CN103670790B - 往复流热动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种往复流热动力装置，包括动力机构、附属动力机构，所述动力机构和所述附属动力机构经往复流通通道连通，在所述往复流通通道上设两个填料式回热器，在两个所述填料式回热器之间的连通通道上设加热器，在靠近所述附属动力机构的所述填料式回热器与所述附属动力机构之间的连通通道上和在所述附属动力机构上的至少一处设冷却器。本发明的往复流热动力装置在不影响热动力装置效率的情况下，改善了动力机构的工作环境。

Description

往复流热动力装置

技术领域

本发明涉及发动机领域，特别是往复流热动力装置。

背景技术

对于被加热工质在两个动力机构之间往复流动做功的热动力装置，需要在两个动力机构之间设加热器对工质进行加热以形成高温高压工质，该高温高压工质的温度很高，使得动力机构的工作环境非常恶劣，影响动力机构主要部件的寿命。因此，需要一种新的热动力装置，在不影响其效率的情况下，能够改善动力机构的工作环境。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出的技术方案如下：

一种往复流热动力装置，包括动力机构、附属动力机构，所述动力机构和所述附属动力机构经往复流通通道连通，在所述往复流通通道上设两个填料式回热器，在两个所述填料式回热器之间的连通通道上设加热器，在靠近所述附属动力机构的所述填料式回热器与所述附属动力机构之间的连通通道上和在所述附属动力机构上的至少一处设冷却器。

一种往复流热动力装置，包括动力机构、附属动力机构，所述动力机构和所述附属动力机构经往复流通通道连通，在所述动力机构内和在所述往复流通通道上分别设填料式回热器，在两个所述填料式回热器之间的连通通道上设加热器，在所述往复流通通道上的所述填料式回热器与所述附属动力机构之间的连通通道上和在所述附属动力机构上的至少一处设冷却器。

所述加热器设为内燃加热器，在靠近所述附属动力机构的所述填料式回热器与所述冷却器之间的连通通道上设工质导出口，在所述工质导出口处设工质导出控制阀。

所述动力机构设为气缸活塞式动力机构、罗茨式动力机构、涡轮式动力机构或设为螺杆式动力机构,所述附属动力机构设为附属气缸活塞式动力机构、附属罗茨式动力机构、附属涡轮式动力机构或设为附属螺杆式动力机构。

所述动力机构设为液体动力机构，所述附属动力机构设为附属液体动力机构，所述加热器设为汽化器，所述液体动力机构经所述往复流通通道与所述汽化器的液相区连通，所述附属液体动力机构经所述往复流通通道与所述汽化器的气相区连通，在连通所述附属液体动力机构与所述汽化器的气相区的所述往复流通通道内设与所述附属液体动力机构连通的液相区，在所述汽化器的气相区上和在所述往复流通通道内的所述液相区与所述汽化器之间的连通通道上的至少一处设正时冷凝冷却器。

所述液体动力机构设为气缸活塞式液体动力机构、罗茨式液体动力机构、涡轮式液体动力机构或设为螺杆式液体动力机构,所述附属液体动力机构设为附属气缸活塞式液体动力机构、附属罗茨式液体动力机构、附属涡轮式液体动力机构或设为附属螺杆式液体动力机构。

本发明的原理是：在所述加热器中被加热的高温高压工质进入所述动力机构或者所述附属动力机构之前，先经过所述填料式回热器，其热量被所述填料式回热器吸收，温度降低，而压力基本保持不变，从而改善了所述动力机构及所述附属动力机构的工作环境。

