氣閉合發(fā)動的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氣閉合發(fā)動機，包括壓縮單元、內(nèi)燃燃燒室、膨脹單元、冷凝冷卻器和液氧源，所述壓縮單元與所述內(nèi)燃燃燒室連通，所述內(nèi)燃燃燒室與所述膨脹單元連通，所述膨脹單元與所述冷凝冷卻器連通，所述冷凝冷卻器與所述壓縮單元連通，所述液氧源與所述內(nèi)燃燃燒室連通，在所述壓縮單元、所述內(nèi)燃燃燒室、所述膨脹單元和所述冷凝冷卻器構(gòu)成的回路內(nèi)充入惰性氣體，所述內(nèi)燃燃燒室內(nèi)氧含量小于80％。本發(fā)明所公開的氣閉合發(fā)動機無氣體排放物、污染排放少，效率高。
【專利說明】氣閉合發(fā)動機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱能與動力領(lǐng)域，尤其是一種氣閉合發(fā)動機。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)發(fā)動機均存在著效率低、污染排放嚴(yán)重等問題，因此需要發(fā)明一種新型發(fā)動機。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下:
[0004]方案1，一種氣閉合發(fā)動機，包括壓縮單元、內(nèi)燃燃燒室、膨脹單元、冷凝冷卻器和液氧源，所述壓縮單元與所述內(nèi)燃燃燒室連通，所述內(nèi)燃燃燒室與所述膨脹單元連通，所述膨脹單元與所述冷凝冷卻器連通，所述冷凝冷卻器與所述壓縮單元連通，所述液氧源與所述內(nèi)燃燃燒室連通，在所述壓縮單元、所述內(nèi)燃燃燒室、所述膨脹單元和所述冷凝冷卻器構(gòu)成的回路內(nèi)充入惰性氣體，所述內(nèi)燃燃燒室內(nèi)氧含量小于80%。
[0005]方案2，在方案I的基礎(chǔ)上，所述壓縮單元設(shè)為葉輪式壓縮單元。
[0006]方案3，在方案I的基礎(chǔ)上，所述壓縮單元設(shè)為容積型壓縮單元。
[0007]方案4，在方案I的基礎(chǔ)上，所述壓縮單元設(shè)為往復(fù)活塞式壓縮單元。
[0008]方案5，在方案I的基礎(chǔ)上，所述膨脹單元設(shè)為透平。
[0009]方案6，在方案I的基礎(chǔ)上，所述膨脹單元設(shè)為容積型膨脹單元。
[0010]方案7，在方案I的基礎(chǔ)上，所述膨脹單元設(shè)為往復(fù)活塞式膨脹單元。
[0011]方案8，一種氣閉合發(fā)動機，包括葉輪壓氣機、內(nèi)燃燃燒室、透平、冷凝冷卻器和液氧源，所述葉輪壓氣機與所述內(nèi)燃燃燒室連通，所述內(nèi)燃燃燒室與所述透平連通，所述透平與所述冷凝冷卻器連通，所述冷凝冷卻器與所述葉輪壓氣機連通，所述液氧源與所述內(nèi)燃燃燒室連通，在所述葉輪壓氣機、所述內(nèi)燃燃燒室、所述透平和所述冷凝冷卻器構(gòu)成的回路內(nèi)充入惰性氣體，所述內(nèi)燃燃燒室內(nèi)氧含量小于80%。
[0012]方案9，一種氣閉合發(fā)動機，包括容積型氣體壓縮機構(gòu)、內(nèi)燃燃燒室、容積型做功機構(gòu)、冷凝冷卻器和液氧源，所述容積型氣體壓縮機構(gòu)與所述內(nèi)燃燃燒室連通，所述內(nèi)燃燃燒室與所述容積型做功機構(gòu)連通，所述容積型做功機構(gòu)與所述冷凝冷卻器連通，所述冷凝冷卻器與所述容積型氣體壓縮機構(gòu)連通，所述液氧源與所述內(nèi)燃燃燒室連通，在所述容積型氣體壓縮機構(gòu)、所述內(nèi)燃燃燒室、所述容積型做功機構(gòu)和所述冷凝冷卻器構(gòu)成的回路內(nèi)充入惰性氣體，所述內(nèi)燃燃燒室內(nèi)氧含量小于80%。
[0013]方案10，一種氣閉合發(fā)動機，包括壓縮機構(gòu)、內(nèi)燃燃燒室、做功機構(gòu)、冷凝冷卻器和液氧源，所述壓縮機構(gòu)與所述內(nèi)燃燃燒室連通，所述內(nèi)燃燃燒室與所述做功機構(gòu)連通，所述做功機構(gòu)與所述冷凝冷卻器連通，所述冷凝冷卻器與所述壓縮機構(gòu)連通，所述液氧源與所述內(nèi)燃燃燒室連通，在所述壓縮機構(gòu)、所述內(nèi)燃燃燒室、所述做功機構(gòu)和所述冷凝冷卻器構(gòu)成的回路內(nèi)充入惰性氣體，所述內(nèi)燃燃燒室內(nèi)氧含量小于80% ;所述壓縮機構(gòu)設(shè)為容積型壓縮機構(gòu)，所述做功機構(gòu)設(shè)為速度型做功機構(gòu)，或所述壓縮機構(gòu)設(shè)為速度型壓縮機構(gòu)，所述做功機構(gòu)設(shè)為容積型做功機構(gòu)。
[0014]方案11，在方案I的基礎(chǔ)上，在所述冷凝冷卻器與所述壓縮單元之間設(shè)深度冷凝冷卻器。
[0015]方案12，在方案8的基礎(chǔ)上，在所述冷凝冷卻器與所述葉輪壓氣機之間設(shè)深度冷凝冷卻器。
[0016]方案13，在方案9的基礎(chǔ)上，在所述冷凝冷卻器與所述容積型氣體壓縮機構(gòu)之間設(shè)深度冷凝冷卻器。
