利用空氣熱能輸出動力、制冷、淡水的冷態(tài)發(fā)動的制造方法
【專利摘要】利用空氣熱能輸出動力、制冷和淡水的冷態(tài)發(fā)動機或裝置由汽化器、高壓膨脹機、高壓工質(zhì)泵、空氣換熱器、循環(huán)泵、發(fā)電機、管、閥、儀表等相互連接可操作組成，用單原子或雙原子氣體做工質(zhì)，根據(jù)深冷工質(zhì)熱力–制冷循環(huán)和無霜兩級換熱循環(huán)工作原理，需一次性加注深冷液體或高壓氣體做工質(zhì)和啟動動力，深冷液態(tài)工質(zhì)吸熱汽化為高壓蒸汽，進(jìn)入膨脹機推動活塞輪轉(zhuǎn)動，輸出機械功和深冷冷量，空氣換熱器輸出制冷、冷凝水和干空氣。本發(fā)明提供了利用環(huán)境流體熱能輸出動力、制冷、淡水的方法和裝置。
【專利說明】利用空氣熱能輸出動力、制冷、淡水的冷態(tài)發(fā)動機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬新能源領(lǐng)域，是一款能方便高效利用空氣熱能輸出動力、制冷和淡水的冷態(tài)發(fā)動機或裝置，特別是組成該冷態(tài)發(fā)動機或裝置的“深冷工質(zhì)熱力-制冷循環(huán)”，“無霜兩級換熱循環(huán)”等根本方法，和“高壓膨脹機”等關(guān)鍵裝置。
[0002]發(fā)明背景
[0003]大氣是一個低溫?zé)嵩磶?，具有巨大的熱能。大氣熱能主要來自太陽能，其次是地?zé)崮芎腿祟惛鞣N能源消費活動(如煤，油，氣，電等的使用)釋放到大氣中的廢熱。可以說大氣是一個具有無窮無盡熱能的“能量?！薄?br> [0004]然而現(xiàn)有的熱力學(xué)理論，方法和裝置均不能利用這一隨處可取，無窮無盡的大氣熱能來輸出有用功或電力。
[0005]之前，曾報道多種方法和裝置試圖利用環(huán)境熱能做功或輸出電力，但無一成功。而與本發(fā)明相似的方法和裝置迄今未見報道。
[0006]在此文中對任何文件，方法或物品所做的參考或討論，除非特別說明，都不代表所參考或討論的文件，方法，物品或者任何一種組合，或在 優(yōu)先權(quán)日:期時是公眾知識或者與此描述有關(guān)的其他問題解決方案。
[0007]發(fā)明目的
[0008]本發(fā)明的目的是提供一種裝置和方法，以克服或顯著改善公知技術(shù)的短處和限制，或者提供給公眾一種有用的選擇。本發(fā)明的另一目的是提供一種可以在一系列功能性需求上有用的裝置和方法。
[0009]發(fā)明簡介
[0010]相應(yīng)地，在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明利用空氣熱能輸出動力、制冷、淡水的冷態(tài)發(fā)動機或裝置，由兩級循環(huán)即第一級循環(huán)和第二級循環(huán)組成。
[0011]第一級循環(huán)由膨脹機、汽化器和工質(zhì)泵三個主件組成，工質(zhì)泵安裝在膨脹機和汽化器之間。
[0012]第二級循環(huán)由汽化器、空氣換熱器和循環(huán)泵三個主件組成，循環(huán)泵安裝在汽化器和空氣換熱器之間。
[0013]其中，膨脹機、汽化器、工質(zhì)泵、空氣換熱器、循環(huán)泵經(jīng)管道連接組成。
[0014]優(yōu)選地，本裝置還包括一個儲罐，安裝在汽化器和膨脹機之間并相互連通。
[0015]優(yōu)選地，儲罐上安裝有溫度表和壓力表，以監(jiān)測顯示儲罐內(nèi)的溫度和壓力。
[0016]優(yōu)選地，各部件通過包括管道的連接裝置流體連接。
[0017]優(yōu)選地，汽化器筒狀殼體表面有兩對流體入口出口，一對入口出口分別管道連接膨脹機和工質(zhì)泵，另一對入口出口分別連接空氣換熱器和循環(huán)泵。
[0018]優(yōu)選地，汽化器上還安裝有安全閥和放氣閥。
[0019]優(yōu)選地，連接裝置包括至少一個溫度表和壓力表，以監(jiān)測顯示儲罐內(nèi)的溫度和壓力。
[0020]優(yōu)選地，在膨脹機出口處安裝有單向閥。[0021]優(yōu)選地，在膨脹機、工質(zhì)泵及其連接管的外表面包覆有絕熱層。
[0022]優(yōu)選地,空氣換熱器有一個殼體，殼體內(nèi)有管狀結(jié)構(gòu)，管內(nèi)循環(huán)冷傳熱液，風(fēng)扇加速空氣流動，強化換熱，冷傳熱液吸熱變暖。
[0023]優(yōu)選地，膨脹機軸連接發(fā)電機，將膨脹機輸出的機械功轉(zhuǎn)化為電能輸出。
[0024]優(yōu)選地，膨脹機是將高壓工質(zhì)壓力能轉(zhuǎn)化為機械功和冷量輸出的裝置，由缸筒，工質(zhì)流體入口，出口，可轉(zhuǎn)動活塞輪，筒狀活塞輪至少包括一圈活塞腔，一圈活塞腔位于軸的外圓面。
[0025]優(yōu)選地，每個活塞腔的外圓周都有密封環(huán)槽，帶狀密封環(huán)安裝在槽中。
[0026]優(yōu)選地，活塞輪和帶狀密封環(huán)安裝在缸筒內(nèi)，呈精密配合，當(dāng)高壓工質(zhì)流體沖入活塞腔，推動活塞輪轉(zhuǎn)動，輸出機械功。
[0027]優(yōu)選地，該型膨脹機還由三圈活塞腔組成，通過連接管將三圈活塞腔串聯(lián)連接使用，這樣可以獲得膨脹機定容做功過程的足夠位移。
[0028]優(yōu)選地，膨脹機上的工質(zhì)流體入口，出口根部變粗，且與缸筒呈正切方向連接。
[0029]優(yōu)選地，帶狀密封環(huán)由多個方框型密封小環(huán)組成，密封小環(huán)中部有長方形通孔，每個密封小環(huán)通過接頭相連組成一圈帶狀密封環(huán)。
[0030]優(yōu)選地，每個帶狀密封環(huán)的接頭兩側(cè)都有一小片彈簧片，接頭形式呈槽，榫連接。
[0031]優(yōu)選地，至少兩圈活塞腔呈串聯(lián)連接使用，每圈活塞腔的外圓面有帶狀密封環(huán)安裝槽，用來安裝帶狀密封環(huán)。
[0032]優(yōu)選地，帶狀密封環(huán)外圓面與缸筒內(nèi)壁呈精密貼合，帶狀密封環(huán)內(nèi)圓面與活塞輪上的密封環(huán)槽外圓面呈精密貼合。
