一种多用途热动力泵系统的制作方法

本发明涉及热动力循环系统，特别是利用吸收的热能输送流体、加热流体或驱动直线发电机发电的多用途热动力泵系统。

背景技术：

人们知道，有一种斯特林循环系统，它主要由加热器、回热器、冷却器、热气室、冷气室、动力活塞、配气活塞、管路、工质、传动机构等组成。它的特点是属于外燃机，可以利用多种能源转换成动力或用于制冷或直接驱动发电机发电或驱动泵提水等。从能够检索的资料看，斯特林循环在用于驱动泵提水时，一类是通过机械传动机构驱动水泵，这类斯特林水泵能量转换环节多，造成效率低、成本高；另一类是利用斯特林发动机的热气室和冷气室分别膨胀推动和冷却被提升液体，从而达到提升液体的目的，这类泵结构大都很简单，但由于无法采用低温相变工质，在利用低温热源时转换效率极低。还有一类是本发明人申请的专利号为：201110198950.6的【多用途热力机械】、申请号为：201310250763.7的【多用途热泵】、申请号为：201520831669.5的【多用途泵系统】等，该类的特点是可以利用多种低品位能源，效率较高，但系统中要么需要使用压缩机，要么安装有工质循环泵，造成结构复杂，成本增加。

技术实现要素：

本发明要达到的目的和要解决的技术问题，一是使多用途热动力泵能使用多种能源，特别是可再生能源；二是使多用途热动力泵结构更简单，成本更低；三是使多用途热动力泵运行效率更高；四是使多用途热动力泵能够实现提水、加热冷水、发电等功能和用途。

为达到上述目的和解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是。

一种多用途热动力泵系统，其技术方案是，所述多用途热动力泵系统是一种用于输送流体或加热流体或发电的热动力泵系统，由热动力单元、气动往复泵、管路及工作在回路内的工质组成；所述气动往复泵是气动多腔往复泵，所述热动力单元的出流口与气动往复泵的进流口连通，热动力单元的进流口与气动往复泵的出流口连通。该技术方案是利用气动往复泵本身的两套隔膜或活塞通过往复杆的相互连接和同步协调作用对工质进行的挤压、或气动往复泵深潜液体中时的液体压力作用来替代专利201110198950.6的【多用途热力机械】、201310250763.7的【多用途热泵】、201520831669.5的【多用途泵系统】等方案中的压缩机或循环泵。所述热动力单元是包括所有可形成流体温度差和流体压力差的动力供应装置。。所述气动往复泵包括带有联动杆的双作用往复活塞泵或隔膜泵、不带联动杆的双作用往复泵等。

上述提供的一种多用途热动力泵系统，改进的技术方案是，所述热动力单元由加热器、单向阀串联组成，加热器的出流口作为热动力单元出流口，加热器的进流口与单向阀的出流口连通，单向阀的进流口作为热动力单元的出流口。回路中串联单向阀的目的是防止加热器中的高压气体流向冷却器。所述加热器包括装有集热器、热交换器、锅炉、可再生能源制热等各种热动力系统。

上述提供的一种多用途热动力泵系统，改进的技术方案是，所述热动力单元由加热器、冷却器、单向阀串联组成，加热器的出流口作为热动力单元出流口，加热器的进流口与单向阀的出流口连通，单向阀的进流口与冷却器的出流口连通，冷却器的进流口作为热动力单元的进流口。回路中安装冷却器是为了提高循环效率或将回路中的乏汽中的热量用于加热流体。

上述提供的一种多用途热动力泵系统，改进的技术方案是，所述热动力单元由加热器、冷却器、膨胀阀串联组成，加热器的出流口作为热动力单元出流口，加热器的进流口与膨胀阀的出流口连通，膨胀阀的进流口与冷却器的出流口连通，冷却器的进流口作为热动力单元的进流口。

上述提供的一种多用途热动力泵系统，改进的技术方案是，所述热动力单元由加热器、回热回流器串联组成，所述加热器的进流端与回热回流器的出流端通过管路连通，回热回流器的进流端与气动往复泵的出流端连通，气动往复泵的进流端与加热器的出流端连通。

上述提供的一种多用途热动力泵系统，改进的技术方案是，所述热动力单元由加热器、冷却器、回热回流器串联组成，所述加热器的进流端与回热回流器的出流端通过管路连通，回热回流器的进流端与冷却器的出流端连通，冷凝器的进流端与气动往复泵的出流端连通，气动往复泵的进流端与加热器的进流端连通。

上述提供的各种多用途热动力泵系统，改进的技术方案是，在所述回热回流器与冷却器之间串接有单向阀，单向阀的进流口与冷却器的出流口连通，单向阀的出流口与回热回流器的进流口连通。

