CN221002883U - 一种超流体二氧化碳马达系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超流体二氧化碳马达系统，包括超流体二氧化碳马达、空气能主机、增压机和贮存罐；贮存罐的出口端通过管道连接空气能主机的进口端；空气能主机的出口端通过管道连接增压机的低压进口端，以用于将吸收外界环境热量而成为低温气体的二氧化碳输入至增压机，而增压机将低温气体二氧化碳转化为超流体二氧化碳；增压机的高压出口端通过管道连接贮存罐的入口端；增压机的高压出口端通过管道连接超流体二氧化碳马达的进口端；超流体二氧化碳马达的出口端通过管道连接空气能主机的进口端。本实用新型通过在增压机与马达之间增设与增压机配合的空气能主机，能提高系统的能效比，让系统可以更节能。

Description

一种超流体二氧化碳马达系统

技术领域

本实用新型涉及马达系统技术领域,具体是涉及一种超流体二氧化碳马达系统。

背景技术

气动马达是通过马达的进出口处的压力差，将压缩空气的压力能转换为旋转的机械能的装置。而且，气动马达不需要复杂的控制系统，通过限制供气压力或排气流量，很容易就能够改变扭矩或转速。气动马达的工作原理大致可以分为四个步骤：

1.压缩空气供给：气动马达通常通过一个气源(如压缩机)供给压缩空气。这些压缩空气的压力和流量需要根据气动马达的要求进行调整。

2.气动马达的气缸运动：压缩空气通过气动马达的气缸进入，驱动活塞在气缸内往复运动。气动马达通常有多个气缸，通过不同的工作节拍和配气方式可实现连续的运动。

3.能量转换：马达的气缸运动将压缩空气的能量转换为机械能。这通常通过活塞的运动来实现，活塞在气缸内的行进过程中通过连杆将线性运动转化为旋转运动。

4.输出动力：转化为旋转运动的机械能可以通过输出轴连接到其他设备，如泵、发电机或机械设备等等，实现工作输出。

气动马达具有不少优点，因此，其常被用于需要较高转矩和低转速的场合，如工业生产线、汽车制造和机械设备等等领域，例如申请公布号CN104512236A公开的一种节能型车辆动力系统，其公开了一个可作为纯气动马达工作的燃料气动马达的工作方式，其主要用以驱动车轮等等。

但是，这些采用压缩空气作为气源的马达系统是使用压缩机电机所消耗的电能来实现空气的增压的，在增压过程中将电机产生的能量转变为压缩空气的内能，然后再通过气动马达将压缩空气内能转变为机械能，其最大的能效即是将压缩机电机产生的能量全部转化为机械能，亦即能效系数最大为1，这就使得这些马达系统在能效比方面还不够高，从而使其在节能方面还存在改进的空间。

实用新型内容

针对以上现有技术所存在的问题，本实用新型的目的是提供一种超流体二氧化碳马达系统，其通过在增压机与马达之间设置一个用于供二氧化碳与外界环境空气进行热交换的空气能主机，使得二氧化碳在进入增压机前吸收环境空气中的热量增焓，再进入到增压机时，增压机将二氧化碳通过增压实现升温和第二次增焓，从而能够提高系统的能效比，且该系统可实现能效系数大于2，亦即系统可以更节能。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种超流体二氧化碳马达系统，包括超流体二氧化碳马达、空气能主机、增压机和贮存罐；所述贮存罐的出口端通过管道连接所述空气能主机的进口端，以用于往所述空气能主机输入二氧化碳；所述空气能主机的出口端通过管道连接所述增压机的低压进口端，以用于将吸收外界环境中的低品位热量而成为低温气体的二氧化碳输入至所述增压机，而所述增压机将低温气体二氧化碳增压升温转化为超流体二氧化碳；所述增压机的高压出口端通过管道连接所述贮存罐的入口端，以使所述贮存罐可用于回收二氧化碳；所述增压机的高压出口端通过管道连接所述超流体二氧化碳马达的进口端，以用于将超流体二氧化碳输入至所述超流体二氧化碳马达，实现能量供给；所述超流体二氧化碳马达的出口端通过管道连接所述空气能主机的进口端，以用于所述超流体二氧化碳马达的出口端的降压后降温的二氧化碳输入到所述空气能主机进行热交换；所述增压机的出气压力范围和所述超流体二氧化碳马达的进口端的进气压力范围均为72-180kg，而所述超流体二氧化碳马达的出口端的出气压力范围为5-65kg。上述设置能够方便提高能效比，使得系统更节能。