[0017]方案14，在方案10的基礎(chǔ)上，在所述冷凝冷卻器與所述壓縮機構(gòu)之間設(shè)深度冷凝冷卻器。
[0018]方案15，在方案1、8、9或10中任一方案的基礎(chǔ)上，在所述冷凝冷卻器上設(shè)冷凝水出口。
[0019]方案16，在方案1、8、9或10中任一方案的基礎(chǔ)上，在所述冷凝冷卻器上設(shè)冷凝二氧化碳出口。
[0020]方案17，在方案1、8、9或10中任一方案的基礎(chǔ)上，在所述冷凝冷卻器上設(shè)固體水出口。
[0021]方案18，在方案1、8、9或10中任一方案的基礎(chǔ)上，在所述冷凝冷卻器上設(shè)固體二氧化碳出口。
[0022]方案19，在方案11至14中任一方案的基礎(chǔ)上，在所述深度冷凝冷卻器上設(shè)冷凝水出口。
[0023]方案20，在方案11至14中任一方案的基礎(chǔ)上，在所述深度冷凝冷卻器上設(shè)冷凝二氧化碳出口。
[0024]方案21，在方案11至14中任一方案的基礎(chǔ)上，在所述深度冷凝冷卻器上設(shè)固體水出口。
[0025]方案22，在方案11至14中任一方案的基礎(chǔ)上，在所述深度冷凝冷卻器上設(shè)固體二氧化碳出口。
[0026]方案23，在方案1、8、9或10中任一方案的基礎(chǔ)上，所述液氧源經(jīng)所述冷凝冷卻器的冷卻流體通道與所述內(nèi)燃燃燒室連通。
[0027]方案24，在方案1、8、9或10中任一方案的基礎(chǔ)上，所述冷凝冷卻器設(shè)為混合式冷凝冷卻器，所述液氧源與所述混合式冷凝冷卻器的冷卻流體入口連通，所述液氧源經(jīng)所述混合式冷凝冷卻器與所述內(nèi)燃燃燒室連通。
[0028]方案25，在方案11至14中任一方案的基礎(chǔ)上，所述液氧源經(jīng)所述深度冷凝冷卻器的冷卻流體通道與所述內(nèi)燃燃燒室連通。
[0029]方案26，在方案11至14中任一方案的基礎(chǔ)上，所述深度冷凝冷卻器設(shè)為混合式深度冷凝冷卻器，所述液氧源與所述深度混合冷凝冷卻器的冷卻流體入口連通，所述液氧源經(jīng)所述混合式深度冷凝冷卻器與所述內(nèi)燃燃燒室連通。
[0030]方案27，在方案1、8、9或10中任一方案的基礎(chǔ)上，所述惰性氣體設(shè)為氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣或設(shè)為由兩種以上惰性氣體混合構(gòu)成的惰性氣體混合物。
[0031]方案28,在方案1、8、9或10中任一方案的基礎(chǔ)上,所述惰性氣體的分子量大于
20。
[0032]方案29，在方案1、8、9或10中任一方案的基礎(chǔ)上，所述內(nèi)燃燃燒室使用的燃料設(shè)為液化氣體燃料。
[0033]方案30，在方案16的基礎(chǔ)上，所述氣閉合發(fā)動機還包括液體二氧化碳儲罐，所述液體二氧化碳儲罐與所述冷凝冷卻器的所述冷凝二氧化碳出口連通。
[0034]方案31，在方案20的基礎(chǔ)上，所述氣閉合發(fā)動機還包括液體二氧化碳儲罐，所述液體二氧化碳儲罐與所述深度冷凝冷卻器的所述冷凝二氧化碳出口連通。
[0035]方案32，在方案30的基礎(chǔ)上，所述液體二氧化碳儲罐與所述液氧源的儲罐一體化設(shè)置。
[0036]方案33，在方案31的基礎(chǔ)上，所述液體二氧化碳儲罐與所述液氧源的儲罐一體化設(shè)置。
[0037]方案34，在方案15的基礎(chǔ)上，所述氣閉合發(fā)動機還包括冷凝水儲罐，所述冷凝水儲罐與所述冷凝冷卻器的所述冷凝水出口連通。
[0038]方案35，在方案19的基礎(chǔ)上，所述氣閉合發(fā)動機還包括冷凝水儲罐，所述冷凝水儲罐與所述深度冷凝冷卻器的所述冷凝水出口連通。
[0039]方案36，在方案34的基礎(chǔ)上，所述冷凝水儲罐與所述液氧源的儲罐一體化設(shè)置。
[0040]方案37，在方案35的基礎(chǔ)上，所述冷凝水儲罐與所述液氧源的儲罐一體化設(shè)置。
[0041]方案38，在方案1、8、9或10中任一方案的基礎(chǔ)上，所述內(nèi)燃燃燒室使用的燃料設(shè)為液化氣體燃料，提供所述液化氣體燃料的燃料源經(jīng)所述冷凝冷卻器的冷卻流體通道與所述內(nèi)燃燃燒室連通。
[0042]方案39，在方案1、8、9或10中任一方案的基礎(chǔ)上，所述冷凝冷卻器設(shè)為混合式冷凝冷卻器，所述內(nèi)燃燃燒室使用的燃料設(shè)為液化氣體燃料，提供所述液化氣體燃料的燃料源與所述混合式冷凝冷卻器的冷卻流體入口連通，提供所述液化氣體燃料的燃料源經(jīng)所述混合式冷凝冷卻器與所述內(nèi)燃燃燒室連通。
[0043]方案40，在方案11至14中任一方案的基礎(chǔ)上，所述內(nèi)燃燃燒室使用的燃料設(shè)為液化氣體燃料，提供所述液化氣體燃料的燃料源經(jīng)所述深度冷凝冷卻器的冷卻流體通道與所述內(nèi)燃燃燒室連通。
[0044]方案41，在方案11至14中任一方案的基礎(chǔ)上，所述深度冷凝冷卻器設(shè)為混合式深度冷凝冷卻器，所述內(nèi)燃燃燒室使用的燃料設(shè)為液化氣體燃料，提供所述液化氣體燃料的燃料源與所述混合式深度冷凝冷卻器的冷卻流體入口連通，提供所述液化氣體燃料的燃料源經(jīng)所述混合式深度冷凝冷卻器與所述內(nèi)燃燃燒室連通。
