温差发动的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种温差发动机，该发动机包括底座、设置在底座上的转子、以及设置在转子上的转动体，所述转动体为2n个，n为大于1的整数，所述转动体包括数量相等的位于转子水平中心线以上的上转动体系统和位于转子水平中心线以下的下转动体系统，所述上转动体系统的重量小于下转动体系统的重量。本发明釆用从一般环境等单一热源中吸收热能，通过内部装置变换而得到低压差而使工质移动做功的方法实现预定机械运动，使以往不能二次利用的高温水热能源得以利用，提高了能源利用率，减少了能源和人力浪费，并在消除巨大降温费用的同时还保护了环境。
【专利说明】温差发动机
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械领域，具体地，涉及一种温差发动机。
【背景技术】
[0002]现有的热动动力机械基本都是釆用人工制造高温差的方法，通过热膨胀等来实现预定的机械运动。由于人工制造高温差的方法因石油，煤等的日趋贫乏和核技术的不成熟而受到很大限制，同时，释放的高热能又会使环境温度大幅上升，引起一系列公害。威胁到人类生存和发展。现今地热发电，热电厂等用汽轮机只用超高温水，而高温度以下的水热均没有其他用途，没有合理的进行二次开发利用，大型钢铁厂都是直接将高温水人工降温后再利用。这一过程不仅白白丢掉对高温水热的能量再次利用，还会产生巨大的降温费用，造成人力、物力、经济的巨大浪费。现有的温差发动机的功率并不是很大，在合理利用方面仍然显得力道不足。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种温差发动机，该温差发动机釆用从一般环境等单一热源中吸收热能，通过内部装置变换而得到低压差而使工质移动做功的方法实现预定机械运动，使以往不能二次利用的高温水热能源得以利用，提高了能源利用率，减少了能源和人力浪费，并在消除巨大降温费用的同时还保护了环境。
[0004]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:
温差发动机，包括底座、设置在底座上的转子、以及设置在转子上的转动体，所述转动体为2η个，η为大于I的整数，所述转动体包括数量相等的位于转子水平中心线以上的上转动体系统和位于转子水平中心线以下的下转动体系统，所述上转动体系统的重量小于下转动体系统的重量，上转动体系统和下转动体系统包括装有液体气化工质的液体气化工质室和装有液体的液体工质室，所述液体气化工质室和液体工质室之间相连接，上转动系统的液体工质室和穿过转子中心相对的下转动系统的液体工质室之间通过连接管道相连，连接管道上设置有双向阀门，双向阀门和能够定位开启的双向阀开启装置相连，所述下转动系统中的液体气化工质室内的液体气化工质依靠温差产生的压差能将液体工质室的液体压向穿过转子中心相对的上转动系统中的液体工质室以改变上转动系统的重量破坏原有平衡使得整个发动机逆时针转动。
[0005]所述液体气化工质室和液体工质室之间采用活动隔板A相连。液体气化工质室设置在液体工质室的外侧或内侧，只需保证上转动系统的液体工质室和下转动系统的液体工质室相连即可。
[0006]所述液体气化工质室和液体工质室采用固定隔板相连，液体气化工质室内还包括活动隔板a和由活动隔板a隔离出来的气体工质室a，液体工质室内包括活动隔板b和由活动隔板b隔离出来的气体工质室b。气体工质室a设置在液体气化工质室的内侧或外侧，气体工质室b设置在液体工质室的内侧或外侧。
[0007]所述上转动体系统的气体工质室a和穿过转子中心相对的下转动体系统的气体工质室b通过连接管道相连通，上转动体系统的气体工质室b和穿过转子中心相对的下转动体系统的气体工质室a通过连接管道相连通。
[0008]所述双向阀开启装置定位双向阀门的开启位置为上转动系统转至转子的第二象限起始边界处，双向阀开启装置定位双向阀门的关闭位置为上转动系统转至转子的第二象限的结束边界处或者开启位置为上转动系统转至转子的第一象限起始边界处，关闭位置为上转动系统转至转子的第一象限。所述气体工质室b和气体工质室a内的气体均为惰性气体。当开启位置在转子的第二象限起始边界处时，温差发动机逆时针转动；当开启位置在转子的第一象限边界处时，温差发动机顺时针转动。
[0009]所述气体工质室b和气体工质室a内的气体均为惰性气体。
