[发明专利]蒸汽活塞驱动直线发电机

说明书

本发明公开一种蒸汽活塞驱动直线发电机，包括蒸汽活塞驱动装置和与所述蒸汽活塞驱动装置连接的直线发电机。所述蒸汽活塞驱动装置包括汽化装置、第一气体做功单元、第二气体做功单元、冷凝装置；所述直线发电机包括定子和动子。蒸汽在第一做功单元膨胀时，推动第一活塞直线运动，并带动直线发电机动子正向运动发电；蒸汽在第二做功单元膨胀时，推动第二活塞直线运动，并带动直线发电机动子反向运动发电。

技术领域

本发明涉及热机驱动的直线发电机。

背景技术

自由活塞内燃机驱动直线发电机发电是近年来热-电转换领域中的研究热点。利用活塞的直线运动直接推动直线发电机发电，省去了连杆曲轴等运动转换机构，不仅大大地简化了发动机的结构，同时也提高了机械效率。

与自由活塞式内燃机相比，高效蒸汽活塞驱动装置是外燃机，气态、液态、固态的燃料都可以用，太阳能也可以驱动。蒸汽活塞驱动的直线发电机是一种适用于多种能源热机转换的高效热-电转换装置，为太阳能的利用、生物质能的利用、化石能源的高效低污染利用提供了新方案；也为分布式热电联供系统、汽车的混合动力系统提供了新方案。

传统的活塞式蒸汽机的热功转换效率只有10-15％，最高仅为20％左右，且结构笨重，在现代交通工具中活塞式蒸汽机已被内燃机所取代。

发明内容

基于此，有必要提供一种利用蒸汽活塞驱动的直线发电机方案。

一种蒸汽活塞驱动直线发电机，包括：

蒸汽活塞驱动装置和与所述蒸汽活塞驱动装置连接的直线发电机

所述蒸汽活塞驱动装置包括：

汽化装置，用于将液态工质加热汽化，形成具有预定温度和压力的气态工质；

第一气体做功单元，用于在所述气态工质膨胀做功的同时继续加热所述气态工质；

第二气体做功单元，用于使在所述第一气体做功单元中做功后的所述气态工质膨胀做功；及

冷凝装置，用于使在所述第二气体做功单元中做功后所述气态工质冷凝回复为所述液态工质。

在一实施例中，所述汽化装置能够分别与所述冷凝装置和所述第一气体做功单元流体连通，并能够使所述液态工质在所述汽化装置中被加热，形成具有预定温度和压力的所述气态工质。

在一实施例中，所述第一气体做功单元能够分别与所述汽化装置和所述第二气体做功单元流体连通，所述第一气体做功单元包括加热器和第一活塞-气缸单元，所述第一活塞-气缸单元包括第一活塞和第一气缸，所述加热器通过对所述活塞-气缸单元加热，使所述第一活塞-气缸单元内的所述气态工质在所述气缸中膨胀并推动所述活塞对外做功的同时被继续加热。

在一实施例中，所述第二气体做功单元能够分别与所述第一气体做功单元和所述冷凝装置流体连通，所述第二气体做功单元包括第二活塞-气缸单元，所述第二活塞-气缸单元包括第二气缸和第二活塞，所述气态工质能够在所述第二活塞-气缸单元的所述气缸中膨胀并推动所述活塞对外做功。

在一实施例中，所述蒸汽机还包括工质循环控制装置，所述工质循环控制装置包括管路、泵和控制阀门，

所述管路用于连接所述汽化装置、所述第一气体做功单元、所述第二气体做功单元和所述冷凝装置；

所述泵用于驱动所述液态工质输入所述汽化装置；

所述控制阀门用于使所述汽化装置、所述第一气体做功单元、所述第二气体做功单元及所述冷凝装置之间流体连通或流体隔离。

在一实施例中，所述控制阀门包括设置在所述泵与所述汽化装置之间的出水阀，所述出水阀通过开启和关闭，将所述液态工质非连续的定量输入至所述汽化装置。