[0045]方案42，在方案1、8、9或10中任一方案的基礎(chǔ)上，所述氣閉合發(fā)動機還包括二氧化碳捕捉單元，所述二氧化碳捕捉單元與工質(zhì)包絡(luò)的內(nèi)腔連通。
[0046]方案43，在方案1、8、9或10中任一方案的基礎(chǔ)上，所述內(nèi)燃燃燒室設(shè)為非正時燃燒室。
[0047]方案44，在方案10的基礎(chǔ)上，所述速度型做功機構(gòu)設(shè)為噴管。
[0048]本發(fā)明中，所謂的“所述液氧源與所述內(nèi)燃燃燒室連通”是指所述液氧源與所述回路連通，例如，所述液氧源直接與所述燃燒室連通，或所述燃燒室與閉合回路中所述燃燒室以外的其他部件或部件中的連通通道連通。
[0049]本發(fā)明中，所述往復(fù)活塞包括擺動活塞。
[0050]本發(fā)明中，所謂的“容積型氣體壓縮機構(gòu)”、“容積型壓縮機構(gòu)”或“容積型壓縮單元”是指活塞式、羅茨式、螺桿式壓氣機或容積型變界流體機構(gòu)式壓氣機等。
[0051]本發(fā)明中，所謂的“容積型做功機構(gòu)”是指利用氣體工質(zhì)的靜壓對外做功的機構(gòu)，例如活塞式做功機構(gòu)、羅茨式做功機構(gòu)、螺桿式做功機構(gòu)或容積型變界流體機構(gòu)式膨脹機構(gòu)等，所謂的活塞式做功機構(gòu)是指一切利用活塞對外做功的機構(gòu)，例如活塞式馬達等。
[0052]本發(fā)明中，所謂的“容積型變界流體機構(gòu)”是指一切流體進入?yún)^(qū)內(nèi)的運動件的表面和流體流出區(qū)內(nèi)的運動件的表面不同且運動件做旋轉(zhuǎn)運動的容積型流體機構(gòu)，也就是說，所謂的“容積型變界流體機構(gòu)”是由旋轉(zhuǎn)運動件形成容積變化的一切容積型流體機構(gòu)，例如，滑片泵、滑片式機構(gòu)(例如，滑片式壓縮機或滑片式膨脹機)、偏心轉(zhuǎn)子機構(gòu)(例如，偏心轉(zhuǎn)子壓縮機或偏心轉(zhuǎn)子膨脹機)、液環(huán)式機構(gòu)(例如，液環(huán)式壓縮機或液環(huán)式膨脹機)、羅茨式機構(gòu)(例如，羅茨式壓縮機或羅茨式膨脹機)、螺桿式機構(gòu)(例如，螺桿式壓縮機或螺桿式膨脹機)、旋轉(zhuǎn)活塞式機構(gòu)(例如，旋轉(zhuǎn)活塞式壓縮機或旋轉(zhuǎn)活塞式膨脹機)、滾動活塞式機構(gòu)(例如，滾動活塞式壓縮機或滾動活塞式膨脹機)、擺動轉(zhuǎn)子式機構(gòu)(例如，擺動轉(zhuǎn)子式壓縮機或擺動轉(zhuǎn)子式膨脹機)、單工作腔滑片式機構(gòu)(例如，單工作腔滑片式壓縮機或單工作腔滑片式膨脹機)、雙工作腔滑片式機構(gòu)(例如，雙工作腔滑片式壓縮機或雙工作腔滑片式膨脹機)、貫穿滑片式機構(gòu)(例如，貫穿滑片式壓縮機或貫穿滑片式膨脹機)、齒輪流體機構(gòu)(例如，齒輪壓縮機或齒輪膨脹機)和轉(zhuǎn)缸滾動活塞機構(gòu)(例如，轉(zhuǎn)缸滾動活塞壓縮機或轉(zhuǎn)缸滾動活塞膨脹機)等。所述容積型變界流體機構(gòu)可選擇性地選擇包括氣缸、隔離體和缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)體，且由所述氣缸、所述隔離體和所述缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)體三者相互配合形成容積變化的機構(gòu)。
[0053]本發(fā)明中，所謂的“速度型壓縮機構(gòu)”是指葉輪壓氣機等。
[0054]本發(fā)明中，所謂的“速度型做功機構(gòu)”是指葉輪式動力機構(gòu)等。
[0055]本發(fā)明中，所謂的“冷凝冷卻器”是指能夠使水發(fā)生冷凝的冷凝冷卻器，或者能夠使水和二氧化碳發(fā)生冷凝的冷凝冷卻器。
[0056]本發(fā)明中，所謂的“深度冷凝冷卻器”是指比本發(fā)明中所述冷凝冷卻器的冷凝冷卻溫度更低的冷凝冷卻器，所述深度冷凝冷卻器可以進一步使二氧化碳發(fā)生液化或固化。
[0057]本發(fā)明中，所謂的“混合式冷凝冷卻器”是指冷卻流體與被冷卻流體混合的容器。
[0058]本發(fā)明中，所謂的“混合式深度冷凝冷卻器”是指冷卻流體與被冷卻流體混合的容器。
[0059]本發(fā)明中，所謂的“液氧源”是指能夠提供液氧的系統(tǒng)、單元或儲罐。
[0060]本發(fā)明中，在所述液氧源設(shè)為能夠提供液氧的系統(tǒng)或單元的結(jié)構(gòu)中，仍然會有不同尺寸的儲罐以維持系統(tǒng)的平穩(wěn)運行；這時的儲罐可以由內(nèi)部容積較大的管道等代替。
[0061]本發(fā)明中，在所述二氧化碳儲罐和所述液氧源的儲罐一體化設(shè)置的結(jié)構(gòu)中，利用分層現(xiàn)象，將二氧化碳儲存在儲罐內(nèi)，將液氧供入所述內(nèi)燃燃燒室。