[0033]相應(yīng)地，在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明利用空氣熱能輸出動力、制冷、淡水的方法由兩級循環(huán)組成，組成第一級循環(huán)和第二級循環(huán)的組件描述如下；
[0034]第一級循環(huán)的組件；
[0035]膨脹機；用高壓氣體產(chǎn)生機械功和冷量。
[0036]汽化器；裝深冷工質(zhì)流體，工質(zhì)泵驅(qū)動深冷工質(zhì)流體從膨脹機循環(huán)到汽化器，工質(zhì)泵安裝在膨脹機和汽化器之間。
[0037]第二級循環(huán)的組件；
[0038]汽化器；產(chǎn)生高壓蒸汽。
[0039]空氣換熱器；用來與空氣換熱。
[0040]循環(huán)泵；安裝在汽化器和空氣換熱器之間。
[0041]膨脹機，汽化器，工質(zhì)泵，空氣換熱器和循環(huán)泵之間通過管道連接組成。
[0042]本發(fā)明的方法由第一級循環(huán)和第二級循環(huán)組成；
[0043]在第一級循環(huán):
[0044]深冷工質(zhì)流體在汽化器吸熱汽化膨脹為高壓蒸汽，此高壓蒸汽進(jìn)入膨脹機經(jīng)歷絕熱膨脹過程，輸出機械功和冷量，高壓蒸汽發(fā)生絕熱焓降，工質(zhì)蒸汽的溫度降到液化溫區(qū)，工質(zhì)蒸汽液化為深冷液體，深冷液體被工質(zhì)泵泵回汽化器。
[0045]第二級循環(huán)，通過汽化器與第一級循環(huán)偶聯(lián):
[0046]冷傳熱液從汽化器循環(huán)到空氣換熱器與外部熱源(如空氣，水)換熱，空氣熱能被吸收，溫度降低變?yōu)槔淇諝?，傳熱液吸收空氣熱能后溫度升高，變?yōu)榕后w，暖傳熱液循環(huán)到汽化器與深冷工質(zhì)換熱，深冷工質(zhì)吸熱汽化，膨脹為高壓暖蒸汽，暖傳熱液的熱能被吸收后溫度降低，變?yōu)槔鋫鳠嵋骸?br> [0047]優(yōu)選地，最初的變化是第二級循環(huán)先于第一級循環(huán)發(fā)生，然后都是同時發(fā)生。
[0048]優(yōu)選地，傳熱液用水或低冰點防凍液。
[0049]優(yōu)選地，深冷工質(zhì)用單原子氣體(如，N2，He-4)或其混合物(如，空氣)，或雙原子氣體(如，C02)。
[0050]優(yōu)選地,膨脹機輸出的機械功，因為耗散效應(yīng),最終轉(zhuǎn)化為廢熱釋放到大氣中，大氣熱能又能被本發(fā)明吸收利用，因此實現(xiàn)熱能循環(huán)利用。
[0051]優(yōu)選地，空氣換熱器產(chǎn)生大量冷凝水，收集純化處理即為優(yōu)質(zhì)淡水，所以空氣換熱器可制成空氣水生產(chǎn)設(shè)備。
[0052]優(yōu)選地，空氣通過換熱器后，空氣中的水汽冷凝成水，空氣變?yōu)楦煽諝?，所以，空氣換熱器具有除濕功能，可以作為除濕器。
[0053]相應(yīng)地，在本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明中的膨脹機，其將高壓工質(zhì)轉(zhuǎn)化為機械功輸出，由裝有工質(zhì)流體入口，出口的缸筒，旋轉(zhuǎn)軸，至少一圈活塞腔組成的活塞輪，活塞輪上的密封環(huán)槽，帶狀密封環(huán)組成。
[0054]活塞輪，帶狀密封環(huán)，缸筒呈精密配合，高壓工質(zhì)進(jìn)入活塞腔，推動活塞輪轉(zhuǎn)動，輸出機械功。
[0055]優(yōu)選地，該型膨脹機還可由三圈活塞腔串聯(lián)連接使用，如此可獲得膨脹機定容做功過程的足夠位移。
[0056]優(yōu)選地，工質(zhì)流體入口，出口的根部變粗，且與缸體呈正切方向連接。
[0057]優(yōu)選地，每個帶狀密封環(huán)由多個方框型密封小環(huán)拼接組成，每個密封小環(huán)中部有長方形通孔，靠接頭連接。
[0058]優(yōu)選地，每個帶狀密封環(huán)的接頭兩側(cè)有小彈簧片，接頭形式呈槽，榫連接。
[0059]優(yōu)選地，三圈活塞腔串聯(lián)連接使用，每圈活塞腔外圓面有帶狀密封環(huán)安裝槽，用以安裝帶狀密封環(huán)。
[0060]優(yōu)選地，帶狀密封環(huán)外圓面直徑與缸筒內(nèi)壁直徑相同，呈緊密貼合，帶狀密封環(huán)內(nèi)圓面直徑與密封環(huán)安裝槽外圓面直徑相同，也呈緊密貼合。
[0061]相應(yīng)地，在本發(fā)明的第四方面，本發(fā)明的組成裝置有汽化器，高壓膨脹機，高壓工質(zhì)泵，空氣換熱器，循環(huán)泵，發(fā)電機，管，閥，儀表等流通連接組成。用單原子或雙原子氣體做工質(zhì)，根據(jù)深冷工質(zhì)熱力-制冷循環(huán)和無霜兩級換熱循環(huán)工作原理，需一次性加注深冷液體或高壓氣體作工質(zhì)和啟動動力，吸收空氣熱能，汽化膨脹為高壓氣體，進(jìn)入膨脹機推動活塞輪轉(zhuǎn)動輸出機械功和冷量，空氣換熱器輸出制冷，冷凝水和干空氣。
[0062]優(yōu)選地，深冷工質(zhì)熱力-制冷循環(huán)又稱第一級循環(huán)由汽化器，高壓膨脹機，高壓工質(zhì)泵三個主件和管，閥，儀表等輔件可操作流體連接組成循環(huán)裝置。
[0063]優(yōu)選地，深冷工質(zhì)熱力-制冷循環(huán)又稱第一級循環(huán)由三個相連的熱力過程組成，即汽化器的定壓吸熱過程，膨脹機的絕熱膨脹過程和高壓工質(zhì)泵的等熵壓縮過程。
[0064]優(yōu)選地，用至少一個汽化器來產(chǎn)生高壓蒸汽，汽化器安裝在高壓工質(zhì)泵和高壓膨脹機之間，汽化器殼側(cè)流高壓工質(zhì)，管側(cè)流低壓傳熱液。
[0065]優(yōu)選地，在汽化器和高壓工質(zhì)泵之間至少安裝一個膨脹機，膨脹機的功能是輸出機械功和冷量。
[0066]優(yōu)選地，在膨脹機和汽化器之間至少要安裝一個高壓工質(zhì)泵來將膨脹機出口的工質(zhì)升壓，泵回汽化器。
[0067]優(yōu)選地，在汽化器和膨脹機之間連通安裝一個儲罐，用來增大容積和過熱蒸汽。
