专利名称：低热发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低热发动机，用于把低温热能转化为机械能，属于能量转换装置。
背景技术：
在实践中，伴随工业生产，通常有很多种携热介质被排放，如电厂蒸汽机排气、窑炉烟 气、生产降温排气和钢铁厂冷却水等，排放介质携带的热量被白白浪费掉，造成大气热污染。
以建材厂辊道窑炉降温排气为例，排气温度一般为140 180'C，排气道直径为0. 8 1. 2m， 气流速度为15 17m/s。以排气温度180'C、排气道直径为lm、气流速度为17m/s、冷却水水 温为40。C为例计算，每小时排入大气的热量为(1/2) 2X3. 14X17X3600X (180-40) XI. 293 =8696562. 8千焦，相当于2415. 7千瓦电炉1小时发出的热量。
可见，热能浪费严重，不仅存在能源浪费问题，而且还会造成大气变暖，破坏生存环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低热发动机，能够把低温热能转化为机械能，减小能源浪费， 保护生存环境。
本发明所述的低热发动机，有接受余热介质进行热交换的低沸点介质蒸发器，蒸发器的 介质出口连接叶轮仓的一级仓，蒸发器的介质进口连接叶轮仓的二级仓， 一级仓的出口连接 二级仓的进口，叶轮仓包括仓体、仓体内的叶片和叶轮轴，叶轮轴直径小于仓体内腔内径， 叶轮轴一侧与仓体内腔一侧紧密接触形成隔离处，连接仓体的进口和出口分别位于隔离处的 两侧，叶片穿过叶轮轴上的叶片穿孔并且与仓体内腔紧密接触，隔离板将仓体内腔分隔为一 级仓和二级仓两段。
二氟甲烷等低沸点介质蒸发器经过热交换，接受携热介质的携带余热后，形成高温高压 气体，进入一级仓，推动叶片转动， 一片或两片叶片构成叶轮，叶轮轴一侧与仓体内腔一侧 紧密接触形成隔离处，叶片随着叶轮轴的转动通过叶轮轴上的叶片穿孔有位移变化，保证叶 片与仓体内腔紧密接触而形成的隔离性能，高温高压气体继而进入二级仓，余热使介质气化 进一步推动叶片转动，从转动的叶轮轴得到输出动力，可直接提供转动动力，可直接驱动发 电机、球磨机和风机等动力设备。余热介质，如电厂蒸汽机排气、窑炉烟气、生产降温排气 和钢铁厂冷却水等，经过热交换后，热量被吸收利用，减轻了能源浪费，保护了生存环境。
如果一个循环过程余热利用程度不够，可再增设三级、四级或更多的叶轮仓并用，使余热得 到充分利用。
可在叶轮轴的外端连接惯性轮，方便叶轮轴的惯性旋转以及稳定性，有利于低温排气直 接回流到蒸发器，减少潜热损失，提高利用率。
在二级仓上设低沸点介质第二进口和低沸点介质第二出口，低沸点介质第二进口和第二 出口之间连接有冷凝器，通过冷凝器，创造低压环境，使蒸汽做功和介质循环。
在二级仓的各进口和各出口上分别设回止阀，也称逆止阀，保证低沸点介质的单向运行， 防止逆向回流，提高转化率。
二级仓低沸点介质进口设雾化器，利于再次进入二级仓的低沸点介质雾化，吸收余热， 再次做功。
二级仓低沸点介质进口与冷凝器之间连接增压泵，压力不够时，可启动增压泵，补充提 供低沸点介质的流动动力和雾化压力，保持压力稳定。还可以在低沸点介质进口与增压泵之 间连接储压器并设回止阀，用于自行形成输送压力，节约能耗，储压器可以为一个简单的封 闭容器，上部充有惰性气体，下部盛装液态的低沸点介质，由于惰性气体的弹性压縮，可使 压力保持在一定范围内，并自动控制增压泵间断运行，达到节能目的。对于小功率发电装置， 如太阳能热水发电，可将发电机和变速箱与本发明发动机组装为一体，增加气密性，减少密 封摩擦损失。
