用于空压机余热再利用的储能装置的制作方法

本发明涉及空压机技术，具体涉及一种用于空压机余热再利用的储能装置。

背景技术：

空气压缩机是一种用以压缩气体的设备。空气压缩机与水泵构造类似。大多数空气压缩机是往复活塞式，旋转叶片或旋转螺杆。

空压机可以广泛应用于矿山开采、机械制造、建筑、纺织、石油化工及其它需要压缩气体的场所。现有的空压机系统主要包括空压机、油气分离器及油冷却器，运行时，空压机内的循环冷却润滑油经过油气分离器后进入油冷却器内，由油冷却器进行冷却后再循环返回入空压机内，在空压机的整个运行过程中，大约输入电能的90％转化为热能，其中超过70％的热能被循环冷却润滑油直接带至油冷却器内，通过在油冷却器内与冷却介质换热将其散发掉，这个过程中大量的热能未能被有效利用，造成了白白浪费，不满足节能要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可以对空压机运行时产生的余热进行吸收并再利用的空压机余热再利用的储能装置。

为达到上述目的，本发明的基础方案如下：

用于空压机余热再利用的储能装置包括用于安装空压机的空压机房，空压机房内设有与空压机连接的冷却器，其特征在于，所述空压机房的顶部设有吸热水槽和水泵，空压机房内设有热能转化机构；所述热能转化机构包括固定于空压机房内的支架、设于支架上且位于冷却器和吸热水槽之间的缸体，以及设于缸体内并可沿缸体长度方向滑动的活塞；所述缸体的中部固定有转轴，转轴与支架通过单向轴承转动连接，所述活塞将缸体内部分为第一腔体和第二腔体，第一腔体和第二腔体内均设有膨胀剂，所述膨胀剂为沸点为70-90℃的液体或受热膨胀的液体；所述吸热水槽的上部设有进水口，吸热水槽的底部设有出水口，出水口与水泵连接，所述缸体沿转轴转动时将驱动水泵运行。

本方案用于空压机余热再利用的储能装置的原理在于：

由于缸体转动连接在支架上，因此缸体较重的一端位于下部，而缸体较轻的一端将位于上部；缸体内活塞的位置是造成缸体两端重心变化的原因，因此当缸体内活塞从缸体一端滑动到另一端时，缸体将发生翻转；且由于转轴与支架通过单向轴承转动连接，因此缸体仅能向一侧翻转；从而当活塞在缸体的两端往复滑动时，缸体将沿转轴转动。

由于空压机通过冷却器向外散热，因此冷却器周围的温度较高，通常在80-110℃；而吸热水槽离空压机的距离较远，吸热水槽的温度通常在40-50℃，且由于吸热水槽位于空压机房的顶部，而热空气向上流动，因此有利于吸热水槽对空压机房内的热量进行吸收。当缸体呈竖直状态时，活塞位于缸体的下端，即第一腔体靠近冷却器，第二腔体靠近吸热水槽。由于第一腔体和第二腔体内的膨胀剂的沸点为80-90℃，当冷却器向第一腔体传热一段时间后，第一腔体内的膨胀剂沸腾变为气态，使第一腔体内的压力增大，则活塞向缸体上端滑动。在空压机的震动影响下，缸体失去平衡发生翻转，则第二腔体处于下端，第一腔体处于上端；由于吸热水槽的温度较低，第一腔体内的膨胀剂不断凝结，而第二腔体内的膨胀剂受热膨胀，则缸体将再次翻转，从而使缸体呈转动状态。

缸体转动时可以驱动水泵运行，当缸体转动越快，说明冷却器的散热量大，空压机房内的温度也相应的增高，而缸体转速加快，可以加快吸收冷却器周围的温度，从而避免冷却器的温度过高。另外，空压机房内温度升高，吸热水槽内的吸热效率增大，而缸体转速越快，水泵的转速也越快，从而吸热水槽的排水量越大，以此可以保证排出的水的温度波动小。

由于吸热水槽的底部直接与空压机房内部接触，因此吸热水槽的底部的水的温度较高，因此吸热水槽的出水口设于底部，可将温度较高的水先排出。

本方案产生的有益效果是：

(一)在空压机房的顶部设置吸热水槽，对空压机产生的余热进行吸收，从而可将吸热水槽内的水加热为温水并进行储存，以作为厂区工作人员洗漱的水源。

(二)由于热空气向上流动，将吸热水槽设于空压机房的顶部可以提高吸热水槽的吸热效率。

(三)与吸热水槽连接的水泵的动力来自于热能转化机构，从而可以进一步提高空压机余热的利用率。

(四)缸体的转动速度对冷却器的散热量与吸热水槽的排水量相关联，即冷却器散热量越大，吸热水槽排水量越大，从而可以使吸热水槽排出的水的温度更均衡；且还可以避免冷却器的温度过高。

优选方案一：作为对基础方案的进一步优化，所述进水口处设有可关闭或开启进水口的浮子开关。通过设置浮子开关，可以保证吸热水槽内的水量一定，从而便于控制水温。

优选方案二：作为对优选方案一的进一步优化，所述吸热水槽的底部和冷却器的上部均设有间隔设置的导热板，所述缸体设于两导热板之间。通过设置导热板可以增强缸体与冷却器、吸热水槽之间的热传递效率，从而增腔缸体对热能的转化能力。

优选方案三：作为对优选方案二的进一步优化，所述缸体的形状为长方体，缸体与导热板之间的间隙为1-1.5mm。将缸体设置为长方体，可增大缸体与导热板相对的面积，并可减小缸体与导热板之间的间隙，从而有利于增强缸体与冷却器、吸热水槽之间的热传递效率。