[0010]所述液体工质室内的液体的沸点高于热源的温度。热源即就是将温差发动机放入的提供高温的物体，诸如地热发电，热电厂生产过程中的超高温水，海洋中的上层水等。冷源就是与热源相对来说，较选用的热源温度低的物体。
[0011]所述液体气化工质室为导热系数大于铜的导热系数的材料，液体气化工质室内还包括多个便于导热的导热柱体。
[0012]所述液体气化工质室内的液体工质的沸点介于热源的温度和冷源的温度之间或略低于冷源温度。
[0013]综上，本发明的有益效果是:
1、本发明釆用从一般环境等单一热源中吸收热能，通过内部装置变换而得到低压差而使工质移动做功的方法实现预定机械运动，使以往不能二次利用的高温水热能源得以利用，提高了能源利用率，减少了能源和人力浪费，并在消除巨大降温费用的同时还保护了环境。
[0014]2、本发明能够产生巨大的功率，供发电使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是实施例1的图；
图2是实施例2的图；
图3是实施例3的图。
[0016]附图中标记及相应的零部件名称:
1、液体气化工质室，2、液体工质室，3、活动隔板A，4、固定隔板，5、气体工质室a，6、气体工质室b，71、活动隔板a，72、活动隔板b，8、连接管道，9、双向阀门。
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0018]实施例1:
如图1所示，以n=4为例(η的取值可以根据实际需要而定)，本发明的转动体为8个，上转动体系统共4个，下转动体系统共4个。为方便说明，将4个上转动体系统标号:3#、4#、5#、6#，4个下转动体系统标号:7#、8#、1#、2#，上转动体系统和下转动体系统的液体气化工质室I均位于液体工质室2的外侧，远离转子的中心一侧，而穿过转子中心相对的上转动体系统的液体工质室2和下转动体系统的液体工质室2通过连接管道8相连通，连接管道8上设置有双向阀以控制液体工质室2内的液体的流动，双向阀门9和能够定位开启的双向阀开启装置相连，当上转动系统进入到转子的第二象限区域内时，双向阀开启，上转动系统的液体工质室2和下转动系统的液体工质室2之间进行液体输送，打破原有温差发动机的平衡，当上转动系统转出转子的第二象限区域时，关闭双向阀，以此完成发动机重量平衡的改变。现在就以上转动体系统和下转动体系统的具体标号进行具体说明温差发动机的实际运转。
[0019]使用时只需将热源淹没过温差发动机一半的转动体即可。从图1可以看出，6#上转动体系统和2#上转动体系统穿过转子的中心相对，6#上转动体系统内的液体工质室2和2#下转动体系统内的液体工质室2相连通，当利用的能源是钢铁企业及地温发电后的余热时，热源处于下部，也就是说下转动体系统所处的位置是高温状态，即2#下转动体系统内的液体气化工质受热将膨胀产生强压推动活动隔板A3挤压液体工质室2内的液体，当2#下转动体系统内的液体气化工质受热膨胀到一定程度时，液体工质室2内的液体就会顺着连接管道8通过打开的双向阀进入到6#上转动体系统内的液体工质室2内，这样2#下转动体系统的质量变轻，6#上转动体系统的质量就会变重，6#上转动体系统就会因重力的作用下降到原来7#下转动体系统的位置，此时关闭6#上转动体系统和2#上转动体系统的双向阀门9，开启5#上转动体系统的液体工质室2和1#下转动体系统的液体工质室2之间的双向阀门9，经同样的原理，1#下转动体系统的液体工质室2内的液体被送入至5#上转动体系统的液体工质室2内，改变5#上转动体系统的重量，5#上转动体系统在重力的作用下下降，同理其他的穿过转子中心相对的上转动体系统和下转动体系统也借由此进行位置转换，使得温差发动机逆时针转动。若双向阀门9的开启位置设置在第一象限时，温差发动机同样可以运转，只是会顺时针转动。
[0020]需要说明的是，最开始往液体气化工质室I和液体工质室2内分别添加液化气体和液体时，只需要将整个装置摆弄平衡即可。所述气体工质室b6和气体工质室a5内的气体均为惰性气体。
[0021]所述液体工质室2内的液体为沸点高于热源温度的液体。液体气化工质室I内的液态气体为沸点介于热源和冷源温度的液化气体或略低于冷源温度即可。这些的选择都需要根据实际情况进行具体处理。所述液体气化工质室I为导热系数大于铜的导热系数的材料，液体气化工质室I内还包括多个便于导热的导热柱体。
[0022]实施例2:
