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一種利用冷水和熱水發(fā)電的直線發(fā)電機裝置的制作方法

文檔序號:11291500閱讀:351來源:國知局
一種利用冷水和熱水發(fā)電的直線發(fā)電機裝置的制造方法

本發(fā)明涉及能源技術領域,具體涉及一種溫差發(fā)電裝置。



背景技術:

地球上的能源絕大部分來自于太陽,在能源日益緊缺的今天,新的可再生綠色潔凈發(fā)電技術日益受到重視?;鹆Πl(fā)電既要燃燒燃料,又對大氣造成污染。因此環(huán)保發(fā)電已成為一種新的發(fā)電趨勢。

太陽能熱發(fā)電,也叫聚焦型太陽能熱發(fā)電,通過大量反射鏡以聚焦的方式將太陽能直射光聚集起來,在集熱器或蒸氣發(fā)生器加熱工質(水或熔鹽或空氣……),產生高溫高壓的蒸氣,蒸氣驅動汽輪機旋轉,帶動發(fā)電機發(fā)電。從汽輪機排出的廢汽進入冷凝器,待廢汽冷卻成液態(tài)后再用工質泵抽到蒸氣發(fā)生器處將工質加熱成高溫高壓的蒸氣。

現(xiàn)有的海水溫差發(fā)電技術根據所用工質及流程的不同,一般可分為開式循環(huán)、閉式循環(huán)和混合式循環(huán),接近實用化的是閉式循環(huán)方式。

閉式循環(huán)系統(tǒng)采用一些低沸點的物質(如丙烷、異丁烷、氟利昂、氨等)作為工作流體,在閉合回路中反復進行蒸發(fā)、膨脹、冷凝。因為系統(tǒng)使用低沸點工作流體,蒸氣的壓力得到提高。系統(tǒng)工作時,溫水泵把表層溫海水抽上送往蒸發(fā)器,通過蒸發(fā)器內的盤管把一部分熱量傳遞給低沸點的工作流體,例如氨水,氨水從溫海水吸收足夠的熱量后,開始沸騰并變?yōu)榘睔?。氨氣經過汽輪機的葉片通道,膨脹做功,推動汽輪機旋轉。汽輪機排出的氨氣進入冷凝器,被冷水泵抽上的深層冷海水冷卻后重新變?yōu)橐簯B(tài)氨,用氨泵把冷凝器中的液態(tài)氨重新壓進蒸發(fā)器,以供循環(huán)使用。

斯特林發(fā)電機是通過氣缸內工作介質(氫氣或氦氣、氮氣、空氣)經過冷卻、壓縮、吸熱、膨脹為一個周期的循環(huán)來輸出動力,這是一種外燃發(fā)動機,使燃料連續(xù)地燃燒,在熱腔內膨脹氫氣(或氦氣、氮氣、空氣)作為動力氣體使活塞運動,膨脹氣體在冷腔冷卻,反復地進行這樣的循環(huán)過程。外燃機可以燃燒各種可燃氣體,如:天然氣、沼氣、石油氣、氫氣、煤氣等,也可燃燒柴油、液化石油氣等液體燃料,還可以燃燒木材,以及利用太陽能等。只有熱腔達到700℃,設備才可做功運行,環(huán)境溫度越低,發(fā)電效率越高。

在現(xiàn)有的太陽能熱發(fā)電站和海水發(fā)電站發(fā)電系統(tǒng)里,存在著三大缺點:第一,發(fā)電系統(tǒng)設備冷凝器、汽輪機效率低,在所有循環(huán)系統(tǒng)都是將工質變?yōu)檎魵馔苿悠啓C轉動,而汽輪機排出的依然是蒸氣進入冷凝器,另外汽輪機在高溫下運行,損失大量熱能,熱能轉化為機械能效率低;第二,汽輪機在高溫高壓下運行,對制造設備的材質要求極高,造成制造成本高;第三,發(fā)電系統(tǒng)都需要工質泵,消耗了大量的電能,發(fā)電成本高。

普通斯特林發(fā)電機存在幾個缺點:第一,斯特林發(fā)電機屬外燃機,燃料需在外部燃燒,熱量損失是內燃機2-3倍,致使總效率偏低,這是造成不能工業(yè)化生產的主要原因;第二,采用氫氣或氦氣、氮氣、空氣等氣體作為工質,熱腔內溫度需達700度時設備才做功,設備在高溫高壓下運行,損失大量熱能,熱能轉化為機械能效率低;第三,由于采用氫氣或氦氣、氮氣、空氣等氣體作為工質,工質推動活塞運動時要求活塞桿與活塞缸之間密封非常好,否則工質容易外泄,這種情況下,工質密封技術較難,密封件的可靠性和壽命存在問題。

