CN203412708U - 低温热能转化为机械能的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了低温热能转化为机械能的装置。储液罐8内液态低沸点工质5由液压泵10经管路9送入热交换管16、热交换管400内加热，汽化膨胀后经管路3进入旋转叶片式气动马达101推动其输出机械能；旋转叶片式气动马达101排出的低沸点工质经热交换管17、管路7、罐15进入冷却管600液化冷凝后流入储液罐8。它结构简单、体积小、重量轻、易于制造、成本低、低沸点工质使用量小：能使用来源广泛的低温热能，如：太阳能光热、水蓄热器储蓄的、海水温差的热能、工农业生产的低温热能等。可具有机械能有出力大、中低速、噪音小、运行平稳的特点，可直接应用于特定的中低速动力机械，如：车船、小农机、助力机械的动力及发电等。其有益于环保和能源的和谐发展。

Description

低温热能转化为机械能的装置

技术领域

本实用新型涉及低沸点工质的热力技术应用领域。

背景技术

低温热能广泛存在于自然环境中。在海洋温差发电、地热发电中应用的低沸点工质热力技术常使用蒸汽汽轮机作为低温热能转化为机械能的装置，其技术要求高、投资大，仅在特定环境中运用。对于灵活广泛的使用低温热能，则明显不足。

发明内容

为简化低沸点工质热力技术使用汽轮机的装置，降低其技术要求、减小投资、成本低、并能灵活广泛的使用低温热能，本实用新型提出了低温热能转化为机械能的装置，它包括气马达、两条管路、两个热交换器，其中：

      如图1所示；第一条管路一端和第一个热交换器内气密联通、其另一端和气动马达一端气密联通，第二条管路一端和第二个热交换器内气密联通、其另一端和气动马达另一端气密联通；第一个热交换器、第一条管路、气动马达、第二条管路、第二个热交换器内构成密闭空间，适量液态低沸点工质置于两个热交换器内。

低温热流体介质流过第一个热交换器、冷流体介质流过第二个热交换器时，第一个热交换器内液态低沸点工质在标准大气压至大于其临界压强的范围内加热后汽化膨胀，并经第一条管路进入气动马达推动动力输出部件输出机械能，同时气动马达内汽化的低沸点工质经第二条管路进入第二个热交换器内，并在小于第一个热交换器内的压强下散热液化冷凝成液态低沸点工质。

      低温热流体介质流过第二个热交换器、冷流体介质流过第一个热交换器时，第二个热交换器内液态低沸点工质在标准大气压至大于其临界压强的范围内加热后汽化膨胀，并经第二条管路进入气动马达推动动力输出部件输出机械能，同时气动马达内汽化的低沸点工质经第一条管路进入第一个热交换器内，并在小于第二个热交换器内的压强下散热液化冷凝成液态低沸点工质。

   这里的两个热交换器为盒、罐结构，它既是热交换器又是液态低沸点工质贮存场所；冷流体介质温度为-50℃～30℃时，低沸点工质可选择沸点稍低于冷流体介质温度的工质如：二氧化碳、制冷剂R-12、R-404A、R-410A、四氟乙烷（R-134a）、丁烷、R-123等。上述装置能在零下、常温和小于200℃的温度范围内及热流体介质与冷流体介质温差10℃以上的条件下运行。

      如图2所示；第一条管路进口端和热交换管出口端气密联通、其出口端和旋转叶片式气动马达进口端气密联通，热交换管进口端和液态低沸点工质输送管出口端气密联通，旋转叶片液压泵出口端和液态低沸点工质输送管进口端气密联通，旋转叶片液压泵进口端穿过储液罐底部和储液罐内气密联通，冷却管出口端穿过储液罐顶部和储液罐内气密联通，冷却管进口端和第二条管路出口端气密联通，第二条管路进口端和旋转叶片式气动马达出口端气密联通；旋转叶片液压泵转轴上的轮通过带和动力输出转轴上的轮联动；适量液态低沸点工质置于储液罐内。

   低温热流体介质流过热交换管时，其内液态低沸点工质在标准大气压至大于其临界压强的范围内加热后汽化膨胀，并经第一条管路进入旋转叶片式气动马达推动其输出机械能；同时旋转叶片式气动马达内汽化的低沸点工质经第二条管路进入冷流体介质流过的冷却管，并在标准大气压至远小于其临界压强的范围内散热后液化冷凝成液态低沸点工质进入储液罐内；低沸点工质沿旋转叶片液压泵、液态低沸点工质输送管、热交换管、第一条管路、旋转叶片式气动马达、第二条管路、冷却管、储液罐的方向作单向闭循环运行。

