CN106128521A - 一种自励式氢气复合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自励式氢气复合装置，属于化工反应设备技术领域。本发明提供了一种自励式氢气复合装置，所述装置由氢气复合装置和斯特林热机组成，斯特林热机通过获取氢复合装置氢氧反应产生的热量，转化为动力输出，为空气流动提供动力，从而实现所述装置的自励式运行。本发明通过将斯特林热机原理应用于非能动氢气复合装置，将所述装置本身工作时产生的热量转化为驱动工作介质运行的动力，相比单纯依靠自然对流作用运行的非能动氢气复合装置，所述装置的单位体积处理能力大大提高。在处理能力相同的情况下，所述装置的体积将大大缩小，从而降低所述装置对安装空间的要求，便于所述装置的布置和安装。
Description
技术领域
本发明涉及一种自励式氢气复合装置，具体涉及一种利用斯特林热机原理将其工作时产生的热能转化为自身运行动能的氢气复合装置，所述装置无需外部提供动力而能自发运行以消除空气中的氢气，属于化工反应设备技术领域。
背景技术
氢气是一种易燃易爆气体，在空气中的含量达到一定的浓度将会存在爆炸的危险。核电站在发生某些事故时安全壳内将产生大量氢气，为消除核电站在事故状态时释放出的氢气，保护安全壳免于氢气爆炸的危险，现有核电站普遍采用氢气复合装置来消除氢气，其中，包括在严重事故状态下使用的非能动氢气复合装置。非能动氢气复合装置无需外部提供能源，依靠布置在所述装置下部的催化床将氢气与氧气复合生成水并放出热量，所述装置内部反应后的热空气与所述装置外部的环境空气由于温度不同而存在密度差，所述装置壳体具有一定的高度，在重力的作用下，反应后的热空气在所述装置内部上升并从顶部排出，所述装置周围的含氢空气从所述装置底部进入催化床进行反应，如此周而复始，自发运行。
受其工作原理的局限，现有非能动氢气复合装置只利用了自身反应热中的小部分来转换成运行的动力，导致单位体积处理能力较小，大量的反应热随着气体排放到了环境空气中，未加以充分利用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自励式氢气复合装置，所述装置利用斯特林热机原理将所述装置运行时产生的热能转化为所述装置工作时所需的动能，从而大大提高非能动氢气复合装置的单位体积处理能力。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种自励式氢气复合装置，所述装置由氢气复合装置和斯特林热机组成，斯特林热机通过获取氢复合装置氢氧反应产生的热量，转化为动力输出，为空气流动提供动力，从而实现所述装置的自励式运行。
所述氢气复合装置主要由壳体和催化床组成，催化床内含催化剂，布置在壳体内的下部，壳体底部为敞口，壳体上部侧面开有出气口。
所述斯特林热机主要由缸体、配气活塞、动力活塞、曲轴和飞轮组成；其中，缸体的下端为加热端，缸体的上端为冷却端，在飞轮的一侧固定连接有曲轴，曲轴上连接有连杆A和连杆B，动力活塞通过连杆A与曲轴相连，配气活塞通过连杆B与曲轴相连，配气活塞和动力活塞存在相位差，配气活塞领先动力活塞90度，在飞轮的另一侧固定连接有传动结构，传动结构末端设有风扇。
所述斯特林热机的缸体的一侧与氢气复合装置壳体固定连接，缸体的加热端位于氢气复合装置催化床的上方，风扇位于壳体底部敞口处，催化床的下方。
本发明所述一种自励式氢气复合装置的工作方式如下：
所述装置开始工作时，氢气通过扩散从氢气复合装置的壳体底部敞口进入催化床，在催化床中和空气中的氧气发生复合反应产生大量的热，热量随空气上升并通过壳体上的出气口端排出到外部环境；热量上升经过斯特林热机缸体的加热端，缸体内的气体从加热端吸收热量，从冷却端放出热量；斯特林热机开始工作时，配气活塞位于缸体的上端，此时缸体内的大部分气体处于被加热状态，气体膨胀推动动力活塞向上运动做功；在飞轮的作用下，动力活塞越过上止点向下运动压缩缸体内的气体，此时配气活塞向下移动至缸体下端，缸体内的大部分气体处于被冷却状态，气体收缩作负功。在飞轮的惯性作用下，配气活塞越过下止点向上运动至缸体上端，此时缸体内的大部分气体又被重新加热，如此往复循环；气体每次循环所作功之和即为斯特林热机对外输出的功；斯特林热机循环做功并通过飞轮输出，通过传动结构带动风扇转动转化为进口气体的动能，从而完成所述装置产生的热能向气体动能的转换，实现所述装置的自励式运行。