在蒸发器上设第二进口并配有受压力控制的雾化器，蒸发器第二进口与储压器出口连通， 当蒸发器压力小于设定值时，从蒸发器的第二进口喷入雾化的低沸点介质经吸热后气化膨胀， 维持蒸发器内的高压环境。
本发明中的各连接管路上可设控制阀，对发动机输出功进行控制，也可使用电磁阀，方 便进行自动控制。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果
本发明低热发动机，结构科学合理，能够有效地把低温热能转化为机械能，尤其是充分 利用电厂蒸汽机排气、窑炉烟气、生产降温排气和钢铁厂冷却水等排放介质携带的余热，减 小能源浪费，保护生存环境。本发明低热发动机也可直接使用太阳能热水。
图l、本发明一实施例结构原理示意图。 图2、本发明实施例中的叶轮仓结构示意图。 图3、叶轮腔内壁型线示意图。 图4、叶轮仓中叶片结构示意图。
图5、叶轮仓中两个叶片的配合结构示意图。
图中1、蒸发器2、调节阀3、 一级仓4、叶片5、连接管6、进口 7、 进口8、二级仓9、出口 10、11、出口 12、冷凝器13、增压泵14、储压器 15、 惰性气体16、低沸点介质17、出口 18、叶轮轴19、仓体内腔20、21、进口 22、 端盖23、隔离板24、惯性轮25、轴承26、密封圈。
具体实施例方式
结合上述实施例附图对本发明作进一步说明。
如图所示，本发明所述的低热发动机，有接受余热介质进行热交换的低沸点介质蒸发器1， 蒸发器l的介质出口经过调节阀2连接叶轮仓的一级仓3 (为方便理解，图1中一级仓和二级 仓进行了分离独立图示)，蒸发器1的介质进口 21连接叶轮仓的二级仓8的出口 9， 一级仓的 出口 17通过连接管5连接二级仓8的进口 7，叶轮仓包括仓体、仓体内的叶片和叶轮轴18， 叶轮轴18直径小于仓体内腔19的内径，叶轮轴18上侧与仓体内腔19的上侧紧密接触形成 隔离处，连接仓体的进口20、 7和出口17、 9分别位于隔离处的两侧，叶片4穿过叶轮轴18 上的叶片穿孔并且与仓体内腔19紧密接触，隔离板23将仓体内腔分隔为一级仓3和二级仓8 两段，叶轮轴18的外端连接有惯性轮24，用于调整和保持旋转惯性。将部分低温蒸汽直接压 回蒸发器，提高热利用率。
二级仓8上设有低沸点介质第二进口 6和低沸点介质第二出口 11、 10，进口 6上设有雾 化器，低沸点介质第二进口 6和第二出口 11、 10之间依次连接有储压器14、增压泵13和冷 凝器12，储压器14为一封闭容器，下部盛装有液态的低沸点介质16，上部为由低沸点介质 16封闭的惰性气体15，实现压力保持在一定范围内。
二级仓的各进口 6、 7和各出口 9、 11、 IO上分别设有回止阀，出口 IO上连接电磁阀， 方便自动调节和启动辅助控制。储压器14进口上设回止阀。
蒸发器1上设第二进口并配有受压力控制的雾化器，蒸发器第二进口与储压器14出口连 通，当蒸发器1的压力小于设定值时，从蒸发器l的第二进口喷入雾化的低沸点介质经吸热 后气化膨胀，维持蒸发器内的高压环境。
叶轮仓两端的叶轮轴处设有轴承25，利于叶轮轴18的旋转，叶轮仓两端及内腔的隔离板 23处分别设有密封圈26，加强气密性能。
叶轮腔内壁为非圆形，如图3型线示意图所示，其型线方程为b=L/2 + e*SinA ，式中 L为叶片长度，e为图示中圆心O，与圆心O的圆心距(O，为叶轮轴的圆心，O为外圆圆心)，
