差時相循環(huán)發(fā)動的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種差時相循環(huán)發(fā)動機，包括汽化器、動力機構和附屬動力機構，所述汽化器的汽化器往復流通口與所述動力機構連通，所述動力機構與所述附屬動力機構連通，所述附屬動力機構與所述汽化器的汽化器工質入口連通，在所述動力機構和所述附屬動力機構之間設控制閥，在所述附屬動力機構和所述汽化器工質入口之間設工質入口控制閥，在由所述汽化器往復流通口、所述動力機構、所述附屬動力機構和所述汽化器工質入口構成的流體通道上設冷卻器。本發(fā)明具有結構簡單、效率高、造價低、燃料多樣性好和使用壽命長等優(yōu)點，本發(fā)明中所公開的差時相循環(huán)發(fā)動機尤其適用于冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，即分布式發(fā)電。
【專利說明】差時相循環(huán)發(fā)動機
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及熱能與動力領域，尤其是一種差時相循環(huán)發(fā)動機。
【背景技術】
[0002]利用汽化器(包括鍋爐)將工質加熱氣化、臨界化、超臨界化、超超臨界化或過熱化后作為推動動力機構做功的系統(tǒng)已有兩百年的歷史，而且至今還在應用，這種動力機構具有良好的燃料多樣性和較低的污染排放，但是其功率密度低。因此，需要發(fā)明一種新型的利用汽化器(包括鍋爐)將工質加熱氣化、臨界化、超臨界化、超超臨界化或過熱化后作為推動動力機構做功的動力系統(tǒng)。
【發(fā)明內容】
[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明提出的技術方案如下:
一種差時相循環(huán)發(fā)動機，包括汽化器、動力機構和附屬動力機構，所述汽化器的汽化器往復流通口與所述動力機構連通，所述動力機構與所述附屬動力機構連通，所述附屬動力機構與所述汽化器的汽化器工質入口連通，在所述動力機構和所述附屬動力機構之間的連通通道上設控制閥，在所述附屬動力機構和所述汽化器工質入口之間的連通通道上設工質入口控制閥，在由所述汽化器往復流通口、所述動力機構、所述附屬動力機構和所述汽化器工質入口構成的流體通道上設冷卻器。
[0004]所述控制閥設為以所述附屬動力機構為流通方向的逆止閥。
[0005]所述工質入口控制閥設為以所述汽化器工質入口為流通方向的逆止閥。
[0006]所述動力機構設為活塞式動力機構、齒輪式動力機構、羅茨式動力機構或螺桿式動力機構。
[0007]所述附屬動力機構設為活塞式附屬動力機構、齒輪式附屬動力機構、羅茨式附屬動力機構或螺桿式附屬動力機構。
[0008]所述動力機構設為活塞式動力機構，所述附屬動力機構設為活塞式附屬動力機構。
[0009]所述活塞式動力機構和所述活塞式附屬動力機構之間存在相位差。
[0010]所述活塞式動力機構的排量和所述活塞式附屬動力機構的排量不同。
[0011]在所述冷卻器設在所述動力機構和所述汽化器往復流通口之間連通通道以外的結構中，在所述動力機構和所述汽化器往復流通口之間設回熱器；在所述冷卻器設在所述動力機構和所述汽化器往復流通口之間的結構中，在所述冷卻器和所述汽化器往復流通口之間設回熱器。
[0012]所述汽化器設為內燃汽化器，在工質包絡上設工質導出口。
[0013]所述汽化器往復流通口設在所述汽化器的液相區(qū)內。
[0014]所述汽化器工質入口設在所述汽化器的氣相區(qū)內。
[0015]本發(fā)明的原理是:通過將所述汽化器往復流通口與所述動力機構連通，以及所述附屬動力機構的設置，使由所述汽化器往復流通口流出的做功后的工質的一部分不經冷卻或經所述回熱器和所述冷卻器共同作用后回流到所述汽化器中，而另一部分則經所述汽化器工質入口進入汽化器，這樣，可以減少冷卻負荷，并提高系統(tǒng)的效率。
