專利名稱：一種能源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置，特別是汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力裝置。
目前為汽輪發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力的裝置仍是鍋爐，其內(nèi)的被加熱工質(zhì)--水被外面燃燒的燃料加熱而汽化產(chǎn)生高壓蒸汽，它驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。它的不足之處是不僅要消耗大量的水，更主要的是要消耗大量的用于加熱的燃料如石油、煤、天然氣等能源。為開采、運(yùn)輸和儲(chǔ)存這些能源不僅要耗費(fèi)大量的人力和財(cái)力，而且它們?cè)谌紵笈懦龅膹U氣和廢渣又對(duì)環(huán)境造成污染。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種基本不消耗燃料的低溫工質(zhì)經(jīng)循環(huán)換熱產(chǎn)生高壓氣流為氣輪機(jī)提供動(dòng)力的能源裝置。
本發(fā)明的目的可通過以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)一種能源裝置，其特征是在保溫層內(nèi)至少設(shè)有三個(gè)氣液換熱器，其上下、中心處和側(cè)面各設(shè)有通孔的中空球形殼體內(nèi)設(shè)有上下兩端分別穿過殼體上下部分的蛇管熱交換器，每個(gè)氣液換熱器的上通孔均和與之相對(duì)應(yīng)的氣輪機(jī)的進(jìn)氣口相連，而每個(gè)可與發(fā)電機(jī)相連的氣輪機(jī)排氣口又與相鄰的氣液換熱器的蛇管上端相連，但最后一個(gè)氣輪機(jī)的排氣口是與第一個(gè)氣液換熱器的蛇管上端相連，每前一個(gè)氣液換熱器的蛇管下端均與相鄰的氣液換熱器的下通孔相連，但最后一個(gè)氣液換熱器蛇管的下端則與第一個(gè)氣液換熱器的下通孔相連，設(shè)在保溫層外的溫差啟動(dòng)器其倒錐形中空殼體半球體頂上設(shè)有可與第一個(gè)氣輪機(jī)進(jìn)氣管相連通的排氣管，殼體下部的通孔通過設(shè)閥門的管路可與第一個(gè)氣液換熱器的側(cè)通孔相連，入口處設(shè)有低溫泵的氮或氦的低溫液化裝置的輸入管穿過保溫層與最后一個(gè)氣液換熱器的側(cè)通孔相連，低溫液化裝置的輸出管則穿過保溫層與最后一個(gè)氣液換熱器的下通孔相連。溫差啟動(dòng)器的外壁上設(shè)有換熱翅片。保溫層是由內(nèi)設(shè)填料的真空保溫層和聚四氟乙烯泡沫塑料層組成的多層。
本發(fā)明是利用低溫工質(zhì)經(jīng)換熱器與環(huán)境溫度進(jìn)行循環(huán)溫差交換，使臨界溫度的低溫工質(zhì)迅速氣化產(chǎn)生高壓氣流驅(qū)動(dòng)氣輪機(jī)及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而發(fā)電的裝置。
本發(fā)明主要包括有氣液換熱器、氣輪機(jī)、溫差起動(dòng)器、低溫泵、低溫液化裝置和保溫層。其中氣液換熱器是由耐低溫的金屬材料如高錳高鎳低碳鋼制成的中空球體，在殼體的上下部分最好是中心處各設(shè)一個(gè)通孔。在殼體的側(cè)壁上設(shè)有與低溫工質(zhì)添加管相連的側(cè)通孔。在氣液換熱器殼體內(nèi)設(shè)有蛇管形熱交換器，其上下兩端分別穿過殼體上下兩部分，最好與殼體的上下通孔相鄰。上述氣液換熱器至少有三個(gè)。每個(gè)氣液換熱器的上通孔均通過管路和與之相對(duì)應(yīng)的氣輪機(jī)的進(jìn)氣口相連，而每個(gè)可與發(fā)電機(jī)或其它動(dòng)力裝置相連的氣輪機(jī)排氣口又通達(dá)管路與相鄰的氣液換熱器的蛇管上端相連。但最后一個(gè)氣輪機(jī)的排氣口是與第一個(gè)氣液換熱器的蛇管上端相連，使之形成一個(gè)循環(huán)回路。同時(shí)每前一個(gè)氣液換熱器的蛇管下端均通過管路與下面相鄰的氣液換熱器的下通孔相連。但第一個(gè)氣液換熱器蛇管的下端則通過管路與最后一個(gè)氣液換熱器的下通孔相連，其又形成一個(gè)循環(huán)回路。上述的氣液換熱器、氣輪機(jī)及相聯(lián)的管路均設(shè)在保溫層內(nèi)。為增加保溫效果，保溫層最好是不同結(jié)構(gòu)的多層，如罩有上述裝置的金屬殼體內(nèi)抽真空且設(shè)有填料的真空保溫層，在其外面還設(shè)有保溫材料層，如聚四氟乙烯泡沫塑料層。