[0068]優(yōu)選地，用單原子氣體(如，N2, He-4)或其混合氣體(如，空氣)或雙原子氣體(如，C02)做工質(zhì)。
[0069]優(yōu)選地，需一次性加注深冷工質(zhì)液體或高壓工質(zhì)氣體作啟動動力。
[0070]優(yōu)選地，采用工質(zhì)氣一液相變循環(huán)技術(shù)。
[0071]優(yōu)選地，根據(jù)氣態(tài)工質(zhì)的液化溫度(T2)來設(shè)定循環(huán)的初壓(Pl)參數(shù)，并采用大膨脹比(P1:P2 = 120 - 150)。
[0072]優(yōu)選地，采用的無霜兩級循環(huán)換熱技術(shù)由第一級循環(huán)和第二級循環(huán)組成，汽化器，膨脹機，工質(zhì)泵組成第一級循環(huán)，汽化器，空氣換熱器，循環(huán)泵組成第二級循環(huán)。
[0073]優(yōu)選地，第二級循環(huán)通過汽化器與第一級循環(huán)偶聯(lián)。
[0074]優(yōu)選地，第二級循環(huán)用水或低冰點防凍液作傳熱液。
[0075]優(yōu)選地，空氣換熱器的工作溫度通過調(diào)節(jié)第二級循環(huán)中傳熱液的循環(huán)流量來達(dá)到。
[0076]優(yōu)選地，膨脹機，工質(zhì)泵及其連接管的外表面均包覆一層絕熱層，以降低傳熱。
[0077]優(yōu)選地，高壓膨脹機輸出的機械功可直接用作車，船，飛行器和多種機械的動力，也可轉(zhuǎn)化為電能，熱能應(yīng)用。
[0078]優(yōu)選地，該型膨脹機是高壓膨脹機，其輸出的機械功，因為耗散效應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化為廢熱釋放進(jìn)入大氣，而大氣熱能又能被本發(fā)明吸收利用，因此實現(xiàn)熱能的循環(huán)利用。
[0079]優(yōu)選地，本發(fā)明裝置用于工業(yè)耗能大戶如鋼鐵廠，水泥廠等，宜用閉式熱能循環(huán)利用方法。
[0080]優(yōu)選地，高壓膨脹機輸出的深冷冷量(_196°C?-210°C )，采用相應(yīng)的換熱技術(shù)和設(shè)備，可以實現(xiàn)深冷冷量的分級利用(如；空調(diào)，20°C — 25°C，冷藏，4°C，冷凍，-8°C —-80°C，深冷處理，-120°C—-160°C，空氣液化，-196 °C—-21 (TC等)，因此可制成多種制冷設(shè)備。
[0081]優(yōu)選地，根據(jù)用途，本發(fā)明裝置規(guī)模設(shè)計可大可小，可設(shè)計制成微型便攜式電源，大型電站，還可設(shè)計制成每戶一臺的供能，產(chǎn)水，制冷空調(diào)等多功能裝置。
[0082]優(yōu)選地，空氣換熱器能產(chǎn)生大量冷凝水，收集純化處理即為優(yōu)質(zhì)淡水，因此本發(fā)明裝置可制成空氣水生產(chǎn)設(shè)備，淡水應(yīng)用后排入環(huán)境，蒸發(fā)進(jìn)入大氣，形成平衡的水循環(huán)。
[0083]優(yōu)選地，空氣通過換熱器后，水汽被冷凝成水，空氣變?yōu)楦煽諝?，因此具有除濕功能，可制成除濕器?br> [0084]優(yōu)選地，本發(fā)明裝置還能利用水體(如，江，河，湖，海等)熱能做功，因此可制成艦船，潛水艇等的動力裝置。
[0085]優(yōu)選地，該高壓膨脹機由缸筒，活塞輪，帶狀密封環(huán)，軸，軸承座，端蓋等組成，缸筒上有工質(zhì)流體入口，出口和串聯(lián)連接管，入口管和出口管的根部盡可能變粗，以增大啟動推力。
[0086]優(yōu)選地，活塞輪有一圈或多圈蜂巢狀小室作活塞腔，多圈活塞腔串聯(lián)使用可以獲得工質(zhì)做功的足夠位移。
[0087]優(yōu)選地，每個活塞腔容積設(shè)計成盡可能小并相等，推力面面積設(shè)計成盡可能大。
[0088]優(yōu)選地，高壓膨脹機的做功位移長度要根據(jù)膨脹機出口處的工質(zhì)壓力降到接近于零來設(shè)計。
[0089]優(yōu)選地,活塞輪在缸筒內(nèi)轉(zhuǎn)動,活塞輪外表面和缸筒內(nèi)壁形成一個摩擦表面。
[0090]優(yōu)選地，每個活塞腔有一個開口，口部有帶狀密封環(huán)安裝槽，帶狀密封環(huán)的四周斷面呈U型夾層，具有自密封功能。
[0091]優(yōu)選地，每圈活塞腔都有一個帶狀密封環(huán)，帶狀密封環(huán)安裝在活塞腔外圓面的安裝槽中，與缸筒內(nèi)壁呈精密配合，自密封環(huán)與活塞輪之間通過定位鍵固定。
[0092]優(yōu)選地，帶狀自密封環(huán)是開口環(huán)，端頭呈槽，榫連接，榫的兩側(cè)有小彈簧片。
[0093]優(yōu)選地，膨脹機還可用于將流體壓力能轉(zhuǎn)化為機械功或扭矩輸出的領(lǐng)域。
[0094]相應(yīng)地，在本發(fā)明的第五方面，本發(fā)明的構(gòu)成，兩級循環(huán)中的冷量和水，組成第一級循環(huán)和第二級循環(huán)所用的裝置描述如下；
[0095]第一級循環(huán)的組件；
[0096]膨脹機，用聞壓蒸汽輸出機械功和冷量。
[0097]汽化器，裝深冷工質(zhì)并吸熱汽化，產(chǎn)生高壓蒸汽。
[0098]工質(zhì)泵安裝在膨脹機和汽化器之間，將膨脹機出口的深冷工質(zhì)泵回汽化器。
[0099]第二級循環(huán)的組件；
[0100]汽化器。
[0101]空氣換熱器用來與外部空氣換熱。
[0102]循環(huán)泵安裝在汽化器和空氣換熱器之間，驅(qū)動傳熱液循環(huán)流動。
[0103]膨脹機，汽化器，工質(zhì)泵，空氣換熱器，循環(huán)泵經(jīng)管道連接組成。
[0104]第一級循環(huán)和第二級循環(huán)的組成方法；
[0105]在第一級循環(huán)中，汽化器中的深冷液態(tài)工質(zhì)吸熱汽化，膨脹為高壓蒸汽，此高壓蒸汽即為優(yōu)良的做功氣體。進(jìn)入膨脹機經(jīng)歷絕熱膨脹過程，輸出功和冷量，工質(zhì)蒸汽發(fā)生絕熱焓降，降壓降溫，直至液化為深冷液體。此深冷液體被工質(zhì)泵泵回汽化器。