本发明中，所谓的动力机构是指在工质作用下对外输出动力，在动力作用下可以使工质流动的机构。

本发明中，所谓的液体动力机构是指在液体工质作用下对外输出动力，在动力作用下可以使液体工质流动的机构。

本发明中，所谓的动力机构和所谓的附属动力机构都是动力机构，名称不同只是为了区分而定义的。

本发明中，所谓的液体动力机构和所谓的附属液体动力机构都是液体动力机构，名称不同只是为了区分而定义的。

本发明中，所谓的加热器是指能够对工质进行加热的装置，它可以是热交换器，也可以是内燃燃烧室，还可以是太阳能加热器。

本发明中，所谓的往复流通通道是指工质可以往复通过的通道。

本发明中，所谓的冷却器是指一切可以制冷的装置，包括散热器和以冷却为目的的热交换器等。

本发明中，所谓的工质导出口设置的目的是当系统中采用内燃加热时，会生成工质造成系统内的压力不断增加；为防止系统内压力过高，在达到一定程度时，将多余工质放出。

本发明中，所谓的正时冷凝冷却器是指按照正时冷却关系对所述汽化器内或者对与所述汽化器的气相区连通的气相区内的气相工质进行冷却的装置，但不包括将冷却器设置在液位上升和下降方向上，当液位上升或下降时使被冷却流体与所述冷却器接触或脱离接触来实现正时冷却冷凝关系的装置。所谓的正时冷凝冷却关系是指与所述液体动力机构或所述液体动力机构的工作规律相匹配的冷却关系，具体而言，可以是当所述液体动力机构或所述附属液体动力机构需要所述汽化器内的压强降低的时候启动冷凝冷却功能；或者是指与所述汽化器内工质状态相匹配的冷却关系，具体而言，当所述汽化器内的工质减少到一定程度时，需要启动对所述汽化器内的工质的冷凝冷却功能以及对工质回送到所述汽化器内的功能。

本发明中，所述汽化器内的工质处于临界状态时，所述汽化器的气相区和所述汽化器的液相区可是同一空间。

所述正时冷凝冷却器的相位可以与所述液体动力机构的相位不同，为了加深对这句话的理解，可以形象的将这两者之间的相位差比作传统内燃机气门提前开启的提前角或滞后关闭的滞后角。

所述正时冷凝冷却器的相位可以根据所述的往复热流动力装置的工况进行调整。

本发明中，所谓的汽化器是指能够使液体工质发生汽化、临界化、超临界化、超超临界化或过热化的装置，它可以是外燃汽化器、热交换器、太阳能汽化器或内燃汽化器。所述内燃汽化器包括氧化剂和还原剂燃烧产物能够液化的内燃汽化器与氧化剂和还原剂燃烧产物不能液化的内燃汽化器。

本发明中，为了进一步提高系统的效率，在所述汽化器设为外燃汽化器的结构中，可以将加热汽化器后的燃烧产物中的热量进一步加以利用，例如：利用这一部分热量制冷，利用这一部分热量作为热源加热另一个内部工质沸点较低的所述汽化器从而产生动力。

本发明中，所谓的液体工质可以是一切能够在所述汽化器中可以发生汽化、过热化、临界化、超临界化或超超临界化的物质，例如水、氟利昂、醚类等一切无机朗肯循环和有机朗肯循环中的工质。

本发明中，所谓的无止连通是指两个装置之间不设阀的常通式连通，根据本发明所述往复流热动力装置的工作需要，可在无止连通通道上设节流孔。

本发明中，应根据发动机、热气机及热动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统。

本发明的有益效果如下：

本发明的往复流热动力装置在不影响热动力装置效率的情况下，改善了动力机构的工作环境。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例2的结构示意图；

图3是本发明实施例3的结构示意图；

图4是本发明实施例4的结构示意图；

图5是本发明实施例5的结构示意图；

图6是本发明实施例6的结构示意图，

图中：

1动力机构、2附属动力机构、3往复流通通道、4填料式回热器、5加热器、6冷却器、7内燃加热器、8工质导出口、9工质导出控制阀、10气缸活塞式动力机构、11液体动力机构、12附属液体动力机构、13汽化器、14储罐、15正时冷凝冷却器、16气缸活塞式液体动力机构、17附属气缸活塞式液体动力机构、18涡轮式液体动力机构、19附属涡轮式液体动力机构。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的往复流热动力装置，包括动力机构1、附属动力机构2，所述动力机构1和所述附属动力机构2经往复流通通道3连通，在所述往复流通通道3上设两个填料式回热器4，在两个所述填料式回热器4之间的连通通道上设加热器5，在靠近所述附属动力机构2的所述填料式回热器4与所述附属动力机构2之间的连通通道上设冷却器6。

