專利名稱：一種高效內(nèi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種高效內(nèi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域:本實(shí)用新型涉及發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高效內(nèi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
:目前多數(shù)的發(fā)電廠、化工廠等為了達(dá)到預(yù)期的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，過(guò)度使用不可再生能源，含有大量熱能的廢氣被排放到空氣中，使能源被浪費(fèi)。已有的對(duì)工廠生產(chǎn)帶來(lái)的廢氣熱能的利用裝置，比如鋼鐵廠的廢熱回收利用裝置，是利用換熱器將廢氣熱能用于預(yù)熱助燃空氣、預(yù)熱煤氣和生產(chǎn)蒸汽。蒸汽多用螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)發(fā)電。螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)包括兩根(陰、陽(yáng))螺桿轉(zhuǎn)子、外殼、軸承和密封等。其工作原理是:作功介質(zhì)先進(jìn)入機(jī)內(nèi)螺桿齒槽，推動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，齒槽旋轉(zhuǎn)逐漸加長(zhǎng)、容積增大，介質(zhì)降壓降溫膨脹做功，最后從齒槽排出，功率從主軸陽(yáng)螺桿輸出，亦可通過(guò)同步齒輪從陰螺桿輸出，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。其內(nèi)效率雖高達(dá)70%-85%，但適用范圍小，僅適用于溫度小于250°C，壓強(qiáng)低于1.5MPa的環(huán)境內(nèi)，當(dāng)廢氣溫度略高或壓力略大時(shí)則無(wú)法使用。實(shí)用新型內(nèi)容:為了利用多溫度和多壓力范圍的廢氣，改變高溫廢氣利用效率低，利用率高的廢氣溫度低的現(xiàn)狀，本實(shí)用新型提供一種高效內(nèi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。為了達(dá)到本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是:一種高效內(nèi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，包括發(fā)電機(jī)，其特殊之處在于:還包括熱交換器、渦輪機(jī)、冷卻器、壓氣機(jī)、散熱器和水泵，所述熱交換器上包括進(jìn)氣口、出氣口、介質(zhì)氣體出口和介質(zhì)氣體進(jìn)口，所述渦輪機(jī)、換熱器式冷卻器和壓氣機(jī)通過(guò)空心軸同軸聯(lián)接，渦輪機(jī)的出氣端與冷卻器的進(jìn)氣端連通，冷卻器的出氣端與壓氣機(jī)的進(jìn)氣端連通；所述空心軸位于壓氣機(jī)外側(cè)的端部軸向設(shè)置有堵頭，徑向設(shè)置有冷卻水出口，冷卻水出口通過(guò)不銹鋼管與水泵的水泵入水口聯(lián)接，水泵出水口通過(guò)不銹鋼管與冷卻器外壁上的冷卻水進(jìn)水口聯(lián)通；所述空心軸與發(fā)電機(jī)的主軸使用聯(lián)軸器同軸聯(lián)接，所述熱交換器的介質(zhì)氣體出口通過(guò)管道與渦輪機(jī)外壁上的熱端進(jìn)氣口相連，所述冷卻器通過(guò)其外壁上的冷卻水出口通過(guò)不銹鋼管與散熱器的散熱器入水口聯(lián)接，散熱器出水口通過(guò)不銹鋼管與空心軸聯(lián)通；所述熱交換器上的介質(zhì)氣體進(jìn)口通過(guò)管道與壓氣機(jī)上的冷端出氣口聯(lián)通。