[0106]在第二級循環(huán)中，汽化器是一個共用裝置；
[0107]冷傳熱液從汽化器循環(huán)到空氣換熱器，與外部空氣換熱，空氣熱能被吸收，溫度降低變?yōu)槔淇諝?，冷傳熱液吸熱升溫變?yōu)榕瘋鳠嵋海瘋鳠嵋貉h(huán)到汽化器與深冷工質(zhì)換熱，暖傳熱液的熱能被深冷工質(zhì)吸收，溫度降低變?yōu)槔鋫鳠嵋骸?br> [0108]該膨脹機包括一個缸筒，缸筒內(nèi)有活塞輪，活塞輪上有三圈活塞腔，高壓工質(zhì)流體沖入活塞腔，推動活塞輪轉(zhuǎn)動，輸出機械功。
[0109]相應(yīng)地，在本發(fā)明的第六方面，本發(fā)明中的高壓膨脹機，包括一個缸筒，缸筒內(nèi)有活塞輪，活塞輪上有三圈活塞腔，高壓工質(zhì)流體沖入活塞腔，推動活塞輪轉(zhuǎn)動，輸出機械功。
[0110]本發(fā)明利用空氣熱能輸出動力，制冷，淡水的冷態(tài)發(fā)動機或裝置由汽化器，高壓膨脹機，高壓工質(zhì)泵，空氣換熱器，循環(huán)泵，發(fā)電機，管，閥，儀表等可操作相互連接組成。用單原子或雙原子氣體做工質(zhì)，根據(jù)深冷工質(zhì)熱力-制冷循環(huán)和無霜兩級換熱循環(huán)為工作原理，一次性加注深冷液體或高壓氣體作工質(zhì)和啟動動力，汽化器中的深冷工質(zhì)吸熱汽化，膨脹為高壓蒸汽，進(jìn)入膨脹機推動活塞輪轉(zhuǎn)動，輸出機械功和冷量，空氣換熱器輸出制冷，冷凝水和干空氣，產(chǎn)生無窮，綠色，免費的能源，制冷和淡水。
[0111]本發(fā)明提供下述方法和裝置；
[0112]1.選用自然的單原子氣體(如，氮，氦等)或其混合物(如，空氣)或雙原子氣體(如，C02)做工質(zhì)。
[0113]2.深冷工質(zhì)熱力一制冷循環(huán)方法。
[0114]3.工質(zhì)氣一液相變循環(huán)方法。
[0115]4.無霜兩級循環(huán)換熱方法。
[0116]5.動力利用方法。
[0117]6.熱能循環(huán)利用方法。
[0118]7.深冷冷量分級利用方法。
[0119]8.空氣水生產(chǎn)方法。
[0120]9.除濕方法。
[0121]10.水體熱能利用方法。
[0122]11.高壓膨脹機。
[0123]12.翅片管殼式汽化器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0124]現(xiàn)通過參考附圖來描述本發(fā)明:
[0125]圖1是第I循環(huán)和第2循環(huán)組成的冷態(tài)發(fā)動機或裝置原理圖。
[0126]圖2是圖1的原理框圖。
[0127]圖3是以氮氣作工質(zhì)的第I循環(huán)壓-焓圖。
[0128]圖4是第I循環(huán)使用的高壓膨脹機外觀圖。
[0129]圖5是圖1中使用的高壓膨脹機活塞輪外觀圖。
[0130]圖6是圖4和圖5的A-A剖面圖。
[0131]圖7是圖4和圖5的膨脹機(I型)B-B剖面圖。
[0132]圖8是圖4和圖5的膨脹機(2型)B-B剖面圖。
[0133]圖9(a)是帶狀密封環(huán)(I型)外觀圖。
[0134]圖9(b)是帶狀密封環(huán)(I型)B-B剖面圖。
[0135]圖9(c)是帶狀密封環(huán)(I型)A-A剖面圖。
[0136]圖10(a)是帶狀密封環(huán)(2型)外觀圖
[0137]圖10(b)是帶狀密封環(huán)(2型)B-B剖面圖。
[0138]圖10(c)是帶狀密封環(huán)(2型)A-A剖面圖。
[0139]圖11(a)是環(huán)狀密封墊外觀圖。
[0140]圖11(b)是環(huán)狀密封墊A-A剖面圖。
[0141]圖12(a)是用于冷態(tài)發(fā)動機或裝置的汽化器外觀圖。
[0142]圖12 (b)是汽化器A-A剖面圖。
[0143]圖12 (C)是汽化器B-B剖面圖。
【具體實施方式】[0144]下述是本發(fā)明一種實施例的描述，稱為“冷態(tài)發(fā)動機”或“裝置”或“無霜兩級循環(huán)熱力一制冷系統(tǒng)”和“高壓膨脹機”。本發(fā)明不只這些實施例，顯然在本發(fā)明的原理內(nèi)還可能有多種變型和改進(jìn)型。
[0145]本發(fā)明稱為“冷態(tài)發(fā)動機”或“裝置”或“無霜兩級換熱循環(huán)熱力一制冷系統(tǒng)”，現(xiàn)參考圖1和圖2描述如下；
[0146]本發(fā)明由“深冷工質(zhì)熱力一制冷循環(huán)”又稱“第一級循環(huán)”和“無霜兩級換熱循環(huán)”又稱“第二級循環(huán)”組成，第一級循環(huán)和第二級循環(huán)偶聯(lián)組成“無霜兩級循環(huán)熱力一制冷系統(tǒng)”，又稱“冷態(tài)發(fā)動機”或“裝置”。
[0147]從圖1和圖2可見，第一級循環(huán)由下述三個主件組成，即汽化器(I)，高壓膨脹機
(4)和高壓工質(zhì)泵(6)，這三個組件經(jīng)管道如圖1連接組成，此外，如圖1可見，還要安裝一些輔件如開關(guān)閥(3)，儲罐(7)，溫度表(11)，壓力表(12)，安全閥(13)，放氣閥(14)，單向閥(15)和發(fā)電機等。膨脹機(4)，工質(zhì)泵(6)及其連接管的外表面包覆一層絕熱層(16)。
[0148]如圖1所示，第二級循環(huán)主要由循環(huán)泵(8)，空氣換熱器(9)和汽化器(I)經(jīng)管道相互連接組成。第二級循環(huán)的目的是克服空氣換熱器表面容易結(jié)霜難題，其次是輸出制冷，產(chǎn)生冷凝水和具有除濕功能。
[0149]兩個循環(huán)，稱為第一級循環(huán)和第二級循環(huán)經(jīng)汽化器(I)偶聯(lián)組成無霜兩級循環(huán)熱力一制冷系統(tǒng)或冷態(tài)發(fā)動機或裝置。汽化器里的深冷工質(zhì)如液氮，液空或液態(tài)二氧化碳(C02)，從汽化器入口(14)加入深冷液體或高壓氣體作工質(zhì)和啟動動力，
[0150]第一級循環(huán)過程，由下述三個熱力過程組成(見圖2)。
