浅膨胀相循环发动的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种浅膨胀相循环发动机，包括汽化器、做功机构、冷凝器和工质泵送机构，所述汽化器的工质出口与所述做功机构的工质入口连通，所述做功机构的工质出口经所述冷凝器与所述工质泵送机构的工质入口连通，所述工质泵送机构的工质出口与所述汽化器的工质入口连通，所述做功机构的工质出口处的承压能力大于0.15MPa，所述做功机构的膨胀比小于1:100。本发明所公开的浅膨胀相循环发动机功率密度高，体积小，节约了生产成本。
【专利说明】浅膨胀相循环发动机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发动机，尤其是一种浅膨胀相循环发动机。
【背景技术】
[0002]传统的朗肯循环中，热气机中尽量让工质膨胀对外做功，这样会导致做功机构的体积大、功率密度低，所以急需发明一种功率密度高、体积小的浅膨胀相循环发动机。
【发明内容】
[0003]为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下:
一种浅膨胀相循环发动机，包括汽化器、做功机构、冷凝器和工质泵送机构，所述汽化器的工质出口与所述做功机构的工质入口连通，所述做功机构的工质出口经所述冷凝器与所述工质泵送机构的工质入口连通，所述工质泵送机构的工质出口与所述汽化器连通，所述做功机构的工质出口处的承压能力大于0.15MPa。
[0004]一种浅膨胀相循环发动机，包括汽化器、做功机构、冷凝器和工质泵送机构，所述汽化器的工质出口与所述做功机构的工质入口连通，所述做功机构的工质出口经所述冷凝器与所述工质泵送机构的工质入口连通，所述工质泵送机构的工质出口与所述汽化器的工质入口连通，所述做功机构的膨胀比小于1:100。
[0005]所述浅膨胀相循环发动机还包括热交换器式回热器，所述做功机构与所述冷凝器之间的连通通道设为所述热交换器式回热器的被冷却流体通道，所述工质泵送机构与所述汽化器之间的连通通道设为所述热交换器式回热器的被加热流体通道。
[0006]所述做功机构设为气缸活塞机构、轮式做功机构或设为转子式做功机构。
[0007]所述轮式做功机构设为透平。
[0008]所述转子式做功机构设为齿轮动力机构或设为罗茨做功机构。
[0009]所述工质泵送机构设为齿轮泵或设为罗茨泵。
[0010]所述汽化器设为内燃汽化器、外燃汽化器、锅炉、以太阳能为热源的太阳能热交换器或以设为余热为热源的余热热交换器。
[0011]所述做功机构的工质入口和所述做功机构的工质出口 一体化设置为往复流通口。
[0012]在所述汽化器与所述往复流通口之间的连通通道上设工质控制阀。
[0013]本发明中，所谓的汽化器是指能够使所述浅膨胀相循环发动机的工质发生汽化、过热化、临界化、超临界化或超超临界化的装置，它可以是锅炉、内燃汽化器、外燃汽化器、以太阳能为热源的太阳能热交换器或以余热为热源的余热热交换器等。
[0014]本发明中，所谓的做功机构是指一切可以利用气体工质膨胀和/或流动产生动力的机构，例如活塞式做功机构、透平(包括涡轮)、齿轮动力机构、罗茨动力机构等。
[0015]本发明中，所谓的冷凝器是指能够使所述浅膨胀相循环发动机的气体工质发生冷凝液化的装置，它可以是散热器，也可以是热交换器。
[0016]本发明中，所谓的工质泵送机构是指能够接收液体工质并可以将液体工质泵送到本发明所述汽化器中的机构，例如罗茨泵，齿轮泵等。
[0017]本发明中，所谓的工质可以是一切能够在所述汽化器中可以发生汽化、过热化、临界化、超临界化或超超临界化的物质，例如水、氟利昂、醚类等一切无机朗肯循环和有机朗肯循环中的工质。
[0018]本发明中，所谓的工质导出口设置的目的是当系统中采用内燃加热时，会生成工质造成系统内的压力不断增加；为防止系统内压力过高，在达到一定程度时，将多余工质放出。
[0019]本发明中，所述汽化器内的工质处于临界状态时，所述汽化器的气相区和所述汽化器的液相区可是同一空间。
[0020]本发明中所公开的浅膨胀相循环发动机与传统的朗肯循环的区别在于用高压回热的方式取代深度膨胀，以提高系统的功率密度。
