一种地热发电装置的制作方法

本发明属于发电设备技术领域，具体地说，涉及一种地热发电装置。

背景技术：

地热流体是地下热水、地热蒸汽以及载热气体等存于地下、温度高于正常值的各种热流体的总称，通常以地下热水和地热蒸汽为主。随着化石能源的紧缺、环境压力的加大，人们对于清结可再生的绿色能源越来越重视，建设运行的地热发电站也越来越多。但是，现有的地热发电设备普遍结构复杂，建造和运行成本高，只适用于大型发电站，无法满足普通家庭的需要，难以被广泛普及使用。

技术实现要素：

针对现有技术中上述的不足，本发明提供一种地热发电装置，加热罩、热缸、冷缸和转盘集成一个斯特林发动机，将地表的地热流体中的热能转换为机械能驱动发电机转动，降低设备复杂程度，满足普通家庭的需要。

为了达到上述目的，本发明采用的解决方案是：一种地热发电装置，包括导热机构、安装架、加热罩、热缸、冷缸、转盘、传动轴和发电机，所述加热罩通过所述安装架固定设置，所述加热罩内设有空腔，所述导热机构的散热端与所述加热罩的内壁连接，所述导热机构的吸热端伸入地热流体内，所述导热机构用于将所述地热流体的热量传导给所述加热罩；所述热缸固定设于所述加热罩远离所述导热机构的一侧，所述热缸的固定端与所述空腔连通，所述热缸内设有第一活塞；所述冷缸与所述安装架固定连接，所述冷缸的中心轴线与所述热缸的中心轴线垂直，所述冷缸内设有第二活塞，所述冷缸的尾部通过导管与所述空腔连通；所述传动轴的一端与所述转盘的中心连接，所述传动轴的另一端贯穿所述安装架并与所述发电机的动力输入端连接，所述转盘的端面设有与所述传动轴平行的驱动轴，所述驱动轴上套设有第一驱动杆和第二驱动杆，所述第一驱动杆远离所述转盘的一端与所述第一活塞可旋转连接，所述第二驱动杆远离所述转盘的一端与所述第二活塞可旋转连接。

进一步地，所述冷缸的外周壁设有散热片。

进一步地，所述导热机构包括导热管、第一导热片和第二导热片，所述导热管的散热端通过所述第一导热片与所述加热罩的内壁固定连接，所述导热管的吸热端与所述第二导热片固定连接。

进一步地，所述导热管内设有沿自身长度方向的容置腔，所述容置腔内填充有导热液。

进一步地，还包括启动马达，所述启动马达用于带动所述传动轴绕自身的中心轴线转动。

进一步地，所述加热罩远离所述导热机构的一侧涂覆有复合隔热材料。

进一步地，所述复合隔热材料包括下述重量份数的组分：环氧树脂2-4份，fe2o3-hnts杂化材料5-8份，石棉粉12-14份，聚苯硫醚0.1-0.3份，间甲酚0.2-0.3份，多巴胺0.1-0.3份，早强剂0.1-0.3份，钢纤维3-5份，二甲基硅油0.3-0.5份，增韧剂0.2-0.4份。

进一步地，所述增韧剂包括聚砜、聚酰亚胺和纳米碳酸钙。

进一步地，所述聚砜、所述聚酰亚胺和所述纳米碳酸钙的重量比为2:1:3.4。

进一步地，所述早强剂为三乙醇胺。

本发明的有益效果是：

(1)加热罩、热缸、冷缸和转盘集成一个斯特林发动机，对于流到地表的地热流体，通过导热机构将其热量传导给加热罩，进而加热空腔内的气体，驱动转盘带动发电机转动，设备结构简单，建造和运行成本底，能够满足普通家庭的需要，解决了一些偏远地区居民的用电困难；

(2)传动结构简单，故障率底，能量转换效率高；

(3)设备重量轻，体积相对较小，便于运输。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的加热罩结构示意图；

图3为本发明的转盘与发电机的传动结构示意图；

附图中：1-导热机构，11-导热管，12-第一导热片，13-第二导热片，2-安装架，3-加热罩，31-空腔，32-复合隔热材料，4-热缸，41-第一活塞，42-第一驱动杆，5-冷缸，51-第二活塞，52-导管，53-第二驱动杆，54-散热片，6-转盘，61-驱动轴，7-传动轴，8-发电机，9-启动马达。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步描述：

实施例1：

本实施例提供一种地热发电装置，如图1、图2和图3所示，包括导热机构1、安装架2、加热罩3、热缸4、冷缸5、转盘6、传动轴7和发电机8。加热罩3采用导热性能良好的金属材质打磨制成，加热罩3通过安装架2固定设置，加热罩3内设有空腔31。导热机构1的散热端与加热罩3的内壁连接，导热机构1的吸热端伸入地热流体内，导热机构1用于将地热流体的热量传导给加热罩3。加热罩3面积大，空腔31相对较薄，空腔31内的气体能够被快速加热。