現(xiàn)有的熱電廠、鋼鐵廠等工廠常常產生多余的廢熱,很多地方存在不少地熱能,很多家庭的太陽能熱水器的熱水過剩,而這些熱能很少被利用起來,造成能源的浪費。



技術實現(xiàn)要素:

本發(fā)明要解決的技術問題在于,第一,針對現(xiàn)有太陽能熱發(fā)電裝置及海水溫差發(fā)電裝置發(fā)電成本高、能量轉換效率低等技術上的缺陷,提供一種利用冷水和熱水發(fā)電的直線發(fā)電機裝置。第二,針對現(xiàn)有斯特林發(fā)電機燃料需在外部燃燒,熱量損失嚴重,不能在工業(yè)化中普及使用的情況下,提供一種利用冷水和熱水發(fā)電的直線發(fā)電機裝置,并在工業(yè)上普及使用。

為達到上述目的,本發(fā)明采用的技術方案是:一種利用冷水和熱水發(fā)電的直線發(fā)電機裝置,包括直線發(fā)電機7和驅動所述直線發(fā)電機7發(fā)電的驅動裝置,所述直線發(fā)電機7包括直線發(fā)電機定子71和直線發(fā)電機動子72;所述驅動裝置包括冷熱水供應裝置1、盛有第一流體工質的熱腔21和冷腔31、連通所述熱腔21和冷腔31的回熱器4、雙作用液壓缸5;所述熱腔21內設有熱腔傳熱管203,所述熱腔傳熱管203包括貫穿熱腔21壁的熱水進入口208和熱水排出口209;所述冷腔31內設有冷腔傳熱管303,所述冷腔傳熱管303包括貫穿冷腔31壁的冷水進入口308和冷水排出口309;所述冷熱水供應裝置1包括熱水供應裝置11和冷水供應裝置12,所述熱水供應裝置11與熱腔傳熱管203相連通,所述冷水供應裝置12與冷腔傳熱管303相連通;所述雙作用液壓缸5包含第一進油口51和第二進油口52和液壓桿53,所述第一進油口51與熱腔21相連通,所述第二進油口52與冷腔31相連通,所述雙作用液壓缸5通過液壓桿53與直線發(fā)電機動子72相連;所述回熱器4包括回熱器開關41。

上述的一種利用冷水和熱水發(fā)電的直線發(fā)電機裝置,所述驅動裝置還包括液壓裝置6,所述液壓裝置6包括用于連接熱腔21與雙作用液壓缸5之間的熱液壓裝置61以及連接冷腔31與雙作用液壓缸5之間的冷液壓裝置62;所述熱液壓裝置61包括熱液壓箱611與熱膨脹袋612,所述熱膨脹袋612與熱腔21相連通,所述熱液壓箱611與所述第一進油口51相連通,所述冷液壓裝置(62)包括冷液壓箱621與冷膨脹袋622,所述冷膨脹袋622與冷腔31相連通,所述冷液壓箱621與所述第二進油口52相連通。

上述的一種利用冷水和熱水發(fā)電的直線發(fā)電機裝置,所述驅動裝置還包括彈簧裝置8,所述彈簧裝置8包括彈簧81以及彈簧座82,所述彈簧81與直線發(fā)電機動子72相連。

上述的一種利用冷水和熱水發(fā)電的直線發(fā)電機裝置,所述驅動裝置還包括托輪裝置9,所述托輪裝置9與直線發(fā)電機動子72相連。

上述的一種利用冷水和熱水發(fā)電的直線發(fā)電機裝置,所述驅動裝置還包括冷熱水排走裝置9,所述冷熱水排走裝置9包括熱水排走裝置91和冷水排走裝置92;所述熱水排走裝置91的出水口與熱水進入口208標高相同,所述冷水排走裝置92的出水口與冷水進入口308標高相同;所述冷腔31底部高于所述熱腔21頂部。

上述的一種利用冷水和熱水發(fā)電的直線發(fā)電機裝置,所述熱腔傳熱管203內裝有第二流體工質,所述冷腔傳熱管303內裝有第三流體工質。

本發(fā)明的有益效果在于,本發(fā)明現(xiàn)有斯特林發(fā)電機相比,能量轉換直接在熱腔和冷腔內進行,大大提高能量轉化率,克服了現(xiàn)有斯特林發(fā)電機在熱腔外對工質進行加熱浪費能源的缺點,同時亦解決了工質容易外泄的問題。另外還對太陽能熱發(fā)電、海水溫差發(fā)電進行技術上的重大創(chuàng)新,克服現(xiàn)有同類溫差發(fā)電裝置發(fā)電成本高、能量轉換效率低的缺陷,本發(fā)明結構簡單,與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明提供的發(fā)電裝置無需流體工質泵、汽輪機,具有發(fā)電成本低、能量轉化效率高的特點。本發(fā)明應用極為廣泛,對能夠提供冷熱水共存的地方都適用,例如海水、太陽能熱水、地熱能、工礦企業(yè)的廢熱……。所需熱源除了熱水,還可以使用熱氣體;所需冷源除了冷水,還可以使用冷氣體。

