CN202166117U - 内旋式移动热能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内旋式移动热能装置，包括箱体，箱体为圆筒状，箱体中设有一中心轴；中心轴的轴向上均布有四个配位旋转盘，每个配位旋转盘上布满有多个安装孔，所有安装孔呈多圈圆形阵列布置，四个配位旋转盘上的安装孔的布置是相同的；配位旋转盘上通过安装孔固定有相变材料容纳管；位于中间的两个配位旋转盘之间设有一圈径向分布的叶片，叶片的外端与箱体的内壁之间留有间隙；箱体上设有进水口和出水口，进水口内密封地插装有一扁嘴型喷射器；箱体内设有一温度传感器探头。本实用新型可有效的减少相变材料容纳管内壁表面上固相结晶的形成，使热交换过程提速，缩短了储热、放热时间，提高了系统的工作效率。

Description

内旋式移动热能装置

技术领域

本实用新型涉及一种热能装置，尤其涉及一种可移动的和在内部能旋转的，从而加速热交换的热能回收、储运及供热装置。

背景技术

在绿色低碳经济的大背景下，利用科技手段节约能源、降低排放、减轻环境污染、走循环经济的道路，是世界经济、技术发展的大方向，也是我国社会经济发展的基本国策。在我国许多城市规划中，取消耗能污染的中小锅炉，代之以经济节能又无污染的新能源、新热源，是既定的方向之一。

但在我国许多城市的现实中，像餐饮、洗浴、宾馆、娱乐场所或某些局部地区的冬季供暖，还存在着大量耗煤或耗电的小锅炉。不仅耗费能源，还排放出烟尘和有害气体，造成环境污染。但另一方面，许多城市还存在着热能浪费现象，如热电厂、钢铁厂有大量余热白白被浪费掉。若把上述两个浪费联系到一起，则是双重的浪费。但是，若能把两个浪费进行互补，把热电厂、钢铁厂大量被浪费掉的余热，传输给像餐饮、洗浴、宾馆、娱乐场所等需要热能的用户使用，不仅是变双重浪费为双赢，而且是变环境污染为绿色低碳和可持续发展的结果。

暖气管道传输热量供给用户使用是获取双赢的技术方法之一。但管道有它的局限性，只能集中在热电厂、钢铁厂等热源附近一公里左右的半径范围内供热。管道网络的末端，温度明显下降。另外，根据城市的发展需求，热电厂、钢铁厂都建在远离城市中心的郊区，因此，它的余热仍得不到充分利用。

实用新型内容

针对上述现有技术，本实用新型提供一种内旋式移动热能装置，可以有效解决远距离供热的问题。与管网供热相比，它免去了铺设供热管网的巨大投资和常年维护费用。从供热方式来看，它还有许多其它优点，如储热效率高、储热温度高、运输过程几乎没有热量损失，且供热机动灵活、传输距离长、一年四季均可供热，是一种高质量的储热供热方式。本实用新型热能装置包括热能采集、内旋式换热蓄热、绝缘保温、移动运输、换热放热等物理过程，是热技术领域中的一种新型应用技术。本实用新型可有效的减少相变材料容纳管内壁表面上固相结晶的形成，使热交换过程提速，缩短了储热、放热时间，提高了系统的工作效率。

为了解决上述技术问题，本实用新型内旋式移动热能装置予以实现的一个技术方案是：包括箱体，所述箱体为圆筒状，所述箱体中设有一中心轴；所述中心轴的轴向上均布有四个配位旋转盘，每个配位旋转盘上布满有多个安装孔，所有安装孔呈多圈圆形阵列布置，四个配位旋转盘上的安装孔的布置是相同的；所述配位旋转盘上通过安装孔固定有相变材料容纳管；位于中间的两个配位旋转盘之间设有一圈径向分布的叶片，所述叶片与最外圈布置的相变材料容纳管为间隔交错布置；所有叶片的外端位于同一圆周上，该圆周的直径大于所述配位旋转盘的外径，叶片的外端与所述箱体的内壁之间留有间隙；所述箱体上设有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口均位于箱体轴向的中间位置；所述进水口内密封地插装有一扁嘴型喷射器；所述箱体内设有一温度传感器探头。