进一步地，进入所述空气能主机的二氧化碳吸收外界环境热量成为低温气体，且该外界环境温度需要为-50℃以上，而吸热后的低温气体二氧化碳能达到的最高温度为不高于外界环境温度。

进一步地，通过所述超流体二氧化碳马达的出口端排出的经降压后降温的二氧化碳的温度低于外界环境空气温度2℃以上。

进一步地，在所述增压机的高压出口端的压力未达到设定值且所述增压机的低压进口端的压力低于设定值时，所述贮存罐往所述空气能主机输出二氧化碳，二氧化碳流动至所述增压机，直至所述增压机的低压进口端和高压出口端的压力值均达到设定值，则所述贮存罐停止输出二氧化碳；当高压出口端的压力达到设定值而低压进口端高于设定值时则由所述贮存罐回收二氧化碳，直至所述增压机的高压出口端和低压进口端的压力值均达到设定值。

进一步地，在所述贮存罐的出口端和入口端分别设置有第一电动球阀和第二电动球阀，从而能够方便地实现贮存罐的进、出口的开关和二氧化碳的流量调节。

进一步地，在所述超流体二氧化碳马达的进口端的管道上还设置有第三电动球阀，从而能够方便实现流量的控制。

进一步地，在所述增压机的出口端的管道上还设置有一单向阀，从而能够防止二氧化碳倒流。

进一步地，所述增压机为全封闭高压气体增压机。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型在超流体二氧化碳马达与增压机之间设置一个空气能主机，该空气能主机可以用于供超流体二氧化碳马达出口端的经降压降温后的二氧化碳进行热交换，具体是使降压后降温的二氧化碳吸收外界环境空气中的低品位热量成为低于环境温度的低温气体，然后通过增压机将低温气体二氧化碳增压，从而使得二氧化碳转变为超流体二氧化碳。因此，本实用新型通过设置空气能主机，通过二氧化碳吸收环境中的低品位热量实现第一次增焓，再配合增压机使得低温气体二氧化碳转变为超流体二氧化碳实现第二次增焓，再通过超流体二氧化碳马达系统将二氧化碳吸收环境中的热量与增压机做功转变为机械能，从而使得能效比更高，也更为节能。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的一种超流体二氧化碳马达系统的整体框架原理图；

图2是本实用新型实施例二的一种超流体二氧化碳马达系统的使用方法的原理流程图。

附图标记：

1、超流体二氧化碳马达；2、空气能主机；3、增压机；4、贮存罐；5、第一电动球阀；6、第二电动球阀；7、单向阀；8、第三电动球阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对实用新型做进一步阐述，下述说明仅是示例性的，不限定实用新型的保护范围。

实施例一：

参考图1，一种超流体二氧化碳马达系统，包括：超流体二氧化碳马达1、空气能主机2、增压机3和贮存罐4；贮存罐4的出口端通过管道连接空气能主机2的进口端，以用于往空气能主机2输入二氧化碳；空气能主机2的出口端通过管道连接增压机3的低压进口端，以用于将吸收外界环境中的低品位热量而成为低温气体的二氧化碳输入至增压机3，接着，增压机3将低温气体的二氧化碳增压，增压的同时二氧化碳升温，增压达到一定压力时成为超流体二氧化碳；增压机3的高压出口端通过管道连接贮存罐4的入口端，以使贮存罐4可用于回收二氧化碳；增压机3的高压出口端通过管道连接超流体二氧化碳马达1的进口端，以用于将超流体二氧化碳输入至超流体二氧化碳马达1，实现能量供给；超流体二氧化碳马达1的出口端通过管道连接空气能主机2的进口端，以用于将超流体二氧化碳在超流体二氧化碳马达1的出口端降压降温后输入到空气能主机2进行热交换；具体地说，增压机3的出气压力范围和超流体二氧化碳马达1的进口端的进气压力范围均为72-180kg，亦即进入到超流体二氧化碳马达1内的二氧化碳的气压为72-180kg，从而能够保证二氧化碳有足够的气压进入到超流体二氧化碳马达1内，以避免能够的供给过高或过低而影响超流体二氧化碳马达1的正常使用，而超流体二氧化碳马达1的出口端的出气压力范围为5-65kg。

