专利名称：一种热管动力装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种动力装置，尤其是一种热管动力装置。
背景技术：
热管具有极高的传热效率，内热阻极小，当量导热系数极高，灵活多变的结构形式及形体尺寸和输入输出的热流密度可以变化等特点而被广泛应用在宇航、军工、电力、医疗等行业。在热管动力系统的研究方面，已有利用热管进行热能的传递与转化的动力装置或发电装置。例如中国国家知识产权局于2007年11月28日公开的一种“热管式发电机”(专利号=200620134555. 6)，2009年02月4日公开的一种“热管动力装置”(专利号200820076989. 4)和美国专利第4186559号公开的一种利用热管内部蒸汽发电的技术等。这些利用热管发电装置的结构不尽合理，或存在导热问题，或存在发电效果不佳的问题，装置效率较低，能量损失大。如“热管式发电机”的吸热率和散热率均不高，其磁铁转子固定·于热管内部一座体上，蒸汽在传输过程中存在一定的能量损失，易产生涡流，使得蒸汽与扇叶(或磁铁转子)之间的能量转化率低。“热管动力装置”的吸热率和散热率有所提升，但由于结构设计限制，其单机容量较小；蒸汽流不稳定并且没有稳流装置或动力输出调速装置；热能的转化没有达到最佳状态，并且只能吸收流体中的能低位能量，功能上存在局限性。
实用新型内容本实用新型提供了一种热能吸收率高、热能转化率高的热管动力装置。实现本实用新型目的的热管动力装置，包括V形通道组合式亚腰型热管、集热器和涡轮动力系统；所述V形通道组合式亚腰型热管是由蒸发段、绝热段和冷凝段组成的密闭体，所述蒸发段为多个呈V形放射状分布的集热单体，所述集热单体位于集热器内；绝热段包括导流腔、咽部和涡轮腔，所述集热单体的内腔为蒸发腔，冷凝段包括冷凝腔；所述集热单体内设有吸液芯，蒸汽在蒸发腔蒸发，依次流经导流腔、咽部、涡轮腔和冷凝腔；所述涡轮动力系统包括涡轮、动力输出系统和发电机；所述涡轮位于涡轮腔内，所述涡轮连接动力输出系统，所述动力输出系统连接发电机。所述集热单体与导流腔外部连接处设有隔板，蒸发腔与导流腔之间设有导流锥体。所述导流腔和咽部的管壁上设有分隔层和保温层。所述涡轮通过磁力轴承连接动力输出系统，所述磁力轴承与涡轮腔之间设有密封
>J-U ρ α装直。所述动力输出系统包括加速器和离心调速器。所述冷凝腔为两个，对称分布，所述每个冷凝腔外均设有散热器。所述集热器为流体集热器，包括密闭容器，下端设置流体进口，上端设置流体出口，内部安装有分流锥体；所述密封容器内壁设有保温层。 所述集热单体上设有吸热片。[0012]所述集热器为光能集热器，包括密封容器，所述密封容器左端设有光源进口，所述光源进口处安装有透明玻璃，所述密封容器右端设有球面反射器，所述密封容器内壁涂有反射层。所述集热单体外壁从光源进口向内涂有多段不同光能吸收率的涂层。本实用新型的热管动力装置的有益效果如下I.本实用新型的热管动力装置，采用流体集热器和光能集热器两种集热方式，增大了本装置的应用范围。2.各个集热单体单独存在，便于检修。出现问题可及时更换，节约装置的购买成本。 3.采用集热单体组合式蒸发段，增大了与热源的接触面积，热能吸收率较高。4.热源为光能时，集热器采用多段不同的光能吸收涂层，避免出现集热器内温度不均衡的问题，有效地延长了热管的使用寿命。5.采用V形通道可高效的聚集高温蒸汽的能量，最有效的转化成涡轮机的机械倉泛。6.导流腔内设置有导流锥体，一方面可以防止高温蒸汽从蒸发腔到导流腔的过渡阶段产生涡流，另一方面起到聚集蒸汽能量的作用。7.绝热段设置有分隔层和保温层。分隔层一方面可以保证工质回流的稳定性，另一方面可以减小咽部高温蒸汽的摩擦阻力。保温层可以减小热量损失。8.涡轮轴采用磁力轴承设计，可以最大限度的减小摩擦阻力，提高涡轮叶片的稳定性。9.采用加速器和离心调速器对动力输出进行控制，保证了输出动力或输出电流的稳定性。
图I为本实用新型的热管动力装置的结构示意图。图2为图I的B-B剖视图。图3为本实用新型的热管动力装置的流体集热器的示意图。图4为图3的A-A剖视图。图5为本实用新型的热管动力装置的光能集热器的示意图。图6为本实用新型的热管动力装置的另一实施例的示意图。
具体实施方式
实施例I如图1、2所示，本实用新型的热管动力装置，包括V形通道组合式亚腰型热管、集热器和涡轮动力系统；所述V形通道组合式亚腰型热管是由蒸发段、绝热段和冷凝段组成的密闭体，所述蒸发段为多个呈V形放射状分布的集热单体1，所述集热单体I位于集热器内；绝热段包括导流腔8、咽部14和涡轮腔9，所述集热单体I的内腔为蒸发腔3，冷凝段包括冷凝腔2 ;所述集热单体I内设有吸液芯5，蒸汽11在蒸发腔3蒸发，依次流经导流腔8、咽部14、涡轮腔9和冷凝腔2 ;所述涡轮动力系统包括涡轮4、动力输出系统6和发电机7 ；所述涡轮4位于涡轮腔9内，所述涡轮4连接动力输出系统6，所述动力输出系统6连接发电机7。所述集热单体I与导流腔8外部连接处设有隔板16，蒸发腔3与导流腔8之间设有导流锥体10。