CN201474883U - 一种将自然热能转换为飞轮蓄能的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种将自然热能转换为飞轮蓄能的装置，涉及一种动力装置，目的是提供一种将自然热能转换为飞轮蓄能的装置，可以把自然热源中的能量转换为动能加以利用，包括集热装置、热介质、导热腔，导热腔内设置有热敏物，与该热敏物的外端通过与之固定的传动机构和飞轮传动连接，所述热介质通过管道在集热装置与导热腔之间循环。

Description

一种将自然热能转换为飞轮蓄能的装置

技术领域

本实用新型涉及一种动力装置，特别涉及一种将自然热能转换为飞轮蓄能的装置。

背景技术

能源是当今世界永恒的课题。自然界存在各种自然热源，如太阳能的辐射热、对流空气中的热量交换、地壳表层的恒温热及地热等，这些热源中具有相当丰富的热能，将这些热能加以利用，必然对世界能源问题提供一种解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种将自然热能转换为飞轮蓄能的装置，可以把自然热源中的能量转换为动能加以利用。

本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：

一种将自然热能转换为飞轮蓄能的装置，包括集热装置、热介质、导热腔，导热腔内设置有热敏物，与该热敏物的外端通过与之固定的传动机构和飞轮传动连接，所述热介质通过管道在集热装置与导热腔之间循环。

所述热介质为液态热介质。

所述导热腔外套装有伸缩式冷热交换行腔，与集热装置通过管道连接的有热介质箱，热介质箱的一端通过入口阀与伸缩式冷热交换行腔连通，其另一端通过出口单向阀与伸缩式冷热交换行腔的另一端连通。

所述伸缩式冷热交换行腔的外端设置有与飞轮通过传动机构连接的阀门行腔联动机构。

所述装置还包括能够与飞轮耦合的热泵加热器，该热泵加热器与热介质箱通过管道建立热交换；所述集热装置为太阳能集热装置。

所述装置还包括自动控制机构，该自动控制机构包括检测飞轮转角的检测器、切换飞轮与阀门行腔联动机构耦合的控制器，自动控制机构根据检测器的信号输出控制信号给入口阀以及所述控制器。

自动控制机构还包括第二检测器和切换热泵加热器与飞轮耦合的第二控制器，第二检测器与第二控制器中具有信号连接。

所述热敏物具有至少两种热膨胀系数。

本实用新型采用上述结构，利用作为集热装置的太阳能装置对流循环不断加热热介质箱内的热介质，使加热的液态热介质快速填充进冷热交换行腔，将热量通过导热腔传递给热敏物，使之膨胀，推动连杆使飞轮旋转，在飞轮旋转过程中通过传动机构将冷热交换行腔压缩，使液态热介质回流到集热装置中循环加热，而导热腔因冷热交换行腔压缩而裸露于外界，热敏物通过导热腔向外界传热而收缩，带动连杆回缩，从而把收缩动能传递给飞轮蓄能，形成一个有效循环。由于热敏物的热涨和冷却收缩都转换为有用功，因此热源交换效率很高。在太阳的辐射热被遮蔽的情况下，第二检测器向第二控制器传递信号，使热泵加热器与飞轮耦合获取少量动能，将空气中的自然热能传递给热介质箱以加热液态热介质，维持整个装置的持续运行。

可见，采用上述结构的本实用新型，可以将自然热源的热能转换为动能持续利用，可作为动力装置使用。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型热敏物热涨状态下的示意图；

图2是本实用新型热敏物冷却收缩状态下的示意图；

图中标号：1是集热装置，2是热介质箱，3是入口阀，4是出口单向阀，5是热泵加热器，6是冷热交换行腔，7是导热腔，8是热敏物，9是连杆，10是曲轴，11是动能超越离合器，12是飞轮，13是阀门行腔联动机构。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，一种将自然热能转换为飞轮蓄能的装置包括作为太阳能集热装置1以及与之通过管道连通的热介质箱2。位于热介质箱2的下方设置有导热腔7，导热腔7的一端开口，其内设置有热敏物8。导热腔7的外部周壁套有冷热交换行腔6，冷热交换行腔6的上部通过出口单向阀4与热介质箱2的上部连通，冷热交换行腔6的下部通过入口阀3与热介质箱2的下部连通。

热介质箱2与冷热交换行腔6之间通过管道和液态热介质进行热交换。

导热腔7内的热敏物8为固体，具有较大的热膨胀系数，在热胀冷缩情况下具有较大的形变和作用力，其一端通过导热腔7的开口端伸出导热腔7与连杆9连接。连杆9通过曲轴10带动动能超越离合器传递旋转动能给飞轮12。

一个实施例中，热敏物8可以是具有两种热膨胀系数的金属或有机物构成，以在其接收热量或输出热量时如双金属片那样可以带动其自身位移而作功。

另一个实施例中，上述一种将自然热能转换为飞轮蓄能的装置还包括能够与飞轮12耦合的热泵加热器5，该热泵加热器5与热介质箱2通过管道建立热交换。

本实用新型还包括自动控制机构，该自动控制机构包括检测飞轮12转角的检测器、切换飞轮12与阀门行腔联动机构13耦合的控制器，自动控制机构根据检测器的信号输出控制信号给入口阀3以及所述控制器。