工作时，经所述加热器5加热的高温高压工质经所述填料式回热器4进入所述动力机构1或者所述附属动力机构2，所述高温高压工质的热量被所述填料式回热器4吸收，温度降低，压力基本保持不变，所述填料式回热器4将吸收的热量回传给由所述动力机构1、所述附属动力机构2返回的做功后的工质。

作为可以变换的实施方式，所述冷却器6可以改设在所述附属动力机构2上或者改为分别设在靠近所述附属动力机构2的所述填料式回热器4与所述附属动力机构2之间的连通通道上和在所述附属动力机构2上。

具体实施时，所述加热器5可以设为外燃加热器或者内燃加热器7，当所述加热器5设为内然加热器7时，在靠近所述附属动力机构2的所述填料式回热器4与所述冷却器6之间的连通通道上设工质导出口8，在所述工质导出口8处设工质导出控制阀9。

具体实施时，所述动力机构1可以选择性的设为气缸活塞式动力机构10、罗茨式动力机构、涡轮式动力机构或设为螺杆式动力机构,所述附属动力机构2可以选择性的设为附属气缸活塞式动力机构、附属罗茨式动力机构、附属涡轮式动力机构或设为附属螺杆式动力机构。

实施例2

如图2所示的往复流热动力装置，包括动力机构1、附属动力机构2，所述动力机构1设为气缸活塞式动力机构10，所述动力机构1和所述附属动力机构2经往复流通通道3连通，在所述动力机构1内、所述往复流通通道3上分别设填料式回热器4，在两个所述填料式回热器4之间的连通通道上设加热器5，所述加热器5设为内燃加热器7，所述内燃加热器7设置在所述气缸活塞式动力机构10的气缸上的工质出入口处，在所述往复流通通道3上的所述填料式回热器4与所述附属动力机构2之间的连通通道上设冷却器6，在所述往复流通通道3上的所述填料式回热器4与所述冷却器6之间的连通通道上设工质导出口8，在所述工质导出口8处设工质导出控制阀9。

作为可以变换的实施方式，所述冷却器6可以改设在所述附属动力机构2上或者改为分别设在所述往复流通通道3上的所述填料式回热器4与所述附属动力机构2之间的连通通道上和在所述附属动力机构2上。

具体实施时，所述动力机构1还可以选择性的设为罗茨式动力机构、涡轮式动力机构或设为螺杆式动力机构,所述附属动力机构2可以选择性的设为附属气缸活塞式动力机构、附属罗茨式动力机构、附属涡轮式动力机构或设为附属螺杆式动力机构。

作为可以变换的实施方式，所述内燃加热器7可以改为设置在两个所述填料式回热器4之间的所述往复流通通道3上，或者，所述加热器5改设为外燃加热器，当所述加热器5设为外燃加热器时，所述工质导出口8和所述工质导出控制阀9无需设置。

本发明的加热器不限于以上实施例中所采用的实施方式，还可以采用其他方式，如热交换器、内燃燃烧室以及太阳能加热器等。

实施例3

如图3所示的往复流热动力装置，其在实施例1的基础上：将所述动力机构1设为液体动力机构11，将所述附属动力机构2设为附属液体动力机构12，将所述加热器5设为汽化器13，所述汽化器13为外燃加热装置，所述液体动力机构11经所述往复流通通道3与所述汽化器13的液相区连通，所述附属液体动力机构12经所述往复流通通道3与所述汽化器13的气相区连通，在连通所述附属液体动力机构12与所述汽化器13的气相区的所述往复流通通道3内设与所述附属液体动力机构12连通的液相区，在所述往复流通通道3内的所述液相区与所述汽化器13之间的连通通道上设正时冷凝冷却器15。