[0062]本發(fā)明中，在所述冷凝水儲罐與所述液氧源的儲罐一體化設(shè)置的結(jié)構(gòu)中，利用分層現(xiàn)象，將液氧供入所述內(nèi)燃燃燒室。
[0063]本發(fā)明中，所公開的氣閉合發(fā)動機，向環(huán)境排出的水、冰、液體二氧化碳或固體二氧化碳中可能含有部分惰性氣體，可以利用公知技術(shù)對這部分惰性氣體進行回收。
[0064]本發(fā)明中，所謂的“惰性氣體”包括單質(zhì)惰性氣體和惰性氣體混合物。
[0065]本發(fā)明中，所謂“惰性氣體的分子量”是指平均分子量。
[0066]本發(fā)明中，所述惰性氣體的分子量可選擇性地選擇大于20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、
52、53、54、55、56、57、58、59 或大于 60。
[0067]本發(fā)明中，所謂的“氧含量”是指氧的摩爾含量。
[0068]本發(fā)明中，所述內(nèi)燃燃燒室內(nèi)氧含量可選擇性地選擇小于80 %、75 %、70 %、65 %、60%、55%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%或小于 10%。
[0069]本發(fā)明中，通過控制所述液氧源供氧量達到調(diào)整所述內(nèi)燃燃燒室內(nèi)氧的含量，控制供氧量的過程可通過控制閥門、電控閥門、調(diào)壓泵等公知手段進行。
[0070]本發(fā)明中，所述內(nèi)燃燃燒室內(nèi)的氧的含量決定著燃燒速率，決定著傳熱負(fù)荷，也決定著系統(tǒng)的使用壽命。
[0071]本發(fā)明中，當(dāng)所述內(nèi)燃燃燒室使用的燃料為氫或氫氣時，燃燒后的產(chǎn)物中不含二氧化碳，在這種結(jié)構(gòu)中，在所述冷凝冷卻器上僅設(shè)置冷凝水出口 ；當(dāng)包含所述深度冷凝冷卻器時，在所述深度冷凝冷卻器上僅設(shè)冷凝水出口。
[0072]本發(fā)明中，所謂的“工質(zhì)包絡(luò)”是指工質(zhì)所能達到的空間的壁的集合，例如:由所述內(nèi)燃燃燒室中的容納氣體工質(zhì)的空間的壁，所述透平中的容納氣體工質(zhì)的空間的壁。
[0073]本發(fā)明中，所謂的“工質(zhì)包絡(luò)的內(nèi)腔”是指工質(zhì)所能到達的空間的壁的集合圍成的內(nèi)腔。
[0074]本發(fā)明中，所謂的“二氧化碳捕捉單元”是指將二氧化碳從工質(zhì)中分離出來的單元，包括采用化學(xué)方法捕捉二氧化碳/或用物理方法捕捉二氧化碳的裝置，也包括能夠分離二氧化碳的制冷分離單元，所謂的物理方法包括吸收和吸附。
[0075]本發(fā)明中，設(shè)置所述二氧化碳捕捉單元的目的是將工質(zhì)中的二氧化碳加以捕捉固定減少工質(zhì)中二氧化碳的含量。
[0076]本發(fā)明中，所謂的“非正時燃燒室”是指燃燒時長超過工質(zhì)經(jīng)歷發(fā)動機一個工作循環(huán)所需時長的燃燒室。
[0077]本發(fā)明中，所謂A和B連通是指A與B之間工質(zhì)發(fā)生流動，包括工質(zhì)從A流到B或者從B流到A，或者工質(zhì)先從A流到B再從B流到A，所謂的“連通”包括直接連通、間接連通和經(jīng)操作單元連通，所述操作單元包括閥、控制機構(gòu)、供送機構(gòu)(泵)和熱交換器等。
[0078]本發(fā)明中，應(yīng)根據(jù)熱能與動力領(lǐng)域的公知技術(shù)，在必要的地方設(shè)置必要的部件、單元或系統(tǒng)等。
[0079]本發(fā)明的有益效果如下:
[0080]由于本發(fā)明所公開的氣閉合發(fā)動機的循環(huán)工質(zhì)的主體為惰性氣體，因此，壓縮單元和膨脹單元的容積比較小，升功率高；而且由于燃燒化學(xué)反應(yīng)是在惰性氣體相內(nèi)進行，因此，與傳統(tǒng)熱氣機相比，具有溫升高、體積小、效率高的優(yōu)勢；并且本發(fā)明所公開的氣閉合發(fā)動機無氣體排放物、污染排放少。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0081]圖1所示的是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0082]圖2所示的是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0083]圖3所示的是本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0084]圖4.1所示的是本發(fā)明實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0085]圖4.2所示的是本發(fā)明實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0086]圖5所示的是本發(fā)明實施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0087