附圖說明:

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案,下面將對實施例中所需使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是熱腔主視圖;

圖2是圖1中e-e線結構示意圖;

圖3是熱腔俯視圖;

圖4是冷腔主視圖;

圖5是圖4中f-f線結構示意圖;

圖6是冷腔俯視圖;

圖7是第一雙作用液壓缸的結構示意圖;

圖8是冷液壓裝置和熱液壓裝置的結構示意圖;

圖9是第一流體工質和液壓油運動的結構示意圖;

圖10是實施例1的基本原理結構示意圖;

圖11是實施例1的優(yōu)選結構示意圖(1);

圖12是實施例1的優(yōu)選結構示意圖(2);

圖13是熱腔傳熱管內裝有第二流體工質的熱腔主視圖;

圖14是圖13中g-g線結構示意圖;

圖15是冷腔傳熱管內裝有第三流體工質的冷腔主視圖;

圖16是圖15中n-n線結構示意圖。

圖中:1﹒冷熱水供應裝置,11﹒熱水供應裝置,12﹒冷水供應裝置,21﹒熱腔,201﹒熱腔工質排放管,202﹒熱腔箱體,203﹒熱腔傳熱管,204﹒熱腔連通管,205﹒熱腔工質注入管,206﹒熱腔工質出入管,207﹒熱腔上蓋,208﹒熱水進入口,209﹒熱水排出口,210﹒熱水進入箱,211﹒熱水進入管,212﹒熱水排出箱,213﹒熱水排出管,214﹒水銀,215﹒水,216﹒熱腔排空管,217﹒熱腔擋板,218﹒第二工質排出管,219﹒第二工質排出閥,220.穩(wěn)固板,31﹒冷腔,302﹒冷腔箱體,303﹒冷腔傳熱管,304﹒冷腔連通管,306﹒冷腔工質出入管,307﹒冷腔上蓋,308﹒冷水進入口,309﹒冷水排出口,310﹒冷水進入箱,311﹒冷水進入管,312﹒冷水排出箱,313﹒冷水排出管,314﹒水銀,315﹒水,316﹒冷腔排空管,317﹒冷腔擋板,318﹒第二工質排出管,319﹒第二工質排出閥,320.穩(wěn)固板,4﹒回熱器,41﹒回熱器開關,42﹒回熱管,5﹒雙作用液壓缸,51﹒第一進油口,52﹒第二進油口,53﹒液壓桿,54﹒雙作用液壓缸缸體,6﹒液壓裝置,61﹒熱液壓裝置,611﹒熱液壓箱,612﹒熱膨脹袋,6111﹒熱液體出入管,6112﹒熱液體注入管,6113﹒熱液壓裝置開關,6121﹒熱工質出入口,62﹒冷液壓裝置,621﹒冷液壓箱,622﹒冷膨脹袋,6211﹒冷液體出入管,6212﹒冷液體注入管,6213﹒冷液壓裝置開關,6221﹒冷工質出入口,7﹒直線發(fā)電機,71﹒直線發(fā)電機定子,72﹒直線發(fā)電機動子,8﹒彈簧裝置,81﹒彈簧,82﹒彈簧座,9﹒冷熱水排走裝置,91﹒熱水排走裝置,92﹒冷水排走裝置,911﹒熱水排走開關,921﹒冷水排走開關,10﹒托輪裝置。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白,以下結合附圖及實施例,對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解,此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。

實施例1

如圖1、2、3、10所示,其中圖1、2、3是熱腔21三視圖,所述熱腔21包括熱腔上蓋207、熱腔箱體202,所述熱腔上蓋207上設有熱腔連通管204、熱腔工質注入管205、熱腔工質出入管206,所述熱腔箱體202內設熱腔傳熱管203和穩(wěn)固板220,所述熱腔傳熱管203包括貫穿熱腔壁的熱水進入口208和熱水排出口209,側壁上設有熱腔工質排放管201、所述熱腔21外壁上設有熱水進入箱210和與之聯(lián)接通的熱水進入管211、熱水排出箱212和與之聯(lián)通的熱水排出管213,所述熱水進入箱210與所述熱水進入口208相通,所述熱水排出箱212與所述熱水排出口209相通,所述熱水進入管211前還設有熱腔排空管216。所述熱腔排空管216帶有排空開關。所述熱水進入箱210、熱水排出箱212與所述熱腔箱體202之間,所述熱水進入管211與熱腔排空管216之間均用螺栓聯(lián)接。所述穩(wěn)固板220用來固定熱腔傳熱管203,所述熱水進入管211前設有熱腔排空管216目的方便停機時讓熱水排放暢順。熱腔連通管204用于與冷腔31的連接,熱腔工質注入管205用于注入第一流體工質,熱腔工質出入管206用于連接雙作用液壓缸5。

