淺膨脹相循環(huán)發(fā)動的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機，包括汽化器、做功機構(gòu)、冷凝器和工質(zhì)泵送機構(gòu)，所述汽化器的工質(zhì)出口與所述做功機構(gòu)的工質(zhì)入口連通，所述做功機構(gòu)的工質(zhì)出口經(jīng)所述冷凝器與所述工質(zhì)泵送機構(gòu)的工質(zhì)入口連通，所述工質(zhì)泵送機構(gòu)的工質(zhì)出口與所述汽化器的工質(zhì)入口連通，所述做功機構(gòu)的工質(zhì)出口處的承壓能力大于0.15MPa，所述做功機構(gòu)的膨脹比小于1:100。本發(fā)明所公開的淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機功率密度高，體積小，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
【專利說明】淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)動機，尤其是一種淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的朗肯循環(huán)中，熱氣機中盡量讓工質(zhì)膨脹對外做功，這樣會導(dǎo)致做功機構(gòu)的體積大、功率密度低，所以急需發(fā)明一種功率密度高、體積小的淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下:
一種淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機，包括汽化器、做功機構(gòu)、冷凝器和工質(zhì)泵送機構(gòu)，所述汽化器的工質(zhì)出口與所述做功機構(gòu)的工質(zhì)入口連通，所述做功機構(gòu)的工質(zhì)出口經(jīng)所述冷凝器與所述工質(zhì)泵送機構(gòu)的工質(zhì)入口連通，所述工質(zhì)泵送機構(gòu)的工質(zhì)出口與所述汽化器連通，所述做功機構(gòu)的工質(zhì)出口處的承壓能力大于0.15MPa。
[0004]一種淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機，包括汽化器、做功機構(gòu)、冷凝器和工質(zhì)泵送機構(gòu)，所述汽化器的工質(zhì)出口與所述做功機構(gòu)的工質(zhì)入口連通，所述做功機構(gòu)的工質(zhì)出口經(jīng)所述冷凝器與所述工質(zhì)泵送機構(gòu)的工質(zhì)入口連通，所述工質(zhì)泵送機構(gòu)的工質(zhì)出口與所述汽化器的工質(zhì)入口連通，所述做功機構(gòu)的膨脹比小于1:100。
[0005]所述淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機還包括熱交換器式回?zé)崞鳎鲎龉C構(gòu)與所述冷凝器之間的連通通道設(shè)為所述熱交換器式回?zé)崞鞯谋焕鋮s流體通道，所述工質(zhì)泵送機構(gòu)與所述汽化器之間的連通通道設(shè)為所述熱交換器式回?zé)崞鞯谋患訜崃黧w通道。
[0006]所述做功機構(gòu)設(shè)為氣缸活塞機構(gòu)、輪式做功機構(gòu)或設(shè)為轉(zhuǎn)子式做功機構(gòu)。
[0007]所述輪式做功機構(gòu)設(shè)為透平。
[0008]所述轉(zhuǎn)子式做功機構(gòu)設(shè)為齒輪動力機構(gòu)或設(shè)為羅茨做功機構(gòu)。
[0009]所述工質(zhì)泵送機構(gòu)設(shè)為齒輪泵或設(shè)為羅茨泵。
[0010]所述汽化器設(shè)為內(nèi)燃汽化器、外燃汽化器、鍋爐、以太陽能為熱源的太陽能熱交換器或以設(shè)為余熱為熱源的余熱熱交換器。
[0011]所述做功機構(gòu)的工質(zhì)入口和所述做功機構(gòu)的工質(zhì)出口 一體化設(shè)置為往復(fù)流通口。
[0012]在所述汽化器與所述往復(fù)流通口之間的連通通道上設(shè)工質(zhì)控制閥。
[0013]本發(fā)明中，所謂的汽化器是指能夠使所述淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機的工質(zhì)發(fā)生汽化、過熱化、臨界化、超臨界化或超超臨界化的裝置，它可以是鍋爐、內(nèi)燃汽化器、外燃汽化器、以太陽能為熱源的太陽能熱交換器或以余熱為熱源的余熱熱交換器等。
[0014]本發(fā)明中，所謂的做功機構(gòu)是指一切可以利用氣體工質(zhì)膨脹和/或流動產(chǎn)生動力的機構(gòu)，例如活塞式做功機構(gòu)、透平(包括渦輪)、齒輪動力機構(gòu)、羅茨動力機構(gòu)等。