[0021]本发明中，所述做功机构的工质出口处的承压能力可设为大于0.15MPa、0.2MPa、0.25MPa、0.3MPa、0.35MPa、0.4MPa、0.45MPa、0.5MPa、0.55MPa 0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、
0.85MPa、0.9MPa、0.95MPa、IMPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa 1.5MPa、1.6MPa、1.7MPa、
1.8MPa、1.9MPa、2.0MPa、2.lMPa、2.2MPa、2.3MPa、2.4MPa、2.5MPa 2.6MPa、2.7MPa、
2.8MPa、2.9MPa 或大于 3MPa。
[0022]本发明中，所述做功机构的膨胀比小于1:100,1:95、1:90、1:85、1:80、1:75、1:70、1:65、1:60、1:55、1:50、1:45、1:40:、1:35、1:30、1:25、1:20、1:15、1:10 或小于 1:5。
[0023]本发明中，所述做功机构的工质出口处的工质压力与所述做功机构的工质出口处的承压能力相匹配，即所述做功机构的工质出口处的最高工质压力达到其承压能力。
[0024]根据热能与动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统
坐寸ο
[0025]本发明的有益效果如下:
本发明所公开的浅膨胀相循环发动机功率密度高,体积小,节约了生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1所示的是本发明实施例1的结构示意图；
图2所示的是本发明实施例2的结构示意图；
图3所示的是本发明实施例3的结构示意图；
图4所示的是本发明实施例4的结构示意图；
图5所示的是本发明实施例5的结构示意图；
图6所示的是本发明实施例6的结构示意图；
图7所示的是本发明实施例7的结构示意图，
图中:
I汽化器、101外燃汽化器、102内燃汽化器、103工质导出口、2做功机构、201气缸活塞机构、202透平、203罗茨动力机构、204往复流通口、205工质控制阀、3冷凝器、4工质泵送机构、401罗茨泵、5热交换器式回热器。
【具体实施方式】[0027]实施例1
如图1所示的浅膨胀相循环发动机，包括汽化器1、做功机构2、冷凝器3和工质泵送机构4，所述汽化器I的工质出口与所述做功机构2的工质入口连通，所述做功机构2的工质出口经所述冷凝器3与所述工质泵送机构4的工质入口连通，所述工质泵送机构4的工质出口与所述汽化器I的工质入口连通，所述做功机构2工质出口处的承压能力大于
0.15MPa。
[0028]作为可以变换的实施方式，本实施例可以取消对所述做功机构2的工质出口处的承压能力的限定，改为限定所述做功机构2的膨胀比小于1:100。
[0029]实施例2
如图2所示的浅膨胀相循环发动机，其在实施例1的基础上:所述浅膨胀相循环发动机还包括热交换器式回热器5，将所述做功机构2与所述冷凝器3之间的连通通道设为所述热交换器式回热器5的被冷却流体通道，将所述工质泵送机构4与所述汽化器I之间的连通通道设为所述热交换器式回热器5的被加热流体通道，所述做功机构2的工质出口处的承压能力大于0.3MPa。
[0030]作为可以变换的实施方式，本实施例可以取消对所述做功机构2的工质出口处的承压能力的限定，改为限定所述做功机构2的膨胀比小于1:80。
[0031]实施例3
如图3所示的浅膨胀相循环发动机，其在实施例2的基础上:将所述汽化器I设为外燃汽化器101，将所述做功机构2设为气缸活塞机构201，所述气缸活塞机构201上对应设置有进气门和排气门，所述工质泵送机构4设为罗茨泵401，所述罗茨泵401的工质出口经所述热交换器式回热器5的被加热流体通道与所述汽化器I的气相区连通，所述做功机构2的工质出口处的承压能力大于0.6MPa。
[0032]作为可以变换的实施方式，本实施例可以取消对所述做功机构2的工质出口处的承压能力的限定，改为限定所述做功机构2的膨胀比小于1:70。