   旋转叶片液压泵的流量应小于旋转叶片式气动马达的流量。旋转叶片式气动马达采用其它具有转动输出机械能的气动马达（如：齿轮式气动马达、旋转斜盘式气动马达等）也能达到同样效果，旋转叶片液压泵采用其它旋转液压泵也能达到同样效果。

      如图3所示；一条热交换管置于罐内，热交换管出口端穿过罐侧面的上部、其和罐的结合部紧密连接，热交换管进口端穿过罐侧面的下部、其和罐的结合部紧密连接，热交换管、罐构成回热器；低温热流体介质流过的热交换管进口端和回热器的热交换管出口端气密联通，回热器的热交换管进口端和液态低沸点工质输送管出口端气密联通；第二条管路出口端穿过罐顶部和罐内气密联通，冷却管进口端穿过罐底部和罐内气密联通。

   旋转叶片式气动马达排放出的低沸点工质经第二条管路进入罐中对热交换管内低沸点工质预热并流向冷却管，由液态低沸点工质输送管进入热交换管内的低沸点工质经预热后流向低温热流体介质流过的热交换管。

   回热器有助于提高装置的热效率。

      如图4所示；一条热交换管缠绕在旋转叶片式气动马达上、其一端和旋转叶片式气动马达出口端气密联通，这条热交换管的另一端和第二条管路进口端气密联通；绝热层覆盖旋转叶片式气动马达及这条热交换管。

   旋转叶片式气动马达排放出的低沸点工质经这条热交换管对旋转叶片式气动马达壳体加热后进入第二条管路；加热旋转叶片式气动马达壳体以避免低沸点工质在旋转叶片式气动马达内液化，有助于装置的启动和平稳运行并减少热损失，提高热效率；绝热层同样有助于装置的启动和平稳运行并减少热损失，提高热效率。

      如图5和图6所示；第一条管路出口端和电磁换向阀入口端P气密联通，第二条管路进口端和电磁换向阀出口端O气密联通，气动缸左端接口和电磁换向阀的接口端A气密联通，其右端接口和电磁换向阀的接口端B气密联通；液压泵左端接口和第一个单向阀进口端气密联通，液压泵右端接口和第二个单向阀进口端气密联通，两个单向阀的出口端和液态低沸点工质输送管进口端气密联通，液压泵缸体中点上的贯通孔穿过储液罐底部和储液罐内气密联通；活塞长度稍小于液压泵缸体长度的一半，液压泵活塞裙部的位置确定液压泵缸体中点上的贯通孔和液压泵活塞左右端两边空间的联通或阻断；第一个连杆一端和液压泵活塞杆连接、其另一端和杠杆一端连接，杠杆另一端和第二个连杆一端连接，第二个连杆另一端和杆一端连接，杆另一端垂直于气动缸的活塞杆和其连接，改变支点在杠杆的位置就改变了气动缸的活塞杆与液压泵的活塞杆的位移比例，液压泵活塞直径小于气动缸活塞的直径。

   加热汽化后的低沸点工质沿第一条管路、电磁换向阀入口端P、接口端A进入气动缸左端，气动缸活塞右端内低沸点工质经电磁换向阀接口端B、出口端O进入第二条管路；同时气动缸的活塞杆向右边运行并通过杆、第二个连杆29、绕支点转动的杠杆、第一个连杆26、液压泵的活塞杆25推动液压泵活塞24向左端运行，液压泵活塞24裙部关闭液压泵缸体中点上的贯通孔并推动液态低沸点工质通过第一个单向阀22进入液态低沸点工质输送管，液压泵活塞24右端内气压逐渐降低，直至液压泵活塞24右端裙部离开液压泵缸体中点上的贯通孔，储液罐内液态低沸点工质通过贯通孔，迅速进入液压泵缸体右端内。 

      电磁换向阀换向后，加热汽化后的低沸点工质沿第一条管路3、电磁换向阀入口端P、接口端B进入气动缸右端，气动缸活塞19左端内低沸点工质经电磁换向阀接口端A、出口端O进入第二条管路7，同时气动缸的活塞杆202向左边运行并通过杆、第二个连杆29、绕支点转动的杠杆、第一个连杆26、液压泵的活塞杆25拉动液压泵活塞24向右端运行，液压泵活塞24裙部关闭液压泵缸体中点上的贯通孔并推动液态低沸点工质通过第二个单向阀23进入液态低沸点工质输送管，液压泵活塞24左端内气压逐渐降低，直至液压泵活塞24左端裙部离开液压泵缸体中点上的贯通孔，储液罐内液态低沸点工质通过贯通孔，迅速进入液压泵缸体左端内。

