液体差时回流相循环发动的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种液体差时回流相循环发动机，包括汽化器、液体连续做功机构、储液罐和配液机构，所述液体连续做功机构的工质入口与所述汽化器的液相区上的工质出口连通，所述液体连续做功机构的工质出口经所述储液罐与所述配液机构的工质入口连通，所述配液机构的工质出口与所述汽化器的工质入口连通。本发明易于工程化，且结构简单、功率密度高、体积小、效率高、造价低、使用寿命长。
【专利说明】液体差时回流相循环发动机
【技术领域】
[0001]本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种液体差时回流相循环发动机。
【背景技术】
[0002]传统内燃机燃料多样性差，污染严重，且传统蒸汽机体积庞大，功率密度低，因此需要发明一种新型发动机。
【发明内容】
[0003]为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下:
方案一:一种液体差时回流相循环发动机，包括汽化器、液体连续做功机构、储液罐和配液机构，所述液体连续做功机构的工质入口与所述汽化器的液相区上的工质出口连通，所述液体连续做功机构的工质出口经所述储液罐与所述配液机构的工质入口连通，所述配液机构的工质出口与所述汽化器的工质入口连通。
[0004]方案二:在方案一的基础上，在所述汽化器的工质出口与所述汽化器的工质入口之间的工质通道上设冷却器。
[0005]方案三:在方案二的基础上，所述液体差时回流相循环发动机还包括热交换式回热器，所述热交换式回热器的被冷却流体通道设为所述汽化器的工质出口与所述冷却器之间的连通通道的一部分，所述热交换式回热器的被加热流体通道设为所述冷却器与所述汽化器的工质入口之间的连通通道的一部分。
[0006]方案四:在方案二的基础上，所述液体差时回流相循环发动机还包括热交换式回热器，所述热交换式回热器的被冷却流体通道设为所述液体连续做功机构的工质出口与所述冷却器之间的连通通道的一部分，所述热交换式回热器的被加热流体通道设为所述冷却器与所述汽化器的工质入口之间的连通通道的一部分。
[0007]方案五:在方案三的基础上，所述热交换式回热器的被冷却流体通道设为所述汽化器的工质出口与所述液体连续做功机构的工质入口之间的连通通道的一部分。
[0008]方案六:一种液体差时回流相循环发动机，包括汽化器、液体短间歇做功机构、储液罐和配液机构，所述汽化器经所述液体短间歇做功机构与所述储液罐连通，所述储液罐经所述配液机构与所述汽化器的气相区连通。
[0009]方案七:在方案六的基础上，在所述汽化器和所述液体短间歇做功机构之间的通道内设填料式回热器。
[0010]方案八:在方案七的基础上，在所述填料式回热器与所述汽化器的气相区之间的工质通道上设冷却器。
[0011]方案九:在方案一至方案八任一方案的基础上,所述配液机构包括气缸活塞机构和设置在所述气缸活塞机构的工质入口处和工质出口处的两个正时控制阀。
[0012]方案十:在方案一至方案八任一方案的基础上，所述配液机构包括气缸活塞机构和设置在所述气缸活塞机构的工质入口处和工质出口处的两个逆止阀。[0013]方案 :在方案一至方案八任一方案的基础上，所述配液机构包括离心泵和设置在所述离心泵的工质出口处的逆止阀。
[0014]方案十二:在方案一至方案八任一方案的基础上，所述配液机构设为罗茨泵或设为齿轮泵。
[0015]方案十三:在方案一至方案五任一方案的基础上，所述液体连续做功机构设为齿轮动力机构或设为罗茨机构。
[0016]方案十四:在方案五至方案八任一方案的基础上，所述液体短间歇做功机构设为齿轮动力机构或罗茨机构。
[0017]方案十五:在方案一至方案八的基础上，所述汽化器设为外燃汽化器，在所述外燃汽化器的气相区设工质入口，在所述外燃汽化器的液相区设工质导出口。
[0018]方案十六:方案一至方案八的基础上，所述汽化器设为内燃汽化器，在所述内燃汽化器的气相区设工质导出口，所述工质导出口处设控制阀。