所述导流腔8和咽部14的管壁上设有分隔层12和保温层17。所述涡轮4通过磁力轴承13连接动力输出系统6，所述磁力轴承13与涡轮腔9之间设有密封装置18。所述动力输出系统6包括加速器19和离心调速器20。所述冷凝腔2外设有散热器15。如图3、4所示，所述集热器为流体集热器，包括密闭容器22，下端设置流体进口23，上端设置流体出口 24，内部安装有分流锥体21 ;所述密封容器22内壁设有保温层。所·述集热单体上设有吸热片26。如图5所示，所述集热器为光能集热器，包括密封容器30，所述密封容器30左端设有光源进口 27，所述光源进口 27处安装有透明玻璃28，所述密封容器30右端设有球面反射器29，所述密封容器30内壁涂有反射层。所述集热单体I外壁从光源进口向内涂有多段不同光能吸收率的涂层。实施例2如图6所示，本实施例的热管动力装置的基本结构和原理与实施例I相同，不同的是，所述冷凝腔2为两个，对称分布，所述冷凝腔2外设有散热器15。本实用新型的热管动力装置的工作原理如下当热源为流体(气体或液体)时，流体从集热器的进口进入，从集热器的出口流出，通过集热单体的外管壁和吸热片吸收热热量；当热源为光源时，光源通过光源进口射入，大部分入射到集热单体，小部分由球面反射器和集热器内壁漫反射到集热单体，大部分光现在腔体内被吸收。吸收的热量通过集热单体的外管壁传入到蒸发腔内部，使吸液芯中的液态工质受热形成高温蒸汽，高温蒸汽在沿绝热段的导流腔汇聚并向前高速地流动，而后通过咽部，流入到涡轮腔。此时，经过加速的高温蒸汽会冲击涡轮叶片，产生扭矩使涡轮叶片转动，从而带动动力输出系统工作。动力输出系统获得的动力经加速器加速和离心调速器调速后带动发动机发电。与涡轮叶片作用后的低温蒸汽排入冷凝腔后冷凝，冷凝后的液态工质进入吸液芯，重新回到蒸发段，以补偿蒸发段损失的工质，完成工质的循环。低温蒸汽的热量由散热器迅速向外扩散，以保证冷凝腔对低温蒸汽的快速冷凝作用。如此循环，动力或电流就源源不断地输送了出来。上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
权利要求1.一种热管动力装置，其特征在于包括V形通道组合式亚腰型热管、集热器和涡轮动力系统；所述V形通道组合式亚腰型热管是由蒸发段、绝热段和冷凝段组成的密闭体，所述蒸发段为多个呈V形放射状分布的集热单体，所述集热单体位于集热器内；绝热段包括导流腔、咽部和涡轮腔，所述集热单体的内腔为蒸发腔，冷凝段包括冷凝腔；所述集热单体内设有吸液芯，蒸汽在蒸发腔蒸发，依次流经导流腔、咽部、涡轮腔和冷凝腔；所述涡轮动力系统包括涡轮、动力输出系统和发电机；所述涡轮位于涡轮腔内，所述涡轮连接动力输出系统，所述动力输出系统连接发电机。
2.根据权利要求I所述的热管动力装置，其特征在于所述集热单体与导流腔外部连接处设有隔板，蒸发腔与导流腔之间设有导流锥体。
3.根据权利要求I所述的热管动力装置，其特征在于所述导流腔和咽部的管壁上设有分隔层和保温层。
4.根据权利要求I所述的热管动力装置，其特征在于所述涡轮通过磁力轴承连接动力输出系统，所述磁力轴承与涡轮腔之间设有密封装置。
5.根据权利要求I所述的热管动力装置，其特征在于所述动力输出系统包括加速器和离心调速器。
6.根据权利要求I所述的热管动力装置，其特征在于所述冷凝腔为两个，对称分布，所述每个冷凝腔外均设有散热器。
7.根据权利要求I 6任一所述的热管动力装置，其特征在于所述集热器为流体集热器，包括密闭容器，下端设置流体进口，上端设置流体出口，内部安装有分流锥体；所述密封容器内壁设有保温层。
8.根据权利要求7所述的热管动力装置，其特征在于所述集热单体上设有吸热片。
9.根据权利要求I 6任一所述的热管动力装置，其特征在于所述集热器为光能集热器，包括密封容器，所述密封容器左端设有光源进口，所述光源进口处安装有透明玻璃，所述密封容器右端设有球面反射器，所述密封容器内壁涂有反射层。
10.根据权利要求9所述的热管动力装置，其特征在于所述集热单体外壁从光源进口向内涂有多段不同光能吸收率的涂层。
专利摘要本实用新型提供了一种热能吸收率高、热能转化率高的热管动力装置，包括V形通道组合式亚腰型热管、集热器和涡轮动力系统；所述V形通道组合式亚腰型热管是由蒸发段、绝热段和冷凝段组成的密闭体，所述蒸发段为多个呈V形放射状分布的集热单体，所述集热单体位于集热器内；绝热段包括导流腔、咽部和涡轮腔，所述集热单体的内腔为蒸发腔，冷凝段包括冷凝腔；所述集热单体内设有吸液芯，蒸汽在蒸发腔蒸发，依次流经导流腔、咽部、涡轮腔和冷凝腔；所述涡轮动力系统包括涡轮、动力输出系统和发电机；所述涡轮位于涡轮腔内，所述涡轮连接动力输出系统，所述动力输出系统连接发电机。
文档编号F01K27/00GK202690152SQ20122025207
公开日2013年1月23日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者毕智伟, 周丽娟, 姜影, 薛凯强, 张青峰 申请人:毕智伟