]圖6所示的是本發(fā)明實施例9的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0088]圖7所示的是本發(fā)明實施例9的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0089]圖8所示的是本發(fā)明實施例10的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0090]圖9所示的是本發(fā)明實施例10的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0091]圖10所示的是本發(fā)明實施例11的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0092]圖11所示的是本發(fā)明實施例11的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0093]圖12所示的是本發(fā)明實施例15的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0094]圖13所示的是本發(fā)明實施例15的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0095]圖14所示的是本發(fā)明中設(shè)置有二氧化碳捕捉單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0096]圖中:
[0097]I壓縮單元、101葉輪壓氣機、102容積型氣體壓縮機構(gòu)、1031容積型壓縮機構(gòu)、1032速度型壓縮機構(gòu)、2內(nèi)燃燃燒室、3膨脹單元、301透平、302容積型做功機構(gòu)、3031速度型做功機構(gòu)、3032容積型做功機構(gòu)、4液氧源、5冷凝冷卻器、501混合式冷凝冷卻器、6深度冷凝冷卻器、7冷凝水出口、8冷凝二氧化碳出口、9冷凝水出口、1冷凝二氧化碳出口、11液體二氧化碳儲罐、12 二氧化碳捕捉單元、13燃料源。

【具體實施方式】
[0098]實施例1
[0099]如圖1所示，一種氣閉合發(fā)動機，包括壓縮單元1、內(nèi)燃燃燒室2、膨脹單元3、冷凝冷卻器5和液氧源4，所述壓縮單元I與所述內(nèi)燃燃燒室2連通，所述內(nèi)燃燃燒室2與所述膨脹單元3連通，所述膨脹單元3與所述冷凝冷卻器5連通，所述冷凝冷卻器5與所述壓縮單元I連通，所述液氧源4與所述內(nèi)燃燃燒室2連通，在所述壓縮單元1、所述內(nèi)燃燃燒室
2、所述膨脹單元3和所述冷凝冷卻器5構(gòu)成的回路內(nèi)充入惰性氣體，所述內(nèi)燃燃燒室2內(nèi)氧含量小于80%。
[0100]可選擇地選擇，所述壓縮單元I設(shè)為葉輪式壓縮單元；
[0101]可變換地，所述壓縮單元I設(shè)為容積型壓縮單元；
[0102]可變換地，所述壓縮單元I設(shè)為往復(fù)活塞式壓縮單元；
[0103]可選擇地選擇，所述膨脹單元3設(shè)為透平；
[0104]可變換地，所述膨脹單元3設(shè)為容積型膨脹單元；
[0105]可變換地，所述膨脹單元3設(shè)為往復(fù)活塞式膨脹單元。
[0106]本實施例中，在所述回路中充入惰性氣體，惰性氣體的絕熱指數(shù)較大,按相同容積比進行壓縮或膨脹，其溫比大，從這個意義上講，在一定溫比的條件下，具有體積功率高的優(yōu)勢。
[0107]實施例2
[0108]如圖2所示，一種氣閉合發(fā)動機，包括葉輪壓氣機101、內(nèi)燃燃燒室2、透平301、冷凝冷卻器5和液氧源4，所述葉輪壓氣機101與所述內(nèi)燃燃燒室2連通，所述內(nèi)燃燃燒室2與所述透平301連通，所述透平301與所述冷凝冷卻器5連通，所述冷凝冷卻器5與所述葉輪壓氣機101連通，所述液氧源4與所述內(nèi)燃燃燒室2連通，在所述葉輪壓氣機101、所述內(nèi)燃燃燒室2、所述透平301和所述冷凝冷卻器5構(gòu)成的回路內(nèi)充入惰性氣體，所述內(nèi)燃燃燒室2內(nèi)氧含量小于80%。
[0109]實施例3
[0110]如圖3所示，一種氣閉合發(fā)動機，包括容積型氣體壓縮機構(gòu)102、內(nèi)燃燃燒室2、容積型做功機構(gòu)302、冷凝冷卻器5和液氧源4，所述容積型氣體壓縮機構(gòu)102與所述內(nèi)燃燃燒室2連通，所述內(nèi)燃燃燒室2與所述容積型做功機構(gòu)302連通，所述容積型做功機構(gòu)302與所述冷凝冷卻器5連通，所述冷凝冷卻器5與所述容積型氣體壓縮機構(gòu)102連通，所述液氧源4與所述內(nèi)燃燃燒室2連通，在所述容積型氣體壓縮機構(gòu)102、所述內(nèi)燃燃燒室2、所述容積型做功機構(gòu)302和所述冷凝冷卻器5構(gòu)成的回路內(nèi)充入惰性氣體，所述內(nèi)燃燃燒室2內(nèi)氧含量小于80%。
[0111]實施例4