[0019]方案十七:在方案十六的基础上，所述内燃汽化器设置氧化剂入口和还原剂入口，所述氧化剂入口和所述还原剂入口导入的氧化剂和还原剂在所述内燃汽化器的内部发生燃烧化学反应，从而使所述内燃汽化器中的工质气化、临界化、超临界化、超超临界化或过热化形成高压状态。
[0020]本发明中，所谓的“液体连续做功机构”是指利用单向流动的液体工质持续对外做功的机构，例如被单向流动的液体推动持续单向转动的齿轮动力机构或罗茨机构等。
[0021]本发明中，所谓的“液体短间歇做功机构”是指利用往复流动的液体工质对外做功的机构，例如被往复流动的液体工质推动可以改变转向的齿轮动力机构和罗茨机构等。
[0022]本发明中，所谓的“配液机构”是指能够按正时关系将所述汽化器输出并推动所述液体连续做功机构或所述液体短间歇做功机构对外做功后的工质回送到所述汽化器的机构。
[0023]本发明中，在包括所述液体连续做功机构结构中，所述“正时关系”是当所述汽化器内的压力达到一定程度时，向所述汽化器内回送液体的时间关系。此时间关系可根据系统的具体情况确定，如可根据汽化器的容量或做功机构的排量确定。
[0024]本发明中，所谓的“汽化器”是指能够使液体工质发生汽化、临界化、超临界化、超超临界化或过热化的装置，它可以是外燃汽化器、热交换器、太阳能汽化器或内燃汽化器。所述内燃汽化器包括氧化剂和还原剂燃烧产物能够液化的内燃汽化器和氧化剂和还原剂燃烧产物不能液化的内燃汽化器。
[0025]在采用内燃汽化器的结构中，需要在工质包络上设工质导出口，所谓的工质包络是指工质所能到达的空间的壁，例如连通通道的壁、所述汽化器的壁或所述储液罐的壁等。
[0026]本发明中，所谓的“所述汽化器的工质出口与所述汽化器的工质入口之间的工质通道”是指连通所述汽化器的工质入口和工质出口之间的连通通道、液体连续做功机构、储液罐和配液机构中工质能够到达的结构。
[0027]本发明中，所谓的“冷却器”是指能够使本发明中的液体工质冷却的装置，例如散热器或热交换器等。
[0028]本发明中，所谓的“工质”可以是一切能够在所述汽化器中可以发生汽化、过热化、临界化、超临界化或超超临界化的物质，例如水、氟利昂、醚类等一切无机朗肯循环和有机朗肯循环中的工质。
[0029]本发明中，所述汽化器内的工质处于临界状态时，所述汽化器的气相区和所述汽化器的液相区可以是同一空间。
[0030]本发明中，所述齿轮动力机构或罗茨机构可以连续工作，所述配液机构可以间歇工作。
[0031 ] 本发明中，所谓A和B连通是指A与B之间工质发生流动，包括工质从A流到B或者从B流到A，或者工质先从A流到B再从B流到A。所谓的“连通”包括直接连通、间接连通和经操作单元连通，所述操作单元包括阀、控制机构、供送机构(泵)和热交换器等。
[0032]本发明中，应根据热能与动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统等。
[0033]本发明的有益效果如下:
本发明可在较少控制机构的情况下稳定输出动力，易于工程化，且燃料多样性好、污染程度小、功率密度高、体积小、结构简单、效率高、造价低、使用寿命长。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1所示的是本发明实施例1的结构示意图；
图2所示的是本发明实施例2的结构示意图；
图3所示的是本发明实施例3的结构示意图；
图4所示的是本发明实施例4的结构示意图；
图5所示的是本发明实施例5的结构示意图；
图6所示的是本发明实施例6的结构示意图；
图7所示的是本发明实施例7的结构示意图；
图8所示的是本发明实施例8的结构示意图；
图9所示的是本发明实施例9的结构示意图；
图10所示的是本发明实施例10的结构示意图，
图中:
I汽化器、2液体连续做功机构、3储液罐、4配液机构、5冷却器、61热交换式回热器、62填料式回热器、41气缸活塞机构、411正时控制阀、412逆止阀、42罗茨泵、43离心泵、11外燃汽化器、12内燃汽化器、21罗茨机构、121氧化剂入口、122还原剂入口、123工质导出口。
【具体实施方式】
[0035]实施例1
