CN201148883Y - 温差发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种通过工质温差的变化形成压力来源并产生压差的温差发动机。解决了现有技术中对流体通道精度要求较高增加加工难度的缺点，包括设置在支架上的转轴，转轴上通过轮辐设有流体通道，流体通道内设有工作腔，工作腔与工作腔之间设有单向开启装置，流体通道内预装有压力平衡液；转轴与流体通道之间的轮辐上设有进气歧管和排气歧管，并分别在与流体通道相连接的部位设有控制电磁阀；转轴的一端通过进气管与蒸汽发生器相连，转轴的另一端通过排气管与冷凝器相连。用单向阀隔开工作腔并且在单向阀处产生压力差，使装置本身结构简单，可以实现工作腔与工作腔之间很好的密封效果，这样可以降低流体通道的加工精度。

Description

温差发动机

技术领域

本实用新型涉及一种流体发动机，尤其是通过工质温差的变化形成压力来源并产生压差的温差发动机。

背景技术

通常使用的流体发动机为滑片式液压马达、齿轮液压马达之类，滑片式液压马达主要由蜗壳、滑片、转子、转动轴、端盖组成，流体从滑片式液压马达进口处流入，由于滑片正、背面的流体存在压差，在该压差的推动下，滑片将该压力传递给转子，使转子和转动轴旋转，流体从滑片式液压马达出口流出，于是把流体的压力位能转换位转子转动作共的机械能输出，齿轮液压马达是流体在齿的正、背面出现压差，从而推动齿轮转动，在此过程中流体将压力位能转换为机械能输出，实现做功。但是滑片式液压马达的结构复杂，摩擦损耗大，而齿轮液压马达齿的啮合面容已磨损及侵蚀，这两种结构的发动机对流体中的污物都比较敏感，容易出故障，造成使用寿命降低。

于是有人进行研究，并取得成果，一个名称为支靠式摆轮流体发动机，其公告号为CN1075866C，专利号为ZL 94104112.3，由蜗壳、支靠式摆轮、支靠式转子、传动轴、带孔穴端盖所组成，支靠式摆轮设置在支靠式转子的圆周上，带孔穴端盖的内表面为由大圆孔面和小圆孔面连接而成的一个曲面，支靠式转子的侧面和支靠式摆轮与带孔穴端盖的内表面之间形成一个变尺寸的间隙。但是这种结构的发动机由于端盖内表面的形状要求较高，如果不符合容易造成流体在内部流动影响压力的产生，最后影响使用效果，所以相对精度要求高，而且流体在内部流动是循环的流动，端盖形成的彼此独立的密封室，每个密封室的分隔处又不可能完全密封，所以相邻的密封室之间存在着压力交换，造成压力损失。

人类对能源的需求越来越大，各国都在寻求新的能源利用技术，不断提高能源利用率，大力提倡节能减排，太阳能等能量由于现有技术的原因，无法产生产业化结构，其利用成本较高。

实用新型内容

本实用新型解决了现有技术中对流体通道精度要求较高增加加工难度的缺点，提供一种对流体通告精度要求不高，加工简单的温差发动机。

本实用新型还解决了现有技术中流体通道之间存在压力交换造成压力损失的缺点，提供一种只产生一处压力差，减少压力损失的温差发动机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种温差发动机，包括设置在支架上的转轴，其中，所述的转轴上通过轮辐设有截面为圆形的流体通道，流体通道内设有6个能按照同一方向顺序连通的工作腔，工作腔与工作腔之间设有单向阀，流体通道内预装有压力平衡液；转轴与流体通道之间的轮辐上设有进气歧管和排气歧管，并分别在与流体通道相连接的部位设有控制电磁阀；转轴的一端通过进气管与蒸汽发生器相连，转轴的另一端通过排气管与冷凝器相连。每个工作腔的控制电磁阀都可以单独控制实施开闭，每次都只有处于下端的工作腔的进气歧管控制电磁阀打开，其余的进气歧管控制电磁阀关闭，与此工作腔相邻的工作腔的排气歧管控制电磁阀打开，其余排气歧管的控制电磁阀关闭，排气歧管的控制电磁阀打开的工作腔与进气歧管控制电磁阀打开的工作腔的位置刚好与转轴的旋转方向相同，工作腔与工作腔之间的单向阀的开启方向与转轴的旋转方向相反；蒸汽发生器内的工质从热源吸热沸腾，产生的蒸汽由进气管经过转轴进入到进气歧管再通过打开的进气歧管的控制电磁阀进入到下端的工作腔，流体通道内的压力平衡液在重力的作用下始终处于流体通道的下端，压力平衡液的高度产生的压力抵消工作腔内蒸汽的一部分压力，使得进气工作腔和排气工作腔之间存在压力差，从而将压力作用在单向阀上，推动流体通道转动，带动转轴旋转，流体通道旋转，使得压力平衡液的位置改变，原进气工作腔的位置转到原排气工作腔的位置，此时关闭进气歧管的控制电磁阀，打开排气歧管的控制电磁阀，打开重新进入到原进气工作腔位置的工作腔上的进气歧管的控制电磁阀，如此循环，实现转轴的旋转，当蒸汽从排气歧管排出并回到冷凝器降温冷凝，通过蒸汽发生器与冷凝器之间的泵将工质输送到蒸汽发生器进行一轮循环；压力平衡液的密度对真个装置有很大的影响，密度大时，产生所需的压力可以降低压力平衡液的高度，从而减小整个装置的尺寸；转轴旋转的速度与工作腔进气压力和排气压力差有很大关系，所以适当的进气管道的直径和蒸汽发生器产生的蒸汽的压力速度对保证转轴的转速有很大的影响；蒸汽发生器内的工质可以采用丙烯，其在40°时可产生压力为1.66MPa的蒸汽，在20°时可产生1.0MPa的压力蒸汽，也可以采用其他工质，比如水；流体通道内的压力平衡液可以采用水，也可以采用水银，水银的密度大于水的密度，所以需要相同压力时水银的高度就小于水的高度，整体的尺寸就会更加紧凑。