本实用新型内旋式移动热能装置，其中，每个相变材料容纳管贯穿四个配位旋转盘，每个相变材料容纳管的长度一致，每个相变材料容纳管的两端是封闭的。所有叶片的内端在一圆周上、且位于最外圈相变材料容纳管的分度圆上，所有叶片的外端在一圆周上、且大于配位旋转盘的外径。所述进水口位于中间两个配位旋转盘之间。所述相变材料容纳管中容纳的相变材料在50至100℃范围内能产生相变的有机或复合相变材料中进行选择。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

由于本实用新型中的相变材料容纳管是安装在箱体内的配位旋转盘上并可随旋转盘转动，因而增加了热交换的速度和效率。箱体采用标准化尺寸，可方便整齐的安装在车辆上，构成了内旋式车载移动热能装置。

利用本实用新型可将热电厂、钢铁厂等厂矿企业所产生的高温高压废热汽源的余热进行回收，并以移动方式将回收的热能运输到需要热量的用户，为用户提供高温热水或冬季供暖。由于免去了用户自烧锅炉所带来的能源消耗和环境污染，因此在绿色低碳经济中，本实用新型具有很好的社会效益和经济效益。

本实用新型与传统移动热能装置的主要区别是在于内旋式。由于传统的移动热能装置的相变材料容器基本上固定在箱体内的，其缺点是相变材料易于在容器的内壁表面形成固相结晶，阻碍热交换进行，甚至使热交换半途终止。而本实用新型热能装置中的相变材料容纳管在高速喷射水流推动叶片的同时实现相变材料容纳管在箱体内缓慢转动，可有效的减少相变材料容纳管内壁表面上固相结晶的形成，使热交换过程提速，缩短了储热、放热时间，提高了系统的工作效率。

本实用新型具有以下结构特点：

(1)管式相变材料容器，可根据需要在容器内选择灌入适当的相变材料；

(2)按照规定的位置将相变材料容纳管安装在旋转盘的安装孔中，从而将多个相变材料容纳管形成可同时旋转的集成体。

(3)中心轴，中心轴两端均通过滚动轴承部件支撑在箱体壁上，以便中心轴转动。

(4)喷射式动力装置，借助高压水流、扁嘴型喷射器和叶片为相变材料容纳管集成体提供旋转动力。

(5)温度监测控制系统，通过温度传感器探头和相关的调节阀门，对箱内温度实时监测，为储热和放热提供判据。

(6)标准化箱体设计、集成化安装方式，将箱体的尺寸设计为与标准车箱适配的尺寸，便于配置运输车辆、实施工业化、规模化生产，有利于降低生产成本。

综上，本实用新型内旋式移动热能装置，提供了一种获取双赢的高科技方法。众所周知，过去用低技术的方法也可以实现热能的移动。如在汽车上装一个铁箱，装满热水就是最简单的移动热能装置。但这种装置技术含量低，效率低。目前可以采用相变材料(PCM-Phase Change Material)作为蓄热介质以提高蓄热效率，但由于相变材料易于在容器管壁上固化，严重阻碍热传导，极大影响热交换效率，甚至使移动热能装置无法工作。本实用新型提出的内旋式移动热能装置，目的在于克服相变材料在容器管壁上固化的问题。内旋式移动热能装置利用独特构思，使相变材料在箱体内转动，防止相变材料在容器管壁上固化，使相变材料的潜热得以充分释放，提高了换热速度和效率。

附图说明

图1-1是本实用新型中容器配置旋转盘的端向结构示意图；

图1-2是图1-1的俯视图；

图1-3是图1-1中的I部局部放大图；

图2-1是箱体外形结构示意图；

图2-2是图2-1中所示A-A剖视图；

图3-1是本实用新型内旋式移动热能装置的总体结构剖视图；

图3-2是图3-1中B向局部视图；

图4-1是扁嘴型喷射器的主视图；

图4-2是图4-1所述喷射器的侧视图；

图4-3是图4-1所示喷射器的俯视图；

图4-4是图4-1所示喷射器的仰视图；

图5-1是将3个本实用新型的箱体集成安装在一起的示意图；

图即-2是图5-1所示结构的端向视图。

图中：

1——箱体  2——中心轴  3——配位旋转盘

4——相变材料容纳管    5——叶片            6——轴承部件

7——进水口            8——出水口          9——扁嘴型喷射器

91——喷射器喷水口     92——喷射器进水口   10——密封盖

20——车体

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细地描述。

本实用新型一种内旋式移动热能装置包括箱体1，如图2-1和图2-2所示，所述箱体1为圆筒状，所述箱体1包括外壳和内壳，所述外壳和所述内壳之间填充有保温材料，为了便于产业化及运输，所述箱体1的外形尺寸与标准车箱的尺寸适配，即所述箱体1最好是1800mm×Φ1900mm的圆筒形金属箱体，所述箱体1上设有进水口7和出水口8，如图2-2所示，所述进水口7和所述出水口8均位于箱体1轴向的中间位置；所述进水口7内密封地插装有一扁嘴型喷射器9，所述出水口8与一水龙头连接。