在保溫層外設(shè)有溫差起動(dòng)器，它有一個(gè)易脫冰的中空倒錐形殼體，球形頂上設(shè)有可與第一個(gè)氣輪機(jī)進(jìn)氣管相連通的排氣管。在殼體的下部設(shè)有通孔，與之相連的管路和閥門可將其與第一個(gè)氣液換熱器的低溫工質(zhì)的添加管相連，并可使其內(nèi)的液態(tài)循環(huán)低溫工質(zhì)如液氮或液氦進(jìn)入溫差起動(dòng)器內(nèi)，使低溫工質(zhì)通過溫差起動(dòng)器殼體與環(huán)境溫度進(jìn)行熱交換。液態(tài)循環(huán)低溫工質(zhì)受熱迅速升溫氣化，產(chǎn)行常溫高壓氣流。為增加熱交換效果，最好在溫差起動(dòng)器的外壁上設(shè)有換熱翅片。溫差起動(dòng)器產(chǎn)生的高壓氣流進(jìn)入第一個(gè)氣輪機(jī)驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，由氣輪機(jī)排出的氣化低溫工質(zhì)則進(jìn)入第二個(gè)與之相鄰的氣液換熱器的蛇管上端，在蛇管中通過的同時(shí)被蛇管外的液態(tài)低溫工質(zhì)冷卻又變成液態(tài)低溫工質(zhì)，從蛇管的下端排出進(jìn)入最后一個(gè)氣液換熱器內(nèi)。而第二個(gè)氣液換熱器內(nèi)的液態(tài)低溫工質(zhì)在冷卻蛇管內(nèi)的氣態(tài)低溫工質(zhì)時(shí)又被升溫氣化產(chǎn)生高壓氣流進(jìn)入第二個(gè)氣輪機(jī)。依此類推，于是一個(gè)一個(gè)氣液換熱器及氣輪機(jī)都工作起來(lái)，這時(shí)可關(guān)閉與溫差起動(dòng)器相連的閥門。為減少低溫工質(zhì)冷能的損失，要將溫差起動(dòng)器與循環(huán)系統(tǒng)斷開，于是低溫工質(zhì)在各氣液換熱器和氣輪機(jī)之間進(jìn)行閉路循環(huán)。低溫工質(zhì)在運(yùn)行過程中也會(huì)有冷能的損失，因此本發(fā)明設(shè)有補(bǔ)償冷損失的相對(duì)于液氮或液氦的低溫液化裝置。管路上設(shè)有低溫泵的低溫液化裝置的輸入管穿過保溫層通過管路與最后一個(gè)氣液換熱器的側(cè)通孔相連，低溫液化裝置的輸出管則穿過保溫層通過管路與最后一個(gè)氣液換熱器的下通孔相連。該低溫液化裝置除具有上述作用外還能控制低溫工質(zhì)氣化產(chǎn)生的高壓氣流的壓力，使它保持在一定的壓力范圍內(nèi)。如果低溫液化裝置將系統(tǒng)中的低溫工質(zhì)全部冷至臨界溫度以下則整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1、一次性投資少，僅是同等發(fā)電功率的火力發(fā)電廠的20％。
2、低溫工質(zhì)的原料取自大氣，特別是氮?dú)庠诖髿庵屑s占80％，是取之不盡的，而且低溫工質(zhì)只是在閉路中進(jìn)行熱交換不消耗。
3、本發(fā)明的低溫液化裝置可由與系統(tǒng)相連的一個(gè)發(fā)電機(jī)供電，因此不需外界能源。
4、由于不需要燃料燃燒提供動(dòng)力因而節(jié)約大量的勞動(dòng)力和占國(guó)民經(jīng)濟(jì)60％的物力，也節(jié)約了大量的發(fā)電用水及冷卻用水，同時(shí)還不會(huì)產(chǎn)生任何環(huán)境污染。
5、該能源裝置可使電站建在城市中心，這樣可以減少遠(yuǎn)距離輸變電過程中的電損失及輸電設(shè)備的一次性投資和維護(hù)費(fèi)用。它也可安裝在航天或航空工具上，為其提供發(fā)電動(dòng)力。
圖面說(shuō)明如下

圖1是本發(fā)明的示意簡(jiǎn)圖。
圖2是圖1中氣液換熱器的主視剖面示意簡(jiǎn)圖。
圖3是圖1中溫差起動(dòng)器主視示意簡(jiǎn)圖。
圖4是圖1中溫差起動(dòng)器A-A視圖。