[0016]本發(fā)明中，所謂的汽化器往復流通口是指能夠使工質流入和流出的流通口。
[0017]本發(fā)明中，所述汽化器是指能夠使液體工質發(fā)生汽化、臨界化、超臨界化、超超臨界化或過熱化的裝置，它可以是外燃汽化器、熱交換器、太陽能汽化器或內燃汽化器。
[0018]本發(fā)明中，在所述汽化器設為內燃汽化器的結構中，可以在工質包絡上設工質導出口，以防止工質積累。所謂的工質包絡是指工質所能到達的空間的壁，例如，所述汽化器的壁，還例如，所述連通通道的壁。
[0019]本發(fā)明中，應根據(jù)公知技術向所述內燃汽化器中提供氧化劑和燃料。所述氧化劑是指液態(tài)或高壓氣態(tài)的能與燃料發(fā)生燃燒化學反應的物質，例如液氧、高壓氧氣、高壓壓縮空氣、液化空氣、雙氧水、雙氧水溶液等。當所述氧化劑是液態(tài)時，需通過高壓液體泵供送；當所述氧化劑是高壓氣態(tài)時，可直接以高壓形式送入。所述燃料是指能與氧化劑發(fā)生燃燒化學反應的物質，例如氫氣、碳氫化合物、碳氫氧化合物或固體碳等；其中所述碳氫化合物包括汽油、柴油、重油、煤油、航空煤油等其它烴類；所述碳氫氧化合物包括甲醇、乙醇、甲醚、乙醚等。
[0020]本發(fā)明中，為了進一步提高系統(tǒng)的效率，在所述汽化器設為外燃汽化器的結構中，可以將加熱汽化器后的燃燒產物中的熱量進一步加以利用，例如:利用這一部分熱量制冷，利用這一部分熱量作為熱源加熱另一個內部工質沸點較低的汽化器從而產生動力。
[0021]本發(fā)明中，所謂的工質可以是一切能夠在所述汽化器中可以發(fā)生汽化、過熱化、臨界化、超臨界化或超超臨界化的物質，例如水、氟利昂、醚類等一切無機朗肯循環(huán)和有機朗肯循環(huán)中的工質。
[0022]本發(fā)明中，所述汽化器內的工質全部處于臨界狀態(tài)時，所述汽化器的氣相區(qū)和所述汽化器的液相區(qū)可是同一空間。
[0023]本發(fā)明中，所謂的動力機構是指利用工質或臨界態(tài)工質為動力源產生動力的機構，例如:流體馬達、活塞式做功機構、活塞組式做功機構、柱塞馬達、齒輪馬達、噴嘴式動力機構、水輪機等。
[0024]本發(fā)明中，在所述動力機構或所述附屬動力機構設為往復式機構以外的機構的結構中(例如螺桿機構等)，需要根據(jù)公知技術設置蓄能器，在所述蓄能器和控制閥的作用下構成液體脈沖流動，所謂的蓄能器可以是氣體蓄能罐或柱塞和彈簧構成的彈性蓄能罐。
[0025]本發(fā)明中，所謂A和B連通是指A與B之間工質發(fā)生流動，包括工質從A流到B或者從B流到A，或者工質先從A流到B再從B流到A。所謂的“連通”包括直接連通、間接連通和經操作單元連通，所述操作單元包括閥、控制機構、供送機構(泵)和熱交換器等。
[0026]根據(jù)熱能與動力領域的公知技術，在必要的地方設置必要的部件、單元或系統(tǒng)等。
[0027]本發(fā)明的有益效果如下:
本發(fā)明具有結構簡單、效率高、造價低、燃料多樣性好和使用壽命長等優(yōu)點，本發(fā)明中所公開的差時相循環(huán)發(fā)動機尤其適用于冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，即分布式發(fā)電。
【專利附圖】
【附圖說明】[0028]圖1所示的是本發(fā)明實施例1的結構示意圖；
圖2所示的是本發(fā)明實施例2的結構示意圖；
圖3所示的是本發(fā)明實施例3的結構示意圖；
圖4所示的是本發(fā)明實施例4的結構示意圖；
圖5所示的是本發(fā)明實施例5的結構示意圖；
圖6所示的是本發(fā)明實施例6的結構示意圖，
其中:
I汽化器、2動力機構、21活塞式動力機構、3附屬動力機構、31活塞式附屬動力機構、4汽化器往復流通口、5控制閥、51逆止閥、6工質入口控制閥、7汽化器工質入口、8冷卻器、10回熱器、21活塞式動力機構、31活塞式附屬動力機構、111氧化劑入口、112還原劑入口、113工質導出口。