[0015]本發(fā)明中，所謂的冷凝器是指能夠使所述淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機的氣體工質(zhì)發(fā)生冷凝液化的裝置，它可以是散熱器，也可以是熱交換器。
[0016]本發(fā)明中，所謂的工質(zhì)泵送機構(gòu)是指能夠接收液體工質(zhì)并可以將液體工質(zhì)泵送到本發(fā)明所述汽化器中的機構(gòu)，例如羅茨泵，齒輪泵等。
[0017]本發(fā)明中，所謂的工質(zhì)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(zhì)，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(zhì)。
[0018]本發(fā)明中，所謂的工質(zhì)導(dǎo)出口設(shè)置的目的是當(dāng)系統(tǒng)中采用內(nèi)燃加熱時，會生成工質(zhì)造成系統(tǒng)內(nèi)的壓力不斷增加；為防止系統(tǒng)內(nèi)壓力過高，在達到一定程度時，將多余工質(zhì)放出。
[0019]本發(fā)明中，所述汽化器內(nèi)的工質(zhì)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。
[0020]本發(fā)明中所公開的淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機與傳統(tǒng)的朗肯循環(huán)的區(qū)別在于用高壓回?zé)岬姆绞饺〈疃扰蛎洠蕴岣呦到y(tǒng)的功率密度。
[0021]本發(fā)明中，所述做功機構(gòu)的工質(zhì)出口處的承壓能力可設(shè)為大于0.15MPa、0.2MPa、0.25MPa、0.3MPa、0.35MPa、0.4MPa、0.45MPa、0.5MPa、0.55MPa 0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、
0.85MPa、0.9MPa、0.95MPa、IMPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa 1.5MPa、1.6MPa、1.7MPa、
1.8MPa、1.9MPa、2.0MPa、2.lMPa、2.2MPa、2.3MPa、2.4MPa、2.5MPa 2.6MPa、2.7MPa、
2.8MPa、2.9MPa 或大于 3MPa。
[0022]本發(fā)明中，所述做功機構(gòu)的膨脹比小于1:100,1:95、1:90、1:85、1:80、1:75、1:70、1:65、1:60、1:55、1:50、1:45、1:40:、1:35、1:30、1:25、1:20、1:15、1:10 或小于 1:5。
[0023]本發(fā)明中，所述做功機構(gòu)的工質(zhì)出口處的工質(zhì)壓力與所述做功機構(gòu)的工質(zhì)出口處的承壓能力相匹配，即所述做功機構(gòu)的工質(zhì)出口處的最高工質(zhì)壓力達到其承壓能力。
[0024]根據(jù)熱能與動力領(lǐng)域的公知技術(shù)，在必要的地方設(shè)置必要的部件、單元或系統(tǒng)
坐寸ο
[0025]本發(fā)明的有益效果如下:
本發(fā)明所公開的淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機功率密度高,體積小,節(jié)約了生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1所示的是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2所示的是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3所示的是本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4所示的是本發(fā)明實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5所示的是本發(fā)明實施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6所示的是本發(fā)明實施例6的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7所示的是本發(fā)明實施例7的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖中:
I汽化器、101外燃汽化器、102內(nèi)燃汽化器、103工質(zhì)導(dǎo)出口、2做功機構(gòu)、201氣缸活塞機構(gòu)、202透平、203羅茨動力機構(gòu)、204往復(fù)流通口、205工質(zhì)控制閥、3冷凝器、4工質(zhì)泵送機構(gòu)、401羅茨泵、5熱交換器式回?zé)崞鳌?br> 【具體實施方式】[0027]實施例1