如图2所示，和实施例1类似，区别在于:所利用的热源为用于海洋、湖泊以及人工湖等的水温差发电过程中的水热源。即热源在上方，即上转动体系统的温度较高。现在还是如实施例I所述的将将4个上转动体系统标号:3#、4#、5#、6#，4个下转动体系统标号:7#、8#、1#、2#，上转动体系统的液体气化工质室I设置在液体工质室2的内侧，靠近转子中心的一侦牝液体气化工质室I和液体工质室2之间采用固定隔板4连接，上转动体系统的液体工质室2和穿过转子中心相对的下转动体系统的液体工质室2通过连接管道8相连通，连接管道8上设置有能够控制液体工质室2内液体流向的双向阀，当上转动系统进入到转子的第二象限区域内时，双向阀开启，上转动系统的液体工质室2和下转动系统的液体工质室2之间进行液体输送，打破原有温差发动机的平衡，当上转动系统转出转子的第二象限区域时，关闭双向阀，以此完成发动机重量平衡的改变，液体气化工质室I内还设置有活动隔板a71和由活动隔板a71分离出的气体工质室a5，液体工质室2内设置有活动隔板b72和由活动隔板b72分离出的气体工质室b6，上转动体系统的气体工质室a5和穿过转子中心相对的下转动体系统的气体工质室b6通过连接管道8相连。
[0023]以6#上转动体系统和2#下转动体系统为例，使用的时候，打开6#上转动体系统的液体工质室2和2#下转动体系统的液体工质室2的连接管道8上的双向阀，6#上转动体系统内的液体气化工质室I内的液态气体受热膨胀推动气体工质室a5内的气体通过连接管道8至2#下转动体系统的气体工质室b6中，2#下转动体系统的气体工质室b6内气压增大将2#下转动体系统的液体工质室2内的液体压入6#上转动体系统的液体工质室2内，6#上转动体系统的气体工质室b6内的多余压力将传给2#下转动体系统的气体工质室a5内，6#上转动体系统的质量得以改变，在重力的作用下，6#上转动体系统向下运动，此时关闭6#上转动体系统的液体工质室2和2#下转动体系统的液体工质室2的连接管道8上的双向阀，原来处于平衡状态的温差发动机的平衡被打破，温差发动机逆时针转动一个转动体的位置，此时按照双向阀门9开启的顺序，轮到5#上转动体系统随整个发动机的转动到原来6#上转动体系统的位置重复6#上转动体系统的运转方式，以此完成温差发动机逆时针转动。
[0024]实施例3
如图3所示，和实施例2类似，所利用的热源为用于海洋、湖泊以及人工湖等的水温差发电过程中的水热源。即热源在上方，即上转动体系统的温度较高。现在还是如实施例1所述的将4个上转动体系统标号:3#、4#、5#、6#，4个下转动体系统标号:7#、8#、1#、2#，上转动体系统的液体气化工质室I设置在液体工质室2的内侧，靠近转子中心的一侧，液体气化工质室I和液体工质室2之间采用固定隔板4连接，上转动体系统的液体工质室2和穿过转子中心相对的下转动体系统的液体工质室2通过连接管道8相连通，连接管道8上设置有能够控制液体工质室2内液体流向的双向阀，当上转动系统进入到转子的第二象限区域内时，双向阀开启，上转动系统的液体工质室2和下转动系统的液体工质室2之间进行液体输送，打破原有温差发动机的平衡，当上转动系统转出转子的第二象限区域时，关闭双向阀，以此完成发动机重量平衡的改变，液体气化工质室I内还设置有活动隔板a71和由活动隔板a71分离出的气体工质室a5，液体工质室2内设置有活动隔板b72和由活动隔板b72分离出的气体工质室b6，转动体的气体工质室a5和相间的转动体的气体工质室b6通过连接管道8相连，例如单数之间的转动体的气体工质室a5和气体工质室b6相连，偶数转动体之间的气体工质室a5和气体工质室b6相连。
[0025]这时以6#上转动体系统和2#下转动体系统为例，就需要将4#上转动体系统加入进来了。打开6#上转动体系统的液体工质室2和2#下转动体系统的液体工质室2的连接管道8上的双向阀，4#上转动体系统的液体气化工质室I内的液态气体受热膨胀2#下转动体系统的液体气化工质因温度较低而收缩推动活动隔板a713将气体工质室a5内的气体压入2#下转动体系统的气体工质室b6内，2#下转动体系统的气体工质室b6增压推动活动隔板a713挤压2#下转动体系统的液体工质室2内的液体到6#上转动体系统的液体工质室2内，6#上转动体系统的气体工质室b6内的多余压力将传给8#下转动体系统的气体工质室a5内，从而改变6#上转动体系统的重量，在重力的作用下，6#上转动体系统向下运动，此时关闭6#上转动体系统的液体工质室2和2#下转动体系统的液体工质室2的连接管道8上的双向阀，原来处于平衡状态的温差发动机的平衡被打破，温差发动机逆时针转动一个转动体的位置。同理其他的穿过转子中心相对的上转动体系统和下转动体系统也借由此进行位置转换，使得温差发动机逆时针转动。