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:1、構(gòu)思巧妙:本實(shí)用新型利用廢氣熱能作為驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)可高效利用大型工廠排出的廢氣余熱，燃?xì)狻⑷加?、燃煤等氣體熱能，將其熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出，用于發(fā)電。2、加工方便，實(shí)現(xiàn)容易:充分利用對(duì)自然現(xiàn)象的思考，根據(jù)風(fēng)的形成原因和風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生設(shè)計(jì)的整體理念。將溫差導(dǎo)致壓力差應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)中，和發(fā)電機(jī)相連，進(jìn)行發(fā)電。介質(zhì)氣體由高溫高壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏氐蛪海筛邏禾幭虻蛪禾幜鲃?dòng)，動(dòng)能通過(guò)葉片轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，帶動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)。3、適用范圍廣:本實(shí)用新型理論效率最高可達(dá)64.89%，可適用于溫度100°C至700°C，壓強(qiáng)20MPa的環(huán)境內(nèi)。工作介質(zhì)氣體為氫氣、氦氣或其他高壓、中壓氣體，適用于各 類大型工廠，如水泥廠、發(fā)電廠、玻璃廠等會(huì)排放中高溫廢氣的工廠。

圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是冷卻器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖3是圖2的A向視圖。其中，1-出氣口、2-進(jìn)氣口、3-介質(zhì)氣體出口、4-介質(zhì)氣體進(jìn)口、5-空心軸、6-冷端出氣口、7-堵頭、8-冷卻水出口、9-熱交換器、10-壓氣機(jī)、11-發(fā)電機(jī)、12-水泵、13-冷卻器、14-渦輪機(jī)、15-冷卻水進(jìn)水口、16-冷卻器的進(jìn)氣端、17-折流板、18-冷卻器出氣端、19-冷卻器冷卻水出口、20-聯(lián)軸器、21-水泵入水口、22-水泵出水口、23-散熱器入水口、24-散熱器、25-散熱器出水口、26-熱端進(jìn)氣口。
具體實(shí)施方式
:下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。參見(jiàn)圖1，一種高效內(nèi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，包括發(fā)電機(jī)11，還包括熱交換器9、渦輪機(jī)14、冷卻器13、壓氣機(jī)10、散熱器24和水泵12，所述熱交換器9上包括進(jìn)氣口 2、出氣口 1、介質(zhì)氣體出口 3和介質(zhì)氣體進(jìn)口 4，所述渦輪機(jī)14、換熱器式冷卻器13和壓氣機(jī)10通過(guò)空心軸5同軸聯(lián)接，渦輪機(jī)14的出氣端與冷卻器的進(jìn)氣端16連通，冷卻器13的出氣端18與壓氣機(jī)10的進(jìn)氣端連通；所述空心軸5位于壓氣機(jī)10外側(cè)的端部軸向設(shè)置有堵頭7，徑向設(shè)置有冷卻水出口 8，冷卻水出口 8通過(guò)不銹鋼管與水泵12的水泵入水口 21聯(lián)接，水泵出水口22通過(guò)不銹鋼管與冷卻器13外壁上的冷卻水進(jìn)水口 15聯(lián)通；所述空心軸5與發(fā)電機(jī)11的主軸使用聯(lián)軸器20同軸聯(lián)接，所述熱交換器9的介質(zhì)氣體出口 3通過(guò)管道與渦輪機(jī)14外壁上的熱端進(jìn)氣口 26相連，所述冷卻器13通過(guò)其外壁上的冷卻器冷卻水出口 19通過(guò)不銹鋼管與散熱器24的散熱器入水口 23聯(lián)接，散熱器出水口 25通過(guò)不銹鋼管與空心軸5聯(lián)通；所述熱交換器9上的介質(zhì)氣體進(jìn)口 4通過(guò)管道與壓氣機(jī)10上的冷端出氣口 6聯(lián)通。