專利名稱：熱管循環動力機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種動力機，是一種利用熱管自身特性進行熱量傳輸與轉化的循環動 力機。
背景技術：
熱管是1963年美國LosAlamos國家實驗室的G. M. Grover發明的一種傳熱元件， 它充分利用了熱傳導原理與致冷介質的快速熱傳遞性質，依靠自身內部工質的相變來實現 傳熱的傳熱元件。其導熱能力超過任何已知金屬的導熱能力，與銀、銅、鋁等金屬相比，單 位重量的熱管可多傳遞幾個數量級的熱量，傳熱本領高出幾千倍，甚至上萬倍，素有熱超導 之稱。由于熱管具有極高的傳熱效率，內熱阻極小，當量導熱系數極高，靈活多變的結構形 式及型體尺寸和輸入輸出的熱流密度可以變化等特點而被廣泛應用在宇航、軍工、煤礦、化 工、電力、電子、機械及醫療等行業。目前，雖然有利用熱管自身特性進行熱能的傳輸與轉化的動力裝置，但是這些裝 置效率低、能量損失大、功能存在局限性等。如中國專利公開的一種“熱管式發電機”、美 國專利第4186559號公開的一種利用熱管內部蒸汽發電的技術等，這些利用熱管發電裝置 的結構存在導熱及發電效果均不佳的問題。有的雖然能使熱管內部維持真空的良好導熱 結構，并形成內、外部的磁鐵轉子及發電線圈配合產生發電的功能，但其仍存在著一定的不 足，如“熱管式發電機”的吸熱率和散熱率不是很好；蒸汽在傳輸過程中存在一定的能量 損失；蒸汽與扇葉(或磁鐵轉子)之間的能量轉化率低；發電線圈的發電效率不佳和功能 存在局限性等。
發明內容
本發明的目的在于克服現有相關技術中存在的不足，提供一種能充分開發和利用 熱管的內在特性，以使其對熱能的傳輸率與轉化率有效提高，實現熱能轉化的熱管循環動 力機。它可以在新能源發電、節能減排以及機械傳動等方面做出實際的貢獻，并推動循環經 濟的可持續發展和低碳經濟、綠色經濟的長足發展。本發明的目的可以通過下述的技術措施來實現熱管循環動力機，由熱管和渦輪發電系統構成。熱管的本體由管壁、吸液芯和工質構成；熱管的腔體由蒸發腔、冷凝腔、漸縮型管 腔、真空絕熱腔和噴口構成。在熱管的管壁的內表面設置有吸液芯，熱管下部的內腔為蒸發 腔，蒸發腔內填充有工質，由蒸發腔到噴口的內腔為橫截面積逐漸減小的漸縮型管腔，漸縮 型管腔的上部設置有一個呈喇叭形的噴口，漸縮型管腔與噴口平滑過渡連接，噴口水平截 面的最小直徑大于或者是等于漸縮型管腔水平截面的最小直徑，漸縮型管腔和噴口的外部 設置有真空絕熱腔，噴口上部的內腔和真空絕熱腔外部的內腔為冷凝腔。渦輪發電系統由多級葉片、支撐機構、軸承、轉軸、磁流體密封裝置和動力輸出系 統構成，在噴口內水平設置有多級葉片，多級葉片與轉軸的一端相連接，轉軸的另一端穿過軸承和磁流體密封裝置與設置在冷凝腔上部的動力輸出系統相連接，磁流體密封裝置設置 在冷凝腔上部的管壁上，轉軸的軸心線與噴口的中心線重合。本發明的目的還可以通過下述的技術措施來實現本發明在蒸發腔腔體的管壁和吸液芯上設置有熱管吸熱鰭片，在冷凝腔腔體的管 壁和吸液芯上設置有熱管散熱鰭片。本發明在真空絕熱腔和管壁之間水平 設置有支撐機構。本發明設置在管壁的內表面的吸液芯為體積、表面積和滲透率均較大以及毛細孔 有效半徑小的吸液芯。本發明設置在蒸發腔的管壁內表面的吸液芯和設置在冷凝腔上部的管壁內表面 的吸液芯的軸向垂直截面均大于其他部位的吸液芯的軸向垂直截面，可設置成軸向垂直截 面呈彎月型的吸液芯。本發明在噴口上部的冷凝腔內水平設置有支撐機構，支撐機構的中部設置有與轉 軸相匹配的軸承。本發明的渦輪發電系統的多級葉片的直徑小于其所在平面與噴口相交處截面官 腔的直徑。本發明的動力輸出系統可以是發電裝置，也可以是輸出動力的動力輸出裝置。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1是熱管循環動力機的結構示意圖。圖2是熱管循環動力機的另一結構示意圖。圖3是熱管循環動力機噴口和多級葉片的另一結構示意圖。
