專利名稱：空氣分流熱力機的制作方法
技術領域：
本發明涉及使用空氣作為工作介質，使用分流技術，得到高效穩定的熱轉換。并可以利用并聯技術實現任意數量的空氣分流熱力機機械能的集中輸出。可以廣泛的應用于各種熱能向機械能轉換的領域。
背景技術：
'
目前，各種熱力機廣泛應用于各個領域，提供動力。但轉換效率不高，對燃料的要求較高。特別是在利用太陽能，低熱值的植物固體燃料等方面，缺少一種能穩定工作，同時又能高效轉化'的熱力機。以空氣作為工作介質，理論上可以得到較高的熱效率，但進氣的溫度Tl和加熱后的溫度T2的波動會直接影響到熱力機的工作穩定性。
發明內容
本技術由壓縮機A，升溫器B,膨脹機C組成主系統。由動力機D，啟動壓縮機E組成外系統。
將溫度為Tl的空氣通過壓縮機A壓縮后，輸往升溫器B升溫，在升溫器B前(Fl處)或升溫器B后(F2處)將壓縮的空氣分流，分成兩部分。 一部分通過管道輸往動力機D,動力機D則利用這部分壓縮空氣膨脹對外做功，轉換為機械能輸出，這部分壓縮空氣的量是變動的。另一部分加熱后的空氣則進入膨脹機C，膨脹機C利用這部分壓縮空氣膨脹對外做功，帶動壓縮機A壓縮空氣，剩余機械能被輸出。
本發明的有益效果是
① 因為外界的空氣溫度Tl隨著四季的變化波動很大，又因為升溫后的空氣溫度T2隨著升溫情況的變化波動也很大，這將直接導致主系統內的壓強波動很大，直接影響到膨脹機C的工作穩定性。而使用了外系統的分流，通過調節分流量的多少可以很簡單，可靠，快速的調節系統內的壓強，使壓強維持在一個定值。這樣就保持了主系統的穩定工作。使T1和T2可以在很大的溫度范圍內波動，這使得以空氣作為工作介質的熱力機具有了實際應用的價值。
② 可以將任意數量的主系統通過將其分流出的壓縮空氣用管道連通的方式將它們并聯。而共用一個外系統，這樣就大大降低了生產成本。而且每一個主系統都是獨立的， 一旦一個主系統發生故障，只要將其切斷后便可維修。并不影響整個系統工作，這就簡化了整個系統的維護。
③ 本發明可以通過主系統，也可以通過外系統輸出機械能。 一般情況下以主系統中膨脹機C利用壓縮空氣膨脹對外做功，在減去帶動壓縮機A壓縮空氣的能量消耗后，剩余的機械能為主要輸出方式；而動力機D以調節主系統內壓強為主。但當Tl， T2的波動較大，或并聯的主系統非常分散，又希望機械能的輸出可以集中時。本發明提供了以外系統的動力機D將整個并聯系統主要的機械能集中輸出；而主系統中的膨脹機C則以帶動壓縮機A維持主系統運行為主，這種運行方式在利用太陽能發電等方面具有重要意義。
靜止時膨脹機C處在進氣狀態，在啟動時，可先通過啟動壓縮機E將整個系統加壓到工作壓強。隨后主系統便自動開始工作，啟動壓縮機E便可停止工作。這樣啟動就非常方便。
⑤升溫器B根據熱源的不同，可以利用太陽能加熱；也可以利用固體，液體，氣體燃料在系統外燃燒后通過換熱的方式加熱系統內.的壓縮空氣；也可將液體或氣體燃料加壓后加熱到燃'點以上噴入到系統內直接和壓縮空氣燃燒，使壓縮空氣溫度上升。
整個系統以空氣作為工作介質，對密封性的要求不高，制造成本較低。空氣獲取容易，減少了使用的限制。
A:壓縮機，B:升溫器，C:膨脹機，D:動力機，E:啟動壓縮機
圖1:是"在升溫器B前(Fl處)將壓縮的空氣分流"方式的整個系統丄作流程圖。將溫度
為Tl的空氣通過壓縮機A壓縮后，輸往升溫器B升溫，在升溫器B前(Fl處)將壓縮的空氣分流，分成兩部分。 一部分通過管道輸往動力機D,動力機D則利用這部分壓縮空氣膨脹對外做功，轉換為機械能輸出，這部分壓縮空氣的量是變動的。另一部分輸往升溫器B升溫后進入膨脹機C，膨脹機C利用這部分壓縮空氣膨脹對外做功，帶動壓縮機A壓縮空氣，剩余機械能被輸出。