具体地说，进入空气能主机2的二氧化碳吸收外界环境热量成为低温气体，且该外界环境温度需要为-50℃以上，而吸热后的低温气体二氧化碳能达到的最高温度为不高于外界环境温度。例如，当外界环境温度为10℃时，而二氧化碳进入到空气能主机2内换热后所能够达到的最高温度为10℃。

更具体地说，通过超流体二氧化碳马达1的出口端降压后降温的二氧化碳的温度低于外界环境空气温度2℃以上。同理，当外界环境温度为10℃时，通过超流体二氧化碳马达1排出的降压降温后的二氧化碳的最高温度为8℃。

在增压机3的高压出口端的压力未达到设定值且增压机3的低压进口端的压力低于设定值时，贮存罐4往空气能主机2输出二氧化碳，二氧化碳流动至增压机3，直至增压机3的低压进口端和高压出口端的压力值均达到设定值，则贮存罐4停止输出二氧化碳；当高压出口端的压力达到设定值而低压进口端高于设定值时则由贮存罐4回收二氧化碳，直至增压机3的高压出口端和低压进口端的压力值均达到设定值。通过上述设置能够用于保持增压机3的进出口压力的平衡。

在贮存罐4的出口端和入口端分别设置有第一电动球阀5和第二电动球阀6，从而能够方便地实现贮存罐4的进、出口的开关和二氧化碳的流量调节。

在超流体二氧化碳马达1的进口端的管道上还设置有第三电动球阀8，从而能够方便控制二氧化碳的流量。

为了防止冷媒倒流而影响运转，在增压机3的出口端的管道上还设置有一单向阀7。

在本实施例中，增压机3为全封闭高压气体增压机3，增压机3的低压进口端用于输入低温气体二氧化碳，而增压机3的高压出口端可排出超流体二氧化碳，通过控制增压机3的增压比就可以保证高压出口端的超流体二氧化碳的压力在设定值。

由于空气能主机2的结构为现有技术，这里不再具体展开介绍其结构和原理，另外，其整体在运行时的能效比较高。

另外，该超流体二氧化碳马达1的结构与现有的气动马达的结构也基本一致，使用方式也基本一致，这里也不再具体赘述。

二氧化碳是一种新兴的自然工质，从对环境的影响来看，除水和空气以外，是与环境最为友善的传热工质，此外，二氧化碳还具有良好的安全性和化学稳定性等。

实施例二：

参考图2，本实用新型还提供有一种超流体二氧化碳马达系统的使用方法，其采用上述的超流体二氧化碳马达系统，包括如下步骤：

S1、系统启动，在增压机3的高压出口端的压力未达到设定值，同时增压机3的低压进口端的压力低于设定值时，通过贮存罐4往空气能主机2输出二氧化碳，然后二氧化碳流动至增压机3，以使增压机3的低压进口端和高压出口端的压力值均达到设定值，亦即这时的第一电动球阀5为开启状态；

当高压出口端的压力达到设定值而低压进口端高于设定值时则由贮存罐4开启第二电动球阀6回收二氧化碳，以使增压机3的高压出口端和低压进口端的压力值均达到设定值；

S2、二氧化碳平衡完成后，贮存罐4关闭，亦即这时的第一电动球阀5和第二电动球阀6均为关闭状态；

S3、进入空气能主机2的二氧化碳在空气能主机2中吸收外界环境空气中的低品位热量成为低温气体，此时的外界环境温度需要为-50℃以上，而低温气体二氧化碳所能达到的最高温度为不高于外界环境温度；所以，如果当外界环境温度为10℃时，而二氧化碳进入到空气能主机2内换热后所能够达到的最高温度为10℃；

S4、吸热后的低温气体二氧化碳在空气能主机2排出并输入至增压机3，且低温气体二氧化碳经过增压机3增压后转变为超流体二氧化碳；增压机3的出气压力范围为72-180kg；

S5、超流体二氧化碳在增压机3排出并输入至超流体二氧化碳马达1，实现能量供给，亦即这时的第三电动球阀8为开启状态，该超流体二氧化碳在超流体二氧化碳马达1的出口端降压同时降温排出，排出的二氧化碳的温度低于外界环境空气温度2℃以上，所以，如果当外界环境温度为10℃时，通过超流体二氧化碳马达1的出口端降压降温排出的二氧化碳的温度为8℃以下；超流体二氧化碳马达1的进口端的进气压力范围均为72-180kg，超流体二氧化碳马达1的出口端的出气压力范围是5-65kg，所以，进入到超流体二氧化碳马达1内的二氧化碳的气压为72-180kg，从而能够保证二氧化碳有足够的气压进入到超流体二氧化碳马达1内，以避免能量供给过高或过低而影响超流体二氧化碳马达1的正常使用；