如图1所示的液体差时回流相循环发动机，包括汽化器1、液体连续做功机构2、储液罐3和配液机构4，所述液体连续做功机构2的工质入口与所述汽化器I的液相区上的工质出口连通，所述液体连续做功机构2的工质出口经所述储液罐3与所述配液机构4的工质入口连通，所述配液机构4的工质出口与所述汽化器I的工质入口连通。
[0036]实施例2
如图2所示的液体差时回流相循环发动机，在实施例1的基础上，所述汽化器I设为外燃汽化器11，所述液体连续做功机构2设为罗茨机构21，所述配液机构4包括气缸活塞机构41和设置在所述气缸活塞机构41的工质入口处和工质出口处的两个正时控制阀411。
[0037]在所述外燃汽化器11的工质出口与所述外燃汽化器11的工质入口之间的工质通道上设冷却器5，具体地讲，所述冷却器5设在所述气缸活塞机构41的工质出口与所述外燃汽化器11的工质入口之间的连通通道上。
[0038]本发明中，所有其他实施方式均可参照本实施例，所述配液机构4包括气缸活塞机构41和设置在所述气缸活塞机构41的工质入口处和工质出口处的两个正时控制阀411。
[0039]可选择的，所述液体连续做功机构2设为齿轮动力机构。
[0040]实施例3
如图3所示的液体差时回流相循环发动机，其与实施例2的区别在于:
取消所述正时控制阀411，在相同位置设置逆止阀412。具体的讲，所述配液机构4包括气缸活塞机构41和设置在所述气缸活塞机构41的工质入口处和工质出口处的两个逆止阀 412。
[0041]本发明中，所有其他实施方式均可参照本实施例，所述配液机构4包括气缸活塞机构41和设置在所述气缸活塞机构41的工质入口处和工质出口处的两个逆止阀412。
[0042]实施例4
如图4所示的液体差时回流相循环发动机，其与实施例2的区别在于:
所述配液机构4改为包括离心泵43和设置在所述离心泵43的工质出口处的逆止阀
412。
[0043]本发明的其他实施方式，都可参照本实施例，将所述配液机构4设置为离心泵，并在所述离心泵43的工质出口处设逆止阀412。
[0044]实施例5
如图5所示的液体差时回流相循环发动机，其与实施例2的区别在于:
所述配液机构4改设为罗茨泵42，所述液体差时回流相循环发动机还包括热交换式回热器61，所述热交换式回热器61的被冷却流体通道设为所述外燃汽化器11的工质出口与所述罗茨机构21的工质入口之间的连通通道的一部分，所述热交换式回热器61的被加热流体通道设为所述冷却器5与所述汽化器I的工质入口之间的连通通道的一部分。
[0045]根据需要，使在满足所述热交换式回热器61的被冷却流体通道设为所述外燃汽化器11的工质出口与所述冷却器5之间的连通通道的一部分的条件下，可以调整所述热交换式回热器61的位置。
[0046]可选择地，所述罗茨泵42改设为齿轮泵。
[0047]具体实施时，可选择地，所述液体差时回流相循环发动机还包括热交换式回热器61，所述热交换式回热器61的被冷却流体通道设为所述液体连续做功机构2的工质出口与所述储罐3的工质入口之间的连通通道的一部分，所述热交换式回热器61的被加热流体通道设为所述冷却器5与所述汽化器I的工质入口之间的连通通道的一部分。
[0048]本发明中的所有设有所述液体连续做功机构2和所述冷却器5的实施方式中，均可参照本实施例及其可选择的实施方式设置所述热交换式回热器61。
[0049]本发明的所有实施方式中，都可参照本实施例将配液机构4设置为罗茨泵42或齿轮泵。
[0050]实施例6 如图6所示的液体差时回流相循环发动机，其与实施例2的区别在于:
所述汽化器I改设为内燃汽化器12，所述内燃汽化器12上设有氧化剂入口 121和还原剂入口 122，在所述内燃汽化器12的气相区设工质导出口 123，所述工质导出口 123处设控制阀。
[0051]所述氧化剂入口 121和所述还原剂入口 122导入的氧化剂和还原剂在所述内燃汽化器12的内部发生燃烧化学反应，从而使所述内燃汽化器12中的工质气化、临界化、超临界化、超超临界化或过热化形成高压状态。显然，所述内燃汽化器12上还需要设置合适的点火装置。
[0052]由于从外界导入了氧化剂和还原剂，为了使系统中的工质能够平衡，可以打开所述工质导出口 123处的控制阀，从所述工质导出口 123处导出多余的工质。