[0033]作为可以变换的实施方式，所述热交换式回热器5可以取消。
[0034]作为可以变换的实施方式，所述工质泵送机构4可以改设为齿轮泵。
[0035]本发明的所有实施方式均可参照本实施例将所述泵送机构4的工质出口经所述热交换器式回热器5的被加热流体通道与所述汽化器I的气相区连通。
[0036]实施例4
如图4所示的浅膨胀相循环发动机，其与实施例3的区别在于:将所述做功机构2改设为轮式做功机构，具体地将所述做功机构2设为透平202，所述做功机构2的工质出口处的承压能力大于1.5MPa。
[0037]作为可以变换的实施方式，本实施例可以取消对所述做功机构2的工质出口处的承压能力的限定，改为限定所述做功机构2的膨胀比小于1:60。
[0038]实施例5
如图5所示的浅膨胀相循环发动机，其与实施例4的区别在于:将所述做功机构2改设为转子式做功机构，具体地将所述做功机构2设为罗茨动力机构203，所述汽化器I改设为内燃汽化器102，在所述热交换器式回热器5的被冷却流体出口与所述冷凝器3之间的连通通道上设工质导出口 103，所述做功机构2的工质出口处的承压能力大于2.0MPa0[0039]作为可以变换的实施方式，本实施例可以取消对所述做功机构2的工质出口处的承压能力的限定，改为限定所述做功机构2的膨胀比小于1:40。
[0040]作为可以变换的实施方式，所述转子式做功机构可以改设为齿轮动力机构。
[0041]作为可以变换的实施方式，所述工质导出口 103处设控制阀。
[0042]实施例6
如图6所示的浅膨胀相循环发动机，其与实施例5的区别在于:所述罗茨泵401的工质出口经所述热交换器式回热器5的被加热流体通道与所述汽化器I的液相区连通，所述做功机构2的工质出口处的承压能力大于3.0MPa0
[0043]作为可以变换的实施方式，本实施例可以取消对所述做功机构2的工质出口处的承压能力的限定，改为限定所述做功机构2的膨胀比小于1:30。
[0044]本发明的所有实施方式均可参照本实施例将所述泵送机构4的工质出口经所述热交换器式回热器5的被加热流体通道与所述汽化器I的液相区连通。
[0045]实施例7
如图7所示的浅膨胀相循环发动机，其与实施例3的区别在于:所述气缸活塞机构201的工质入口和所述气缸活塞机构201的工质出口一体化设置为往复流通口 204，在所述外燃汽化器101与所述往复流通口 204之间的连通通道上设工质控制阀205，当所述气缸活塞机构201内的气体工质经往复流通口 204进入所述热交换器式回热器5时，关闭所述工质控制阀205，所述做功机构2的工质出口处的承压能力大于4.0MPa0
[0046]作为可以变换的实施方式，本实施例可以取消对所述做功机构2的工质出口处的承压能力的限定，改为限定所述做功机构2的膨胀比小于1:10。
[0047]作为可以变换的实施方式，所述工质控制阀205可以取消。
[0048]本发明的所有将做功机构2设为气缸活塞机构的实施方式中，均可以参照实施例7将所述做功机构2的工质入口和所述做功机构2的工质出口一体化设置为往复流通口204。
[0049]上述的所有实施方式都可以参照实施例3将所述汽化器I设为外燃汽化器101，或参照实施例5将所述汽化器I设为内燃汽化器102并在所述热交换器式回热器5与所述冷凝器3之间的连通通道上设工质导出口 103，或者将所述汽化器I设为锅炉、以太阳能为热源的太阳能热交换器或以余热为热源的余热热交换器。
[0050]上述所有实施方式中都可选择地将做功机构2的工质出口处的承受压力能力改设为大于 0.15MPa、0.2MPa、0.25MPa、0.3MPa、0.35MPa、0.4MPa、0.45MPa、0.5MPa、0.55MPa
0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.85MPa、0.9MPa、0.95MPa、IMPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa
1.5MPa、l.6MPa、l.7MPa、l.8MPa、1.9MPa、2.0MPa、2.lMPa、2.2MPa、2.3MPa、2.4MPa、