   气动缸活塞杆向右边运行至其右位定位点时，电磁控制换向阀向左移动至左位完成一次换向；气动缸活塞杆202向左边运行至其左位定位点时，电磁控制换向阀向右移动至右位完成又一次换向，上述过程自动反复进行。采用机械方法控制换向阀自动反复换向，也得到同样效果。

如图7所示；一条热交换管缠绕在气动缸缸体上、其一端和电磁换向阀出口端O气密联通，这条热交换管的另一端和第二条管路进口端气密联通；绝热层覆盖气动缸、这条热交换管。

      如图2和图3所示；太阳能光热对热交换管内液态低沸点工质加热汽化；冷却管置于保温箱内构成保温水箱、注入保温储水箱内的水对冷却管内低沸点工质冷却液化，同时保温储水箱内的水温逐渐升高。

      和保温储水箱相同的多个保温储水箱，其前一个保温储水箱内冷却管的进口端和后一个保温储水箱内冷却管的出口端气密联通、前一个保温储水箱内底部和后一个保温储水箱内顶部水密联通而构成串联多级保温储水箱；串联多级保温储水箱冷却管的进口端和冷却管出口端气密联通，串联多级保温储水箱冷却管的出口端和储液罐内顶部气密联通；串联多级保温储水箱能获得多级温度的保温热水。

      此方法亦适用于图4～7所示低温热能转化为机械能的装置。

      和太阳能热水器相比其优势在于：（1）获得机械能的同时也获得热水，（2）保温水箱位置高度可低于太阳能光热加热的热交换管位置高度，（3）不冻管、不阻塞。

      如图8、图9和图10所示；气动缸左端接口和第一条管路一端气密联通，其右端接口和三通一端气密联通，第二条管路一端及单向阀出口端分别和三通另两端气密联通，单向阀进口端和气动缸活塞杆的密封盖内空间气密联通；两个热交换器相距一定间隔固定在热导率小的隔板中、其两端面分别在隔板的前后两个平面上，隔板分隔箱体内空间为前后两个空间，前后两个空间内分别流动着热流体介质和冷流体介质；大于热交换器端面的且热导率小的后隔热板板面贴合在第一个热交换器后端面上并能在隔板后平面的两个热交换器后端面之间往返滑动；大于热交换器端面的且热导率小的前隔热板板面贴合在第二个热交换器前端面上并能在隔板前平面的两个热交换器前端面之间往返滑动；第一根杆穿过箱体和前隔热板连接、其另一端和第一个连杆一端连接，第二根杆穿过箱体和后隔热板连接、其另一端和第二个连杆一端连接，绕支点转动的杠杆两端分别和两个连杆另一端连接，第三个连杆两端分别和第一个连杆、杠杆的连接节点及叉子上的摇臂连接，杆一端垂直于气动缸的活塞杆和其连接、其另一端位于叉子内。

    前空间内流动着热流体介质、后空间内流动着冷流体介质；当前隔热板贴合在第二个热交换器前端面上、后隔热板贴合在第一个热交换器后端面上时，热流体介质通过第一个热交换器前端面加热液态低沸点工质使其汽化膨胀并沿着第一条管路进入气动缸左端推动活塞向右移动，冷流体介质通过第二个热交换器后端面冷却由活塞右端沿着第二条管路进入第二个热交换器内的低沸点工质使其液化冷凝；当前隔热板贴合在第一个热交换器前端面上、后隔热板贴合在第二个热交换器后端面上时，热流体介质通过第二个热交换器前端面加热液态低沸点工质使其汽化膨胀并沿着第二条管路进入气动缸右端推动活塞向左移动，冷流体介质通过第一个热交换器后端面冷却由活塞左端沿着第一条管路进入第一个热交换器内的低沸点工质使其液化冷凝；

   气动缸的活塞杆在汽化膨胀低沸点工质推动下左右移动，位于叉子内的杆一端拨动叉子在其左右定位点变换，叉子上摇臂、第三个连杆、杠杆、第一个连杆、第一根杆、第二个连杆、第二根杆带动前后隔热板沿其滑动面作左右相对换位移动。

   柱体两端分别和第一个热交换器内两端面紧密结合，和柱体相同的多个柱体相距一定间隔分布在第一个热交换器内，和柱体相同的多个柱体增强了第一个热交换器的机械强度和热交换效果；第二个热交换器的结构和第一个热交换器相同，它们可用铸造等方法制造。

    从气动缸密封圈与气动缸的活塞杆滑动面泄漏到密封盖内空间的低沸点工质，在活塞向右移动时，若密封盖内气压大于第二条管路气压，则通过单向阀进入第二条管路内，以减少低沸点工质泄漏到环境中。这种方法亦适用于转动的气动马达轴。