上述提供的一种多用途热动力泵系统，改进的技术方案是，在所述回热回流器与冷却器之间串接有膨胀阀，膨胀阀的进流口与冷却器的出流端连通，膨胀阀的出流口与回热回流器的进流口连通。

上述提供的一种多用途热动力泵系统，改进的技术方案是，在所述膨胀阀与冷却器之间串接有工质储存缓冲器，膨胀阀的进流口与工质储存缓冲器的出流口连通，冷却器的出流口与工质储存缓冲器的进流口连通。

上述提供的一种多用途热动力泵系统，改进的技术方案是，在所述回热回流器的进流端与冷却器的出流端之间串接有工质储存缓冲器，回热回流器的进流端与工质储存缓冲器的出流端连通，工质储存缓冲器的进流口与冷却器的出流端连通。

上述提供的任一一种多用途热动力泵系统，可供选择的技术方案是，在冷却器外装有储水换热箱，气动往复泵的出水口与储水换热箱的进水口连通，储水换热箱的出水口与用户连通。

上述提供的任一一种多用途热动力泵系统，改进的技术方案是，在所述所述气动往复泵的出流口、气动往复泵的进流口与加热器出流口三者之间连通有喷射器，在气动往复泵的出流口管路上通过三通接入喷射器的低压进流口，加热器的出流口通过管路接入喷射器的高压进流口，喷射器的混合出流口与气动往复泵的进流口连通。该方案可使气动往复泵出流口的部分乏汽与加热器出流口输出的高压气体混合后进入气动往复泵，以提高循环效率。

上述提供的任一一种多用途热动力泵系统，可供选择的技术方案是，所述气动往复泵是一在气动往复泵两膨胀工作腔之间安装有直线往复发电机的气动往复泵。如果纯粹为何提供电力，此时可将泵体离开液体，使泵工作于提水功能的空载状态。

上述提供的一种多用途热动力泵系统，可供选择的技术方案是，所述单向阀位于加热回热器的出流端，加热回热器的出流端与单向阀的进流端连通，单向阀的出流端与加热器的进流端连通。

上述的各种多用途热动力泵系统，其改进的选择的技术方案是，所述气动往复泵的膨胀工作腔进行绝热保温处理。绝热处理后的膨胀工作腔可减少热量损失，提高循环效率。

上述的各种多用途热动力泵系统，可供选择的技术方案是，在所述气动往复泵的进流口和出流口上并联有一具有直线往复发电机的气动往复泵。在一个不具有发电功能的气动往复泵上并联或串联一具有发电功能的气动往复泵，具有发电功能的气动往复泵可为系统运行的控制系统提供所需电力。

上述的各种多用途热动力泵系统，其可供选择的技术方案是，在所述冷却器的出流口、气动往复泵的进流口与加热器出流口三者之间连通有喷射器，在冷却器的出流口管路上通过三通接入喷射器的低压进流口，加热器的出流口通过管路接入喷射器的高压进流口，喷射器的混合出流口与气动往复泵的进流口连通。

上述的各种多用途热动力泵系统，其可供选择的技术方案是，在所述冷却器的出流口、喷射器的低压进流口之间通过管路接有蒸发器或换热器，蒸发器或换热器的进流口通过三通与冷却器的出流口管路上连通，蒸发器或换热器的出流口与喷射器的低压进流口连通。本技术方案中还可以在蒸发器或换热器的进流口处串接有膨胀阀或单向阀。此种技术方案也可以在去掉热动力单元主回路上的回热回流器的状态下运行。

上述的一种多腔流体动力泵系统，除上述技术方案外，按照各技术特征或各种零部件的特点还可进行多种新的组合，以适应环境和条件要求，满足市场需求。例如所述膨胀阀可以是各种自动膨胀阀等。

本发明所指系统，是按照钱学森教授的定义：“系统是由相互作用相互依赖的若干组成部分结合而成的，具有特定功能的有机整体，而且这个有机整体又是它从属的更大系统的组成部分”。

本发明中所称流体包含：气体、液体、气液混合体等。

本发明所称热动力单元，包括所有可形成流体温度差和流体压力差的动力供应装置。所述加热器包括装有集热器、热交换器、锅炉、可再生能源制热等各种热动力系统。

有益效果：本发明提供的一种多用途热动力泵系统，可降低单位功率的装置投资，提高系统的运行效率，降低运行成本。广泛推广使用该技术产品可节约化石能源，减少二氧化碳和热量排放，可有效方便地解决无电地区的供水等问题。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明。