[0112]如圖4.1和圖4.2所示，一種氣閉合發(fā)動機，包括壓縮機構(gòu)、內(nèi)燃燃燒室2、做功機構(gòu)、冷凝冷卻器5和液氧源4，所述壓縮機構(gòu)與所述內(nèi)燃燃燒室2連通，所述內(nèi)燃燃燒室2與所述做功機構(gòu)連通，所述做功機構(gòu)與所述冷凝冷卻器5連通，所述冷凝冷卻器5與所述壓縮機構(gòu)連通，所述液氧源4與所述內(nèi)燃燃燒室2連通，在所述壓縮機構(gòu)、所述內(nèi)燃燃燒室2、所述做功機構(gòu)和所述冷凝冷卻器5構(gòu)成的回路內(nèi)充入惰性氣體，所述內(nèi)燃燃燒室2內(nèi)氧含量小于80% ;所述壓縮機構(gòu)設(shè)為容積型壓縮機構(gòu)1031，所述做功機構(gòu)設(shè)為速度型做功機構(gòu)3031，或所述壓縮機構(gòu)設(shè)為速度型壓縮機構(gòu)1032，所述做功機構(gòu)設(shè)為容積型做功機構(gòu)3032。
[0113]實施例5
[0114]如圖5所示，一種氣閉合發(fā)動機，本實施例在實施例1的基礎(chǔ)上，在所述冷凝冷卻器5與所述壓縮單元I之間設(shè)深度冷凝冷卻器6。
[0115]實施例6
[0116]一種氣閉合發(fā)動機，本實施例在實施例2的基礎(chǔ)上，在所述冷凝冷卻器5與所述葉輪壓氣機101之間設(shè)深度冷凝冷卻器6。
[0117]實施例7
[0118]一種氣閉合發(fā)動機，本實施例在實施例3的基礎(chǔ)上，在所述冷凝冷卻器5與所述容積型氣體壓縮機構(gòu)102之間設(shè)深度冷凝冷卻器6。
[0119]實施例8
[0120]一種氣閉合發(fā)動機，本實施例在實施例4的基礎(chǔ)上，在所述冷凝冷卻器5與所述壓縮機構(gòu)之間設(shè)深度冷凝冷卻器6。
[0121]實施例9
[0122]如圖6所示，一種氣閉合發(fā)動機，本實施例與實施例1的區(qū)別在于，在所述冷凝冷卻器5上設(shè)冷凝水出口 7 ；
[0123]可變換地，如圖7所示，在所述冷凝冷卻器上設(shè)冷凝二氧化碳出口 8 ；
[0124]可變換地，在所述冷凝冷卻器上設(shè)固體水出口 ；
[0125]可變換地，在所述冷凝冷卻器上設(shè)固體二氧化碳出口。
[0126]本發(fā)明中所有的實施方式均可參照本實施例在所述冷凝冷卻器上設(shè)冷凝水出口 ；在所述冷凝冷卻器上設(shè)冷凝二氧化碳出口 ；在所述冷凝冷卻器上設(shè)固體水出口 ；在所述冷凝冷卻器上設(shè)固體二氧化碳出口。
[0127]實施例10
[0128]如圖8所示，一種氣閉合發(fā)動機，本實施例與實施例5的區(qū)別在于，在所述深度冷凝冷卻器6上設(shè)冷凝水出口 9 ；
[0129]可變換地，如圖9所示，在所述深度冷凝冷卻器6上設(shè)冷凝二氧化碳出口 10 ；
[0130]可變換地，在所述深度冷凝冷卻器6上設(shè)固體水出口 ；
[0131]可變換地，在所述深度冷凝冷卻器6上設(shè)固體二氧化碳出口。
[0132]本發(fā)明中在設(shè)有深度冷凝冷卻器的實施方式中，均可參照本實施例在所述深度冷凝冷卻器上設(shè)冷凝水出口；
[0133]可變換地，在所述深度冷凝冷卻器上設(shè)冷凝二氧化碳出口 ；
[0134]可變換地，在所述深度冷凝冷卻器上設(shè)固體水出口 ；
[0135]可變換地，在所述深度冷凝冷卻器上設(shè)固體二氧化碳出口。
[0136]實施例11
[0137]如圖10所示，一種氣閉合發(fā)動機，本實施例與實施例1的區(qū)別在于，所述液氧源4經(jīng)所述冷凝冷卻器5的冷卻流體通道與所述內(nèi)燃燃燒室2連通；
[0138]可變換地，如圖11所示，所述冷凝冷卻器5設(shè)為混合式冷凝冷卻器501，所述液氧源4與所述混合式冷凝冷卻器501的冷卻流體入口連通，所述液氧源4經(jīng)所述混合式冷凝冷卻器501與所述內(nèi)燃燃燒室2連通。
[0139]本發(fā)明中所有的實施方式均可參照本實施例，使所述液氧源經(jīng)所述冷凝冷卻器的冷卻流體通道與所述內(nèi)燃燃燒室連通；
[0140]可選擇性地選擇，所述冷凝冷卻器設(shè)為混合式冷凝冷卻器，所述液氧源與所述混合式冷凝冷卻器的冷卻流體入口連通，所述液氧源經(jīng)所述混合式冷凝冷卻器與所述內(nèi)燃燃燒室連通。
[0141]實施例12
[0142]一種氣閉合發(fā)動機，本實施例與實施例5的區(qū)別在于，所述液氧源4經(jīng)所述深度冷凝冷卻器6的冷卻流體通道與所述內(nèi)燃燃燒室2連通；
[0143]可變換地，所述深度冷凝冷卻器6設(shè)為混合式深度冷凝冷卻器，所述液氧源4與所述混合式深度冷凝冷卻器的冷卻流體入口連通，所述液氧源4經(jīng)所述混合式深度冷凝冷卻器與所述內(nèi)燃燃燒室2連通。
[0144]本發(fā)明中在設(shè)有深度冷凝冷卻器的實施方式中，均可參照本實施例，使所述液氧源經(jīng)所述深度冷凝冷卻器的冷卻流體通道與所述內(nèi)燃燃燒室連通；
[0145]可選擇的選擇，所述深度冷凝冷卻器設(shè)為混合式深度冷凝冷卻器，所述液氧源與所述深度混合冷凝冷卻器的冷卻流體入口連通，所述液氧源經(jīng)所述混合式深度冷凝冷卻器與所述內(nèi)燃燃燒室連通。