在图2和图3中添加可变节流阀，储液罐和冷却管之间由可变节流阀气密联通；经可变节流阀调控液态低沸点工质进入热交换管内的流量，来调控旋转叶片式气动马达的转速。此方法亦适用于图4～7所示低温热能转化为机械能的装置。

    以上所述低温热能转化为机械能的装置其结构简单、体积小、重量轻、易于制造、成本低、低沸点工质使用量小。它使用来源广泛的低温热能，如：太阳能光热、水蓄热器储蓄的、海水温差的、地热的热能、工农业生产的低温热能等。其产生的机械能可具有出力大、中低速、噪音小、运行平稳的特点，可直接应用于特定的中低速动力机械，如：车船、小农机、助力机械的动力及发电等。其有益于环保和能源的和谐发展。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型低温热能转化为机械能的装置原理图。

图2是图1中运用旋转叶片式气动马达的原理图。

图3是图2中增加回热器部份的原理图。

图4是图3中在旋转叶片式气动马达上增加加热、保温部件的原理图。

图5或6是图2或3中运用气动缸的原理图。

图7是图6中在气动缸上增加加热、保温部件的原理图。

图8是图1中运用气动缸的原理图。

图9是图8中热交换器4的仰视剖面图。

图10是图9中A—A向的剖视图。

在附图中相同的附图标记表示同一部件。

具体实施方案

具体实施方案一

在图1所示实施例中：

      管路3一端和热交换器4内气密联通、其另一端和气动马达1一端气密联通，管路7一端和热交换器6内气密联通、其另一端和气动马达1另一端气密联通；热交换器4、管路3、气动马达1、管路7、热交换器6内构成密闭空间，适量液态低沸点工质5置于热交换器4及6内。

   低温热流体介质流过热交换器4、冷流体介质流过热交换器6时，热交换器4内液态低沸点工质5在标准大气压至大于其临界压强的范围内加热后汽化膨胀，并经管路3进入气动马达1推动动力输出部件2输出机械能，同时气动马达1内汽化的低沸点工质经管路7进入热交换器6内，并在小于热交换器4内的压强下散热液化冷凝成液态低沸点工质5。

      低温热流体介质流过热交换器6、冷流体介质流过热交换器4时，热交换器6内液态低沸点工质5在标准大气压至大于其临界压强的范围内加热后汽化膨胀，并经管路7进入气动马达1推动动力输出部件2输出机械能，同时气动马达1内汽化的低沸点工质经管路3进入热交换器4内，并在小于热交换器6内的压强下散热液化冷凝成液态低沸点工质5。

   这里的热交换器4及6为盒、罐结构，它既是热交换器又是液态低沸点工质5贮存场所；冷流体介质温度为-50℃～30℃时，低沸点工质可选择沸点稍低于冷流体介质温度的工质如：二氧化碳、制冷剂R-12、R-404A、R-410A、四氟乙烷（R-134a）、丁烷、R-123等。上述装置能在零下、常温和小于200℃的温度范围内及热流体介质与冷流体介质温差10℃以上的条件下运行。

具体实施方案二

在图2所示实施例中：

      管路3进口端和热交换管400出口端气密联通、其出口端和旋转叶片式气动马达101进口端气密联通，热交换管400进口端和液态低沸点工质输送管9出口端气密联通，旋转叶片液压泵10出口端和液态低沸点工质输送管9进口端气密联通，旋转叶片液压泵10进口端穿过储液罐8底部和储液罐8内气密联通，冷却管600出口端穿过储液罐8顶部和储液罐8内气密联通，冷却管600进口端和管路7出口端气密联通，管路7进口端和旋转叶片式气动马达101出口端气密联通；旋转叶片液压泵10转轴11上的轮12通过带14和动力输出转轴102上的轮13联动；适量液态低沸点工质5置于储液罐8内。

   低温热流体介质流过热交换管400时，其内液态低沸点工质5在标准大气压至大于其临界压强的范围内加热后汽化膨胀，并经管路3进入旋转叶片式气动马达101推动其输出机械能；同时旋转叶片式气动马达101内汽化的低沸点工质经管路7进入冷流体介质流过的冷却管600，并在标准大气压至远小于其临界压强的范围内散热后液化冷凝成液态低沸点工质5进入储液罐8内；低沸点工质沿旋转叶片液压泵10、液态低沸点工质输送管9、热交换管400、管路3、旋转叶片式气动马达101、管路7、冷却管600、储液罐8的方向作单向闭循环运行。