如图3-1所示，所述箱体1中设有一中心轴2；所述中心轴2的轴向上均布有四个配位旋转盘3，如图1-1所示，每个配位旋转盘3上布满有多个安装孔，所有安装孔呈多圈圆形阵列布置(图中示意性的画出外周边及中心位置的几圈，未画出全部)，四个配位旋转盘3上的安装孔的布置是相同的；所述配位旋转盘3上通过安装孔固定有相变材料容纳管4；每个相变材料容纳管4贯穿四个配位旋转盘3，每个相变材料容纳管4的长度一致，所述相变材料容纳管4中容纳的相变材料选自于在50至100℃范围内产生相变的有机或复合相变材料中的一种，最好选用相变温度为80℃左右的有机相变材料，每个相变材料容纳管4的两端是封闭的。如图1-1、图1-2和图1-3所示，位于中间的两个配位旋转盘3之间设有一圈径向分布的叶片5，所述叶片5与最外圈布置的相变材料容纳管4为间隔交错布置；所有叶片5的外端位于同一圆周上，该圆周的直径略大于所述配位旋转盘3的外径，叶片5的外端与所述箱体的内壁之间留有间隙，即叶片5外端所在圆周的直径略小于箱体内壁的直径，所有叶片5的内端在一圆周上、且位于最外圈相变材料容纳管4的分度圆上，所有叶片5的外端在一圆周上、且大于配位旋转盘3的外径。

如图2-2所示，所述箱体上的进水口7和出水口8最好位于中间两个配位旋转盘3之间，如图3-1所示，所述进水口7处焊接有密封盖10。

所述箱体1内设有一温度传感器探头，所述温度传感器探头通过导线与位于箱体1外部的温度显示器连接。

本实用新型内旋式移动热能装置实施例：

相变材料容纳管4系导热性能良好的薄壁金属圆管，如可采用标准规格的Φ22.2mm不锈钢管，管长1500mm。管内装入相变材料，圆管两端封死。相变材料选择适用的有机或复合相变材料，例如最好选择一种相变温度为80℃左右的有机相变材料。

配位旋转盘3采用金属圆盘，最好为4片圆盘，四个圆盘的形状和结构完全相同。该配位旋转盘的材料可选用厚度为8mm的不锈钢板，圆盘直径Φ1800mm。圆盘的中心为安装中心轴2的中心孔，其直径为Φ100mm。盘面上分布有很多圆形安装孔用来配置安装上述的相变材料容纳管4，如图1-1和图2所示，安装孔的直径为Φ22.5mm，安装孔在圆盘上按层状(即圆形阵列)分布，共约47层。层与层间的圆形安装孔呈交错分布，或层与层间的相邻圆孔中心点连线为等腰三角形。相邻两个安装孔的中心距离约在27～28mm之间。

中心轴2的直径为Φ100mm，长度为1800mm。为Φ100mm。中心轴的两端分别装有轴承部件6，该轴承部件采用耐水、耐高温和高湿的SF-1B青铜基础轴承。

将多个相变材料容纳管4按照上述布局安装在配位旋转盘3后，形成了相变材料容纳管4的集成系统，即将上述的相变材料容纳管4、配位旋转盘3和中心轴2安装组合成相变材料集成系统，如图1-1和图1-2所示。

为了给上述相变材料集成系统提供旋转动力，本实用新型采用扁嘴型喷射器，其动力来源是经高压泵加压的废热水(收集废热时)或冷水(给用户供热时)。被加压的水经特殊设计的扁嘴型喷射器9，如图4-1、图4-2、图4-3和图4-4所示，扁嘴型喷射器9的结构为上端的进水口92与进水管装配，下端为非常窄的扁嘴喷射口91，从所述扁嘴型喷射器9的喷射口91喷出的高压水的射流推动配位旋转盘3周边上的一圈叶片5，从而使安装在配位旋转盘3上的多个相变材料容纳管4缓慢地绕中心轴2转动，箱体1内的水从出水口8排出，如图3-1、图3-2所示。