如圖1所示的淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機，包括汽化器1、做功機構(gòu)2、冷凝器3和工質(zhì)泵送機構(gòu)4，所述汽化器I的工質(zhì)出口與所述做功機構(gòu)2的工質(zhì)入口連通，所述做功機構(gòu)2的工質(zhì)出口經(jīng)所述冷凝器3與所述工質(zhì)泵送機構(gòu)4的工質(zhì)入口連通，所述工質(zhì)泵送機構(gòu)4的工質(zhì)出口與所述汽化器I的工質(zhì)入口連通，所述做功機構(gòu)2工質(zhì)出口處的承壓能力大于
0.15MPa。
[0028]作為可以變換的實施方式，本實施例可以取消對所述做功機構(gòu)2的工質(zhì)出口處的承壓能力的限定，改為限定所述做功機構(gòu)2的膨脹比小于1:100。
[0029]實施例2
如圖2所示的淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機，其在實施例1的基礎(chǔ)上:所述淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機還包括熱交換器式回?zé)崞?，將所述做功機構(gòu)2與所述冷凝器3之間的連通通道設(shè)為所述熱交換器式回?zé)崞?的被冷卻流體通道，將所述工質(zhì)泵送機構(gòu)4與所述汽化器I之間的連通通道設(shè)為所述熱交換器式回?zé)崞?的被加熱流體通道，所述做功機構(gòu)2的工質(zhì)出口處的承壓能力大于0.3MPa。
[0030]作為可以變換的實施方式，本實施例可以取消對所述做功機構(gòu)2的工質(zhì)出口處的承壓能力的限定，改為限定所述做功機構(gòu)2的膨脹比小于1:80。
[0031]實施例3
如圖3所示的淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機，其在實施例2的基礎(chǔ)上:將所述汽化器I設(shè)為外燃汽化器101，將所述做功機構(gòu)2設(shè)為氣缸活塞機構(gòu)201，所述氣缸活塞機構(gòu)201上對應(yīng)設(shè)置有進氣門和排氣門，所述工質(zhì)泵送機構(gòu)4設(shè)為羅茨泵401，所述羅茨泵401的工質(zhì)出口經(jīng)所述熱交換器式回?zé)崞?的被加熱流體通道與所述汽化器I的氣相區(qū)連通，所述做功機構(gòu)2的工質(zhì)出口處的承壓能力大于0.6MPa。
[0032]作為可以變換的實施方式，本實施例可以取消對所述做功機構(gòu)2的工質(zhì)出口處的承壓能力的限定，改為限定所述做功機構(gòu)2的膨脹比小于1:70。
[0033]作為可以變換的實施方式，所述熱交換式回?zé)崞?可以取消。
[0034]作為可以變換的實施方式，所述工質(zhì)泵送機構(gòu)4可以改設(shè)為齒輪泵。
[0035]本發(fā)明的所有實施方式均可參照本實施例將所述泵送機構(gòu)4的工質(zhì)出口經(jīng)所述熱交換器式回?zé)崞?的被加熱流體通道與所述汽化器I的氣相區(qū)連通。
[0036]實施例4
如圖4所示的淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機，其與實施例3的區(qū)別在于:將所述做功機構(gòu)2改設(shè)為輪式做功機構(gòu)，具體地將所述做功機構(gòu)2設(shè)為透平202，所述做功機構(gòu)2的工質(zhì)出口處的承壓能力大于1.5MPa。
[0037]作為可以變換的實施方式，本實施例可以取消對所述做功機構(gòu)2的工質(zhì)出口處的承壓能力的限定，改為限定所述做功機構(gòu)2的膨脹比小于1:60。
[0038]實施例5
如圖5所示的淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機，其與實施例4的區(qū)別在于:將所述做功機構(gòu)2改設(shè)為轉(zhuǎn)子式做功機構(gòu)，具體地將所述做功機構(gòu)2設(shè)為羅茨動力機構(gòu)203，所述汽化器I改設(shè)為內(nèi)燃汽化器102，在所述熱交換器式回?zé)崞?的被冷卻流體出口與所述冷凝器3之間的連通通道上設(shè)工質(zhì)導(dǎo)出口 103，所述做功機構(gòu)2的工質(zhì)出口處的承壓能力大于2.0MPa0[0039]作為可以變換的實施方式，本實施例可以取消對所述做功機構(gòu)2的工質(zhì)出口處的承壓能力的限定，改為限定所述做功機構(gòu)2的膨脹比小于1:40。