[0151]IV-V:定壓吸熱過程
[0152]汽化器中的深冷液體工質(zhì)與第二級循環(huán)的傳熱液進(jìn)行換熱，深冷液體工質(zhì)吸收傳熱液的熱能(此為第一級循環(huán)的熱輸入，是溫差傳熱的自發(fā)過程，不耗功)汽化膨脹為高壓蒸汽，溫度接近環(huán)境溫度(如，Tl = 300K)，壓力達(dá)到設(shè)定的最大工作壓力(如，Pl =12Mpa)，此高壓蒸汽也充滿儲罐和到開關(guān)閥(3)之間的管道。
[0153]1-11:絕熱膨脹過程；
[0154]汽化器和儲罐中的高壓蒸汽(初態(tài)參數(shù)；T1 = 300K, Pl = 12Mpa)沿管道進(jìn)入高壓膨脹機推動活塞輪轉(zhuǎn)動，輸出機械功(是膨脹功，比功大)，高壓蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機械功輸出后，工質(zhì)蒸汽的溫降與壓降呈正比地大幅下降，當(dāng)工質(zhì)蒸汽的溫度降到液化溫區(qū)(如，N2，T2，63K-76K ；P2,0.1Mpa)，工質(zhì)蒸汽發(fā)生氣液相變而液化為深冷液體。因為液態(tài)工質(zhì)是深低溫，所以膨脹機輸出機械功的同時輸出深冷冷量。
[0155]I1-1I1:等熵壓縮過程
[0156]深冷工質(zhì)沿管道進(jìn)入高壓工質(zhì)泵(膨脹機，工質(zhì)泵及其連接管的全部外表面包覆一層絕熱層)，被泵進(jìn)汽化器，又經(jīng)歷定壓吸熱，汽化膨脹為高壓蒸汽的過程。高壓工質(zhì)泵工作過程耗功，因為液態(tài)工質(zhì)幾乎無壓縮性，升壓容易，工質(zhì)泵消耗的是推進(jìn)功，比功小(根據(jù)計算，大約是膨脹機輸出功的5% )。
[0157]重復(fù)上述三個過程，形成“深冷工質(zhì)熱力一制冷循環(huán)”或“第一級循環(huán)”。
[0158]圖1，圖2左邊可見，第二級循環(huán)是無霜換熱循環(huán)，在第二級循環(huán)中，用水，更好是低冰點(如，-500C )防凍液做傳熱液，傳熱液在循環(huán)泵的驅(qū)動下循環(huán)流動。防凍液與深冷工質(zhì)換熱，熱量被深冷工質(zhì)吸收，防凍液溫度降到設(shè)定溫度(如，-20°C )，冷防凍液循環(huán)到空氣換熱器與空氣進(jìn)行換熱，空氣熱量被吸收，溫度降到低溫(如，-200C )，此時空氣換熱器排出的冷空氣就是優(yōu)良冷量，可用于多種制冷用途。當(dāng)空氣溫度降到露點溫度，空氣中的水汽冷凝成水，收集處理即為優(yōu)質(zhì)淡水。當(dāng)防凍液吸收空氣熱能，溫度上升到接近空氣溫度(如，25°C )，變?yōu)榕纼鲆?，循環(huán)到汽化器與深冷工質(zhì)進(jìn)行換熱，熱能傳給第一級循環(huán)的深冷工質(zhì)(此為第一級循環(huán)的熱輸入)，防凍液溫度下降，變?yōu)槔湟后w。重復(fù)這一過程，形成第二級換熱循環(huán)。
[0159]總之，在第一級循環(huán)過程中，首先深冷工質(zhì)在汽化器吸熱，汽化膨脹為高壓蒸汽。此高壓蒸汽沿管道進(jìn)入高壓膨脹機，推動活塞輪轉(zhuǎn)動(未顯示)輸出機械功和冷量。高壓蒸汽的壓力能轉(zhuǎn)化為機械功并發(fā)生絕熱焓降，溫度和壓力呈正比的大幅下降，當(dāng)高壓蒸汽的溫度降到液化溫區(qū)，發(fā)生氣一液相變而液化。高壓工質(zhì)泵(6)將液化的工質(zhì)升壓，泵回汽化器(I)經(jīng)歷“定壓吸熱過程”，汽化膨脹為高壓蒸汽，然后進(jìn)入膨脹機(4)做功。重復(fù)上述過程，形成“深冷工質(zhì)熱力一制冷循環(huán)”或“第一級循環(huán)。
[0160]圖1左邊可見，第二級循環(huán)是無霜換熱循環(huán)，在第二級循環(huán)中，傳熱液是水，更好是低冰點(如，-500C )防凍液，在循環(huán)泵(8)驅(qū)動下循環(huán)流動?？諝馔ㄟ^換熱器(9)溫度下降，排出的冷空氣就是優(yōu)良冷量。當(dāng)空氣溫度降到露點溫度，空氣中的水汽冷凝成水，收集處理即為優(yōu)質(zhì)淡水。傳熱液循環(huán)到空氣換熱器(9)換熱后變?yōu)榕后w，暖傳熱液又循環(huán)到汽化器(I)換熱，暖傳熱液熱能被深冷工質(zhì)吸收，溫度下降變?yōu)槔鋫鳠嵋?，在循環(huán)泵驅(qū)動下又循環(huán)到空氣換熱器，形成第二級循環(huán)。深冷工質(zhì)吸熱，汽化膨脹為高壓蒸汽，導(dǎo)致第一級循環(huán)，如上解釋了其發(fā)生過程。
[0161]如上解釋，兩個循環(huán)，稱為第一級循環(huán)和第二級循環(huán)，通過汽化器(I)偶聯(lián)組成“無霜兩級循環(huán)熱力一制冷系統(tǒng)”。從汽化器入口(14)加入液態(tài)深冷工質(zhì)或高壓氣體作工質(zhì)和啟動動力，為了操作安全，液態(tài)工質(zhì)的加入量要根據(jù)汽化器(1)，儲罐(7)，管道(2)組成的汽化容積來確定加入量，即深冷液態(tài)工質(zhì)完全汽化膨脹后，只能達(dá)到循環(huán)系統(tǒng)的最大工作壓力。如果是通過汽化器(I)加入高壓氣體，也只能加到循環(huán)系統(tǒng)的最大工作壓力。只要循環(huán)系統(tǒng)無泄漏，加入的原動力(即加入的深冷液態(tài)工質(zhì)或高壓氣體)總是留存在循環(huán)系統(tǒng)中(像制冷劑長久留存在制冷機中一樣)，開閥就啟動運轉(zhuǎn)，關(guān)閥就停機，閥的開度直接控制工質(zhì)流量，進(jìn)而直接控制膨脹機(4)的輸出轉(zhuǎn)速和扭矩，如此，膨脹機輸出的功或扭矩是無級變速的，不需要變速箱。
[0162]如上解釋，第二級循環(huán)中的傳熱液是水或更好是低冰點(如，_50°C )水基防凍液。空氣換熱器(9)的工作溫度通過調(diào)節(jié)裝置(未顯示)調(diào)節(jié)循環(huán)泵轉(zhuǎn)速進(jìn)而調(diào)節(jié)循環(huán)水流量來達(dá)到。