【具體實施方式】
[0029]實施例1
如圖1所示的差時相循環(huán)發(fā)動機，包括汽化器1、動力機構2和附屬動力機構3，所述汽化器I的汽化器往復流通口 4與所述動力機構2連通，所述動力機構2與所述附屬動力機構3連通，所述附屬動力機構3與所述汽化器I的汽化器工質入口 7連通，在所述動力機構2和所述附屬動力機構3之間的連通通道上設控制閥5，在所述附屬動力機構3和所述汽化器工質入口 7之間的連通通道上設工質入口控制閥6，在由所述汽化器往復流通口 4、所述動力機構2、所述附屬動力機構3和所述汽化器工質入口 7構成的流體通道上設冷卻器8，所述汽化器往復流通口 4設在所述汽化器I的液相區(qū)內，所述汽化器工質入口 7設在所述汽化器I的氣相區(qū)內。本實施例中，所述冷卻器8設置在所述動力機構2和所述附屬動力機構3之間的連通通道上。
[0030]具體實施時，可選擇地，所述冷卻器8還可改為設置在所述汽化器往復流通口 4和所述動力機構2之間的連通通道上，或設置在所述附屬動力機構3和所述汽化器工質入口7之間的連通通道上，或設置在所述動力機構2上，或設置在所述附屬動力機構3上。
[0031]本實施例的工作過程為:所述汽化器I中的液體工質在受熱后不斷汽化為氣體工質，從而推動所述汽化器I中的液體工質由所述汽化器往復流通口 4流向所述動力機構2中，并推動所述動力機構2對外輸出動力，然后,所述液體工質從所述動力機構2流出，一部分經所述汽化器往復流通口 4返回所述汽化器I中，另外一部分經所述控制閥5進入所述附屬動力機構3中并推動其對外輸出動力，被冷卻后的所述液體工質經所述汽化器工質入口 7噴入所述汽化器I中，對所述汽化器I中的氣體工質進行冷卻。
[0032]實施例2
如圖2所示的差時相循環(huán)發(fā)動機，其與實施例1的區(qū)別在于:
所述汽化器往復流通口 4與所述動力機構2的往復流通口連通，所述動力機構2的工質出口與所述附屬動力機構3的工質入口，所述附屬動力機構3的工質出口與所述汽化器工質入口 7連通。
[0033]所述控制閥5設為以所述附屬動力機構3為流通方向的逆止閥51，所述工質入口控制閥6設為以所述汽化器工質入口 7為流通方向的逆止閥61。作為可以變換的實施方式，所述控制閥5和所述工質入口控制閥6可擇一的設為逆止閥，或擇一 /同時設為其它形式的閥。
[0034]本實施例中，從所述動力機構2流出的液體，一部分經所述冷卻器8和所述逆止閥51進入所述附屬動力機構3中，另外一部分經所述動力機構2的往復流通口和所述汽化器往復流通口 4進入所述汽化器I中，從而補充所述汽化器I中的液體工質。
[0035]實施例3
如圖3所示的差時相循環(huán)發(fā)動機，其在實施例1的的基礎上，將所述動力機構2設為活塞式動力機構21，將所述附屬動力機構3設為活塞式附屬動力機構31。
[0036]作為可以變換的實施方式，所述動力機構2可改設為齒輪式動力機構、羅茨式動力機構或螺桿式動力機構；和/或所述附屬動力機構3可改設為齒輪式附屬動力機構、羅茨式附屬動力機構或螺桿式附屬動力機構。
[0037]本發(fā)明中，所有的實施方式均可參照本實施例，將所述動力機構2設為活塞式動力機構21、齒輪式動力機構、羅茨式動力機構或螺桿式動力機構。
[0038]本發(fā)明中，所有的實施方式均可參照本實施例，將所述附屬動力機構3設為活塞式附屬動力機構31、齒輪式附屬動力機構、羅茨式附屬動力機構或螺桿式附屬動力機構。
[0039]實施例4
如圖4所示的差時相循環(huán)發(fā)動機，其與實施例3的區(qū)別在于:
在所述活塞式動力機構21的氣缸上設置往復流通口和工質出口，所述活塞式附屬動力機構31的氣缸上的往復流通口與所述活塞式動力機構21的氣缸上的所述工質出口連通，所述汽化器I的所述汽化器往復流通口 4與所述活塞式動力機構21的往復流通口連通，所述冷卻器8改為設置在所述汽化器往復流通口 4和所述活塞式動力機構21的往復流通口之間的連通通道上，在所述冷卻器8和所述汽化器往復流通口 4之間設回熱器10。