进气歧管与排气歧管在靠近流体通道处形成一圈气流通道，流体通道的每一个工作腔内包含至少一个进气歧管控制电磁阀和至少一个排气歧管控制电磁阀。为保证流体通道在旋转的时候，从进气歧管出来的蒸汽能进入到需要的工作腔，能从需要的工作腔经排气歧管排气，在靠近流体通道处设有进气歧管和排气歧管的一整圈气流通道；每个工作腔要有一个进气口和一个排气口，所以每个工作腔都设有与进气歧管相连的控制电磁阀和与排气歧管相连的控制电磁阀，进气口处的控制电磁阀和排气口处的控制电磁阀可以相互错开，也可以相对布置，可以根据需要选择合适的位置。

工作腔与工作腔之间的单向阀按照同一方向开启。采用单向阀作为单向开启装置，结构简单，使用可靠；单向阀开启的方向与转轴旋转的方向相反，保证产生的压力差能实现需要的转轴的旋转方向。

作为优选，每个工作腔内设有一个进气歧管控制电磁阀和一个排气歧管控制电磁阀。进气歧管和排气歧管的控制电磁阀可以通过PLC来控制，也可以在支架上设置一个触动装置，在控制电磁阀转到这个位置时能开启或者关闭。

支架上设有两个小管道，进气管和排气管分别经过支架上的小管道，再从转轴两端的轴线位置的中心管进入到进气歧管和排气歧管。

作为优选，为保证足够的压力蒸汽，从转轴出来进气歧管分两段，从转轴进去的排气歧管也分两段，进气歧管和排气歧管按照转轴的中心呈180度对称布置。

压力平衡液在流体通道内所占圆周的长度小于流体通道整体圆周长的一半。

支架与转轴通过轴承连接，并在支架与转轴的连接部位设有密封圈。

蒸汽发生器和冷凝器之间设有泵。

转轴一端在支架内，另一端伸出支架外。

本实用新型的有益效果是：通过蒸汽发生器内的工质吸热产生的压力蒸汽在流体通道内产生压力差从而推动转轴的旋转，可以提供无污染的动力；用单向阀隔开工作腔并且在单向阀处产生压力差，使装置本身结构简单，可以实现工作腔与工作腔之间很好的密封效果，这样可以降低流体通道的加工精度；通过控制电磁阀来控制进入工作腔的进气和排出工作腔的排气，精度较高，可以降低在流体通道在转动过程中出现不连贯现象，降低出现的噪音；采用这种结构能持续使用较长时间，提高了经济性，可以将广泛的低温差能源，如工业产生的余热水、太阳能热水器产生的热水都可以通过本装置将热能转化为机械能，提高能源利用率。