优选方案四：作为对优选方案三的进一步优化，所述缸体两端的一侧壁上设有配重块，所述配重块沿转轴中心对称。通过设置配重块，可以改变缸体两端的重心，从而可以使缸体静止时呈竖直倾斜状，则当活塞从缸体下端向缸体上端滑动后，缸体可立即发生翻转，从而提高缸体翻转时的响应速度。

优选方案五：作为对优选方案四的进一步优化，还包括发电机和蓄电池，所述转轴与发电机连接，发电机与蓄电池电连接。通过设置发电机和蓄电池可以将热能转化机构所转化的部分能量转化为电能，且将发电机与水泵进行连接，还可直接通过发电机驱动水泵。

附图说明

图1是本发明用于空压机余热再利用的储能装置实施例的结构示意图；

图2是本发明用于空压机余热再利用的储能装置实施例中缸体的侧视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：空压机房10、空压机20、冷却器30、缸体40、活塞41、转轴42、配重块43、支架50、水泵60、吸热水槽70、出水口71、进水口72、浮子开关73、导热片74。

实施例一：

如图1、图2所示，用于空压机余热再利用的储能装置包括空压机房10，空压机20设于空压机房10内，并设有冷却器30与空压机20连接。空压机房10的顶部设有吸热水槽70和水泵60，空压机房10内设有热能转化机构。热能转化机构包括固定于空压机房10内的支架50、设于支架50上的缸体40和设于缸体40内并可沿缸体40长度方向滑动的活塞41。缸体40的中部固定有转轴42，转轴42与支架50通过单向轴承转动连接，从而使缸体40只能沿一个方向转动；当活塞41在缸体40内往复滑动时，缸体40两端的受力改变，从而缸体40将不断翻转形成转动状态。

活塞41将缸体40内部分为第一腔体和第二腔体，第一腔体和第二腔体内均设有膨胀剂。膨胀剂可采用四氯化碳等，四氯化碳的沸点为76.8℃，当四氯化碳沸腾气化后，第一腔体或第二腔体内的压力增大，从而推动活塞41滑动；另外，膨胀剂也可以采用水银，水银受热膨胀也可推动活塞41滑动。在本实施例中膨胀剂采用四氯化碳。缸体40的形状为长方体，吸热水槽70的底部和冷却器30的上部均设有间隔设置的导热板，缸体40设于两导热板之间，缸体40与导热板之间的间隙为1mm，从而可增大缸体40与冷却器30、吸热水槽70之间的热传递效率。另外，缸体40两端的一侧壁上设有配重块43，配重块43沿转轴42中心对称，则通过配重块43，可以使缸体40静止时呈竖直倾斜状，则在活塞41从下方滑动到上方时，缸体40将不处于平衡位置，则缸体40将迅速翻转。

吸热水槽70的上部设有进水口72，吸热水槽70的底部设有出水口71，出水口71与水泵60连接，从而水泵60运行可排出吸热水槽70内的水。由于吸热水槽70的底部直接与空压机房10内部接触，因此吸热水槽70地底部的水的温度较高。因此吸热水槽70的出水口71设于底部，可将温度较高的水先排出。进水口72处设有浮子开关73，通过浮子开关73，可以保证吸热水槽70内的水量一定。缸体40上的转轴42通过变速器与水泵60的泵轮连接，从而缸体40转动时，将驱动泵轮转动；且缸体40转速增大，泵轮的转速也增大。

空压机房10外还设有发电机和蓄电池，转轴42与发电机转轴42通过法兰盘连接，而发电机与蓄电池电连接。则可以将热能转化机构所转化的部分能量转化为电能，进一步提高空压机20余热的利用率。

本实施例用于空压机余热再利用的储能装置的具体工作过程为：

空压机20运行将产生大量的热量，所产生的热量将通过冷却器30向外扩散，并使空压机房10内的温度迅速升高。冷却器30周围的温度通常在100℃左右；而吸热水槽70离空压机20的距离较远，吸热水槽70的温度通常控制在45℃。当缸体40呈竖直状态时，活塞41位于缸体40的下端，若第一腔体靠近冷却器30，第二腔体则靠近吸热水槽70。由于四氯化碳的沸点为76.8℃，当冷却器30向第一腔体传热一段时间后，第一腔体内的膨胀剂沸腾变为气态，使第一腔体内的压力增大，则活塞41向缸体40上端滑动，则缸体40失去平衡发生翻转，使第二腔体转动至下端，第一腔体处于上端。由于吸热水槽70的温度较低，第一腔体内的膨胀剂不断凝结，而第二腔体内的膨胀剂受热膨胀，则缸体40将再次翻转，使得缸体40呈转动状态。

缸体40转动将直接驱动水泵60运行，因此缸体40转动越快，则冷却器30的散热量也越大，空压机房10内的温度也相应的增高。与此同时缸体40对冷却器30的吸热效率增大，可以避免冷却器30的温度过高。而空压机房10内温度升高，吸热水槽70内的吸热效率增大，但缸体40转速越快，水泵60的转速也越快，则吸热水槽70的排水量增大，从而可以相应的缩短吸热水槽70内的水的加热时间，使得排出的水的温度波动小。

实施例二：

实施例二与实施例一的区别在于，在实施例二中，水泵的泵轮并未与缸体的转轴连接，而是通过发电机与水泵电连接实现对水泵的驱动，当缸体转速越快，发动机产生的电流也越大，从而水泵的转速越大。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。