具体地，导热机构1包括导热管11、第一导热片12和第二导热片13，多根导热管11互相平行设置，导热管11的散热端通过第一导热片12与加热罩3的内壁固定连接，导热管11的吸热端与第二导热片13固定连接，设备运行时，第二导热片13浸没在地热流体内。为了提升热量传导速度，导热管11内设有沿自身长度方向的容置腔，容置腔内填充有导热液，导热液根据需要采购市场上现有的实现。

热缸4固定设于加热罩3远离导热机构1的一侧，热缸4的固定端与空腔31连通，热缸4内设有第一活塞41；冷缸5与安装架2固定连接，冷缸5的中心轴线与热缸4的中心轴线垂直，冷缸5内设有第二活塞51，冷缸5的尾部通过导管52与空腔31连通,冷缸5的外周壁设有散热片54。传动轴7的一端与转盘6的中心连接，传动轴7的另一端贯穿安装架2并与发电机8的动力输入端连接，传动轴7的中部通过轴承与安装架2可选择连接。转盘6的端面设有与传动轴7平行的驱动轴61，驱动轴61上套设有第一驱动杆42和第二驱动杆53，第一驱动杆42远离转盘6的一端与第一活塞41可旋转连接，第二驱动杆53远离转盘6的一端与第二活塞51可旋转连接。

由于斯特林发动机启动时需要外力辅助转动，所以还可以设置了启动马达9。起动时,启动马达9上的齿轮伸出，啮合入传动轴7上的齿轮，将启动马达9上的转矩传给传动轴7，带动传动轴7绕自身的中心轴线转动。在发动机起动后,启动马达9的齿轮自动与传动轴7上的齿轮脱离。

为了减少加热罩3上的热量耗散，提升热传导效率和对空腔31内气体的加热速度，加热罩3远离导热机构1的一侧涂覆有一层复合隔热材料32，复合隔热材料32一般在1-3cm厚。该复合隔热材料32包括下述重量份数的组分：环氧树脂2-4份，fe2o3-hnts杂化材料5-8份，石棉粉12-14份，聚苯硫醚0.1-0.3份，间甲酚0.2-0.3份，多巴胺0.1-0.3份，早强剂0.1-0.3份，钢纤维3-5份，二甲基硅油0.3-0.5份，增韧剂0.2-0.4份。其中，增韧剂包括聚砜、聚酰亚胺和纳米碳酸钙，聚砜、聚酰亚胺和纳米碳酸钙的重量比为2:1:3.4，早强剂为三乙醇胺。复合隔热材料32未干结时具有很强的粘附性，干结后具体很强的韧性和耐高温、抗氧化性能，使用寿命长。由于hnts埃洛石纳米管内含有大量的空洞，石棉粉能够填充进入纳米管内，从而产生隔热效果。环氧树脂配合聚苯硫醚、间甲酚和多巴胺，将石棉粉封闭在纳米管内，有效避免使用过程中石棉纤维飘散到空气中，避免环境污染。

实施例2：

按以下重量分数制备复合隔热材料32，并将其涂覆在加热罩3的背面制得样品ⅰ：

环氧树脂3份，fe2o3-hnts杂化材料5份，石棉粉13份，聚苯硫醚0.2份，间甲酚0.2份，多巴胺0.2份，早强剂0.1份，钢纤维5份，二甲基硅油0.3份，增韧剂0.3份。

按以下重量分数制备复合隔热材料32，并将其涂覆在加热罩3的背面制得样品ⅱ：

环氧树脂2份，fe2o3-hnts杂化材料8份，石棉粉14份，聚苯硫醚0.1份，间甲酚0.3份，多巴胺0.1份，早强剂0.2份，钢纤维4份，二甲基硅油0.5份，增韧剂0.2份。

按以下重量分数制备复合隔热材料32，并将其涂覆在加热罩3的背面制得样品ⅲ：

环氧树脂4份，fe2o3-hnts杂化材料6份，石棉粉12份，聚苯硫醚0.3份，间甲酚0.25份，多巴胺0.3份，早强剂0.3份，钢纤维3份，二甲基硅油0.4份，增韧剂0.4份。

对上述三个样品进行实验，结果表明，当加热罩3本体的温度在60-90摄氏度范围内时，复合隔热材料32远离加热罩3的一侧表面温度至少比加热罩3本体的温度低30摄氏度，说明复合隔热材料32在加热罩3上形成的涂层起到了很好的隔热效果。另外，将上述三个样品放置到100摄氏度的环境中进行长期实验，结果表明，复合隔热材料32能在100摄氏度环境中至少持续使用十年而不产生开裂、脱落或被严重氧化变性，当环境温度低于100摄氏度时，其使用寿命将进一步延长。

以上实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。