[实用新型]蒸汽发动机及蒸汽发电机和蒸汽空压机

说明书

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，尤其涉及以水蒸汽驱动的发动机。

背景技术

以流体（气体）作为驱动物质的发动机具有古老的历史，例如蒸汽机。随着技术的不断成熟和发展，出现了对流体能量的多级利用方式，例如通过直径不断扩大的多级涡轮来增加对高压气体能量的利用率。但是由于目前对高压气体从前级进入后级的过程缺乏清楚的认识和引导，导致多级利用的能效依然较低。

发明内容

本实用新型提供一种能充分利用水蒸汽能量的蒸汽发动机，包括利用能源产生并输出水蒸汽的蒸汽发生器以及输出动力的多级蒸汽驱动机构，所述多级蒸汽驱动机构包括叶轮和装设叶轮的至少一个叶轮室，所述叶轮包括第一叶轮和第二叶轮，所述第一叶轮和第二叶轮的周面上均具有复数个叶齿和位于叶齿两侧的侧板，所述叶轮的周面上的叶齿与叶齿之间的两侧侧板构成复数个工作腔，所述装设叶轮的叶轮室的内表面与所述各工作腔构成能够相对密封喷入气体的复数个气室，装设第一叶轮的叶轮室上对应开设有第一蒸汽喷入孔和第一蒸汽排出孔，装设第二叶轮的叶轮室上对应开设有第二蒸汽喷入孔和第二蒸汽排出孔，所述第一蒸汽排出孔的输出经管道接第二蒸汽喷入孔，所述蒸汽发生器的输出接所述第一蒸汽喷入孔。

进一步地，所述至少一个叶轮室包括各自独立的第一叶轮室和第二叶轮室，所述第一叶轮对应装设在第一叶轮室内，所述第二叶轮对应装设在第二叶轮室内。

进一步地，所述至少一个叶轮室为一个叶轮室，所述第一叶轮和第二叶轮为整体加工而成的连体结构，所述第一叶轮和第二叶轮装设在所述叶轮室内。

进一步地，所述第一叶轮的和第二叶轮具有不同尺寸的直径，所述叶轮室内具有与所装设的第一叶轮的和第二叶轮相吻合的不同尺寸的内径，以使叶轮室的内表面能够相对密封第一叶轮的工作腔内的水蒸汽和第二叶轮的工作腔内的水蒸汽。

进一步地，至少在第一叶轮所对应的叶轮室的内表面上开设有沿转动周面设置的、与所述第一蒸汽喷入孔相通的喷气导入槽。

进一步地，所述第二叶轮的直径大于所述第一叶轮的直径，和/或，所述第二叶轮的厚度大于所述第一叶轮的厚度。

进一步地，所述第一蒸汽排出孔的直径是第一蒸汽喷入孔的直径的2~10倍，所述第二蒸汽排出孔的直径是第二蒸汽喷入孔的直径的2~10倍，所述第二蒸汽喷入孔的直径不小于所述第一蒸汽排出孔的直径。

进一步地，所述多级蒸汽驱动机构包括两组，左右对称的共轴装设在同一动力输出轴上。

进一步地，所述能源选自核电、太阳能、可燃物质。所述可燃物质可选自沼气、煤、油、天然气、垃圾等。

本实用新型还提供一种蒸汽发电机，包括如上所述的蒸汽发动机和发电机，所述蒸汽发动机的动力输出接所述发电机的动力输入。

以及，一种蒸汽空压机，包括如上所述的蒸汽发动机和空气压缩机，所述蒸汽发动机的动力输出接所述空气压缩机的动力输入。

采用上述技术方案，本申请有益的技术效果在于：

通过设置第一叶轮和第二叶轮，第一叶轮和第二叶轮之间前后相通。一是可以将水蒸汽对第一叶轮作功后的水蒸汽能量通过导引管道继续喷入第二叶轮实现二次作功，提高了水蒸汽的能量利用率。二是通过二次作功，不但提高了水蒸汽的能量利用率，同时又起到了很好的消音作用。三是由于第一叶轮和第二叶轮这种前后级结构，可以不需要减压罐，只需通过第一叶轮即可实现水蒸汽的减压、稳压作用，大大减少了水蒸汽减压、稳压过程中的能量损失。

采用左右对称结构的蒸汽驱动机构，能够使蒸汽驱动机构工作时的受力均衡性更好。

通过设置喷气导入槽，喷气导入槽的长度至少大于两个相邻叶齿间距离，可以通过一个进气孔同时对两个以上的叶齿作功，提高发动机的动力性能。

通过设置排气导出槽，可以顺利地将对叶轮作功后的气体及时地排出。

通过将喷气导入槽末端与最近的排气导出槽之间的距离设置成大于两个相邻的叶齿间距离，可以防止刚喷入的气体直接从排气导出槽排出。

附图说明

图1是一种蒸汽发动机的结构示意图。

图2是一种多级蒸汽驱动机构的结构示意图。

图3是图2中第一级蒸汽驱动机构的结构示意图。

图4是图3中叶轮室的局部结构放大示意图。

图5是另一种多级蒸汽驱动机构的结构示意图。

图6是又一种多级蒸汽驱动机构的结构示意图。

图7是一种蒸汽发电机的结构示意图。

图8是一种蒸汽空压机的结构示意图。