[0040]作為可以變換的實施方式，所述轉(zhuǎn)子式做功機構(gòu)可以改設(shè)為齒輪動力機構(gòu)。
[0041]作為可以變換的實施方式，所述工質(zhì)導(dǎo)出口 103處設(shè)控制閥。
[0042]實施例6
如圖6所示的淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機，其與實施例5的區(qū)別在于:所述羅茨泵401的工質(zhì)出口經(jīng)所述熱交換器式回?zé)崞?的被加熱流體通道與所述汽化器I的液相區(qū)連通，所述做功機構(gòu)2的工質(zhì)出口處的承壓能力大于3.0MPa0
[0043]作為可以變換的實施方式，本實施例可以取消對所述做功機構(gòu)2的工質(zhì)出口處的承壓能力的限定，改為限定所述做功機構(gòu)2的膨脹比小于1:30。
[0044]本發(fā)明的所有實施方式均可參照本實施例將所述泵送機構(gòu)4的工質(zhì)出口經(jīng)所述熱交換器式回?zé)崞?的被加熱流體通道與所述汽化器I的液相區(qū)連通。
[0045]實施例7
如圖7所示的淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機，其與實施例3的區(qū)別在于:所述氣缸活塞機構(gòu)201的工質(zhì)入口和所述氣缸活塞機構(gòu)201的工質(zhì)出口一體化設(shè)置為往復(fù)流通口 204，在所述外燃汽化器101與所述往復(fù)流通口 204之間的連通通道上設(shè)工質(zhì)控制閥205，當(dāng)所述氣缸活塞機構(gòu)201內(nèi)的氣體工質(zhì)經(jīng)往復(fù)流通口 204進入所述熱交換器式回?zé)崞?時，關(guān)閉所述工質(zhì)控制閥205，所述做功機構(gòu)2的工質(zhì)出口處的承壓能力大于4.0MPa0
[0046]作為可以變換的實施方式，本實施例可以取消對所述做功機構(gòu)2的工質(zhì)出口處的承壓能力的限定，改為限定所述做功機構(gòu)2的膨脹比小于1:10。
[0047]作為可以變換的實施方式，所述工質(zhì)控制閥205可以取消。
[0048]本發(fā)明的所有將做功機構(gòu)2設(shè)為氣缸活塞機構(gòu)的實施方式中，均可以參照實施例7將所述做功機構(gòu)2的工質(zhì)入口和所述做功機構(gòu)2的工質(zhì)出口一體化設(shè)置為往復(fù)流通口204。
[0049]上述的所有實施方式都可以參照實施例3將所述汽化器I設(shè)為外燃汽化器101，或參照實施例5將所述汽化器I設(shè)為內(nèi)燃汽化器102并在所述熱交換器式回?zé)崞?與所述冷凝器3之間的連通通道上設(shè)工質(zhì)導(dǎo)出口 103，或者將所述汽化器I設(shè)為鍋爐、以太陽能為熱源的太陽能熱交換器或以余熱為熱源的余熱熱交換器。
[0050]上述所有實施方式中都可選擇地將做功機構(gòu)2的工質(zhì)出口處的承受壓力能力改設(shè)為大于 0.15MPa、0.2MPa、0.25MPa、0.3MPa、0.35MPa、0.4MPa、0.45MPa、0.5MPa、0.55MPa
0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.85MPa、0.9MPa、0.95MPa、IMPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa
1.5MPa、l.6MPa、l.7MPa、l.8MPa、1.9MPa、2.0MPa、2.lMPa、2.2MPa、2.3MPa、2.4MPa、
2.5MPa 2.6MPa、2.7MPa、2.8MPa、2.9MPa或改設(shè)為大于3MPa。此時，所述做功機構(gòu)2的工質(zhì)出 口 處的工質(zhì)壓力分別對應(yīng)大于 0.15MPa、0.2MPa、0.25MPa、0.3MPa、0.35MPa、0.4MPa、
0.45.Pa、0.5MPa、0.55MPa 0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.85MPa、0.9MPa、0.95MPa、lMPa、
1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa 1.5MPa、1.6MPa、1.7MPa、1.8MPa、1.9MPa、2.0MPa、2.1MPa、
2.2MPa、2.3MPa、2.4MPa、2.5MPa 2.6MPa、2.7MPa、2.8MPa、2.9MPa 或大于 3MPa。
[0051]上述所有實施方式中都可選擇地將所述做功機構(gòu)2的膨脹比改設(shè)為小于1:100，1:95、1:90、1:85、1:80、1:75、1:70、1:65、1:60、1:55、1:50、1:45、1:40:、1:35、1:30、1:25、1:20、1:15、1:10或改設(shè)為小于1:5。