[0053]可选择地，本实施例中的所述工质导出口 123还可以设置在系统的其它气相区域，如果所述内燃汽化器12中的氧化剂和还原剂燃烧产物能够液化，那么所述工质导出口123还可以设置在系统的液相区域，例如设置在所述内燃汽化器12的液相区、设置在所述储液罐3上或设置在所述冷却器5和所述内燃汽化器12的工质入口之间的连通通道上。
[0054]本发明中，所有实施方式，均可参照本实施例，将汽化器I改设为内燃汽化器12。
[0055]本发明的所有实施方式中，参照本实施例将汽化器I改设为内燃汽化器12时，可选择的，所述工质导出口 123可设置在系统的气相区或者液相区。
[0056]上述实施例2、实施例3、实施例4和实施例6中的所述冷却器5可以不设。
[0057]作为可以变换的实施方式，实施例2至6及其可选择可变换的实施方式中都可将所述液体连续做功机构2改设为齿轮动力机构或其他任何形式的液体连续做功机构。
[0058]实施例7
如图7所示的液体差时回流相循环发动机，包括汽化器1、液体短间歇做功机构7、储液罐3和配液机构4，所述汽化器I经所述液体短间歇做功机构7与所述储液罐3连通，所述储液罐3经所述配液机构4与所述汽化器I的气相区连通。
[0059]实施例8
如图8所示的液体差时回流相循环发动机，在实施例7的基础上，将所述汽化器I设为外燃汽化器11，所述液体短间歇做功机构7设为罗茨机构21，所述配液机构4包括气缸活塞机构41和设置在所述气缸活塞机构41的工质入口处和工质出口处的两个逆止阀412。
[0060]在所述外燃汽化器11和所述罗茨机构21之间的通道内设填料式回热器62。
[0061]所述外燃汽化器11中的液体工质发生汽化、临界化、超临界化、超超临界化或过热化使所述外燃汽化器11内的压力升高，从而使液体工质流向所述罗茨机构21并推动所述罗茨机构21对外做功，推动所述罗茨机构21对外做功后的液体工质被存储在所述储液罐3中。所述气缸活塞机构41将所述储液罐3中的液体工质回送至所述外燃汽化器11的气相区，经过上述过程的液体工质温度已经降低，将其回送至所述外燃汽化器11中后可以降低所述外燃汽化器11中的压力，当所述外燃汽化器11中的压力降低到一定程度时，所述储液罐3中的液体工质经罗茨机构21和所述填料式回热器62返回所述外燃汽化器11的液相区，在此过程中液体工质推动所述罗茨机构21反向转动对外做功。所述填料式回热器62可以降低系统热量的损失，提高系统的效率。
[0062]可选择地，所述液体短间歇做功机构7改设为齿轮动力机构。[0063]本发明中的所有设有所述液体短间歇做功机构7的实施方式中，都可参照本实施例，在汽化器I和液体短间歇做功机构7之间的连通通道内设填料式回热器62。
[0064]实施例9
如图9所示的液体差时回流相循环发动机，在实施例8的基础上，在所述填料式回热器62与所述外燃汽化器11的气相区之间的工质通道上设冷却器5，具体是设在所述气缸活塞机构41的工质出口与所述外燃汽化器11的工质入口之间的连通通道上。
[0065]可选择地，所述冷却器5还可以设在所述填料式回热器62与所述外燃汽化器11的气相区之间的工质通道的其他位置，例如设在所述储液罐3或设置在所述气缸活塞机构41上。
[0066]所述气缸活塞机构41将所述储液罐3中的液体工质经所述冷却器5后回送至所述外燃汽化器11的气相区，经所述冷却器5冷却后的液体工质可以更加高效降低所述外燃汽化器11中的压力，从而进一步提闻系统的效率。
[0067]实施例10
如图10所示的液体差时回流相循环发动机，其与实施例9的区别在于:所述汽化器I改设为内燃汽化器12，所述内燃汽化器12上设有氧化剂入口 121和还原剂入口 122，在所述内燃汽化器12的气相区设工质导出口 123，所述工质导出口 123处设控制阀；所述配液机构4改设为罗茨泵42。
[0068]所述氧化剂入口 121和所述还原剂入口 122导入的氧化剂和还原剂在所述内燃汽化器12的内部发生燃烧化学反应，从而使所述内燃汽化器12中的工质气化、临界化、超临界化、超超临界化或过热化形成高压状态。显然，所述内燃汽化器12上还需要设置合适的点火装置。
[0069]由于从外界导入了氧化剂和还原剂，为了使系统中的工质能够平衡，可以打开所述工质导出口 123处的控制阀，从所述工质导出口 123处导出多余的工质。