    旋转叶片液压泵10的流量应小于旋转叶片式气动马达101的流量。旋转叶片式气动马达101采用其它具有转动输出机械能的气动马达（如：齿轮式气动马达、旋转斜盘式气动马达等）也能达到同样效果，旋转叶片液压泵10采用其它旋转液压泵也能达到同样效果。

具体实施方案三

在图3所示实施例中：

      热交换管16置于罐15内，热交换管16出口端穿过罐15侧面的上部、其和罐15的结合部紧密连接，热交换管16进口端穿过罐15侧面的下部、其和罐15的结合部紧密连接，热交换管16、罐15构成回热器；热交换管400进口端和回热器的热交换管16出口端气密联通，回热器的热交换管16进口端和液态低沸点工质输送管9出口端气密联通；管路7出口端穿过罐15顶部和罐15内气密联通，冷却管600进口端穿过罐15底部和罐15内气密联通。

   旋转叶片式气动马达101排放出的低沸点工质经管路7进入罐15中对热交换管16内低沸点工质预热并流向冷却管600，由液态低沸点工质输送管9进入热交换管16内的低沸点工质经预热后流向热交换管400。

   回热器有助于提高装置的热效率。

具体实施方案四

在图4所示实施例中：

      热交换管17缠绕在旋转叶片式气动马达101上、其一端和旋转叶片式气动马达101出口端气密联通，热交换管17另一端和管路7进口端气密联通；绝热层18覆盖旋转叶片式气动马达101及热交换管17。

    旋转叶片式气动马达101排放出的低沸点工质经热交换管17对旋转叶片式气动马达101壳体加热后进入管路7；加热旋转叶片式气动马达101壳体以避免低沸点工质在旋转叶片式气动马达101内液化，有助于装置的启动和平稳运行并减少热损失，提高热效率；绝热层18同样有助于装置的启动和平稳运行并减少热损失，提高热效率。

具体实施方案五

在图5和图6所示实施例中：

      管路3出口端和电磁换向阀20入口端P气密联通，管路7进口端和电磁换向阀20出口端O气密联通，气动缸201左端接口和电磁换向阀20的接口端A气密联通，其右端接口和电磁换向阀20的接口端B气密联通；液压泵21左端接口和单向阀22进口端气密联通，液压泵21右端接口和单向阀23进口端气密联通，单向阀22及23出口端和液态低沸点工质输送管9进口端气密联通，液压泵21缸体中点上的贯通孔穿过储液罐8底部和储液罐8内气密联通；活塞24长度稍小于液压泵21缸体长度的一半，活塞24裙部的位置确定液压泵21缸体中点上的贯通孔和活塞24左右端两边空间的联通或阻断；连杆26一端和液压泵21活塞杆25连接、其另一端和杠杆28一端连接，杠杆28另一端和连杆29一端连接，连杆29另一端和杆30一端连接，杆30另一端垂直于气动缸201的活塞杆202和其连接，改变支点27在杠杆28的位置就改变了活塞杆202与活塞杆25的位移比例，活塞24直径小于活塞19的直径。

   加热汽化后的低沸点工质沿管路3、电磁换向阀20入口端P、接口端A进入气动缸201左端，活塞19右端内低沸点工质经电磁换向阀20接口端B、出口端O进入管路7；同时活塞杆202向右边运行并通过杆30、连杆29、绕支点27转动的杠杆28、连杆26、活塞杆25推动活塞24向左端运行，活塞24裙部关闭液压泵21缸体中点上的贯通孔并推动液态低沸点工质通过单向阀22进入液态低沸点工质输送管9，活塞24右端内气压逐渐降低，直至活塞24右端裙部离开液压泵21缸体中点上的贯通孔，储液罐8内液态低沸点工质5通过贯通孔，迅速进入液压泵21缸体右端内。

      电磁换向阀20换向后，加热汽化后的低沸点工质沿管路3、电磁换向阀20入口端P、接口端B进入气动缸201右端，活塞19左端内低沸点工质经电磁换向阀20接口端A、出口端O进入管路7，同时活塞杆202向左边运行并通过杆30、连杆29、绕支点27转动的杠杆28、连杆26、活塞杆25拉动活塞24向右端运行，活塞24裙部关闭液压泵21缸体中点上的贯通孔并推动液态低沸点工质通过单向阀23进入液态低沸点工质输送管9，活塞24左端内气压逐渐降低，直至活塞24左端裙部离开液压泵21缸体中点上的贯通孔，储液罐8内液态低沸点工质5通过贯通孔，迅速进入液压泵21缸体左端内。