[0163]第一級循環(huán)由幾個熱力過程組成，汽化器(10)中的深冷工質(zhì)吸收空氣熱能，汽化膨脹為高壓蒸汽，這一過程(定壓吸熱過程)是溫差傳熱的自發(fā)過程，不耗功。高壓蒸汽進(jìn)入膨脹機經(jīng)歷絕熱膨脹過程，輸出機械功(是膨脹功，比功大)和冷量，高壓工質(zhì)泵將深冷工質(zhì)升壓(等熵壓縮過程)泵回汽化器(I)，此過程耗功，是推進(jìn)功。因為液態(tài)工質(zhì)幾乎無壓縮性，升壓容易，消耗的推進(jìn)功，比功小。根據(jù)理論計算，約占膨脹機(4)輸出功的5%。
[0164]為了強化換熱，第二級循環(huán)中的循環(huán)泵(8)，風(fēng)扇(9)耗功，也是推進(jìn)功，比功小。根據(jù)理論計算，約占膨脹機輸出功的I %。所以，膨脹機輸出功減掉工質(zhì)泵，循環(huán)泵，風(fēng)扇，控制裝置等的耗功后，仍有大量凈功輸出。[0165]本發(fā)明中,膨脹機輸出的機械功是優(yōu)質(zhì)能量，(火用，exergy)為100%,可直接用作多種機械的動力，也可轉(zhuǎn)化為電能，熱能和其它形式能量應(yīng)用，因為耗散效應(yīng)，這些能量應(yīng)用后最終轉(zhuǎn)化為廢熱釋放到大氣中，而大氣熱能又能被本發(fā)明吸收利用，因此形成一種熱能應(yīng)用后既不累積造成熱污染，也不會使用耗竭的“熱能循環(huán)利用方法”。這是一種免費，方便，綠色，無窮的新能源利用技術(shù)。
[0166]絕熱膨脹后膨脹機產(chǎn)生的液態(tài)工質(zhì)是深低溫，采用相應(yīng)的換熱技術(shù)和設(shè)備，可實現(xiàn)“深冷冷量的分級利用”(如，空調(diào)，21°C—25°C，冷藏，8°C，保鮮，4°C，冷凍，_4°C—-80°C，深冷處理，-120°C一-160°C，空氣液化，-186°C一-210°C等)。
[0167]用自然氣體(如，氮氣，空氣)作工質(zhì)，應(yīng)用中即使發(fā)生泄漏，對環(huán)境也毫無危害，消除了現(xiàn)行制冷劑對環(huán)境的危害性，開創(chuàng)了全新的綠色，免費制冷新技術(shù)。
[0168]所有空氣都含有水汽，只是濕度不同。當(dāng)空氣通過換熱器熱交換后，熱量被吸收，溫度下降到露點溫度，空氣中的水汽冷凝成水，收集處理后即為優(yōu)質(zhì)淡水，這一從空氣生產(chǎn)淡水的新方法，將根本解決淡水短缺難題，為人類移居沙漠，海洋等淡水稀缺地區(qū)提供了可靠技術(shù)。
[0169]空氣中的水汽被冷凝脫水后，空氣變?yōu)楦煽諝?。所以本發(fā)明具有除濕功能。
[0170]所有空氣都含有水汽。當(dāng)空氣直接與深冷工質(zhì)換熱，空氣換熱器表面容易結(jié)霜，霜導(dǎo)熱不良，引起換熱器效能下降，當(dāng)霜越積越多，將導(dǎo)致?lián)Q熱器完全失效。設(shè)計的“無霜兩級循環(huán)熱力-制冷系統(tǒng)”就為解決這一難題。水比熱大，易流動。用深冷工質(zhì)與水換熱，水再與空氣換熱，構(gòu)成“深冷工質(zhì)一7jC—空氣”兩級換熱方法。水溫與換熱量呈正比，與流量呈反比，換熱量直接正比于輸出功率，當(dāng)輸出功率確定后，換熱量不可調(diào)，但是循環(huán)水流量可調(diào)，通過調(diào)節(jié)循環(huán)水流量來達(dá)到所需要的水溫，以循環(huán)水不凍結(jié)，空氣換熱器表面不結(jié)霜為原則。為了節(jié)省循環(huán)泵耗功和本發(fā)明裝置能在寒冷地區(qū)有效應(yīng)用，用低冰點(如，_50°C)水基防凍液做傳熱液更為適宜。
[0171]實施例1:用氮氣作工質(zhì)
[0172](見圖1，圖2和圖3)，根據(jù)氮氣的熱物性數(shù)據(jù)表；
[0173]液化溫區(qū)；63.151K ?77.335K,
[0174]臨界點；T= 126.19Κ, P = 3.3978MPa
[0175]I 點；T1 = 300K, Pl = 12Mpa, hi = 291.94Kj/Kg, P I = 122.88kg/m3
[0176]II 點；T2 = 76K, P2 = 0.1Mpa, h2 = -124.86Kj/Kg, P 2 = 812.88kg/m3
[0177]III 點；T3 = 82K, P3 = 12Mpa, h3 = -105.82kj/kg, P 3 = 810.9kg/m3
[0178]IV 點?III 點
[0179]V 點 點
[0180]其中，T =溫度，P =壓力，h =比焓，P =密度
[0181]圖3是根據(jù)上述氮氣的熱物性數(shù)據(jù)繪制的壓?焓圖
[0182]給第2循環(huán)系統(tǒng)加注傳熱液，同時根據(jù)汽化容積，汽化溫度算出液氮加入量，通過汽化器(I)入口(14) 一次性定量加注液氮到第I循環(huán)系統(tǒng)作工質(zhì)和啟動動力。液氮在汽化器(I)中與第2循環(huán)的傳熱液進(jìn)行換熱，液氮吸熱汽化為高壓蒸汽(Tl = 300K，Pl =12Mpa)，此高壓蒸汽充滿汽化器(1)，儲罐(7)和到開關(guān)閥(3)之間的管道。打開開關(guān)閥
(3)，高壓蒸汽沿管道(2)進(jìn)入高壓膨脹機(4)推動活塞輪轉(zhuǎn)動做功，經(jīng)歷絕熱膨脹過程，輸出功和深冷冷量，高壓蒸汽的壓力降到P2 = 0.1Mpa，溫度相應(yīng)降到T2 = 76K，此時工質(zhì)溫度已降到液化溫區(qū)(如；N2，63.151K~77.335K)，氮蒸汽發(fā)生氣/液相變而液化為深冷液體。
[0183]例如:氮氣可視為理想氣體，根據(jù)理想氣體絕熱膨脹狀態(tài)方程；當(dāng)Tl = 300K，Pl=12Mpa, P2 = 0.1Mpa, k(比熱比)=1.4,終溫(T2)可按下式算出；
【權(quán)利要求】