[0070]可选择地，本实施例中的所述工质导出口 123还可以设置在系统的其它气相区域，如果所述内燃汽化器12中的氧化剂和还原剂燃烧产物能够液化，那么所述工质导出口123还可以设置在系统的液相区域，例如设置在所述汽化器I的液相区、设置在所述储液罐3上或设置在所述冷却器5和所述汽化器I的工质入口之间的连通通道上。
[0071]以上实施例中，所述液体连续做功机构2可选择性地设为齿轮动力机构。
[0072]本发明中，实施例10中的汽化器I可设为所述外燃汽化器11，实施例8、9中的所述汽化器I可改设为所述内燃汽化器12。
[0073]作为可变换的实施方式，本发明中的所有实施方式的所述汽化器I还可以设为热交换器式或太阳能式汽化器等形式的汽化器。
[0074]作为可以变换的实施方式，实施例8至10及其可选择可变换的实施方式中都可将所述液体短间歇做功机构7改设为齿轮动力机构或其他任何形式的液体短间歇做功机构；所述回热器62可以不设。
[0075]显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种液体差时回流相循环发动机，其特征在于:包括汽化器(I)、液体连续做功机构(2)、储液罐(3)和配液机构(4)，所述液体连续做功机构(2)的工质入口与所述汽化器(I)的液相区上的工质出口连通，所述液体连续做功机构(2)的工质出口经所述储液罐(3)与所述配液机构(4)的工质入口连通，所述配液机构(4)的工质出口与所述汽化器(I)的工质入口连通。
2.如权利要求1所述液体差时回流相循环发动机，其特征在于:在所述汽化器(I)的工质出口与所述汽化器(I)的工质入口之间的工质通道上设冷却器(5)。
3.如权利要求2所述液体差时回流相循环发动机，其特征在于:所述液体差时回流相循环发动机还包括热交换式回热器(61)，所述热交换式回热器(61)的被冷却流体通道设为所述汽化器(I)的工质出口与所述冷却器(5)之间的连通通道的一部分，所述热交换式回热器(61)的被加热流体通道设为所述冷却器(5)与所述汽化器(I)的工质入口之间的连通通道的一部分。
4.如权利要求2所述液体差时回流相循环发动机，其特征在于:所述液体差时回流相循环发动机还包括热交换式回热器(61)，所述热交换式回热器(61)的被冷却流体通道设为所述液体连续做功机构(2)的工质出口与所述冷却器(5)之间的连通通道的一部分，所述热交换式回热器(61)的被加热流体通道设为所述冷却器(5 )与所述汽化器(I)的工质入口之间的连通通道的一部分。
5.如权利要求3所述液体差时回流相循环发动机，其特征在于:所述热交换式回热器(61)的被冷却流体通道设为所述汽化器(I)的工质出口与所述液体连续做功机构(2)的工质入口之间的连通通道的一部分。
6.一种液体差时回流相循环发动机，其特征在于:包括汽化器(I)、液体短间歇做功机构(7)、储液罐(3)和配液机构(4)，所述汽化器(I)经所述液体短间歇做功机构(7)与所述储液罐(3)连通，所述储液罐(3)经所述配液机构(4)与所述汽化器(I)的气相区连通。
7.如权利要求6所述的液体差时回流相循环发动机，其特征在于:在所述汽化器(I)和所述液体短间歇做功机构(7 )之间的通道内设填料式回热器(62 )。
8.如权利要求7所述的液体差时回流相循环发动机，其特征在于:在所述填料式回热器(62)与所述汽化器(I)的气相区之间的工质通道上设冷却器(5)。
9.如权利要求1至8中任一项所述液体差时回流相循环发动机，其特征在于:所述配液机构(4)包括气缸活塞机构(41)和设置在所述气缸活塞机构(41)的工质入口处和工质出口处的两个正时控制阀(411)。
10.如权利要求1至8中任一项所述液体差时回流相循环发动机，其特征在于:所述配液机构(4)包括气缸活塞机构(41)和设置在所述气缸活塞机构(41)的工质入口处和工质出口处的两个逆止阀(412)。
【文档编号】F02G1/057GK103452701SQ201310382377
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2012年8月28日
【发明者】靳北彪 申请人:摩尔动力(北京)技术股份有限公司