2.5MPa 2.6MPa、2.7MPa、2.8MPa、2.9MPa或改设为大于3MPa。此时，所述做功机构2的工质出 口 处的工质压力分别对应大于 0.15MPa、0.2MPa、0.25MPa、0.3MPa、0.35MPa、0.4MPa、
0.45.Pa、0.5MPa、0.55MPa 0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.85MPa、0.9MPa、0.95MPa、lMPa、
1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa 1.5MPa、1.6MPa、1.7MPa、1.8MPa、1.9MPa、2.0MPa、2.1MPa、
2.2MPa、2.3MPa、2.4MPa、2.5MPa 2.6MPa、2.7MPa、2.8MPa、2.9MPa 或大于 3MPa。
[0051]上述所有实施方式中都可选择地将所述做功机构2的膨胀比改设为小于1:100，1:95、1:90、1:85、1:80、1:75、1:70、1:65、1:60、1:55、1:50、1:45、1:40:、1:35、1:30、1:25、1:20、1:15、1:10或改设为小于1:5。
[0052]本发明的所有实施方式中不同时限定所述做功机构2的工质出口处的承压能力和所述做功机构2的膨胀比。
[0053]显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种浅膨胀相循环发动机，其特征在于:包括汽化器(I)、做功机构(2)、冷凝器(3)和工质泵送机构(4)，所述汽化器(I)的工质出口与所述做功机构(2)的工质入口连通，所述做功机构(2 )的工质出口经所述冷凝器(3 )与所述工质泵送机构(4)的工质入口连通，所述工质泵送机构(4)的工质出口与所述汽化器(I)的工质入口连通，所述做功机构(2)的工质出口处的承压能力大于0.15MPa。
2.一种浅膨胀相循环发动机，其特征在于:包括汽化器(I)、做功机构(2)、冷凝器(3)和工质泵送机构(4)，所述汽化器(I)的工质出口与所述做功机构(2)的工质入口连通，所述做功机构(2)的工质出口经所述冷凝器(3)与所述工质泵送机构(4)的工质入口连通，所述工质泵送机构(4)的工质出口与所述汽化器(I)的工质入口连通，所述做功机构(2)的膨胀比小于1:100。
3.如权利要求1或2所述浅膨胀相循环发动机，其特征在于:所述浅膨胀相循环发动机还包括热交换器式回热器(5 )，所述做功机构(2 )与所述冷凝器(3 )之间的连通通道设为所述热交换器式回热器(5 )的被冷却流体通道，所述工质泵送机构(4 )与所述汽化器(I)之间的连通通道设为所述热交换器式回热器(5 )的被加热流体通道。
4.如权利要求1或2所述浅膨胀相循环发动机，其特征在于:所述做功机构(2)设为气缸活塞机构(201)、轮式做功机构或设为转子式做功机构。
5.如权利要求4所述浅膨胀相循环发动机，其特征在于:所述轮式做功机构设为透平(202)。
6.如权利要求4所述浅膨胀相循环发动机，其特征在于:所述转子式做功机构设为齿轮动力机构或设为罗茨动力机构(203)。
7.如权利要求1或2所述浅膨胀相循环发动机，其特征在于:所述工质泵送机构设为齿轮泵或设为罗茨泵(401)。
8.如权利要求1或2所述浅膨胀相循环发动机，其特征在于:所述汽化器(I)设为内燃汽化器(102)、外燃汽化器(101)、锅炉、以太阳能为热源的太阳能热交换器或设为以余热为热源的余热热交换器。
9.如权利要求1或2所述浅膨胀相循环发动机，其特征在于:所述做功机构(2)的工质入口和所述做功机构(2)的工质出口一体化设置为往复流通口(204)。
10.如权利要求9所述浅膨胀相循环发动机，其特征在于:在所述汽化器(I)与所述往复流通口( 204 )之间的连通通道上设工质控制阀(205 )。
【文档编号】F02B41/02GK103452700SQ201310374064
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2012年8月28日
【发明者】靳北彪 申请人:摩尔动力(北京)技术股份有限公司