[0040]從所述汽化器I流出的液體工質的熱量被所述回熱器10吸收，再經所述冷卻器8冷卻，溫度降低后進入所述活塞式動力機構21推動其活塞對外做功，避免了高溫液體工質對所述活塞式動力機構21的熱損。部分做功后的液體工質流向所述汽化器往復流通口 4時，可將所述回熱器10中的熱量吸收，減少熱量流失，從而提高系統(tǒng)的工作效率。
[0041]本發(fā)明中，所有實施方式，均可參照本實施例，將所述冷卻器8設置在所述汽化器往復流通口 4和所述活塞式動力機構21的往復流通口之間的連通通道上，將所述回熱器10設置在所述冷卻器8和所述汽化器往復流通口 4之間的連通通道上。
[0042]實施例5
如圖5所示的差時相循環(huán)發(fā)動機，其與實施例3的區(qū)別在于:
在所述活塞式動力機構21和所述汽化器往復流通口 4之間連通通道上增設回熱器10。
[0043]由于從所述汽化器I中流出的液體工質的溫度較高，在流經所述回熱器10時，可將上述熱量存儲在所述回熱器10中，當從所述活塞式動力機構21中流出的液體工質經過所述回熱器10時，可將存儲在所述回熱器10中的熱量帶回所述汽化器I中，從而提高所述汽化器I的效率。
[0044]本發(fā)明中，對于所述冷卻器8改為設置在所述附屬動力機構3和所述汽化器工質入口 7之間的連通通道上，或設置在所述動力機構2上，或設置在所述附屬動力機構3上的實施方式，均可參照本實施例設置所述回熱器10。[0045]實施例6
如圖6所示的差時相循環(huán)發(fā)動機，其與實施例2的區(qū)別在于:
所述汽化器I改設為內燃汽化器11，所述動力機構2設為活塞式動力機構21，所述附屬動力機構3設為活塞式附屬動力機構31，所述冷卻器8改為設置在所述活塞式附屬動力機構31的工質出口和所述汽化器工質入口 7之間的連通通道上，在所述汽化器往復流通口4和所述活塞式動力機構21之間的連通通道上設置回熱器10。
[0046]所述內燃汽化器11上設有氧化劑入口 111和還原劑入口 112，所述內燃汽化器11的氣相區(qū)上設工質導出口 113，所述工質導出口 113處設控制閥。
[0047]所述氧化劑入口 111和所述還原劑入口 112導入的氧化劑和還原劑在所述內燃汽化器11的內部發(fā)生燃燒化學反應，從而使所述內燃汽化器11中的工質氣化、臨界化、超臨界化、超超臨界化或過熱化形成高壓狀態(tài)。顯然，所述內燃汽化器11上還需要設置合適的點火裝置。
[0048]由于從外界導入了氧化劑和還原劑，為了使系統(tǒng)中的工質能夠平衡，可以打開所述工質導出口 113處的控制閥，從所述工質導出口 113處導出多余的工質。
[0049]可選擇地，所述工質導出口 113還可設置在所述汽化器往復流通口 4和所述活塞式動力機構21之間的連通通道上，所述活塞式動力機構21和所述活塞式附屬動力機構31之間的連通通道上，或設置在所述活塞式附屬動力機構31和所述汽化器工質入口 7之間的連通通道上，或設置在所述活塞式動力機構21上，或設置在所述活塞式附屬動力機構31上。
[0050]本發(fā)明中的所有實施方式均可參照本實施例，將所述汽化器I設為內燃汽化器11。
[0051]實施例3至實施例6及其可選擇、可變換的實施方式中，都可選擇性的使所述活塞式動力機構21和所述活塞式附屬動力機構31之間存在相位差；也都可選擇性的使所述活塞式動力機構21的排量和所述活塞式附屬動力機構31的排量不同。
[0052]本發(fā)明的所有實施方式中，都將所述汽化器往復流通口 4設在所述汽化器I的液相區(qū)內，將所述汽化器工質入口 7設在了所述汽化器I的氣相區(qū)內，作為可以變換的實施方式，所述汽化器往復流通口 4可以改設在所述汽化器I的氣相區(qū)內，所述汽化器工質入口 7也可以改設在所述汽化器I的液相區(qū)內。