1.一種利用空氣熱能輸出動力、制冷和淡水的冷態(tài)發(fā)動機或裝置由汽化器、高壓膨脹機、高壓工質(zhì)泵、空氣換熱器、循環(huán)泵、發(fā)電機、管、閥儀表相互連通可運作組成，用單原子或雙原子氣體做工質(zhì)，根據(jù)深冷工質(zhì)熱力-制冷循環(huán)和無霜兩級換熱循環(huán)工作原理，需一次性加注深冷液體或高壓氣體做工質(zhì)和啟動動力，深冷工質(zhì)液體吸收空氣熱能汽化膨脹為高壓蒸汽，進(jìn)入膨脹機推動活塞輪轉(zhuǎn)動，經(jīng)歷絕熱膨脹過程，輸出機械功和深冷冷量，空氣換熱器輸出制冷，冷凝水和干空氣。
2.如權(quán)利要求1所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，深冷工質(zhì)熱力-制冷循環(huán)又稱第一級循環(huán)由汽化器，高壓膨脹機，高壓工質(zhì)泵3個主件和管，閥，儀表等輔件相互連接可操作組成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，深冷工質(zhì)熱力-制冷循環(huán)又稱第一級循環(huán)由3個相連的熱力過程組成；即汽化器的定壓吸熱過程、膨脹機的絕熱膨脹過程和工質(zhì)泵的等熵壓縮過程。
4.如權(quán)利要求1或2所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，至少用一個汽化器來產(chǎn)生高壓蒸汽，并將其安裝在高壓工質(zhì)泵和高壓膨脹機之間，汽化器殼側(cè)流高壓工質(zhì)，管側(cè)流低壓傳熱液。
5.如權(quán)利要求1或2所 出機械功和深冷冷量。
6.如權(quán)利要求1或2所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，在膨脹機和汽化器之間至少要安裝一個高壓工質(zhì)泵來將膨脹機出口的工質(zhì)升壓，泵回汽化器。
7.如權(quán)利要求1或2所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，在汽化器和膨脹機之間連通安裝一個儲罐來增大容積和過熱蒸汽。
8.如權(quán)利要求1所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，用單原子氣體(如氮氣，氦氣)或其混合物(如空氣)或雙原子氣體(如二氧化碳)做工質(zhì)。
9.如權(quán)利要求1或2所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，需一次性加注深冷液體或高壓氣體做工質(zhì)和啟動動力。
10.如權(quán)利要求1或2所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，采用工質(zhì)氣-液相變循環(huán)技術(shù)。
11.如權(quán)利要求10所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，循環(huán)的工質(zhì)初壓參數(shù)(PI)要根據(jù)氣態(tài)工質(zhì)的液化溫度(T2)來設(shè)定，并采用大膨脹比(PI:P2 = 120 - 150)。
12.如權(quán)利要求1至11中任一所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，采用由第一級循環(huán)和第二級循環(huán)組成的無霜兩級換熱循環(huán)技術(shù)，第一級循環(huán)由汽化器、膨脹機、工質(zhì)泵組成，第二級循環(huán)由汽化器、空氣換熱器、循環(huán)泵組成。
13.如權(quán)利要求12所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，第一級循環(huán)和第二級循環(huán)通過汽化器偶聯(lián)組成。
14.如權(quán)利要求12或13所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，用水或低冰點防凍液做傳熱液。
15.如權(quán)利要求14所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，空氣換熱器的工作溫度通過調(diào)節(jié)第二循環(huán)中傳熱液的循環(huán)流量來達(dá)到。
16.如前述權(quán)利要求中任一項所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，膨脹機、工質(zhì)泵及其連接管的外表面都包覆絕熱層，以降低傳熱。
17.如前述權(quán)利要求中任一項所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，高壓膨脹機輸出的機械功可直接用作車，船，飛行器和多種機械的動力，還可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為電能，熱能利用。
18.如權(quán)利要求17所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，該膨脹機是一款高壓膨脹機，其輸出的機械功，因為耗散效應(yīng)，功將變?yōu)閺U熱釋放到大氣中，而大氣熱能又能被本發(fā)明吸收利用，因此形成熱能循環(huán)利用方法。
19.如前述權(quán)利要求中任一項所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，可用作鋼鐵廠、水泥廠等工業(yè)耗能大戶的供能裝置，并且是采用閉式熱能循環(huán)利用方法。
20.如前述權(quán)利要求中任一項所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，高壓膨脹機輸出的深冷冷量(_196°C~-210°C )，采用相應(yīng)的換熱技術(shù)和裝置可以實現(xiàn)深冷冷量的分級利用(空調(diào)，20 - 25 °C，冰箱，4~-80°C，材料深冷處理，-120°C~_160°C，空氣液化，-196 °C~_21 (TC )，因此可制成多種制冷設(shè)備。