附图说明

图1是本实用新型一种结构示意图；

图2是本实用新型图1所示结构的一种剖视图；

图中：1、支架，2、转轴，3、流体通道，4、水银，5、进气口，6、控制电磁阀，7、进气歧管，8、进气管，9、蒸汽发生器，10、泵，11、冷凝器，12、轮辐，13、排气管，14、轴承，15、小管道，16、密封圈，17、排气歧管，18、排气口，19、单向阀，20、排气气流通道，21、进气气流通道，22、工作腔。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：一种温差发动机(参见附图1附图2)，转轴2两端通过轴承14设置在支架1上，转轴的两端在轴线位置设有气流管道，转轴一端被支架整个包覆，转轴的另一端伸出支架，并在端部设置工艺堵，支架上设有小管道15，一个小管道通过进气管8与蒸汽发生器9相连，另一个小管道通过排气管13与冷凝器11相连，蒸汽发生器与冷凝器之间设有泵10，小管道还分别与转轴两端的气流管道相连，转轴与支架之间用密封圈16密封，转轴通过轮辐12设有截面为圆形的流体通道3，流体通道内设有6个连续的工作腔22，工作腔与工作腔之间用单向阀19隔开，单向阀只能朝向同一个方向开启，每个工作腔上开设有进气口5和排气口18，流体通道内预装有压力平衡液水银4，水银在流体通道内所占圆周的长度小于流体通道整体圆周长的一半，转轴与流体通道之间设有进气歧管7和排气歧管17，进气管和排气管分别经过支架上的小管道，再从转轴两端的轴线位置的中心管进入到进气歧管和排气歧管，进气歧管和排气歧管按照转轴的中心呈180度对称布置，排气歧管和冷凝器的温度相同，进气歧管靠近流体通道处形成一圈进气气流通道21，排气歧管靠近流体通道处形成一圈排气气流通道20，并通过控制电磁阀6分别与流体通道上的进气口和排气口相连。

蒸汽发生器内的工质从热源吸热沸腾，产生的蒸汽由进气管经过转轴进入到进气歧管再通过打开的进气歧管的控制电磁阀进入到下端的工作腔，流体通道内的水银在重力的作用下始终处于流体通道的下端，压力平衡液的高度产生的压力抵消工作腔内蒸汽的一部分压力，使得进气的工作腔和排气的工作腔之间存在压力差，从而将压力作用在单向阀上，推动流体通道转动，带动转轴旋转；流体通道旋转，使得水银的位置改变，原进气工作腔的位置转到原排气工作腔的位置，此时关闭进气歧管的控制电磁阀，打开排气歧管的控制电磁阀，打开重新进入到原进气工作腔位置的工作腔上的进气歧管的控制电磁阀，如此循环，实现转轴的旋转，当蒸汽从排气歧管排出并回到冷凝器降温冷凝，通过蒸汽发生器与冷凝器之间的泵将工质输送到蒸汽发生器进行一轮循环。

本装置工作腔的外圆及轮辐尺寸取决于蒸发器和冷凝器所处环境的温差大小，若温差为20℃(普遍存在)，则蒸发器和冷凝器内的压力差约为0.6M Pa，可推算出水银柱高度为4.5m，所以工作腔外圆取6m比较合适；工作腔内部圆截面直径大小取决于蒸发器产气能力和冷凝器的冷凝能力，并直接决定本装置输出功率的大小，一般的场合，输出功率不是很大的情况下，取0.2m为例，本装置转速可达150r/min，输出扭矩最大可50000n.m，输出功率可达800KW，在这种工况下，每秒只需0.1t温差水降低2℃温度放出的热量就可满足装置的要求。

若蒸发器和冷凝器所处环境的温差仍为20℃，蒸发器产气能力和冷凝器的冷凝能力足够，要想本装置输出功率达到10MW，工作腔内部圆截面直径只要0.7m就够了，运转非常平稳，不产生噪声。

Claims (9)

1、一种温差发动机，包括设置在支架(1)上的转轴(2)，其特征在于所述的转轴上通过轮辐(12)设有截面为圆形的流体通道(3)，流体通道内设有6个能按照同一方向顺序连通并用单向阀隔开的工作腔(22)，流体通道内预装有压力平衡液；转轴与流体通道之间的轮辐上设有进气歧管(7)和排气歧管(17)，并分别在与流体通道相连接的部位设有控制电磁阀(6)；转轴的一端通过进气管(8)与蒸汽发生器(9)相连，转轴的另一端通过排气管(13)与冷凝器(11)相连。

2、根据权利要求1所述的温差发动机，其特征在于所述的进气歧管与排气歧管在靠近流体通道处形成一圈气流通道，流体通道的每一个工作腔内包含至少一个进气歧管控制电磁阀和至少一个排气歧管控制电磁阀。

3、根据权利要求1或2所述的温差发动机，其特征在于所述的每个工作腔内设有一个进气歧管控制电磁阀和一个排气歧管控制电磁阀。

4、根据权利要求1所述的温差发动机，其特征在于所述的支架上设有两个小管道(15)，进气管和排气管分别经过支架上的小管道，再从转轴两端的轴线位置的中心管进入到进气歧管和排气歧管。

5、根据权利要求4所述的温差发动机，其特征在于所述的进气歧管和排气歧管按照转轴的中心呈180度对称布置。

6、根据权利要求1所述的温差发动机，其特征在于所述的压力平衡液在流体通道内所占圆周的长度小于流体通道整体圆周长的一半。

7、根据权利要求1所述的温差发动机，其特征在于所述的支架与转轴通过轴承(14)连接，并在支架与转轴的连接部位设有密封圈(16)。

8、根据权利要求1所述的温差发动机，其特征在于所述的蒸汽发生器和冷凝器之间设有泵(10)。

9、根据权利要求1所述的温差发动机，其特征在于所述的转轴一端在支架内，另一端伸出支架外。

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