圖2:是"在升溫器B后(F2處)將壓縮的空氣分流"方式的整個系統T作流程圖。將溫度為Tl的空氣通過壓縮機A壓縮后，輸往升溫器B升溫，在升溫器B后(F2處)將壓縮的空氣分流，分成兩部分。 一部分通過管道輸往動力機D,動力機D則利用這部分壓縮空氣膨脹對外做功，轉換為機械能輸出，這部分壓縮空氣的量是變動的。另一部分加熱后的空氣則進入膨脹機C,膨脹機G利用這部分壓縮空氣膨脹對外做功，帶動壓縮機A壓縮空氣，剩余機械能被輸出。 -
具體實施例方式
整個系統由壓縮機A,升溫器B，膨脹機C組成的主系統；和由動力機D，啟動壓縮機E組成的外系統組成。整個系統可以有任意數量的主系統通過將其分流出的壓縮空氣用管道連通的方式將它們并聯。
靜止時膨脹機C處在進氣狀態，在啟動時，可先通過啟動壓縮機E將整個系統加壓到工作壓強。隨后主系統便自動開始工作，啟動壓縮機E便可停止工作。
主系統啟動后將溫度為Tl的空氣通過壓縮機A壓縮后，輸往升溫器B升溫，在升溫器B前(F1處)或升溫器B后(F2處)將壓縮的空氣分流，分成兩部分。 一部分通過管道輸往動力機D，動力機D則利用這部分壓縮空氣膨脹對外做功，轉換為機械能輸出，這部分壓縮空氣的量是變動的。另一部分加熱后的空氣則進入膨脹機C，膨脹機C利用這部分壓縮空氣膨脹對外做功，帶動壓縮機A壓縮空氣，剩余機械能被輸出。
當系統內壓強大于工作壓強時，動力機D增加壓縮空氣的使用量，降低系統內壓強。當系統內壓強小于工作壓強時，動力機D減少壓縮空氣的使用量，提高系統內壓強。
在升溫器B前(Fl處)還是在升溫器B后(F2處)將壓縮的空氣分流，主要是看輸往外系統的管道所使用材料的耐熱程度。當管道需要使用部分耐熱程度低于T2的材料時在升溫器B前(Fl處)將壓縮的空氣分流。當管道使用的材料耐熱程度都高于T2時，在升溫器B后(F2處)將壓縮的空氣分流比較有利。
壓縮機A和膨脹機C主要以活塞式為主，也可使用轉子式或渦旋式。
權利要求
1.一種以空氣作為工作介質，實現熱能轉化為機械能的技術，其特征是將空氣通過壓縮機A壓縮后，輸往升溫器B升溫，在升溫器B前(F1處)或升溫器B后(F2處)將壓縮的空氣分流，分成兩部分。一部分通過管道輸往動力機D，動力機D則利用這部分壓縮空氣膨脹對外做功，轉換為機械能輸出，這部分壓縮空氣的量是變動的，通過調節分流量的多少可以調節系統內的壓強，使壓強維持在一個定值。另一部分加熱后的空氣則進入膨脹機C，膨脹機C利用這部分壓縮空氣膨脹對外做功，帶動壓縮機A壓縮空氣，剩余機械能被輸出。
2. 本發明可實現空間上相互分離獨立的主系統將獲得的機械能集中輸出的技術，其特征是任意數 量的主系統通過將其分流出輸往動力機D的壓縮空氣用管道連通的方式實現它們的并聯。以外系統的動力 機D將整個并聯系統主要的機械能集中輸出。 '
3. 這種空氣分流熱力機的啟動技術，其特征是靜止時膨脹機C處在進氣狀態，在啟動時，可先通 過啟動壓縮機E將整個系統加壓到工作壓強。隨后主系統便自動開始工作，啟動壓縮機E便可停止工作。
4. 根據權利要求l所述技術，其特征是壓縮機A和膨脹機C主要以活塞式為主，也可使用轉子式 或渦旋式。
5. 根據權利要求l所述技術，其特征是分流進入動力機D的壓縮空氣占壓縮機A所壓縮空氣摩爾 比例的0%到99%之間。
全文摘要
一種使用空氣作為工作介質，將部分壓縮后的空氣在加熱前或加熱后分流入動力機對外做功，通過控制分流的量使整個工作系統內的壓強保持穩定，從而保持整個系統的穩定工作。空氣分流熱力機有兩個地方可以對外輸出機械能，可以將任意數量的空氣分流熱力機通過將其分流出的壓縮空氣用管道連通的方式將它們并聯。如果這些空氣分流熱力機以分流氣體為主要機械能的傳輸方式，連通后進入同一臺動力機輸出機械能，則可以實現機械能輸出的集中，這一點在利用太陽能發電等方面具有極重要的意義。
文檔編號F03D9/00GK101676557SQ20081019614
公開日2010年3月24日 申請日期2008年9月17日 優先權日2008年9月17日
發明者棟 王 申請人:棟 王