如圖4—6所示是冷腔31的三視圖,結構與熱腔21大致相同,相同之處不在重復描術,不同之處有兩點:第一,連接回熱器的連通管位置不同,熱腔連通管204位于熱腔21上部,冷腔連通管304位于冷腔31下部;第二,熱腔有熱腔工質注入管205和熱腔工質排放管201,冷腔沒有工質注入管和熱腔工質排放管。

圖7是雙作用液壓缸5的結構示意圖,所述雙作用液壓缸5包含第一進油口51和第二進油口52和液壓桿53以及雙作用液壓缸缸體54。

如圖8和9所示,圖8所示是液壓裝置6的結構示意圖,所述液壓裝置6包括熱液壓裝置61和冷液壓裝置62,所述熱液壓裝置61包括熱液壓箱611與熱膨脹袋612,熱液壓箱611包括熱液體注入管6112和熱液體出入管6111以及熱液壓裝置開關6113,熱液體注入管6112用以注入液壓油用,熱液體出入管6111連通雙作用液壓缸5的第一進油口51,熱膨脹袋612包括熱工質出入口6121,所述熱工質出入口6121與熱腔21的熱腔工質出入管206相連通;所述冷液壓裝置62包括冷液壓箱621與冷膨脹袋622,冷液壓箱621包括冷液體注入管6212和冷液體出入管6211以及冷液壓裝置開關6213,冷液體注入管6212用以注入液壓油用,冷液體出入管6211連通雙作用液壓缸5的第二進油口52,冷膨脹袋622包括冷工質出入口6221,所述冷工質出入口6221與冷腔31的冷腔工質出入管306相連通,所述熱膨脹袋612及冷膨脹袋622一般選用伸縮性極好的丁睛橡膠制作,亦可以選用伸縮性極好的其它材料制作。

熱腔21與熱液壓裝置61,熱液壓裝置61與雙作用液壓缸5,冷腔31與冷液壓裝置62,冷液壓裝置62與雙作用液壓缸5之間均采用高壓管連接。當熱腔21的第一流體工質膨脹時由a→b方向運動,熱膨脹袋612膨脹,推動液壓油由c→d處運動,繼而推動液壓桿53向外運動;反之,當?shù)谝涣黧w工質壓縮時由b→a方向運動,熱膨脹袋612收縮,拉動液壓油由d→c處運動,繼而拉動液壓桿53向內運動。當冷腔31的第一流體工質膨脹時由e→f方向運動,冷膨脹袋622膨脹,推動液壓油由h→i處運動,繼而推動液壓桿53向內運動;反之,當?shù)谝涣黧w工質壓縮時由f→e方向運動,冷膨脹袋622收縮,拉動液壓油由i→h處運動,繼而拉動液壓桿53向外運動。

如圖10所示,是本實施例的基本原理結構示意圖,本發(fā)明包括直線發(fā)電機7和驅動所述直線發(fā)電機7發(fā)電的驅動裝置,所述直線發(fā)電機7包括所述直線發(fā)電機定子71所述直線發(fā)電機動子72;所述驅動裝置包括冷熱水供應裝置1、盛有第一流體工質的熱腔21和冷腔31、聯(lián)通所述熱腔21和冷腔31的回熱器4以及與所述熱腔21和冷腔31相連通的雙作用液壓缸5,所述雙作用液壓缸5通過液壓桿53與所述直線發(fā)電機7相連;所述熱腔21內設有熱腔傳熱管203,所述熱腔傳熱管203貫穿熱腔21外壁;所述冷腔31內設有冷腔傳熱管303,所述冷腔傳熱管303貫穿冷腔31外壁;所述冷熱水供應裝置1包括熱水供應裝置11和冷水供應裝置12,所述熱水供應裝置11與熱腔傳熱管203相連通,所述冷水供應裝置12與冷腔傳熱管303相連通;所述回熱器4包括回熱器開關41和回熱管42,回熱器開關41通過回熱管42與熱腔21的熱腔連通管204和冷腔31的冷腔連通管304相連。