   活塞杆202向右边运行至其右位定位点时，电磁控制换向阀20向左移动至左位完成一次换向；活塞杆202向左边运行至其左位定位点时，电磁控制换向阀20向右移动至右位完成又一次换向，上述过程自动反复进行。采用机械方法控制换向阀自动反复换向，也得到同样效果。

具体实施方案六

在图7所示实施例中：

       热交换管17缠绕在气动缸201缸体上、其一端和电磁换向阀20出口端O气密联通，热交换管17另一端和管路7进口端气密联通；绝热层18覆盖气动缸201、热交换管17。

具体实施方案七

在图2和图3所示实施例中：

      太阳能光热对热交换管400内液态低沸点工质加热汽化；冷却管600置于保温箱内构成保温水箱、注入保温储水箱内的水对冷却管600内低沸点工质冷却液化，同时保温储水箱内的水温逐渐升高。

      和保温储水箱相同的多个保温储水箱，其前一个保温储水箱内冷却管的进口端和后一个保温储水箱内冷却管的出口端气密联通、前一个保温储水箱内底部和后一个保温储水箱内顶部水密联通而构成串联多级保温储水箱；串联多级保温储水箱冷却管的进口端和冷却管600出口端气密联通，串联多级保温储水箱冷却管的出口端和储液罐8内顶部气密联通；串联多级保温储水箱能获得多级温度的保温热水。

      此方法亦适用于图4～7所示低温热能转化为机械能的装置。

      和太阳能热水器相比其优势在于：（1）获得机械能的同时也获得热水，（2）保温水箱位置高度可低于热交换管400位置高度，（3）不冻管、不阻塞。

具体实施方案八                                                              

在图8、图9和图10实施例中：

      气动缸201左端接口和第一条管路3一端气密联通，其右端接口和三通一端气密联通，第二条管路7一端及单向阀46出口端分别和三通另两端气密联通，单向阀46进口端和气动缸活塞杆202的密封盖47内空间气密联通；两个热交换器4及6相距一定间隔固定在热导率小的隔板39中、其两端面分别在隔板39的前后两个平面上，隔板39分隔箱体38内空间为前后两个空间45及44，前后两个空间45及44内分别流动着热流体介质和冷流体介质；大于热交换器4及6端面的且热导率小的后隔热板40板面贴合在第一个热交换器4后端面上并能在隔板后平面的两个热交换器4及6后端面之间往返滑动；大于热交换器4及6端面的且热导率小的前隔热板41板面贴合在第二个热交换器6前端面上并能在隔板前平面的两个热交换器6及4前端面之间往返滑动；第一根杆42穿过箱体38和前隔热板41连接、其另一端和第一个连杆34一端连接，第二根杆43穿过箱体38和后隔热板40连接、其另一端和第二个连杆35一端连接，绕支点36转动的杠杆37两端分别和两个连杆34及35另一端连接，第三个连杆33两端分别和第一个连杆34、杠杆37的连接节点及叉子31上的摇臂32连接，杆30一端垂直于气动缸201的活塞杆202和其连接、其另一端位于叉子31内。

    前空间45内流动着热流体介质、后空间44内流动着冷流体介质；当前隔热板41贴合在第二个热交换器6前端面上、后隔热板40贴合在第一个热交换器4后端面上时，热流体介质通过第一个热交换器4前端面加热液态低沸点工质使其汽化膨胀并沿着第一条管路3进入气动缸201左端推动活塞向右移动，冷流体介质通过第二个热交换器6后端面冷却由活塞右端沿着第二条管路7进入第二个热交换器6内的低沸点工质使其液化冷凝；当前隔热板41贴合在第一个热交换器4前端面上、后隔热板40贴合在第二个热交换器6后端面上时，热流体介质通过第二个热交换器6前端面加热液态低沸点工质使其汽化膨胀并沿着第二条管路7进入气动缸201右端推动活塞向左移动，冷流体介质通过第一个热交换器4后端面冷却由活塞左端沿着第一条管路3进入第一个热交换器4内的低沸点工质使其液化冷凝。

   气动缸201的活塞杆202在汽化膨胀低沸点工质推动下左右移动，位于叉子31内的杆30一端拨动叉子31在其左右定位点变换，叉子31上摇臂32、第三个连杆33、杠杆37、第一个连杆34、第一根杆42、第二个连杆35、第二根杆43带动前后隔热板41及40沿其滑动面作左右相对换位移动。

   柱体411两端分别和第一个热交换器4内两端面紧密结合，和柱体411相同的多个柱体相距一定间隔分布在第一个热交换器4内，和柱体411相同的多个柱体增强了第一个热交换器4的机械强度和热交换效果；第二个热交换器6的结构和第一个热交换器4相同，它们可用铸造等方法制造。