自动控制机构还包括第二检测器和切换热泵加热器5与飞轮13耦合的第二控制器，第二检测器与第二控制器中具有信号连接。

本实用新型的一种将自然热能转换为飞轮蓄能的装置工作原理如下：

太阳辐射通过对流循环不断加热集热装置1和热介质箱2内的液态热介质。打开入口阀3，因热介质箱2位于冷热交换行腔6的上方，在重力作用下，热介质快速填充进冷热交换行腔6，导热腔7(可以有导热金属或其它高强度的导热有机物制成)受热后将热量传递给热敏物8，热敏物8受热膨胀向前推动连杆9，再通过曲轴10带动动能超越离合器11传递旋转动能给飞轮12，飞轮向单一方向旋转。当曲轴连杆转动到至上止点前15°左右时，自动控制机构的转角检测器发生信号，控制器驱动阀门联动机构13关闭入口阀3，同时推动可伸缩的冷热交换行腔6向后运行缩小容积(在图1、图2中即向右移动)，冷热交换行腔6内已经将热量传递给导热腔6的液态热介质在挤压作用下通过出口单向阀4流回热介质箱2。

此时，导热腔7因冷热交换行腔6回缩而暴露在自然空气中进行对流冷却，热敏物8中的热量通过导热腔7被带走，热敏物8冷却收缩，拉动9通过曲轴10、动能超越离合器11，将收缩动能传递给飞轮12，使之旋转。当曲轴连杆转动到下止点15°左右时，自动控制机构的转角检测器发生信号，控制器驱动阀门联动机构13打开入口阀3，同时带动可伸缩的冷热交换行腔6向前运行扩大容积(在图1、图2中即向左移动)，在重力和阀门行腔联动机构的双重作用下，热介质进入冷热交换行腔6，进一步使其扩张容积，并加热导热腔7及其内部的热敏物8，热敏物8带动连杆9、曲轴10、动能超越离合器11，将动能传递给飞轮12，使之继续旋转。

经过上述过程，曲轴9带动飞轮12旋转360°完成一有效循环。

由于热敏物热涨与冷却收缩过程均转换为有用功，故热源交换效率很高。根据需要，通过超越离合器11的作用，飞轮旋转速度与曲轴旋转速度可以不同步。

当飞轮转速达到一定值时，热泵加热器5的冷媒体压缩机自动耦合飞轮获取少量动能，可以收集空气中的热量交换给热介质箱2内的液态热介质。另外，在太阳的辐射热被遮蔽时，第二检测器向第二控制器发出信号，使热泵加热器5的冷媒体压缩机自动耦合飞轮，收集空气中的热量交换给热介质箱2内的液态热介质，足以维持本装置的持续运行。

飞轮获得的动能可以通过变速机构传动给发电机、抽水机或其它需要机械动能的装置。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种将自然热能转换为飞轮蓄能的装置，其特征在于，包括集热装置、热介质、导热腔，导热腔内设置有热敏物，与该热敏物的外端通过与之固定的传动机构和飞轮传动连接，所述热介质通过管道在集热装置与导热腔之间循环。

2.如权利要求1所述一种将自然热能转换为飞轮蓄能的装置，其特征在于，所述热介质为液态热介质。

3.如权利要求2所述一种将自然热能转换为飞轮蓄能的装置，其特征在于，所述导热腔外套装有伸缩式冷热交换行腔，与集热装置通过管道连接的有热介质箱，热介质箱的一端通过入口阀与伸缩式冷热交换行腔连通，其另一端通过出口单向阀与伸缩式冷热交换行腔的另一端连通。

4.如权利要求3所述一种将自然热能转换为飞轮蓄能的装置，其特征在于，所述伸缩式冷热交换行腔的外端设置有与飞轮通过传动机构连接的阀门行腔联动机构。

5.如权利要求3或4所述一种将自然热能转换为飞轮蓄能的装置，其特征在于，所述装置还包括能够与飞轮耦合的热泵加热器，该热泵加热器与热介质箱通过管道建立热交换；所述集热装置为太阳能集热装置。

6.如权利要求5所述一种将自然热能转换为飞轮蓄能的装置，其特征在于，所述装置还包括自动控制机构，该自动控制机构包括检测飞轮转角的检测器、切换飞轮与阀门行腔联动机构耦合的控制器，自动控制机构根据检测器的信号输出控制信号给入口阀以及所述控制器。

7.如权利要求6所述一种将自然热能转换为飞轮蓄能的装置，其特征在于，自动控制机构还包括第二检测器和切换热泵加热器与飞轮耦合的第二控制器，第二检测器与第二控制器中具有信号连接。

8.如权利要求7所述一种将自然热能转换为飞轮蓄能的装置，其特征在于，所述热敏物具有至少两种热膨胀系数。

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