本实施例中，所述液体动力机构11设为气缸活塞式液体动力机构16，所述附属液体动力机构12设为附属气缸活塞式液体动力机构17。

工作时，所述汽化器13产生的气体工质推动所述汽化器13中的液体工质经所述填料式回热器4进入所述液体动力机构11中，或者所述汽化器13产生的气体工质进入连通所述附属液体动力机构12与所述汽化器13的气相区的所述往复流通通道3内，从而推动所述往复流通通道3内的所述液相区内的液体工质经所述填料式回热器4进入所述附属液体动力机构12中，使所述液体动力机构11或所述附属液体动力机构12对外输出动力，液体工质的热量被所述填料式回热器4吸收并回传给由所述液体动力机构11、所述附属液体动力机构12返回的做功完成后的液体工质。所述正时冷凝冷却器15用于对气体工质进行冷却。

作为可以变换的实施方式，所述填料式回热器4可以分别设在所述动力机构1内和在所述往复流通通道3上。

作为可以变换的实施方式，所述正时冷凝器15可以改设在所述汽化器13的气相区上，或改为分别设在所述汽化器13的气相区上和在所述往复流通通道3内的所述液相区与所述汽化器13之间的连通通道上。

作为可以变换的实施方式，所述液体动力机构11可以改设为罗茨式液体动力机构、涡轮式液体动力机构18或设为螺杆式液体动力机构,所述附属液体动力机构12可以改设为附属罗茨式液体动力机构、附属涡轮式液体动力机构19或设为附属螺杆式液体动力机构。

实施例4

如图4所示的往复流热动力装置，其在实施例1的基础上：将所述动力机构1设为液体动力机构11，将所述附属动力机构2设为附属液体动力机构12，将所述加热器5为汽化器13，所述汽化器13为外燃加热装置，所述液体动力机构11经所述往复流通通道3与所述汽化器13的液相区连通，所述附属液体动力机构12经所述往复流通通道3与所述汽化器13的气相区连通，在连通所述附属液体动力机构12与所述汽化器13的气相区的所述往复流通通道3内设与所述附属液体动力机构12连通的液相区，在所述往复流通通道3内的所述液相区与所述汽化器13之间的连通通道上设正时冷凝冷却器15。

具体的，在连通所述附属液体动力机构12与所述汽化器13的气相区的所述往复流通通道3上设储罐14，所述储罐14的液相区作为所述往复流通通道3内的与所述附属液体动力机构12连通的液相区。所述汽化器13的气相区与所述储罐14的气相区无止连通，所述液体动力机构11经所述往复流通通道3与所述汽化器13的液相区连通，所述附属液体动力机构12经设有所述储罐14的所述往复流通通道3与所述汽化器13的气相区连通。

工作时，所述汽化器13产生的气体工质推动所述汽化器13中的液体工质经所述填料式回热器4进入所述液体动力机构11中，或者所述汽化器13产生的气体工质进入所述储罐14中，从而推动所述储罐14中的液体工质经所述填料式回热器4进入所述附属液体动力机构12中，使所述液体动力机构11或所述附属液体动力机构12对外输出动力，液体工质的热量被所述填料式回热器4并回传给由所述液体动力机构11、所述附属液体动力机构12返回的做功完成后的液体工质。所述正时冷凝冷却器15用于对气体工质进行冷却。

作为可以变换的实施方式，所述正时冷凝冷却器15可以改设在所述储罐14的气相区上；或改设在所述汽化器13的气相区上；或改为分别设在所述储罐14的气相区上和在所述汽化器13的气相区上；或改为分别设在所述储罐14的气相区上和在所述往复流通通道3内的所述液相区与所述汽化器13之间的连通通道上；或改为分别设在所述汽化器13的气相区上和在所述往复流通通道3内的所述液相区与所述汽化器13之间的连通通道上。

作为可以变换的实施方式，所述填料式回热器4可以分别设置在所述气缸活塞式液体动力机构16内和在所述往复流通通道3上。

实施例5

如图5所示的往复流热动力装置，其在实施例4的基础上：所述的液体动力机构11设为气缸活塞式液体动力机构16，所述附属液体动力机构12设为附属气缸活塞式液体动力机构17。