[0052]本發(fā)明的所有實施方式中不同時限定所述做功機構(gòu)2的工質(zhì)出口處的承壓能力和所述做功機構(gòu)2的膨脹比。
[0053]顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，根據(jù)本領(lǐng)域的公知技術(shù)和本發(fā)明所公開的技術(shù)方案，可以推導(dǎo)出或聯(lián)想出許多變型方案，所有這些變型方案，也應(yīng)認為是本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:包括汽化器(I)、做功機構(gòu)(2)、冷凝器(3)和工質(zhì)泵送機構(gòu)(4)，所述汽化器(I)的工質(zhì)出口與所述做功機構(gòu)(2)的工質(zhì)入口連通，所述做功機構(gòu)(2 )的工質(zhì)出口經(jīng)所述冷凝器(3 )與所述工質(zhì)泵送機構(gòu)(4)的工質(zhì)入口連通，所述工質(zhì)泵送機構(gòu)(4)的工質(zhì)出口與所述汽化器(I)的工質(zhì)入口連通，所述做功機構(gòu)(2)的工質(zhì)出口處的承壓能力大于0.15MPa。
2.一種淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:包括汽化器(I)、做功機構(gòu)(2)、冷凝器(3)和工質(zhì)泵送機構(gòu)(4)，所述汽化器(I)的工質(zhì)出口與所述做功機構(gòu)(2)的工質(zhì)入口連通，所述做功機構(gòu)(2)的工質(zhì)出口經(jīng)所述冷凝器(3)與所述工質(zhì)泵送機構(gòu)(4)的工質(zhì)入口連通，所述工質(zhì)泵送機構(gòu)(4)的工質(zhì)出口與所述汽化器(I)的工質(zhì)入口連通，所述做功機構(gòu)(2)的膨脹比小于1:100。
3.如權(quán)利要求1或2所述淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機還包括熱交換器式回?zé)崞?5 )，所述做功機構(gòu)(2 )與所述冷凝器(3 )之間的連通通道設(shè)為所述熱交換器式回?zé)崞?5 )的被冷卻流體通道，所述工質(zhì)泵送機構(gòu)(4 )與所述汽化器(I)之間的連通通道設(shè)為所述熱交換器式回?zé)崞?5 )的被加熱流體通道。
4.如權(quán)利要求1或2所述淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述做功機構(gòu)(2)設(shè)為氣缸活塞機構(gòu)(201)、輪式做功機構(gòu)或設(shè)為轉(zhuǎn)子式做功機構(gòu)。
5.如權(quán)利要求4所述淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述輪式做功機構(gòu)設(shè)為透平(202)。
6.如權(quán)利要求4所述淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子式做功機構(gòu)設(shè)為齒輪動力機構(gòu)或設(shè)為羅茨動力機構(gòu)(203)。
7.如權(quán)利要求1或2所述淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述工質(zhì)泵送機構(gòu)設(shè)為齒輪泵或設(shè)為羅茨泵(401)。
8.如權(quán)利要求1或2所述淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述汽化器(I)設(shè)為內(nèi)燃汽化器(102)、外燃汽化器(101)、鍋爐、以太陽能為熱源的太陽能熱交換器或設(shè)為以余熱為熱源的余熱熱交換器。
9.如權(quán)利要求1或2所述淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述做功機構(gòu)(2)的工質(zhì)入口和所述做功機構(gòu)(2)的工質(zhì)出口一體化設(shè)置為往復(fù)流通口(204)。
10.如權(quán)利要求9所述淺膨脹相循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:在所述汽化器(I)與所述往復(fù)流通口( 204 )之間的連通通道上設(shè)工質(zhì)控制閥(205 )。
【文檔編號】F02B41/02GK103452700SQ201310374064
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月28日
【發(fā)明者】靳北彪 申請人:摩爾動力(北京)技術(shù)股份有限公司