图1为本发明的一种多用途热动力泵系统构成及连接关系简图。

图2为本发明的一种可提水、加热水的多用途热动力泵的系统图。

图3为本发明的一可用于输送液体或压缩空气的多用途热动力泵的系统图。

图4为本发明的一种用于提水或发电的多用途热动力泵的系统图。

实施例一，附图1为一种多用途热动力泵系统构成及连接关系，其技术方案是，该多用途热动力泵系统是一种用于输送流体的热动力泵，由热动力单元a1、气动往复泵a2、管路及工作在回路内的工质组成；所述热动力单元a1的出流口a1与气动往复泵的进流口a2连通，热动力单元a1的进流口b1与气动往复泵的出流口b2连通。该技术方案中热动力单元a1是由加热器1、冷却器2、回热回流器18串接构成，加热器1的出流口作为热动力单元a1的出流口a1与气动往复泵a2的进流口a2连通，加热器1的进流口a3与回热回流器18的出流口a4连通，回热回流器18的进流口b4与冷却器2的出流口b3连通，冷却器2的进流口b1作为热动力单元a1的进流口与气动往复泵a2的出流口b2连通。该技术方案中的气动往复泵a2是一带有联动杆的双作用气动往复隔膜泵，系统运行时，是利用气动隔膜泵本身的两套隔膜通过往复联动杆的相互连接和同步协调作用对乏汽工质进行的挤压作用代替专利201110198950.6的【多用途热力机械】、201310250763.7的【多用途热泵】、201520831669.5的【多用途泵系统】等方案中的压缩机或循环泵。该方案中的回热器在工质从冷却器中进入回热回流器过程中工质会从回热回流器中吸热，在工质从加热器中回流一部分到回热回流器过程中，回热回流器会从工质中吸热。起到热量平衡稳定的作用。

实施例二，附图2为本发明的一种可提水、加热水的多用途热动力泵的系统图。图中的热动力单元a1是由加热器1、冷却器2、膨胀阀a8串接构成，加热器1的出流口作为热动力单元a1的出流口a1与气动往复泵a2的进流口a2连通，加热器1的进流口a3与膨胀阀a8的出流口a4连通，膨胀阀a8的进流口b4与冷却器2的出流口b3连通，冷却器2的进流口b1作为热动力单元a1的进流口与气动往复泵a2的出流口b2连通。气动往复泵a2由换向阀3、先导换向阀22、双作用隔膜泵主体4、进出水管阀等构成，管路内装有低温环保工质，所述双作用隔膜泵主体由输送腔5、7，膨胀工作腔6、8，隔膜9、10，联动杆11，进水管12，进流阀14、15，出水管13，出流单向阀16、17构成，出水管13与储水换热器21的进水口连通，储水换热器的出水口与用户连通。系统运行时，假设热力气体沿着a1-a2-p-b进入右泵的膨胀工作腔6，推动隔膜9将输送腔5中的水通过单向阀16挤出，此时，单向阀14关闭；同时通过联动杆11带动左泵中的隔膜10挤出膨胀工作腔8中的乏汽沿着a-o1(o2)-b2-b1-b3-b4-a4-a3回到加热器1中，乏汽在经过冷却器2时会被冷却成低温气体。输送腔7内同时在隔膜10的抽吸下通过进水单向阀15进水。隔膜9、10在运动到右止点时触动先导换向阀22的触杆，使先导阀22换向，并进而通过控制换向阀3的控制极k1或k2使换向阀3换向。之后热力气体沿着a1-a2-p-a进入左泵的膨胀工作腔8内，热力气体在膨胀工作腔8内推动隔膜10挤压输送腔7内的水经过单向出水阀17输出到储水换热器21内，同时在联动杆11的拉动下，隔膜9挤压膨胀工作腔6内的乏汽沿着b-o1(o2)-b2-b1-b3-b4-a4-a3回到加热器1中。泵系统如此终而复始运行。