    从气动缸201密封圈与气动缸201的活塞杆202滑动面泄漏到密封盖47内空间的低沸点工质，在活塞向右移动时，若密封盖47内气压大于第二条管路7气压，则通过单向阀46进入第二条管路7内，以减少低沸点工质泄漏到环境中。这种方法亦适用于转动的气动马达轴。

具体实施方案九

在图2和图3所示实施例中：

      添加可变节流阀，在储液罐8和冷却管600之间由可变节流阀气密联通；经可变节流阀调控液态低沸点工质5进入热交换管400内的流量，来调控旋转叶片式气动马达101的转速。此方法亦适用于图4～7所示低温热能转化为机械能的装置。

本实用新型所述低温热能转化为机械能的装置实施例仅是示例性的，但本实用新型并不限于此。在本实用新型权利要求所限定的范围内，做出的改变和修正都将落入本实用新型的范围。

Claims (9)

1.一种低温热能转化为机械能的装置，它包括气动马达（1）、管路（3及7）、热交换器（4及6），其特征在于：

       管路（3）一端和热交换器（4）内气密联通、其另一端和气动马达（1）一端气密联通，管路（7）一端和热交换器（6）内气密联通、其另一端和气动马达（1）另一端气密联通；热交换器（4）、管路（3）、气动马达（1）、管路（7）、热交换器（6）内构成密闭空间，适量液态低沸点工质（5）置于热交换器（4及6）内；

       低温热流体介质流过热交换器（4）、冷流体介质流过热交换器（6）时，热交换器（4）内液态低沸点工质（5）在标准大气压至大于其临界压强的范围内加热后汽化膨胀，并经管路（3）进入气动马达（1）推动动力输出部件（2）输出机械能，同时气动马达（1）内汽化的低沸点工质经管路（7）进入热交换器（6）内，并在小于热交换器（4）内的压强下散热液化冷凝成液态低沸点工质（5）；

       低温热流体介质流过热交换器（6）、冷流体介质流过热交换器（4）时，热交换器（6）内液态低沸点工质（5）在标准大气压至大于其临界压强的范围内加热后汽化膨胀，并经管路（7）进入气动马达（1）推动动力输出部件（2）输出机械能，同时气动马达（1）内汽化的低沸点工质经管路（3）进入热交换器（4）内，并在小于热交换器（6）内的压强下散热液化冷凝成液态低沸点工质（5）。

2.根据权利要求1所述低温热能转化为机械能的装置，其特征在于：

       管路（3）进口端和热交换管（400）出口端气密联通、其出口端和旋转叶片式气动马达（101）进口端气密联通，热交换管（400）进口端和液态低沸点工质输送管（9）出口端气密联通，旋转叶片液压泵（10）出口端和液态低沸点工质输送管（9）进口端气密联通，旋转叶片液压泵（10）进口端穿过储液罐（8）底部和储液罐（8）内气密联通，冷却管（600）出口端穿过储液罐（8）顶部和储液罐（8）内气密联通，冷却管（600）进口端和管路（7）出口端气密联通，管路（7）进口端和旋转叶片式气动马达（101）出口端气密联通；旋转叶片液压泵（10）转轴（11）上的轮（12）通过带（14）和动力输出转轴（102）上的轮（13）联动；适量液态低沸点工质（5）置于储液罐（8）内；

       低温热流体介质流过热交换管（400）时，其内液态低沸点工质（5）在标准大气压至大于其临界压强的范围内加热后汽化膨胀，并经管路（3）进入旋转叶片式气动马达（101）推动其输出机械能；同时旋转叶片式气动马达（101）内汽化的低沸点工质经管路（7）进入冷流体介质流过的冷却管（600），并在标准大气压至远小于其临界压强的范围内散热后液化冷凝成液态低沸点工质（5）进入储液罐（8）内；低沸点工质沿旋转叶片液压泵（10）、液态低沸点工质输送管（9）、热交换管（400）、管路（3）、旋转叶片式气动马达（101）、管路（7）、冷却管（600）、储液罐（8）的方向作单向闭循环运行。

3.根据权利要求2所述低温热能转化为机械能的装置，其特征在于：

       热交换管（16）置于罐（15）内，热交换管（16）出口端穿过罐（15）侧面的上部、其和罐（15）的结合部紧密连接，热交换管（16）进口端穿过罐（15）侧面的下部、其和罐（15）的结合部紧密连接，热交换管（16）、罐（15）构成回热器；热交换管（400）进口端和回热器的热交换管（16）出口端气密联通，回热器的热交换管（16）进口端和液态低沸点工质输送管（9）出口端气密联通；管路（7）出口端穿过罐（15）顶部和罐（15）内气密联通，冷却管（600）进口端穿过罐（15）底部和罐（15）内气密联通；