实施例6

如图6所示的往复流热动力装置，其在实施例4的基础上：所述液体动力机构11设为涡轮式液体动力机构18，所述附属液体动力机构12设为附属涡轮式液体动力机构19。

作为变换的实施方式，所述液体动力机构11还可以设为罗茨式液体动力机构或设为螺杆式液体动力机构，所述附属液体动力机构12还可以设为附属罗茨式液体动力机构或设为附属螺杆式液体动力机构。

在上述实施例3、4、5或6中，作为可以变换的实施方式，所述汽化器13可以设为外燃汽化器、热交换器、太阳能汽化器或内燃汽化器等。

作为可以变换的实施方式，所述汽化器13可以设为内燃加热装置，与其对应在气相区上加设工质导出口。

具体实施时，本发明的所有设有所述正时冷凝冷却器15的实施方式中，都可以将所述正时冷凝冷却器15设为包括与所述冷却器6与所述附属动力机构12之间的连通通道连通的喷嘴的结构，或者设为包括与设有所述冷却器6的附属动力机构连通的喷嘴的结构。

显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种往复流热动力装置，其特征在于：包括动力机构（1）、附属动力机构（2），所述动力机构（1）和所述附属动力机构（2）经往复流通通道（3）连通，在所述往复流通通道（3）上设两个填料式回热器（4），在两个所述填料式回热器（4）之间的连通通道上设加热器（5），在靠近所述附属动力机构（2）的所述填料式回热器（4）与所述附属动力机构（2）之间的连通通道上和在所述附属动力机构（2）上的至少一处设冷却器（6）。

2.一种往复流热动力装置，其特征在于：包括动力机构（1）、附属动力机构（2），所述动力机构（1）和所述附属动力机构（2）经往复流通通道（3）连通，在所述动力机构（1）内和在所述往复流通通道（3）上分别设填料式回热器（4），在两个所述填料式回热器（4）之间的连通通道上设加热器（5），在所述往复流通通道（3）上的所述填料式回热器（4）与所述附属动力机构（2）之间的连通通道上和在所述附属动力机构（2）上的至少一处设冷却器（6）。

3.如权利要求1或2所述往复流热动力装置，其特征在于：所述加热器（5）设为内燃加热器（7），在靠近所述附属动力机构（2）的所述填料式回热器（4）与所述冷却器（6）之间的连通通道上设工质导出口（8），在所述工质导出口（8）处设工质导出控制阀（9）。

4.如权利要求1或2所述往复流热动力装置，其特征在于：所述动力机构（1）设为气缸活塞式动力机构（10）、罗茨式动力机构、涡轮式动力机构或设为螺杆式动力机构，所述附属动力机构（2）设为附属气缸活塞式动力机构、附属罗茨式动力机构、附属涡轮式动力机构或设为附属螺杆式动力机构。

5.如权利要求1或2所述往复流热动力装置，其特征在于：所述动力机构（1）设为液体动力机构（11），所述附属动力机构（2）设为附属液体动力机构（12），所述加热器（5）设为汽化器（13），所述液体动力机构（11）经所述往复流通通道（3）与所述汽化器（13）的液相区连通，所述附属液体动力机构（12）经所述往复流通通道（3）与所述汽化器（13）的气相区连通，在连通所述附属液体动力机构（12）与所述汽化器（13）的气相区的所述往复流通通道（3）内设与所述附属液体动力机构（12）连通的液相区，在所述汽化器（13）的气相区上和在所述往复流通通道（3）内的所述液相区与所述汽化器（13）之间的连通通道上的至少一处设正时冷凝冷却器（15）。

6.如权利要求5所述往复流热动力装置，其特征在于：所述液体动力机构（11）设为气缸活塞式液体动力机构（16）、罗茨式液体动力机构、涡轮式液体动力机构（18）或设为螺杆式液体动力机构,所述附属液体动力机构（12）设为附属气缸活塞式液体动力机构（17）、附属罗茨式液体动力机构、附属涡轮式液体动力机构（19）或设为附属螺杆式液体动力机构。