本實(shí)用新型的工作原理是:工廠排放的廢氣通過(guò)進(jìn)氣口 2進(jìn)入熱交換器9，對(duì)工作介質(zhì)氣體(氫氣、氦氣等)進(jìn)行加熱，隨后從出氣口 I排放。經(jīng)過(guò)加熱的介質(zhì)氣體通過(guò)介質(zhì)氣體出口 3送入熱端進(jìn)氣口 26，進(jìn)入安裝渦輪機(jī)的腔體內(nèi)。高溫高壓介質(zhì)氣體由冷卻器13的冷卻器進(jìn)氣端16進(jìn)入，在冷卻器13中氣體溫度降低，體積減小，壓力降低。隨后經(jīng)由冷卻器出氣端18，流入壓氣機(jī)10。渦輪機(jī)14和壓氣機(jī)10由空心軸5相連接，同時(shí)，壓氣機(jī)10將介質(zhì)氣體壓縮，故壓氣機(jī)10端的動(dòng)葉被渦輪機(jī)14端的動(dòng)葉帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)11隨即工作，發(fā)出電能。被壓縮后的冷的工作介質(zhì)氣體經(jīng)過(guò)冷端出氣口 6和介質(zhì)氣體入口 4進(jìn)入熱交換器9，再次加熱并重新回到渦輪機(jī)14。用于冷卻的水由水泵12供給，從水泵出水口 22打出，經(jīng)由不銹鋼管和冷卻水進(jìn)水口 15流入冷卻器13，進(jìn)行換熱作用后溫度升高，并從冷卻水出水口 19流出。隨后經(jīng)過(guò)不銹鋼管和散熱器入水口 23流入散熱器24進(jìn)行散熱，溫度降低后經(jīng)由散熱器出水口 25流出，經(jīng)過(guò)不銹鋼管流進(jìn)空心軸5，冷卻水經(jīng)過(guò)空心軸5后再?gòu)牧硪欢说目招妮S冷卻水出口 8流出，經(jīng)由水泵入水口 21流回水泵12，再通過(guò)水泵作用重新流入冷卻器13內(nèi)。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)中，所采用的單體結(jié)構(gòu)均為公知的，為了進(jìn)一步說(shuō)明，下面對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解描述:[0022]參見(jiàn)圖1，熱交換器9上包括出氣口 1、進(jìn)氣口 2、介質(zhì)氣體出口 3和介質(zhì)氣體進(jìn)口4，內(nèi)部包括加熱管、折流板和固定板等,高溫廢氣從下端進(jìn)氣口 2流入，上端出氣口 I流出，和介質(zhì)氣體的流向相反。高溫廢氣在加熱管間流動(dòng)，折流板改變其流動(dòng)路線，增大與加熱管的接觸面積，提高換熱效率。介質(zhì)氣體從介質(zhì)氣體進(jìn)口 4流入，從加熱管獲得熱量，然后從介質(zhì)氣體出口 3流出。所述渦輪機(jī)14、冷卻器13和壓氣機(jī)10同軸聯(lián)接組成了本實(shí)用新型的核心，其中:空心軸5貫穿渦輪機(jī)14、換熱器式冷卻器13和壓氣機(jī)10的中心，渦輪機(jī)14與壓氣機(jī)10上原結(jié)構(gòu)中的主軸被空心軸5替代。該結(jié)構(gòu)中渦輪機(jī)14和壓氣機(jī)10的外端部上通過(guò)O型密封圈、密封軸承、高壓密封環(huán)高壓密封推環(huán)、密封彈簧等構(gòu)成軸向密封系統(tǒng)。加熱后的工作介質(zhì)氣體的壓力推動(dòng)渦輪機(jī)14旋轉(zhuǎn)。高溫氣體通過(guò)冷卻器13，在冷卻器13中氣體溫度降低，體積減小，壓力降低壓氣機(jī)10將氣體壓縮，故壓氣機(jī)10端的動(dòng)葉被渦輪機(jī)14端的動(dòng)葉帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)11隨即工作，發(fā)出電能。被壓縮后的冷的工作介質(zhì)氣體進(jìn)入熱交換器9，再次加熱并重新回到渦輪機(jī)14。