本实用新型用于实时监测箱体内的水温的温度监测控制装置。包括安装在箱体1内的一温度传感器探头，该温度传感器探头通过导线与设置在箱体外的温度显示器连接，通过上述温度显示器显示的数值为储热和放热提供判据。其中，温度传感器探头可采用立州电子厂Gxp牌DA-01-RS热水器水温传感器和相应显示器，其温度范围是-30～200℃，安装容易，密封性好。

本实用新型中的箱体尺寸采用标准化箱体规格，箱体外形尺寸为1800mm×Φ1900mm的圆柱形金属箱体。箱体的进水口处安装有扁嘴型喷射器，出水口处可以安装有水龙头，箱体上设有温度传感器的入口，根据移动热能的供热规模可以选用将1至3个箱体集成安装。若车体长度≤2500mm，则选用1个上述的标准化箱体；若车体长度4500mm～5000mm，则选用2个标准化箱体集成安装；若车体20的长度为6000mm～6500mm，则选用3个标准化箱体集成安装，如图5-1和图5-2所示。当车体长度更长时，则选用多个标准化箱体，实施集成安装，不但可以充分利用运输资源，而且便于产品的工业化生产。

尽管上面结合图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (9)

1.一种内旋式移动热能装置，包括箱体(1)，其特征在于：

所述箱体(1)为圆筒状，所述箱体(1)中设有一中心轴(2)；

所述中心轴(2)的轴向上均布有四个配位旋转盘(3)，每个配位旋转盘(3)上布满有多个安装孔，所有安装孔呈多圈圆形阵列布置，四个配位旋转盘(3)上的安装孔的布置是相同的；

所述配位旋转盘(3)上通过安装孔固定有相变材料容纳管(4)；

位于中间的两个配位旋转盘(3)之间设有一圈径向分布的叶片(5)，所述叶片(5)与最外圈布置的相变材料容纳管(4)为间隔交错布置；所有叶片(5)的外端位于同一圆周上，该圆周的直径大于所述配位旋转盘(3)的外径，叶片(5)的外端与所述箱体的内壁之间留有间隙；所有叶片(5)的内端也位于同一圆周上、且该圆周是最外圈相变材料容纳管(4)的分度圆；

所述箱体(1)上设有进水口(7)和出水口(8)，所述进水口(7)和所述出水口(8)均位于箱体(1)轴向的中间位置；

所述进水口(7)内密封地插装有一扁嘴型喷射器(9)；

所述箱体(1)内设有一温度传感器探头。

2.根据权利要求1所述的内旋式移动热能装置，其特征在于：每个相变材料容纳管(4)贯穿四个配位旋转盘(3)，每个相变材料容纳管(4)的长度一致；所述相变材料容纳管(4)中容纳的相变材料选自于在50至100℃范围内能产生相变的有机相变材料或复合相变材料中的一种；每个相变材料容纳管(4)的两端是封闭的。

3.根据权利要求1所述的内旋式移动热能装置，其特征在于：所有叶片(5)的外端在一圆周上、且大于配位旋转盘(3)的外径。

4.根据权利要求1所述的内旋式移动热能装置，其特征在于：所述进水口(7)与一压力泵连接，所述进水口(7)位于中间两个配位旋转盘(3)之间的箱体壁上，所述进水口(7)与扁嘴型喷射器(9)之间焊接有密封盖(10)。

5.根据权利要求1所述的内旋式移动热能装置，其特征在于：所述出水口(8)与一水龙头连接。

6.根据权利要求1所述的内旋式移动热能装置，其特征在于：所述温度传感器探头通过导线与位于箱体(1)外部的温度显示器连接。

7.根据权利要求1所述的内旋式移动热能装置，其特征在于：所述箱体包括外壳和内壳，所述外壳和所述内壳之间填充有保温材料。

8.根据权利要求1所述的内旋式移动热能装置，其特征在于：所述箱体(1)的外形尺寸与标准车箱的尺寸适配。

9.根据权利要求8所述的内旋式移动热能装置，其特征在于：所述箱体(1)为1800mm×Φ1900mm的圆筒形金属箱体。

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