21.如前述權(quán)利要求中任一項所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，根據(jù)用途，所述裝置的規(guī)模大小可根據(jù)需要設(shè)計，可設(shè)計制造成便攜式電源、大型電站，還可制成每戶一臺的供能、產(chǎn)水、空調(diào)制冷等多功能裝置。
22.如前述權(quán)利要求中任一項所述的冷態(tài)發(fā)動機,其中，該換熱器是一款空氣換熱器，能產(chǎn)生大量冷凝水，收集純化處理即為優(yōu)質(zhì)淡水，因此可制成空氣水生產(chǎn)設(shè)備，淡水應(yīng)用后排入環(huán)境，蒸發(fā)進(jìn)入大氣，形成良好的水循環(huán)。
23.如權(quán)利要求22所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，空氣通過換熱器后，空氣中的水汽變?yōu)槔淠?，空氣變?yōu)楦煽諝?，因此具有除濕功能，可制成多種除濕器。
24.如前述權(quán)利要求中任一項所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，該裝置能利用水體(如，江，河，湖，海)熱能做功，因此能制成艦船，潛水艇等的動力裝置。
25.如權(quán)利要求1或18所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，高壓膨脹機由缸筒、活塞輪、帶狀密封環(huán)、軸、軸承座、端蓋第組成，缸筒上有工質(zhì)流體進(jìn)口，出口和串聯(lián)連接管，進(jìn)口和出口的根部變粗。
26.如權(quán)利要求25所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，活塞輪上有一圈或多圈蜂巢狀腔室作活塞腔，多圈活塞腔串聯(lián)使用可以獲得做功的足夠位移。
27.如權(quán)利要求26所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，單一活塞腔容積設(shè)計成盡可能小并且每個腔容積相等，推力面面積設(shè)計成盡可能大。
28.如權(quán)利要求27所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，高壓膨脹機的做功位移長度要根據(jù)膨脹機出口的工質(zhì)終壓(P2)接近于零來設(shè)計。
29.如權(quán)利要求25至28中任一所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，活塞輪在缸筒內(nèi)轉(zhuǎn)動，缸筒內(nèi)壁與活塞輪外表面形成一個摩擦表面。
30.如權(quán)利要求25至28中任一所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，每個活塞腔都有一個開口，口部有帶狀密封環(huán)安裝槽，帶狀密封環(huán)一圈呈U型斷面夾層，具有自密封功能。
31.如權(quán)利要求25所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，活塞腔包括一個帶狀自密封環(huán)，其安裝在活塞腔口部外圓面槽中，與缸筒內(nèi)壁呈精密配合，自密封環(huán)與活塞輪通過定位鍵固定。
32.如權(quán)利要求25所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，帶狀自密封環(huán)是開口環(huán)，端頭呈槽榫連接，榫的兩側(cè)有小彈簧片。
33.如前述權(quán)利要求中任一項所述的冷態(tài)發(fā)動機，其中，膨脹機還可用在將有壓流體壓力能轉(zhuǎn)化為機械功或扭矩輸出的領(lǐng)域。
34.一種利用空氣熱能輸出動力、制冷、淡水的方法由兩級循環(huán)組成，第一級循環(huán)和第二級循環(huán)所使用的組件如權(quán)利要求1所述，第一級循環(huán)使用的組件包括； 膨脹機一用高壓蒸汽輸出功和冷量， 汽化器一內(nèi)裝深冷工質(zhì)，產(chǎn)生高壓蒸汽， 工質(zhì)泵一安裝在膨脹機和汽化器之間，將膨脹機出口的低壓工質(zhì)升壓泵回汽化器， 第二級循環(huán)使用的組件包括； 汽化器， 空氣換熱器一與環(huán)境空氣進(jìn)行換熱， 循環(huán)泵一安裝在汽化器與空氣換熱器之間， 其特征是；膨脹機，汽化器，工質(zhì)泵，空氣換熱器和循環(huán)泵相互流通可操作連接組成， 第一級循環(huán)和第二級循環(huán)的組成方法是； 在第一級循環(huán)，深冷液態(tài)工質(zhì)吸熱汽化，膨脹為高壓蒸汽，進(jìn)入膨脹機經(jīng)歷絕熱膨脹，輸出機械功和深冷冷量，高壓蒸汽發(fā)生絕熱焓降，壓力和溫度呈正比地大幅降低，直至液化為深冷液體，深冷液體被工質(zhì)泵升壓泵回汽化器， 在第二級循環(huán)，汽化器是第一級循環(huán)和第二級循環(huán)的共用組件， 來自汽化器的冷傳熱液循環(huán)到空氣換熱器與環(huán)境空氣換熱，空氣熱能被吸收，溫度下降變?yōu)槔淇諝猓瑐鳠嵋何鼰嶙優(yōu)榕后w，暖的傳熱液循環(huán)到汽化器進(jìn)行換熱，深冷工質(zhì)吸熱汽化為高壓暖蒸汽，傳熱液熱量被吸收，溫度下降變?yōu)槔湟后w。
35.如權(quán)利要求1所述的高壓膨脹機，其中，膨脹機有一個筒狀缸體，內(nèi)部安裝至少一個活塞輪，活塞輪上有多圈活塞腔，高壓流體沖入活塞腔，推動活塞輪轉(zhuǎn)動，輸出機械功。
36.冷態(tài)發(fā)動機或裝置或膨脹機的實質(zhì)性描述還應(yīng)參考相關(guān)附圖。
【文檔編號】F03G7/04GK103930672SQ201280055288
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月16日
【發(fā)明者】劉金陽 申請人:劉金陽