[0146]實施例13
[0147]一種氣閉合發(fā)動機，本實施例與實施例1的區(qū)別在于，所述內(nèi)燃燃燒室2使用的燃料設(shè)為液化氣體燃料，提供所述液化氣體燃料的燃料源13經(jīng)所述冷凝冷卻器5的冷卻流體通道與所述內(nèi)燃燃燒室2連通。
[0148]可變換地，所述冷凝冷卻器5設(shè)為混合式冷凝冷卻器501，所述內(nèi)燃燃燒室使用的燃料設(shè)為液化氣體燃料，提供所述液化氣體燃料的燃料源13與所述混合式冷凝冷卻器501的冷卻流體入口連通，提供所述液化氣體燃料的燃料源13經(jīng)所述混合式冷凝冷卻器501與所述內(nèi)燃燃燒室2連通。
[0149]本發(fā)明中所有的實施方式均可參照本實施例，使所述內(nèi)燃燃燒室使用的燃料設(shè)為液化氣體燃料，提供所述液化氣體燃料的燃料源經(jīng)所述冷凝冷卻器的冷卻流體通道與所述內(nèi)燃燃燒室連通。
[0150]可選擇性地選擇，所述冷凝冷卻器設(shè)為混合式冷凝冷卻器，所述內(nèi)燃燃燒室使用的燃料設(shè)為液化氣體燃料，提供所述液化氣體燃料的燃料源與所述混合式冷凝冷卻器的冷卻流體入口連通，提供所述液化氣體燃料的燃料源3經(jīng)所述混合式冷凝冷卻器與所述內(nèi)燃燃燒室連通。
[0151]實施例14
[0152]一種氣閉合發(fā)動機，本實施例與實施例5的區(qū)別在于，所述內(nèi)燃燃燒室2使用的燃料設(shè)為液化氣體燃料，提供所述液化氣體燃料的燃料源13經(jīng)所述深度冷凝冷卻器6的冷卻流體通道與所述內(nèi)燃燃燒室2連通。
[0153]可變換地，所述深度冷凝冷卻器6設(shè)為混合式深度冷凝冷卻器，所述內(nèi)燃燃燒室2使用的燃料設(shè)為液化氣體燃料，提供所述液化氣體燃料的燃料源13與所述混合式深度冷凝冷卻器的冷卻流體入口連通，提供所述液化氣體燃料的燃料源13經(jīng)所述混合式深度冷凝冷卻器與所述內(nèi)燃燃燒室2連通。
[0154]本發(fā)明中所有設(shè)有混合式深度冷凝冷卻器的實施方式均可參照本實施例做等同變換。
[0155]實施例15
[0156]如圖12所不,一種氣閉合發(fā)動機,本實施例與實施例9或10的區(qū)別在于,所述氣閉合發(fā)動機還包括二氧化碳儲罐11，所述二氧化碳儲罐11與所述冷凝冷卻器5的所述冷凝二氧化碳出口 8連通；
[0157]可變換地，所述二氧化碳儲罐11與所述冷凝冷卻器5的所述固體二氧化碳出口連通；
[0158]作為可變換的實施方式，所述二氧化碳儲罐11與所述深度冷凝冷卻器6的所述冷凝二氧化碳出口 10連通；
[0159]可變換地，所述二氧化碳儲罐11與所述深度冷凝冷卻器6的所述固體二氧化碳出口連通。
[0160]本實施例中，可選擇地，如圖13所示，所述二氧化碳儲罐11與所述液氧源4的儲罐一體化設(shè)置。
[0161]實施例16
[0162]一種氣閉合發(fā)動機，本實施例與實施例9或10的區(qū)別在于，所述氣閉合發(fā)動機還包括冷凝水儲罐，所述冷凝水儲罐與所述冷凝冷卻器的所述冷凝水出口連通。
[0163]可變換地，所述冷凝水儲罐與所述深度冷凝冷卻器的所述冷凝水出口連通。
[0164]本實施例中，可選擇地設(shè)置，所述冷凝水儲罐與所述液氧源的儲罐一體化設(shè)置。
[0165]本發(fā)明以上所有實施例中，可選擇地設(shè)置所述惰性氣體的分子量大于20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59 或大于 60。
[0166]本發(fā)明以上所有實施例中，可選擇地設(shè)置所述內(nèi)燃燃燒室2內(nèi)氧含量小于80 %、75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%或小于 10%。
[0167]以上所有實施例中,可選擇地設(shè)置所述惰性氣體設(shè)為氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣或設(shè)為由兩種以上惰性氣體混合構(gòu)成的惰性氣體混合物。
[0168]以上所有實施例中，可選擇地設(shè)置所述內(nèi)燃燃燒室2使用的燃料設(shè)為液化氣體燃料。
[0169]以上所有實施例中，如圖14所示，可選擇地，使所述氣閉合發(fā)動機還包括二氧化碳捕捉單元12，所述二氧化碳捕捉單元與工質(zhì)包絡(luò)的內(nèi)腔連通。
[0170]顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，根據(jù)本領(lǐng)域的公知技術(shù)和本發(fā)明所公開的技術(shù)方案，可以推導(dǎo)出或聯(lián)想出許多變型方案，所有這些變型方案，也應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種氣閉合發(fā)動機，包括壓縮單元(I)、內(nèi)燃燃燒室(2)、膨脹單元(3)、冷凝冷卻器(5)和液氧源(4)，其特征在于:所述壓縮單元(I)與所述內(nèi)燃燃燒室(2)連通，所述內(nèi)燃燃燒室(2)與所述膨脹單元(3)連通，所述膨脹單元(3)與所述冷凝冷卻器(5)連通，所述冷凝冷卻器(5)與所述壓縮單元(I)連通，所述液氧源(4)與所述內(nèi)燃燃燒室(2)連通，在所述壓縮單元(I)、所述內(nèi)燃燃燒室(2)、所述膨脹單元(3)和所述冷凝冷卻器(5)構(gòu)成的回路內(nèi)充入惰性氣體，所述內(nèi)燃燃燒室(2)內(nèi)氧含量小于80%。