有益效果
本发明提供了一种自励式氢气复合装置，所述将斯特林热机原理应用于非能动氢气复合装置，将所述装置本身工作时产生的热量转化为驱动工作介质运行的动力，相比单纯依靠自然对流作用运行的非能动氢气复合装置，所述装置的单位体积处理能力大大提高。在处理能力相同的情况下，所述装置的体积将大大缩小，从而降低所述装置对安装空间的要求，便于所述装置的布置和安装。
附图说明
图1为实施例中自励式氢气复合装置的结构示意图。
其中，1—壳体，2—催化床，3—缸体，4—加热端，5—冷却端，6—飞轮，7—曲轴，8—连杆A，9—动力活塞，10—配气活塞，11—连杆B，12—传动结构，13—风扇
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1
如图1所示，一种自励式氢气复合装置，所述装置主要包括氢气复合装置和斯特林热机。所述氢气复合装置主要由壳体1和催化床2组成，催化床2内含催化剂，布置在壳体1内的下部，壳体1底部为敞口，壳体1上部侧面开有出气口。
所述斯特林热机主要由缸体3、配气活塞10、动力活塞9、曲轴7和飞轮6组成；其中，缸体3的下端为加热端4，缸体3的上端为冷却端5，在飞轮6的一侧固定连接有曲轴7，曲轴7上有两个凸起处分别连接有连杆A 8和连杆B 11，动力活塞9通过连杆A 8与曲轴7相连，配气活塞10通过连杆B 11与曲轴7相连，配气活塞10和动力活塞9存在相位差，配气活塞10领先动力活塞9 90度，在飞轮6的另一侧固定连接有传动结构12，传动结构12末端设有风扇13。
所述斯特林热机的缸体3位于壳体1的上部，缸体3的一侧与氢气复合装置壳体1固定连接，加热端4位于氢气复合装置催化床2的上方，风扇13位于壳体1底部敞口处，催化床2的下方。
本实施例所述一种自励式氢气复合装置的工作方式如下：
所述装置开始工作时，氢气通过扩散从氢气复合装置的壳体1底部敞口进入催化床2，在催化床2中和空气中的氧气发生复合反应产生大量的热，热量随空气上升并通过壳体1上的出气口端排出到外部环境；热量上升经过斯特林热机缸体3的加热端4，缸体3内的气体从加热端4吸收热量，从冷却端5放出热量；斯特林热机开始工作时，配气活塞10位于缸体3的上端，此时缸体3内的大部分气体处于被加热状态，气体膨胀推动动力活塞9向上运动做功；在飞轮6的作用下，动力活塞9越过上止点向下运动压缩缸体3内的气体，此时配气活塞10向下移动至缸体3下端，缸体3内的大部分气体处于被冷却状态，气体收缩作负功。在飞轮6的惯性作用下，配气活塞10越过下止点向上运动至缸体3上端，此时缸体3内的大部分气体又被重新加热，如此往复循环；气体每次循环所作功之和即为斯特林热机对外输出的功；斯特林热机循环做功并通过飞轮6输出，通过传动结构12带动风扇13转动转化为进口气体的动能，从而完成所述装置产生的热能向气体动能的转换，实现所述装置的自励式运行。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种自励式氢气复合装置，其特征在于：所述装置由氢气复合装置和斯特林热机组成，斯特林热机通过获取氢复合装置氢氧反应产生的热量，转化为动力输出，为空气流动提供动力，从而实现所述装置的自励式运行。
2.根据权利要求1所述的一种自励式氢气复合装置，其特征在于：所述氢气复合装置主要由壳体(1)和催化床(2)组成，催化床(2)内含催化剂，位于在壳体(1)内的下部，壳体(1)底部为敞口，壳体(1)上部侧面开有出气口；
所述斯特林热机主要由缸体(3)、配气活塞(10)、动力活塞(9)、曲轴(7)和飞轮(6)组成；缸体(3)的下端为加热端(4)，上端为冷却端(5)，在飞轮(6)的一侧固定连接有曲轴(7)，曲轴(7)上连接有连杆A(8)和连杆B(11)，动力活塞(9)通过连杆A(8)与曲轴(7)相连，配气活塞(10)通过连杆B(11)与曲轴(7)相连，配气活塞(10)和动力活塞(9)存在相位差，配气活塞(10)领先动力活塞(9)90度，在飞轮(6)的另一侧固定连接有传动结构(12)，传动结构(12)末端设有风扇(13)；
缸体(3)的一侧与壳体(1)固定连接，加热端(4)位于催化床(2)上方，风扇(13)位于壳体(1)底部敞口处，催化床(2)的下方。
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