒸汽，机构庞大，复杂，当前只用于大型电厂和大型船舶上。 

由此可见，上述几种动力机都存在不足，相比之下活塞式内燃机优势明显，因此当前绝大多数交通机车和工程设备都采用活塞式内燃机为动力机。 

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种体积小、热效率高、操作灵活、能量损失低、尾气排放污染物低的喷水式蒸汽发动机。 

本发明以如下技术方案解决上述技术问题： 

本发明喷水式蒸汽发动机主要由燃烧器1、高温换热器3、蒸汽室4、蒸汽透平7、蒸汽冷凝器、喷水系统和控制系统构成，所述喷水系统由水箱10、水泵12、进水阀15和置于蒸汽室4内的喷水头16通过水管依次连接构成，所述高温换热器2通过管道与燃烧器1连接，并置于蒸汽室3内喷水头16的下方；蒸汽透平7的进汽端设有放大器6，放大器6的前端设有与蒸汽室4相通的进汽阀5，蒸汽透平7的排汽端设有动力输出轴8和排汽管9，排汽管9与蒸汽冷凝器相接，蒸汽冷凝器的冷凝水排水管连接水箱8。 

所述蒸汽冷凝器也可以采用蒸汽型制冷机11代替，蒸汽型制冷机11设有连接空调22的循环冷水管21。 

连接水泵12与进水阀15的水管上接有低温换热器14，低温换热器14与高温换热器3经排气管道相接。 

在蒸汽室4上安装有至少一个与排汽管9相通的安全阀13。 

在蒸汽室4的上部外侧设有与蒸汽室4相通的压力调节缸17，压力调节缸17内设有活塞24及顶压活塞24的弹簧25。 

所述控制系统包括微电脑处理器23、安装在蒸汽透平7上的转速传感器20、安装在蒸汽室4内的压力传感器18、安装在高温换热器3上的温度传感器19、设在燃烧器1上的燃烧器控制器2、供水阀15和进汽阀5，微电脑处理器28的信号输入端以并联方式连接转速传感器20、温度传感器19和压力 传感器18，其信号输出端以并联方式连接燃烧器控制器2、供水阀15、进汽阀5。 

本发明喷水式蒸汽发动机无需体积庞大的锅炉装置，燃烧热量全部进入高温换热器，采用喷水系统精确控制需要汽化的水量，具有体积小，启动速度快，控制性强的优点，与活塞式内燃机相比，具有结构简单，热效率高，能量损失少，排放尾气污染物少等优点。 

附图说明：

图1是本发明喷水式蒸汽发动机的主体结构示意图。 

图2是本发明喷水式蒸汽发动机的控制系统原理图。 

图中： 

1、燃烧器        2、燃烧器控制器        3、高温换热器 

4、蒸汽室        5、进汽阀              6、放大器 

7、蒸汽透平      8、动力输出轴          9、排汽管 

10、水箱         11、蒸汽型制冷机       12、水泵 

13、安全阀       14、低温换热器         15、进水阀 

16、喷水头       17、压力调节缸         18、压力传感器 

19、温度传感器   20、转速传感器         21、循环冷水管