[0053]顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，根據(jù)本領域的公知技術和本發(fā)明所公開的技術方案，可以推導出或聯(lián)想出許多變型方案，所有這些變型方案，也應認為是本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種差時相循環(huán)發(fā)動機，包括汽化器(I)、動力機構(2)和附屬動力機構(3)，其特征在于:所述汽化器(I)的汽化器往復流通口(4)與所述動力機構(2)連通，所述動力機構(2)與所述附屬動力機構(3)連通，所述附屬動力機構(3)與所述汽化器(I)的汽化器工質入口(7)連通，在所述動力機構(2)和所述附屬動力機構(3)之間的連通通道上設控制閥(5)，在所述附屬動力機構(3)和所述汽化器工質入口(7)之間的連通通道上設工質入口控制閥(6)，在由所述汽化器往復流通口(4)、所述動力機構(2)、所述附屬動力機構(3)和所述汽化器工質入口(7)構成的流體通道上設冷卻器(8)。
2.如權利要求1所述差時相循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述控制閥(5)設為以所述附屬動力機構(3)為流通方向的逆止閥(51)。
3.如權利要求1所述差時相循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述工質入口控制閥(6)設為以所述汽化器工質入口(7)為流通方向的逆止閥(61)。
4.如權利要求1所述差時相循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述動力機構(2)設為活塞式動力機構(21 )、齒輪式動力機構、羅茨式動力機構或設為螺桿式動力機構。
5.如權利要求1所述差時相循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述附屬動力機構(3)設為活塞式附屬動力機構(31)、齒輪式附屬動力機構、羅茨式附屬動力機構或設為螺桿式附屬動力機構。
6.如權利要求1所述差時相循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述動力機構(2)設為活塞式動力機構(21)，所述附屬動力機構(3)設為活塞式附屬動力機構(31)。
7.如權利要求6所述差時相循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述活塞式動力機構(21)和所述活塞式附屬動力機構(31)之間存在相位差。
8.如權利要求6所述差時相循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述活塞式動力機構(21)的排量和所述活塞式附屬動力機構(31)的排量不同。
9.如權利要求1至8之任一所述差時相循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:在所述冷卻器(8)設在所述動力機構(2)和所述汽化器往復流通口(4)之間連通通道以外的結構中，在所述動力機構(2)和所述汽化器往復流通口(4)之間設回熱器(10);在所述冷卻器(8)設在所述動力機構(2 )和所述汽化器往復流通口( 4 )之間的結構中，在所述冷卻器(8 )和所述汽化器往復流通口(4)之間設回熱器(10)。
10.如權利要求1至8之任一所述差時相循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述汽化器(I)設為內燃汽化器(11)，在工質包絡上設工質導出口( 113 )。
【文檔編號】F02G1/043GK103470398SQ201310369909
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權日:2012年8月25日
【發(fā)明者】靳北彪 申請人:摩爾動力(北京)技術股份有限公司