在所有實施例中傳熱管橫截面形狀可以用方形(正方形或長方形),亦可以是園形,或其它形狀;材料一般選用導熱性能好又不與水銀發(fā)生汞齊現(xiàn)象的金屬管或石墨烯管或其它材質的管;形狀布局可以u型、直線、盤管或其它。此外,熱腔和冷腔以及液壓裝置的形狀可為方形,亦可以是圓柱形或者其它形狀,材料一般優(yōu)選外層金屬內層襯高密度保溫材料(如聚氨酯),外層選用金屬確保傳熱管與熱腔和冷腔箱壁的工藝上的聯(lián)接,同時加強熱腔和冷腔的穩(wěn)定性,內層襯高密度保溫材料目的防止熱量散失,提高能量轉換效率。

以上為圖文共同陳述一種利用冷水和熱水發(fā)電的直線發(fā)電機裝置的各個部件形狀和內部結構,下面具體陳述每一個實施例。

基本原理:本發(fā)明利用熱水和冷水存在溫差,熱水變冷時釋放出能量,將熱能轉化為機械能再轉化為電能。流體工質(制冷劑)在熱水作用下對熱腔箱內產生的壓強大于在冷水作用下對冷腔箱內產生的壓強,因而對液壓缸產生伸展力大于收縮力,繼而推動液壓桿向外運動;在伸展力減小的時侯利用收縮力增大、液壓桿和直線發(fā)電機動子自身重力以及彈簧力作用下推動液壓桿向內運動;液壓桿向內向外運動令直線發(fā)電機7發(fā)電。

如圖1—7、10所示,打開回熱器4的回熱器開關41,熱腔21箱體內下半箱裝有液態(tài)第一流體工質(第一流體工質一般選擇低沸點的制冷劑如甲烷、異丁烷、氟利昂等),上半箱充滿此種氣態(tài)的第一流體工質,冷腔31通過回熱器4與熱腔21相連通,冷腔31箱體底部高于熱腔21箱體頂部,此時冷腔31箱體內亦充滿此種氣態(tài)的第一流體工質。在任何情況下,盛有第一流體工質的熱腔21和冷腔31箱體內每處都受到相等的壓強。

打開冷水供應裝置12,冷水按圖10中c→d所示,從冷水供應裝置12開始,經冷腔傳熱管303最后由冷水排出管313排走;冷水通過冷腔傳熱管303與熱腔21和冷腔31箱體內第一流體工質交換能量,第一流體工質溫度最終與冷水溫度相同,在此溫度下第一流體工質沸騰,熱腔21內部分第一流體工質氣化并在熱腔21和冷腔31箱體內產生壓強,雙作用液壓缸5的第一進油口51與熱腔21相連通,第一流體工質在此壓強下對雙作用液壓缸5的液壓桿53產生伸展力f1,雙作用液壓缸5的第二進油口52與冷腔31相連通,第一流體工質在此壓強下對雙作用液壓缸5的液壓桿53產生收縮力f2,f1與f2方向相反,數(shù)值略大于f2,液壓桿53所受的力(f1-f2)未能推動直線發(fā)電機7發(fā)電。

關閉回熱器開關41,打開熱水供應裝置11,向熱腔21的熱腔傳熱管203注入熱水。熱水按圖10中a→b所示,從熱水供應裝置11開始,經熱腔傳熱管203最后由熱水排出管213排走。熱水通過熱腔傳熱管203傳熱到熱腔21箱體內的液態(tài)的第一流體工質,液態(tài)的第一流體工質溫度上升沸騰,一部分由液態(tài)轉為氣態(tài),熱腔21箱體內壓強逐漸增大,氣態(tài)第一流體工質按圖10由a→d方向運動,對液壓桿53產生伸展力f1逐漸增大,推動液壓桿53和直線發(fā)電機動子72向外運動,令直線發(fā)電機7發(fā)電。冷腔31在冷水作用下箱體內溫度保持不變,壓強不變,收縮力f2不變。

當直線發(fā)電機動子72端點運動到如圖10所示m點時,打開回熱器開關41,由于此時熱腔21箱體內的壓強比冷腔31箱體內的壓強大,熱腔21內的氣態(tài)第一流體工質通過回熱器4向冷腔31箱體內移動,熱腔21箱體內的壓強逐漸減少,溫度逐漸下降,氣態(tài)第一流體工質由d→a方向運動,伸展力f1逐漸減??;冷腔31箱體內的壓強逐漸增大,溫度逐漸上升,氣態(tài)第一流體工質由e→i方向運動,收縮力f2逐漸增大,在收縮力f2以及液壓桿53和直線發(fā)電機動子72自身重力作用下推動液壓桿53和直線發(fā)電機動子72向內運動,令直線發(fā)電機7發(fā)電。熱腔21和冷腔31箱體內的壓強差逐漸減少并趨向零,(f1-f2)數(shù)值逐漸減少。