2.一種氣閉合發(fā)動機，包括葉輪壓氣機(101)、內(nèi)燃燃燒室(2)、透平(301)、冷凝冷卻器(5)和液氧源(4)，其特征在于:所述葉輪壓氣機(101)與所述內(nèi)燃燃燒室(2)連通，所述內(nèi)燃燃燒室⑵與所述透平(301)連通，所述透平(301)與所述冷凝冷卻器(5)連通，所述冷凝冷卻器(5)與所述葉輪壓氣機(101)連通，所述液氧源(4)與所述內(nèi)燃燃燒室(2)連通，在所述葉輪壓氣機(101)、所述內(nèi)燃燃燒室(2)、所述透平(301)和所述冷凝冷卻器(5)構(gòu)成的回路內(nèi)充入惰性氣體，所述內(nèi)燃燃燒室(2)內(nèi)氧含量小于80%。
3.一種氣閉合發(fā)動機，包括容積型氣體壓縮機構(gòu)(102)、內(nèi)燃燃燒室(2)、容積型做功機構(gòu)(302)、冷凝冷卻器(5)和液氧源(4)，其特征在于:所述容積型氣體壓縮機構(gòu)(102)與所述內(nèi)燃燃燒室(2)連通，所述內(nèi)燃燃燒室(2)與所述容積型做功機構(gòu)(302)連通，所述容積型做功機構(gòu)(302)與所述冷凝冷卻器(5)連通，所述冷凝冷卻器(5)與所述容積型氣體壓縮機構(gòu)(102)連通，所述液氧源(4)與所述內(nèi)燃燃燒室(2)連通，在所述容積型氣體壓縮機構(gòu)(102)、所述內(nèi)燃燃燒室(2)、所述容積型做功機構(gòu)(302)和所述冷凝冷卻器(5)構(gòu)成的回路內(nèi)充入惰性氣體，所述內(nèi)燃燃燒室⑵內(nèi)氧含量小于80%。
4.一種氣閉合發(fā)動機，包括壓縮機構(gòu)、內(nèi)燃燃燒室(2)、做功機構(gòu)、冷凝冷卻器(5)和液氧源(4)，其特征在于:所述壓縮機構(gòu)與所述內(nèi)燃燃燒室(2)連通，所述內(nèi)燃燃燒室(2)與所述做功機構(gòu)連通，所述做功機構(gòu)與所述冷凝冷卻器(5)連通，所述冷凝冷卻器(5)與所述壓縮機構(gòu)連通，所述液氧源(4)與所述內(nèi)燃燃燒室(2)連通，在所述壓縮機構(gòu)、所述內(nèi)燃燃燒室(2)、所述做功機構(gòu)和所述冷凝冷卻器(5)構(gòu)成的回路內(nèi)充入惰性氣體，所述內(nèi)燃燃燒室(2)內(nèi)氧含量小于80% ;所述壓縮機構(gòu)設(shè)為容積型壓縮機構(gòu)(1031)，所述做功機構(gòu)設(shè)為速度型做功機構(gòu)(3031)，或所述壓縮機構(gòu)設(shè)為速度型壓縮機構(gòu)(1032)，所述做功機構(gòu)設(shè)為容積型做功機構(gòu)(3032)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述氣閉合發(fā)動機，其特征在于:在所述冷凝冷卻器(5)上設(shè)冷凝水出口(7)。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項所述氣閉合發(fā)動機，其特征在于:在所述冷凝冷卻器(5)上設(shè)冷凝二氧化碳出口(8)。
7.如權(quán)利要求1至4中任一項所述氣閉合發(fā)動機，其特征在于:所述液氧源(4)經(jīng)所述冷凝冷卻器(5)的冷卻流體通道與所述內(nèi)燃燃燒室(2)連通。
8.如權(quán)利要求1至4中任一項所述氣閉合發(fā)動機，其特征在于:所述冷凝冷卻器(5)設(shè)為混合式冷凝冷卻器(501)，所述液氧源(4)與所述混合式冷凝冷卻器(501)的冷卻流體入口連通，所述液氧源(4)經(jīng)所述混合式冷凝冷卻器(501)與所述內(nèi)燃燃燒室(2)連通。
9.如權(quán)利要求1至4中任一項所述氣閉合發(fā)動機，其特征在于:所述內(nèi)燃燃燒室(2)使用的燃料設(shè)為液化氣體燃料，提供所述液化氣體燃料的燃料源(13)經(jīng)所述冷凝冷卻器(5)的冷卻流體通道與所述內(nèi)燃燃燒室(2)連通。
10.如權(quán)利要求1至4中任一項所述氣閉合發(fā)動機，其特征在于:所述冷凝冷卻器(5)設(shè)為混合式冷凝冷卻器(501)，所述內(nèi)燃燃燒室(2)使用的燃料設(shè)為液化氣體燃料，提供所述液化氣體燃料的燃料源(13)與所述混合式冷凝冷卻器(501)的冷卻流體入口連通，提供所述液化氣體燃料的燃料源(13)經(jīng)所述混合式冷凝冷卻器(501)與所述內(nèi)燃燃燒室(2)連通。
【文檔編號】F02G1/043GK104234864SQ201410466835
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】靳北彪 申請人:摩爾動力(北京)技術(shù)股份有限公司