用于冷卻的水從渦輪機(jī)14 一側(cè)的空心軸5流入，再?gòu)牧硪欢说目招妮S冷卻水出口 8流出，流入冷卻器13，對(duì)氣體進(jìn)行冷卻后流回水泵12，再通過(guò)水泵12的作用重新流入空心軸5內(nèi)。參見(jiàn)圖2、圖3，冷卻器13是具有主軸的環(huán)狀結(jié)構(gòu)形式。其中間有冷卻管，管內(nèi)流動(dòng)的為介質(zhì)氣體，管外為冷卻液，此處為水。冷卻管由固定板固定位置。冷卻水從入口流入，出口流出，帶走冷卻管傳遞的介質(zhì)氣體熱量。折流板17改變冷卻水的流動(dòng)方向，增大換熱面積。
權(quán)利要求1.一種高效內(nèi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，包括發(fā)電機(jī)(11)，其特征在于:還包括熱交換器(9)、渦輪機(jī)(14)、冷卻器(13)、壓氣機(jī)(10)、散熱器(24)和水泵(12)，所述熱交換器(9)上包括進(jìn)氣口(2)、出氣口(I)、介質(zhì)氣體出口(3)和介質(zhì)氣體進(jìn)口(4)，所述渦輪機(jī)(14)、換熱器式冷卻器(13)和壓氣機(jī)(10)通過(guò)空心軸(5)同軸聯(lián)接，渦輪機(jī)(14)的出氣端與冷卻器的進(jìn)氣端(16)連通，冷卻器(13)的出氣端(18)與壓氣機(jī)(10)的進(jìn)氣端連通；所述空心軸(5)位于壓氣機(jī)(10)外側(cè)的端部軸向設(shè)置有堵頭(7)，徑向設(shè)置有冷卻水出口(8)，冷卻水出口(8)通過(guò)不銹鋼管與水泵(12)的水泵入水口(21)聯(lián)接，水泵出水口(22)通過(guò)不銹鋼管與冷卻器(13)外壁上的冷卻水進(jìn)水口(15)聯(lián)通；所述空心軸(5)與發(fā)電機(jī)(11)的主軸使用聯(lián)軸器(20)同軸聯(lián)接，所述熱交換器(9)的介質(zhì)氣體出口(3)通過(guò)管道與渦輪機(jī)(14)外壁上的熱端進(jìn)氣口(26)相連，所述冷卻器(13)通過(guò)其外壁上的冷卻水出口(19)通過(guò)不銹鋼管與散熱器(24)的散熱器入水口(23)聯(lián)接，散熱器出水口(25)通過(guò)不銹鋼管與空心軸(5)聯(lián)通；所述熱交換器(9)上的介質(zhì)氣體進(jìn)口(4)通過(guò)管道與壓氣機(jī)(10)上的冷端出氣口出)聯(lián)通。
專利摘要本實(shí)用新型涉及發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高效內(nèi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。為了利用多溫度和多壓力范圍的廢氣，改變高溫廢氣利用效率低，利用率高的廢氣溫度低的現(xiàn)狀，本實(shí)用新型提供一種高效內(nèi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。為了達(dá)到本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是一種高效內(nèi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，包括發(fā)電機(jī)，還包括熱交換器、渦輪機(jī)、冷卻器、壓氣機(jī)、散熱器和水泵，所述熱交換器上包括進(jìn)氣口、出氣口、介質(zhì)氣體出口和介質(zhì)氣體進(jìn)口，所述渦輪機(jī)、換熱器式冷卻器和壓氣機(jī)通過(guò)空心軸同軸聯(lián)接，渦輪機(jī)的出氣端與冷卻器的進(jìn)氣端連通，冷卻器的出氣端與壓氣機(jī)的進(jìn)氣端連通.本實(shí)用新型構(gòu)思巧妙、加工方便，實(shí)現(xiàn)容易且適用范圍廣。
文檔編號(hào)F01D15/08GK203022833SQ20122074523
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者劉雅文, 劉建設(shè), 申濤 申請(qǐng)人:西安工業(yè)大學(xué)