b为圆心O'到叶轮腔内壁的距离(为型线函数，属于变量，随夹角A的变化而变化)，A为b 与X正轴的夹角，范围为0—360度。叶轮腔内壁呈型线设计，保证了叶片边缘始终与仓体内 腔内壁紧密接触而形成隔离，既保证气密性，又将叶片摩擦降到最小。 工作原理
二氟甲垸等低沸点介质蒸发器1经过热交换，接受余热介质(如电厂蒸汽机排气、窑炉 烟气、生产降温排气和钢铁厂冷却水等)的携带余热后，形成高温高压气体，进入一级仓3， 推动叶片4转动，叶轮可以由一片叶片构成，也可由两片构成，叶片随着叶轮轴18的转动通 过叶轮轴18上的叶片穿孔有位移变化， 一方面，保证叶轮轴18上侧与仓体内腔19上侧始终 紧密接触形成隔离处，另一方面，保证叶片边缘始终与仓体内腔19内壁紧密接触而形成的隔 离性能，高温高压气体继而从出口 17经过连接管5进入二级仓8，进一步释放余热推动叶片 转动，从转动的叶轮轴得到输出动力，可直接驱动发电机、球磨机和风机等动力设备。
冷凝器12创造低压环境，为发动机的运行创造条件；增压泵13可补充提供低沸点介质 的流动动力和雾化压力；储压器14用于自行控制增压泵13，自行储存输送压力，节约能耗。
如果一个循环过程降温力度不够，可再增设三级、四级或更多叶轮仓并用，使余热得到 充分利用。
权利要求
1、一种低热发动机，其特征在于有接受余热介质进行热交换的低沸点介质蒸发器，蒸发器的介质出口连接叶轮仓的一级仓，蒸发器的介质进口连接叶轮仓的二级仓，一级仓的出口连接二级仓的进口，叶轮仓包括仓体、仓体内的叶片和叶轮轴，叶轮轴直径小于仓体内腔内径，叶轮轴一侧与仓体内腔一侧紧密接触形成隔离处，连接仓体的进口和出口分别位于隔离处的两侧，叶片穿过叶轮轴上的叶片穿孔并且与仓体内腔紧密接触，隔离板将仓体内腔分隔为一级仓和二级仓两段。
2、 根据权利要求l所述的低热发动机，其特征在于叶轮轴的外端连接有惯性轮。
3、 根据权利要求1所述的低热发动机，其特征在于二级仓上设有低沸点介质第二进口和 低沸点介质第二出口，低沸点介质第二进口和第二出口之间连接有冷凝器。
4、 根据权利要求3所述的低热发动机，其特征在于二级仓的各进口和各出口上分别设有 回止阀。
5、 根据权利要求l、 2、 3或4所述的低热发动机，其特征在于二级仓低沸点介质进口设 有雾化器。
6、 根据权利要求5所述的低热发动机，其特征在于二级仓低沸点介质进口与冷凝器之间 连接有增压泵。
7、 根据权利要求6所述的低热发动机，其特征在于二级仓低沸点介质进口与增压泵之间 连接有储压器并设回止阀。
8、 根据权利要求7所述的低热发动机，其特征在于储压器为一封闭容器。
全文摘要
本发明涉及一种低热发动机，属于能量转换装置，有接受余热介质进行热交换的低沸点介质蒸发器，蒸发器的介质出口连接叶轮仓的一级仓，蒸发器的介质进口连接叶轮仓的二级仓，一级仓的出口连接二级仓的进口，叶轮仓包括仓体、仓体内的叶片和叶轮轴，叶轮轴直径小于仓体内腔内径，叶轮轴一侧与仓体内腔一侧紧密接触形成隔离处，连接仓体的进口和出口分别位于隔离处的两侧，叶片穿过叶轮轴上的叶片穿孔并且与仓体内腔紧密接触，隔离板将仓体内腔分隔为一级仓和二级仓两段。能够把低温热能转化为机械能，减小能源浪费，保护生存环境。
文档编号F01K27/00GK101363332SQ20081014024
公开日2009年2月11日 申请日期2008年9月19日 优先权日2008年9月19日
发明者殷红波 申请人:殷红波