实施例三，实施例三是在实施例二的基础上进行的改进，增加了一喷射器19和回热回流器18。附图3为本发明的一种可用于输送液体或压缩空气的多用途热动力泵的系统图。图中的热动力单元a1是由加热器1、冷却器2、膨胀阀a8和回热回流器18串接构成，加热器1的出流口a1与喷射器19的高压进流口b6连通，喷射器19的混合出流口a2作为热动力单元的出流口与气动往复泵a2的进流口p连通。喷射器19的低压进流口b5串接一单向阀20，单向阀20的进流口通过三通连接在冷却器2的进流口b1与气动往复泵a2的出流口b2之间，加热器1的进流口a3与回热回流器18的出流口a6连通，回热回流器18的进流口a5与膨胀阀a8的出流口a4连通，膨胀阀a8的进流口b4与冷却器2的出流口b3连通，冷却器2的进流口b1作为热动力单元a1的进流口与气动往复泵a2的出流口b2连通。气动往复泵a2由换向阀3、先导换向阀22、双作用隔膜泵主体4等构成，管路内装有低温环保工质，所述双作用隔膜泵主体由输送腔5、7，膨胀工作腔6、8，隔膜9、10，联动杆11，进水管12，进流阀14、15，出水管13，出流单向阀16、17构成，出水管13与用户连通。系统运行时，假设高压热力气体沿着a1-b6-a2-p-b进入右泵的膨胀工作腔6，推动隔膜9将输送腔5中的流体通过单向阀16挤出，此时，单向阀14关闭，同时左泵中的工质乏汽一部分经单向阀20被吸入喷射器19与高压热气流混合后从喷射器19的混合出流口a2输出；同时通过联动杆11带动左泵中的隔膜10挤出膨胀工作腔8中的乏汽沿着a-o1(o2)-b2-b1-b3-b4-a4-a5-a6-a3回到加热器1中，乏汽在经过冷却器2时会被冷却成低温气体。输送腔7内同时在隔膜10的抽吸下通过进流单向阀15进流。隔膜9、10在运动到右止点时触动先导换向阀22的触杆，使先导阀22换向，并进而通过控制换向阀3的控制极k1或k2使换向阀3换向。之后热力气体沿着a1-b6-a2-p-a进入左泵的膨胀工作腔8内，热力气体在膨胀工作腔8内推动隔膜10挤压输送腔7内的流体经过单向出流阀17输出到用户，同时在联动杆11的拉动下，隔膜9挤压膨胀工作腔6内的乏汽沿着b-o1(o2)-b2-b1-b3-b4-a4-a5-a6-a3回到加热器1中。泵系统如此终而复始运行。

实施例四，附图4为本发明的一种用于提水或发电的多用途热动力泵的系统图。该实施例将图3中的膨胀阀a8改为单向阀a9，将气控阀3改为电控阀3，将先导气控阀22改为直线发电机25，当然可以保留喷射器19。图中的热动力单元a1是由加热器1、冷却器2、单向阀a9和回热回流器18串接构成，加热器1的出流口a1与气动往复泵的进流口a2连通，加热器1的进流口a3与回热回流器18的出流口a6连通，回热回流器18的进流口a5与单向阀a9的出流口a4连通，单向阀a9的进流口b4与冷却器2的出流口b3连通，冷却器2的进流口b1作为热动力单元a1的进流口与气动往复泵a2的出流口b2连通。气动往复泵a2由电控换向阀3、磁控开关23、24，直线发电机25，电源控制器26，永磁体27、28，双作用隔膜泵主体4等构成，管路内装有低温环保工质，所述双作用隔膜泵主体由输送腔5、7，膨胀工作腔6、8，隔膜9、10，联动杆11，进水管12，进流阀14、15，出水管13，出流单向阀16、17构成。系统运行时，假设高压热力气体沿着a1-a2-p-b进入右泵的膨胀工作腔6，推动隔膜9并带动联动杆11上的直线发电机25的动子向右运动，直线发电机25输出电力并储存于电源控制器26内，同时通过联动杆11带动左泵中的隔膜10挤出膨胀工作腔8中的乏汽沿着a-o1(o2)-b2-b1-b3-b4-a4-a5-a6-a3回到加热器1中，乏汽在经过冷却器2时会被冷却成低温气体。输送腔7内同时在隔膜10的抽吸下通过进流单向阀15进流。隔膜9在运动到右止点时，其固定在隔膜23和联动杆11端部上的永磁体27使磁控开关23导通，电磁换向阀3换向。之后热力气体沿着a1-a2-p-a进入左泵的膨胀工作腔8内，热力气体在膨胀工作腔8内推动隔膜10及联动杆11上的动子向左运动，直线发电机25输出电力并储存于电源控制器26内，同时隔膜9挤压膨胀工作腔6内的乏汽沿着b-o1(o2)-b2-b1-b3-b4-a4-a5-a6-a3回到加热器1中。当泵a2置于空气中并无负载时，热动力泵可纯用于发电，当泵a2置于水中时，热动力泵既可用于提水，其直线发电机还可以为电磁阀提供控制动力。

尽管已经结合优选实施方式描述了本发明的装置，但是本发明不限于本文所述的具体形式，相反，其目的在于覆盖理所当然会落入所述权利要求书限定的本发明范围内的各种替代方式、改型、各种特征要素的再组合而衍生的新组合和等同体。