S6、经超流体二氧化碳马达1的出口端排出的降压并同时降温的二氧化碳往空气能主机2输入；

S7、重复上述S3-S6步骤。

综上所述，本实用新型在超流体二氧化碳马达与增压机之间设置一个空气能主机，该空气能主机可以用于供超流体二氧化碳马达出口端的经降压降温后的二氧化碳进行热交换，具体是使降压后降温的二氧化碳吸收外界环境空气中的低品位热量成为低于环境温度的低温气体，然后通过增压机将低温气体二氧化碳增压，从而使得二氧化碳转变为超流体二氧化碳。因此，本实用新型通过设置空气能主机，通过二氧化碳吸收环境中的低品位热量，再配合增压机使得低温气体二氧化碳转变为超流体二氧化碳，再通过超流体二氧化碳马达系统将二氧化碳吸收环境中的热量与增压机做功转变为机械能，从而使得能效比更高，也更为节能。

本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变形不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变形属于实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。

Claims (8)

1.一种超流体二氧化碳马达系统，其特征在于：

包括超流体二氧化碳马达、空气能主机、增压机和贮存罐；

所述贮存罐的出口端通过管道连接所述空气能主机的进口端，以用于往所述空气能主机输入二氧化碳；所述空气能主机的出口端通过管道连接所述增压机的低压进口端，以用于将吸收外界环境中的低品位热量而成为低温气体的二氧化碳输入至所述增压机，而所述增压机将低温气体二氧化碳增压升温转化为超流体二氧化碳；所述增压机的高压出口端通过管道连接所述贮存罐的入口端，以使所述贮存罐可用于回收二氧化碳；所述增压机的高压出口端通过管道连接所述超流体二氧化碳马达的进口端，以用于将超流体二氧化碳输入至所述超流体二氧化碳马达，实现能量供给；所述超流体二氧化碳马达的出口端通过管道连接所述空气能主机的进口端，以用于所述超流体二氧化碳马达的出口端的降压后降温的二氧化碳输入到所述空气能主机进行热交换；

所述增压机的出气压力范围和所述超流体二氧化碳马达的进口端的进气压力范围均为72-180kg，而所述超流体二氧化碳马达的出口端的出气压力范围为5-65kg。

2.根据权利要求1所述的超流体二氧化碳马达系统，其特征在于：

进入所述空气能主机的二氧化碳吸收外界环境热量成为低温气体，且该外界环境温度需要为-50℃以上，而吸热后的低温气体二氧化碳能达到的最高温度为不高于外界环境温度。

3.根据权利要求2所述的超流体二氧化碳马达系统，其特征在于：

通过所述超流体二氧化碳马达的出口端排出的经降压后降温的二氧化碳的温度低于外界环境空气温度2℃以上。

4.根据权利要求1所述的超流体二氧化碳马达系统，其特征在于：

在所述增压机的高压出口端的压力未达到设定值且所述增压机的低压进口端的压力低于设定值时，所述贮存罐往所述空气能主机输出二氧化碳，二氧化碳流动至所述增压机，直至所述增压机的低压进口端和高压出口端的压力值均达到设定值，则所述贮存罐停止输出二氧化碳；当高压出口端的压力达到设定值而低压进口端高于设定值时则由所述贮存罐回收二氧化碳，直至所述增压机的高压出口端和低压进口端的压力值均达到设定值。

5.根据权利要求1所述的超流体二氧化碳马达系统，其特征在于：

在所述贮存罐的出口端和入口端分别设置有第一电动球阀和第二电动球阀。

6.根据权利要求1所述的超流体二氧化碳马达系统，其特征在于：

在所述超流体二氧化碳马达的进口端的管道上还设置有第三电动球阀。

7.根据权利要求1所述的超流体二氧化碳马达系统，其特征在于：

在所述增压机的出口端的管道上还设置有一单向阀。

8.根据权利要求1所述的超流体二氧化碳马达系统，其特征在于：

所述增压机为全封闭高压气体增压机。