當直線發(fā)電機動子72端點運動到如圖10所示n點時,關閉回熱器開關41,此時熱腔21和冷腔31箱體內的壓強和溫度都相近。熱水通過熱腔傳熱管203傳熱到熱腔21箱體內的液態(tài)的第一流體工質,液態(tài)的第一流體工質溫度又開始上升沸騰,又一部分由液態(tài)轉為氣態(tài),熱腔21箱體內壓強逐漸增大,氣態(tài)第一流體工質按圖10由a→d方向運動,對液壓桿53產生伸展力f1逐漸增大,推動液壓桿53和直線發(fā)電機動子72向外運動,令直線發(fā)電機7發(fā)電;在冷水作用下,冷腔31箱體內部分氣態(tài)第一流體工質開冷凝,溫度逐漸下降并趨向冷水溫度,氣態(tài)第一流體工質由i→e方向運動,壓強逐漸減少,收縮力f2逐漸減少。

重復著直線發(fā)電機動子72端點運動到如圖10所示m點時,打開回熱器開關41,運動到n點時,關閉回熱器開關41這一動作,液壓桿53和直線發(fā)電機動子72不斷向外向內運動,直線發(fā)電機7持續(xù)發(fā)電。

實施例2

如圖11所示,是實施例1的優(yōu)選結構示意圖,本發(fā)明包括直線發(fā)電機7和驅動所述直線發(fā)電機7發(fā)電的驅動裝置,所述直線發(fā)電機7包括所述直線發(fā)電機定子71所述直線發(fā)電機動子72;所述驅動裝置包括冷熱水供應裝置1、盛有第一流體工質的熱腔21和冷腔31、聯(lián)通所述熱腔21和冷腔31的回熱器4以及與所述熱腔21和冷腔31相連通的雙作用液壓缸5,所述雙作用液壓缸5通過液壓桿53與所述直線發(fā)電機7相連;所述熱腔21內設有熱腔傳熱管203,所述熱腔傳熱管203貫穿熱腔21外壁;所述冷腔31內設有冷腔傳熱管303,所述冷腔傳熱管303貫穿冷腔31外壁;所述冷熱水供應裝置1包括熱水供應裝置11和冷水供應裝置12,所述熱水供應裝置11與熱腔傳熱管203相連通,所述冷水供應裝置12與冷腔傳熱管303相連通;所述回熱器4包括回熱器開關41和回熱管42,回熱器開關41通過回熱管42與熱腔21的熱腔連通管204和冷腔31的冷腔連通管304相連。

所述驅動裝置還包括液壓裝置6,所述液壓裝置6包括用于連接熱腔21與雙作用液壓缸5之間的熱液壓裝置61以及連接冷腔31與雙作用液壓缸5之間的冷液壓裝置62;所述熱液壓裝置61包括熱液壓箱611與熱膨脹袋612,所述熱膨脹袋612與熱腔21相連通,所述熱液壓箱611與所述第一進油口51相連通,所述冷液壓裝置62包括冷液壓箱621與冷膨脹袋622,所述冷膨脹袋622與冷腔31相連通,所述冷液壓箱621與所述第二進油口52相連通。

所述驅動裝置還包括彈簧裝置8,所述彈簧裝置8包括彈簧81以及彈簧座82,所述彈簧81與直線發(fā)電機動子72相連。

所述驅動裝置還包括冷熱水排走裝置9,所述冷熱水排走裝置9包括熱水排走裝置91和冷水排走裝置92;所述熱水排走裝置91的出水口與熱水進入口208標高相同,所述冷水排走裝置92的出水口與冷水進入口308標高相同;熱水排走裝置91還包括熱水排出管開關911,冷水排走裝置922還包括冷水排出管開關921。

所述驅動裝置設置彈簧裝置8目的讓直線發(fā)電機動子72運動速度平穩(wěn)。

所述熱水排走裝置91排水管口標高與熱水進入口208一致,所述冷水排走裝置92排水管口標高與冷水進入口308一致,目的防止熱腔傳熱管203及冷腔傳熱管303管內低部位的水因為水位高差比頂部流速快,造成熱腔傳熱管203及冷腔傳熱管303管內低部位的水不滿管熱交換面積減少而影響能量交換速度及效率;所述熱水排走裝置91設有熱水排出管開關911以及所述冷水排走裝置91設有冷水排出管開關921目的停機時便于排放水。