       旋转叶片式气动马达（101）排放出的低沸点工质经管路（7）进入罐（15）对热交换管（16）内低沸点工质预热并流向冷却管（600），由液态低沸点工质输送管（9）进入热交换管（16）内的低沸点工质经预热后流向热交换管（400）。

4.根据权利要求2或3所述低温热能转化为机械能的装置，其特征在于：

       热交换管（17）缠绕在旋转叶片式气动马达（101）上、其一端和旋转叶片式气动马达（101）出口端气密联通，热交换管（17）另一端和管路（7）进口端气密联通；绝热层（18）覆盖旋转叶片式气动马达（101）及热交换管（17）。

5.根据权利要求2或3 所述低温热能转化为机械能的装置，其特征在于：

       管路（3）出口端和电磁换向阀（20）入口端P气密联通，管路（7）进口端和电磁换向阀（20）出口端O气密联通，气动缸（201）左端接口和电磁换向阀（20）的接口端A气密联通，其右端接口和电磁换向阀（20）的接口端B气密联通；液压泵（21）左端接口和单向阀（22）进口端气密联通，液压泵（21）右端接口和单向阀（23）进口端气密联通，单向阀（22及23）出口端和液态低沸点工质输送管（9）进口端气密联通，液压泵（21）缸体中点上的贯通孔穿过储液罐（8）底部和储液罐（8）内气密联通；活塞（24）长度稍小于液压泵（21）缸体长度的一半，活塞（24）裙部的位置确定液压泵（21）缸体中点上的贯通孔和活塞（24）左右端两边空间的联通或阻断；连杆（26）一端和液压泵（21）活塞杆（25）连接、其另一端和杠杆（28）一端连接，杠杆（28）另一端和连杆（29）一端连接，连杆（29）另一端和杆（30）一端连接，杆（30）另一端垂直于气动缸（201）的活塞杆（202）和其连接，改变支点（27）在杠杆（28）的位置就改变了活塞杆（202）与活塞杆（25）的位移比例，活塞（24）直径小于活塞（19）的直径。

6.根据权利要求5所述低温热能转化为机械能的装置，其特征在于：

       热交换管（17）缠绕在气动缸（201）缸体上、其一端和电磁换向阀（20）出口端O气密联通，热交换管（17）另一端和管路（7）进口端气密联通；绝热层（18）覆盖气动缸201、热交换管（17）。

7.根据权利要求2或3所述低温热能转化为机械能的装置，其特征在于：

       太阳能光热对热交换管（400）内液态低沸点工质加热汽化；冷却管（600）置于保温箱内构成保温水箱、注入保温储水箱内的水对冷却管（600）内低沸点工质冷却液化，同时保温储水箱内的水温逐渐升高。

8.根据权利要求1所述低温热能转化为机械能的装置，其特征在于：

       气动缸（201）左端接口和管路（3）一端气密联通，其右端接口和三通一端气密联通，管路（7）一端及单向阀（46）出口端分别和三通另两端气密联通，单向阀（46）进口端和活塞杆（202）的密封盖（47）内空间气密联通；热交换器（4及6）相距一定间隔固定在热导率小的隔板（39）中、其两端面分别在隔板（39）的前后两个平面上，隔板（39）分隔箱体（38）内空间为前后空间（45及44），前后空间（45及44）内分别流动着热流体介质和冷流体介质；大于热交换器（4及6）端面的且热导率小的后隔热板（40）板面贴合在热交换器（4）后端面上并能在隔板后平面的热交换器（4及6）后端面之间往返滑动；大于热交换器（4及6）端面的且热导率小的前隔热板（41）板面贴合在热交换器（6）前端面上并能在隔板前平面的热交换器（6及4）前端面之间往返滑动；杆（42）穿过箱体（38）和前隔热板（41）连接、其另一端和连杆（34）一端连接，杆（43）穿过箱体（38）和后隔热板（40）连接、其另一端和连杆（35）一端连接，绕支点（36）转动的杠杆（37）两端分别和连杆（34及35）另一端连接，连杆（33）两端分别和连杆（34）、杠杆（37）的连接节点及叉子（31）上的摇臂（32）连接，杆30一端垂直于活塞杆（202）和其连接、其另一端位于叉子（31）内。

9.根据权利要求2或3所述低温热能转化为机械能的装置，其特征在于：   

      在储液罐（8）和冷却管（600）之间由可变节流阀气密联通；经可变节流阀调控液态低沸点工质（5）进入热交换管（400）内的流量，来调控旋转叶片式气动马达（101）的转速。

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