具體實施例方式附圖所示熱管循環動力機，由熱管和渦輪發電系統構成。熱管的本體由管壁16、 吸液芯4和工質3構成；熱管的腔體由蒸發腔1、冷凝腔12、漸縮型管腔15、真空絕熱腔5 和噴口 13構成。在熱管的管壁16的內表面設置有體積、表面積和滲透率均較大以及毛細 孔有效半徑小的吸液芯4，設置在蒸發腔1的管壁16內表面的吸液芯4和設置在冷凝腔12 上部的管壁16內表面的吸液芯4的軸向垂直截面均大于其他部位的吸液芯4的軸向垂直 截面，可設置成軸向垂直截面呈彎月型的吸液芯。熱管下部的內腔為蒸發腔1，蒸發腔1內 填充有工質3，由蒸發腔1到噴口 13的內腔為橫截面積逐漸減小的漸縮型管腔15，漸縮型 管腔15的上部設置有一個呈喇叭形的噴口 13，漸縮型管腔15與噴口 13平滑過渡連接，噴 口 13水平截面的最小直徑大于或者等于漸縮型管腔15水平截面的最小直徑，漸縮型管腔 15和噴口 13的外部設置有真空絕熱腔5，在真空絕熱腔5和管壁16之間水平設置有支撐 機構6-1，噴口 13上部的內腔和真空絕熱腔5外部的內腔為冷凝腔12。在蒸發腔1腔體的 管壁16和吸液芯4上設置有熱管吸熱鰭片2，在冷凝腔12腔體的管壁16和吸液芯4上設 置有熱管散熱鰭片14。渦輪發電系統由多級葉片7、支撐機構6-2、軸承8、轉軸9、磁流體密封裝置11和 動力輸出系統10構成，在噴口 13內水平設置有多級葉片7，渦輪發電系統的多級葉片7的直徑小于其所在平面與噴口 13相交處截面官腔的直徑。多級葉片7與轉軸9的一端相連 接，轉軸9的另一端穿過軸承8和磁流體密封裝置11與設置在冷凝腔12上部的動力輸出 系統10相連接，磁流體密封裝置11設置在冷凝腔12上部的管壁16上，磁流體密封裝置11 具有保持不變的零泄漏特性、不存在污染和停車失效問題，還可以使穿過它的轉軸9處于 “懸浮”的狀態，從而大大減小轉軸9在轉動過程中存在的摩擦，以保證其傳動效率并長期可 靠的工作。轉軸9的軸心線與噴口 13的中心線重合。在噴口 13上部的冷凝腔12內水平 設置有支撐機構6-2，支撐機構6-2的中部設置有與轉軸9相匹配的軸承8。動力輸出系統 10可以是發電裝置，也可以是傳換熱、余熱利用裝置或機械傳動裝置等動力輸出裝置。如 若是發電裝置，那么本發明集常規火(熱)力發電廠的三大主機(鍋爐、汽輪機、發電機) 及三大系統(燃燒系統、汽水系統、電氣系統)于一體，系統集成度高，較常規的發電系統， 如火(熱)電廠、地熱能發電站、太陽能熱發電站以及海水溫差發電站等，具有建造成本低、 工程周期短、抗外界干擾性強、操控難度系數低及發電效率高等特點，同時也適用于各類火 (熱)力發電廠、地熱能發電站、太陽能熱發電站以及海水溫差發電站等 。又如若是機械傳 動裝置，那么從驅動特性來看，與電動機相比具有許多優點，如啟動扭矩大、運轉平穩、轉速 高、無需增速機構、轉速調節范圍大、不會突然停車和更易防火防爆等。
權利要求