所述冷腔31底部高于所述熱腔21頂部,目的在相同壓強下讓冷腔31液態(tài)的第一流體工質在重力作用下回流到熱腔21內。

如圖1—9、11所示,打開回熱器4的回熱器開關41,熱腔21箱體內下半箱裝有液態(tài)第一流體工質(第一流體工質一般選擇低沸點的制冷劑如甲烷、異丁烷、氟利昂等),上半箱充滿此種氣態(tài)的第一流體工質,冷腔31通過回熱器4與熱腔21相連通,冷腔31箱體底部高于熱腔21箱體頂部,此時冷腔31箱體內亦充滿此種氣態(tài)的第一流體工質。在任何情況下,盛有第一流體工質的熱腔21和冷腔31箱體內每處都受到相等的壓強。

打開冷水供應裝置12,冷水按圖11中c→d所示,從冷水供應裝置12開始,經冷腔傳熱管303最后由冷水排走裝置92排走;冷水通過冷腔傳熱管303與熱腔21和冷腔31箱體內第一流體工質交換能量,第一流體工質溫度最終與冷水溫度相同,在此溫度下第一流體工質沸騰,熱腔21內部分第一流體工質氣化并在熱腔21和冷腔31箱體內產生壓強,雙作用液壓缸5的第一進油口51冷液壓裝置62與熱腔21相連通,第一流體工質在此壓強下通過熱液壓裝置61的液壓油對雙作用液壓缸5的液壓桿53產生伸展力f1,雙作用液壓缸5的第二進油口52與冷腔31相連通,第一流體工質在此壓強下通過冷液壓裝置62的液壓油對雙作用液壓缸5的液壓桿53產生收縮力f2,f1與f2方向相反,數(shù)值略大于f2,液壓桿53所受的力(f1-f2)未能推動直線發(fā)電機7發(fā)電。

關閉回熱器開關41,打開熱水供應裝置11,向熱腔21的熱腔傳熱管203注入熱水。熱水按圖10中a→b所示,從熱水供應裝置11開始,經熱腔傳熱管203最后由熱水排走裝置91排走。熱水通過熱腔傳熱管203傳熱到熱腔21箱體內的液態(tài)的第一流體工質,液態(tài)的第一流體工質溫度上升沸騰,一部分由液態(tài)轉為氣態(tài),熱腔21箱體內壓強逐漸增大,氣態(tài)第一流體工質膨脹由a→b方向運動,熱膨脹袋612膨脹,推動液壓油由c→d處運動,對液壓桿53產生伸展力f1逐漸增大,推動液壓桿53和直線發(fā)電機動子72向外運動,令直線發(fā)電機7發(fā)電;在冷水作用下,冷腔31箱體內溫度不變,壓強不變,收縮力f2不變。

當直線發(fā)電機動子72端點運動到如圖11所示m點時,打開回熱器開關41,由于此時熱腔21箱體內的壓強比冷腔31箱體內的壓強大,熱腔21內的氣態(tài)第一流體工質通過回熱器4向冷腔31箱體內移動,熱腔21箱體內的壓強逐漸減少,溫度逐漸下降,氣態(tài)第一流體工質由b→a方向運動,熱膨脹袋612收縮,拉動液壓油由d→c處運動,液壓桿53產生伸展力f1逐漸減少;冷腔31箱體內的壓強逐漸增大,溫度逐漸上升,氣態(tài)第一流體工質由e→f方向運動,冷膨脹袋622膨脹,推動液壓油由h→i處運動,對液壓桿53產生收縮力f2逐漸增大;在收縮力f2、液壓桿53和直線發(fā)電機動子72自身重力以及彈簧力作用下推動液壓桿53和直線發(fā)電機動子72向內運動,令直線發(fā)電機7發(fā)電。熱腔21和冷腔31箱體內的壓強差逐漸減少并趨向零。(f1-f2)數(shù)值逐漸減少并趨向停機狀態(tài)下的數(shù)值。

當直線發(fā)電機動子72端點運動到如圖11所示n點時,關閉回熱器開關41,在熱水作用下,熱腔21箱體內的液態(tài)的第一流體工質溫度又上升沸騰,一部分由液態(tài)轉為氣態(tài),熱腔21箱體內壓強逐漸增大,氣態(tài)第一流體工質膨脹由a→b方向運動,熱膨脹袋612膨脹,推動液壓油由c→d處運動,對液壓桿53產生伸展力f1逐漸增大,推動液壓桿53和直線發(fā)電機動子72向外運動,令直線發(fā)電機7發(fā)電;在冷水作用下,冷腔31箱體內的壓強逐漸減少,溫度逐漸下降并趨向冷水溫度,氣態(tài)第一流體工質由f→e方向運動,冷膨脹袋622收縮,拉動液壓油由i→h處運動,對液壓桿53產生收縮力f2逐漸減少。