[0026]这种情况适合于压力不够大的时候使用。
[0027]本发明在实际应用中能够产生较大的功率，随着工业化进程加快，各种制造和加工业生产过程中产生的预热相当可观，对这些工业预热合理利用能够解决越来越加剧的能源问题。现以转子直径为10m进行温差发动机大概功率的计算。转子的周长为2π R，即转子周长为314m，有效边为1/2周长，为157m，若每个转动体在转子上占据20cm，则在转子上就会780个转动体，每个转动体装入1kg的水我们假设选水作为液体工质，换算为牛顿就为78000N，按照公式:功率=扭矩X转速/9549，如果设定一分钟转子转动10转，最后得到温差发动机的功率约为4Mw，而这个功率足以提供很多度电了。
[0028]如上所述，可较好的实现本发明。
【权利要求】
1.温差发动机，其特征在于，包括底座、设置在底座上的转子、以及设置在转子上的转动体，所述转动体为2η个，η为大于I的整数，所述转动体包括数量相等的位于转子水平中心线以上的上转动体系统和位于转子水平中心线以下的下转动体系统，所述上转动体系统的重量小于下转动体系统的重量，上转动体系统和下转动体系统包括装有液体气化工质的液体气化工质室(I)和装有液体的液体工质室(2)，所述液体气化工质室(I)和液体工质室(2)之间相连接，上转动系统的液体工质室(2)和穿过转子中心相对的下转动系统的液体工质室(2)之间通过连接管道(8)相连，连接管道(8)上设置有双向阀门(9)，双向阀门(9)和能够定位开启的双向阀开启装置相连，所述下转动系统中的液体气化工质室(I)内的液体气化工质依靠温差产生的压差能将液体工质室(2)的液体压向穿过转子中心相对的上转动系统中的液体工质室(2)以改变上转动系统的重量破坏原有平衡使得整个发动机逆时针转动。
2.根据权利要求1所述的温差发动机，其特征在于，液体气化工质室(I)和液体工质室(2)之间采用活动隔板A (3)相连。
3.根据权利要求1所述的温差发动机，其特征在于，所述液体气化工质室(I)和液体工质室(2)采用固定隔板(4)相连，液体气化工质室(I)内还包括活动隔板a (71) (3)和由活动隔板a (71) (3)隔离出来的气体工质室a (5)，液体工质室(2)内包括活动隔板b(72)和由活动隔板b (72)隔离出来的气体工质室b (6)。
4.根据权利要求3所述的温差发动机，其特征在于，所述上转动体系统的气体工质室a(5)和穿过转子中心相对的下转动体系统的气体工质室b (6)通过连接管道(8)相连通，上转动体系统的气体工质室b (6)和穿过转子中心相对的下转动体系统的气体工质室a (5)通过连接管道(8)相连通。
5.根据权利要求3所述的温差发动机，其特征在于，所述气体工质室b(6)和相间的转动体的气体工质室a (5)通过连接管道(8)连通。
6.根据权利要求1-5任一项所述的温差发动机，其特征在于，所述双向阀开启装置定位双向阀门(9)的开启位置为上转动系统转至转子的第二象限起始边界处，双向阀开启装置定位双向阀门(9)的关闭位置为上转动系统转至转子的第二象限的结束边界处或者开启位置为上转动系统转至转子的第一象限起始边界处，关闭位置为上转动系统转至转子的第一象限。
7.根据权利要求1-5任一项所述的温差发动机，其特征在于，所述液体工质室(2)内的液体的沸点高于热源的温度。
8.根据权利要求1-5任一项所述的温差发动机，其特征在于，所述液体气化工质室(I)内的液体工质的沸点介于热源的温度和冷源的温度之间或略低于冷源温度。
9.根据权利要求1-5任一项所述的温差发动机，其特征在于，所述气体工质室b(6)和气体工质室a (5)内的气体均为惰性气体。
10.根据权利要求8所述的温差发动机，其特征在于，所述液体气化工质室(I)为导热系数大于铜的导热系数的材料，液体气化工质室(I)内还包括多个便于导热的导热柱体。
【文档编号】F01K27/02GK104454057SQ201410759869
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年1月25日
【发明者】周晓军 申请人:周晓军