利用附圖中所示的例子對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。在圖1所示的本發(fā)明示意簡(jiǎn)圖中，三個(gè)氣液換熱器1上下排列，每個(gè)氣液換熱器的上通孔均通過管路和與之相對(duì)應(yīng)的氣輪機(jī)2的進(jìn)氣口相連，而每個(gè)可與發(fā)電機(jī)3相連的氣輪機(jī)排氣口又通過管路與上面相鄰的氣液換熱器的蛇管上端相連。但最上面一個(gè)氣輪機(jī)的排氣口是與最下面一個(gè)氣液換熱器的蛇管上端相連。每上面一個(gè)氣液換熱器的蛇管下端均通過管路與下面相鄰的氣液換熱器的下通孔相連，但最下面一個(gè)氣液換熱器蛇管的下端則通過管路與最上面一個(gè)氣液換熱器的下通孔相連。上述的氣液換熱器、氣輪機(jī)及相連的管路均設(shè)在不銹鋼4的保溫殼內(nèi)，其內(nèi)抽真空且設(shè)有錫箔紙和尼龍網(wǎng)碎片等填料。在不銹鋼殼外還設(shè)有兩層聚四氟乙烯泡沫塑料層5。設(shè)在保溫層外的溫差起動(dòng)器6排氣管與最下面一個(gè)氣輪機(jī)進(jìn)氣管相連。溫差起動(dòng)器下通孔可通過管路和閥門與最下面一個(gè)液換熱器的低溫工質(zhì)的添加管相連。設(shè)在保溫層外的低溫液化裝置7其管路上有低溫泵8的輸入管穿過保溫層通過帶聚四氟乙烯閥門9的低溫工質(zhì)的添加管與最上面一個(gè)氣液換熱器的側(cè)通孔相連。低溫液化裝置的輸出管則穿過保溫層通過最下面一個(gè)氣液換熱器的冷卻液體回流管與最上面一個(gè)氣液換熱器的下通孔相連。
在圖2所示的本發(fā)明氣液換熱器的主視剖面示意簡(jiǎn)圖中，由高錳高鎳低碳鋼制成的中空球體10上下中心處各設(shè)一通孔11、12，該殼體內(nèi)設(shè)有蛇管形熱交換器13，其上下兩端14、15分別穿過殼體上下兩部分并與上下通孔相鄰。在該殼體的側(cè)壁上設(shè)有側(cè)通孔16。
在圖3和圖4所示的本發(fā)明溫差起動(dòng)器的示意簡(jiǎn)圖中，由高錳高鎳低碳鋼制成的中空倒錐形殼體17球形頂上設(shè)有排氣管18，在殼體的下部設(shè)有通孔19。在溫差起動(dòng)器的外壁上設(shè)有換熱翅片20。
權(quán)利要求
1.一種能源裝置，其特征是在保溫層內(nèi)至少設(shè)有三個(gè)氣液換熱器(1)，其上下(11)、(12)中心處和側(cè)面(16)各設(shè)有通孔的中空球形殼體(10)內(nèi)設(shè)有上下(14)、(15)兩端分別穿過殼體上下部分的蛇管熱交換器(13)，每個(gè)氣液換熱器的上通孔均和與之相對(duì)應(yīng)的氣輪機(jī)的進(jìn)氣口相連，而每個(gè)可與發(fā)電機(jī)(3)相連的氣輪機(jī)(2)排氣口又與相鄰的氣液換熱器的蛇管上端相連，但最后一個(gè)氣輪機(jī)的排氣口是與第一個(gè)氣液換熱器的蛇管上端相連，每前一個(gè)氣液換熱器的蛇管下端均與相鄰的氣液換熱器的下通孔相連，但最后一個(gè)氣液換熱器蛇管的下端則與第一個(gè)氣液換熱器的下通孔相連，設(shè)在保溫層外的溫差啟動(dòng)器(6)其倒錐形中空殼體(17)半球體頂上設(shè)有可與第一個(gè)氣輪機(jī)進(jìn)氣管相連通的排氣管(18)，殼體下部的通孔(19)通過設(shè)閥門的管路可與第一個(gè)氣液換熱器的側(cè)通孔相連，入口處設(shè)有低溫泵(8)的氮或氦的低溫液化裝置(7)的輸入管穿過保溫層與最后一個(gè)氣液換熱器的側(cè)通孔相連，低溫液化裝置的輸出管則穿過保溫層與最后一個(gè)氣液換熱器的下通孔相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能源裝置，其特征在于溫差啟動(dòng)器的外壁上設(shè)有換熱翅片(20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的能源裝置，其特征在于保溫層是由內(nèi)設(shè)填料的真空保溫層(4)和聚四氟乙烯泡沫塑料層(5)組成的多層。
全文摘要
一種能源裝置它是在保溫層內(nèi)設(shè)至少三個(gè)內(nèi)有蛇管熱交換器的氣液換熱器，其排出的氣流穿過與之對(duì)應(yīng)的氣輪機(jī)后進(jìn)入另一個(gè)氣液換熱器的蛇管，經(jīng)換熱器內(nèi)的低溫工質(zhì)如液氮或液氦冷卻成液體后進(jìn)入另一個(gè)氣液換熱器內(nèi)構(gòu)成低溫工質(zhì)的循環(huán)。保溫層外的溫差啟動(dòng)器排氣管可與第一個(gè)氣輪機(jī)相連，下通孔可與第一個(gè)氣液換熱器相連。另在保溫層外還設(shè)有與最后一個(gè)氣液換熱器相連的低溫液化裝置。本發(fā)明能為發(fā)電機(jī)等提供動(dòng)力。
文檔編號(hào)F01K25/00GK1122874SQ9511183
公開日1996年5月22日 申請(qǐng)日期1995年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月5日
發(fā)明者林茂森 申請(qǐng)人:林茂森