重復著直線發(fā)電機動子72端點運動到如圖11所示m點時,打開回熱器開關41,運動到n點時,關閉回熱器開關41這一動作,液壓桿53和直線發(fā)電機動子72不斷向外向內運動,令直線發(fā)電機7持續(xù)發(fā)電。

停機時先關閉熱水供應裝置11,待發(fā)電裝置停下來后關閉冷水供應裝置12。

實施例3

如圖12所示,亦是實施例1的優(yōu)選結構示意圖,優(yōu)選方式和發(fā)電過程與實施例2基本一致,相同之處不在敘述。不同之處,實施例2中液壓缸5、直線發(fā)電機7和彈簧裝置8垂直安裝,液壓桿53和直線發(fā)電機動子72向內運動依靠收縮力f2、液壓桿53和直線發(fā)電機動子72自身重力以及彈簧力作用;本實施例中液壓缸5、直線發(fā)電機7和彈簧裝置8水平安裝,并在直線發(fā)電機動子72底部增加托輪裝置10,液壓桿53和直線發(fā)電機動子72向內運動依靠收縮力f2以及彈簧力作用。本實施例目的讓設備在運行過程中更加安全平穩(wěn)。

實施例4

如圖13、14、15、16所示,熱腔傳熱管203內裝有第二流體工質,冷腔傳熱管303內裝有第三流體工質。第二流體工質和第三流體工質均選擇導熱性能高的液體(例如水銀214),主要目的是加快能量轉換速度,減少熱腔和冷腔的體積,提高能量轉換效率。

圖13和14是熱腔傳熱管203內裝有水銀214的熱腔21主視圖和左視圖,所述熱腔21包括熱腔上蓋207、熱腔箱體202,所述熱腔上蓋207上設有熱腔連通管204、熱腔工質注入管205、熱腔工質出入管206,所述熱腔箱體202內設熱腔傳熱管203和穩(wěn)固板220,所述熱腔傳熱管203包括貫穿熱腔壁的熱水進入口208和熱水排出口209,側壁上設有熱腔工質排放管201、所述熱腔21外壁上設有熱水進入箱210和與之聯(lián)通的熱水進入管211、熱水排出箱212和與之聯(lián)通的熱水排出管213,所述熱水進入箱210與所述熱水進入口208相通,所述熱水排出箱212與所述熱水排出口209相通。

進一步地所述熱水進入箱210外壁設有第二流體工質排出口218及第二流體工質排出閥219,內部設有擋板217。所述熱腔傳熱管203內充滿第二流體工質水銀214(一般采用導熱系數(shù)高的流體例如水銀作為第二流體工質),目的利用水銀214導熱系數(shù)高傳熱快的特點,熱流體大部分能量先與水銀221交換熱量再通過水銀214和熱腔傳熱管203與熱腔21箱體內第一流體工質進行交換熱量。在熱腔傳熱管203內加入第二流體工質水銀214最終目的加快熱流體和第一流體工質之間能量交換速度,提高能量轉換效率,同時減少熱腔21的體積。因為連通,所述熱水進入箱210和熱水排出箱212亦裝有水銀214,水銀214水平面與所述熱水排出口209標高一致,所述熱水進入箱210和熱水排出箱212的水銀214頂部裝有水,標高與熱水排出管213管口底部一致,水銀214頂部裝水目的防止水銀214在空氣中揮發(fā)。熱水進入箱210內部設有擋板217,目的使熱水在所述熱水進入箱210處順利進入所述傳熱管203,而不流向所述熱水進入箱210頂部。熱腔21裝有穩(wěn)固板220,目的加強熱腔傳熱管203的穩(wěn)定性。所述熱腔21內密布著熱腔傳熱管203,目的是為了增大能量交換面積,提高熱量傳遞效率。

如圖15、16是冷腔傳熱管303內裝有水銀的冷腔31主視圖和左視圖,結構與熱腔21大致相同,相同之處不在重復描術,不同之處有兩點:第一,連接回熱器的連通管位置不同,熱腔連通管204位于熱腔21上部,冷腔連通管304位于冷腔31下部;第二,熱腔有熱腔工質注入管205和熱腔工質排放管201,冷腔31不用工質注入管和熱腔工質排放管。

本發(fā)明說明書、權利要求書和附圖中出現(xiàn)的術語“第一”、“第二”和“第三”等是用于區(qū)別不同的對象,而并非用于描述特定的順序。

以上對本發(fā)明實施例進行了詳細介紹,本文中應用了具體實施方式對本發(fā)明進行了闡述,以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及設備;同時,對于本領域的一般技術人員,依據本發(fā)明的思想,在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處,綜上所述,本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產品,不論在其方法及設備上作任何變化或改進,凡是具有與本發(fā)明申請相同或相近似的技術方案,均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。

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