1.熱管循環動力機，由熱管和渦輪發電系統構成，熱管的本體由管壁(16)、吸液芯(4) 和工質C3)構成，熱管的腔體由蒸發腔(1)、冷凝腔(12)、漸縮型管腔(15)、真空絕熱腔(5) 和噴口(13)構成，在熱管的管壁(16)的內表面設置有吸液芯G)，熱管下部的內腔為蒸發 腔(1)，蒸發腔(1)內填充有工質(3)，由蒸發腔(1)到噴口(1 的內腔為橫截面積逐漸減 小的漸縮型管腔(15)，漸縮型管腔(1 的上部設置有一個呈喇叭形的噴口(13)，漸縮型管 腔(1 與噴口(1 平滑過渡連接，噴口(1 水平截面的最小直徑大于或者等于漸縮型管 腔(1 水平截面的最小直徑，漸縮型管腔(1 和噴口(1 的外部設置有真空絕熱腔(5)， 噴口(13)上部的內腔和真空絕熱腔(5)外部的內腔為冷凝腔(12)，渦輪發電系統由多級葉 片(7)、支撐機構(6-2)、軸承(8)、轉軸(9)、磁流體密封裝置(11)和動力輸出系統(10)構 成，在噴口(13)內水平設置有多級葉片(7)，多級葉片(7)與轉軸(9)的一端相連接，轉軸 (9)的另一端穿過軸承(8)和磁流體密封裝置(11)與設置在冷凝腔(1 上部的動力輸出 系統(10)相連接，磁流體密封裝置(11)設置在冷凝腔(1 上部的管壁(16)上，轉軸(9) 的軸心線與噴口(13)的中心線重合。
2.根據權利要求1所述的熱管循環動力機，其特征在于在蒸發腔(1)腔體的管壁 (16)和吸液芯(4)上設置有熱管吸熱鰭片O)，在冷凝腔(12)腔體的管壁(16)和吸液芯 (4)上設置有熱管散熱鰭片(14)。
3.根據權利要求1所述的熱管循環動力機，其特征在于在真空絕熱腔( 和管壁 (16)之間水平設置有支撐機構(6-1)。
4.根據權利要求1所述的熱管循環動力機，其特征在于設置在管壁(16)的內表面的 吸液芯(4)為體積、表面積和滲透率均較大以及毛細孔有效半徑小的吸液芯。
5.根據權利要求1所述的熱管循環動力機，其特征在于設置在蒸發腔(1)的管壁 (16)內表面的吸液芯⑷和設置在冷凝腔(12)上部的管壁(16)內表面的吸液芯⑷的軸 向垂直截面均大于其他部位的吸液芯的軸向垂直截面，可設置成軸向垂直截面呈彎月 型的吸液芯。
6.根據權利要求1所述的熱管循環動力機，其特征在于在噴口(1 上部的冷凝腔 (12)內水平設置有支撐機構(6-2)，支撐機構(6-2)的中部設置有與轉軸(9)相匹配的軸 承(8)。
7.根據權利要求1所述的熱管循環動力機，其特征在于渦輪發電系統的多級葉片(7) 的直徑小于其所在平面與噴口(1 相交處截面官腔的直徑。
8.根據權利要求1所述的熱管循環動力機，其特征在于動力輸出系統(10)可以是發 電裝置，也可以是輸出動力的動力輸出裝置。
全文摘要
本發明公開了一種由熱管和渦輪發電系統構成的熱管循環動力機。熱管的本體由管壁、吸液芯和工質構成；熱管的腔體由蒸發腔、冷凝腔、漸縮型管腔、真空絕熱腔和噴口構成。在熱管的管壁的內表面設置有吸液芯，熱管下部的內腔為蒸發腔，蒸發腔內填充有工質，由蒸發腔到噴口的內腔為橫截面積逐漸減小的漸縮型管腔，漸縮型管腔的上部設置有噴口，漸縮型管腔和噴口的外部設置有真空絕熱腔，噴口上部的內腔和真空絕熱腔外部的內腔為冷凝腔；渦輪發電系統由多級葉片、支撐機構、軸承、轉軸、磁流體密封裝置和動力輸出系統構成。它可以在新能源發電、節能減排以及機械傳動等方面做出實際的貢獻，并推動循環經濟的可持續發展和低碳經濟、綠色經濟的長足發展。
文檔編號F01K27/00GK102146817SQ20111005569
公開日2011年8月10日 申請日期2011年3月7日 優先權日2011年3月7日
發明者胡芳, 舒明, 舒海 申請人:舒明