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一种冷热对冲发动机

阅读:58发布:2021-06-06

专利汇可以提供一种冷热对冲发动机专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 利用 风 能 、 太阳能 、空气能三者高能集成,一方面通过 风能 、太阳能发电,另一方面通过空气能 热 泵 加热,同时通过空气能空分采集液氮,在 真空 、压 力 膨胀、大温差的环境作用,驱动 发动机 高效转动,一种冷热对冲发动机,由风光辅助电力,热泵系统,液氮系统,冷热对冲高温液氮发动机和发 电机 组组成。,下面是一种冷热对冲发动机专利的具体信息内容。

1.一种冷热对冲发动机,由光辅助电,空气能系统,液氮系统,冷热对冲高温液氮发动机和发电机组组成:
利用自然风力太阳能光热产生的风光辅助电力,驱动空气能热泵系统,通过不断大量吸收自然空气热能,将储温池的温水加温制成超过100℃以上的热水导入热水蒸发器,其热水蒸发上升的热气流作为热源主动力,同时,通过液氮系统从自然空气中提取氮气冷却低温达到-196℃以上的液氮,升温至20℃释放液氮,瞬间形成体积膨胀690倍的膨胀氮气作为冷源主动力;
所述冷热对冲高温液氮发动机的压缩机真空冷热温差大压力作用下,阻力大大减少,其热膨胀室底部的温度达到100℃以上,其冷氮膨胀室顶部温度则达到0℃以下,其中间临界温度为20℃左右,形成热气流上升、膨胀氮气压力下行,推动设置在压缩机内的无杆沉浮活塞上下沉浮快速移动,所述的无杆沉浮活塞形成的上下移动压力,推动主动力活塞上下移动,联动涡轮机转动,同时,无杆沉浮活塞与动力活塞在磁作用下,加上涡轮机产生的惯性转动牵引,其无杆沉浮活塞与动力活塞不断高速运动,促使压缩机运转,联动涡轮机与发电机组
2.根据权利要求1所述的一种冷热对冲发动机,其特征在于:所述的风光辅助电力由风力发电机组、水晶球光伏机和储电系统组成;
所述的风力发电机组由自然风力驱动,所述的水晶球光伏机,通过水晶球高效吸收太阳能光热转变为电能,其水晶球为透明球体、可旋转,水晶球底部内设置光伏片和光伏电输送装置,水晶球由支架固定,太阳在不同度照射,水晶球可旋转跟踪获得最大限度吸收太阳能光热;
所述风力发电机组和水晶球光伏机,其两者产生的电能作为储备电力输送到储电系统储存。
3.根据权利要求1所述的一种冷热对冲发动机,其特征在于:所述的空气能热泵系统由储温水池、热泵、热水管和冷凝管组成;
所述的储温水池通过吸收太阳能光热、或由发电机组供电发热,保持温水在50℃左右,热泵由储电系统、或发电机组供电驱动,通过不断大量吸收自然空气热能,将储温水池的温水加温制成超过100℃以上的热水,通过热水管输送导入热水蒸发容器产生热气流,同时热泵在压缩加温过程中产生冷气,其冷气进入压缩机的顶面设置的冷凝管内循环冷却,温度在0℃以下。
4.根据权利要求1所述的一种冷热对冲发动机,其特征在于:所述的液氮系统由空分装置,液氮发生器和液氮储罐组成,所述的氮气由空分装置在自然空气中提取,经过液氮发生器,产生低温达到-196℃的液氮,储存在液氮储罐内;
当启动压缩机内的无杆沉浮活塞下行时,将液氮升温释放通过进气管,进入压缩机。
5.根据权利要求1所述的一种冷热对冲发动机,其特征在于:所述的冷热对冲高温液氮发动机由热水蒸发器,压缩机,涡轮机组成;
所述的热水蒸发容器是金属圆柱开顶杯形状,内置的热水超过100℃以上,其产生的热气流通过热水蒸发容器顶部上升蒸发;
所述的压缩机是一个凸圆柱形状外壳的真空金属结构双活塞发动机,所述压缩机下部为扁圆桶形金属外壳热力膨胀室,上部为冷氮膨胀室,所述的热力膨胀室和冷氮膨胀室为上下一体,其两者的中间临界面内设置无杆沉浮活塞;
所述压缩机的上中部为主动力压缩机,内置主动力活塞,其连杆将主动力活塞的上下运动力连接到涡轮机产生旋转;
所述的南极磁铁设置在无杆沉浮活塞顶部,所述的变极遥感线圈磁铁设置在主动力活塞底部,南极磁铁与变极遥感线圈磁铁上下相对应;
在热力膨胀室的底板是吸热板,吸热板内设置了电发热装置,加温可达到100℃以上,在冷氮膨胀室的顶部设置了膨胀氮气进气阀管,即所述的压缩机内的上下温差最大值为0℃:100℃,其中间临界温度为20℃左右;
所述的涡轮机设置在压缩机顶部,由动轮、涡轮叶和匀速凸轮组成,压缩机的连杆连接动轮,带动涡轮叶、匀速凸轮旋转,联动发电机组发电,所述的涡轮机的惯性旋转力同时又助力主动力活塞和无杆沉浮活塞往复推向下行和拉向上行;
所述其涡轮机在外力作用下旋转启动冷热对冲高温液氮发动机。
6.根据权利要求1所述的一种冷热对冲发动机,其特征在于:所述的发电机组由发电机和电力调制系统组成,所述发电机发电通过电力调制系统,其电力可并网供电,可供应储电系统和储温水池储备使用,可供应空分装置、液氮发生器和电发热装置。
7.根据权利要求5所述的一种冷热对冲发动机,其特征在于:所述压缩机的运作方法:
A.当热气流上升进入压缩机底部时,热力膨胀室内温度上升,无杆沉浮活塞由于热气流的上升膨胀动力作用,加上南极磁铁与变极遥感线圈磁铁瞬间产生北极的吸力作用,无杆沉浮活塞上行产生的压力,驱动主动力活塞上行,连杆产生上推力;
B.当无杆沉浮活塞和主动力活塞上行到各自的顶点,启动进气阀管,将膨胀氮气进入冷氮膨胀室,加上涡轮机的惯性旋转力,同时南极磁铁与变极遥感线圈磁铁瞬间产生南极的相斥作用,将主动力活塞和无杆沉浮活塞推向下行;
C.当无杆沉浮活塞和主动力活塞下行到达各自的底点,开启设置在冷氮膨胀室的排氮气阀,将其做功减压后的氮气排出重新进入液氮发生器,完成一个做功运程,又开始第二次做功,如此往复。

说明书全文

一种冷热对冲发动机

[0001]

技术领域

[0002] 本发明涉及一种新能源,具体是一种高效利用太阳能和空气能的发动机技术。

背景技术

[0003] 风力光伏发电被视为清洁可再生能源,但受天气的环境制约,而技术通过吸收空气热能达到1:4的耗电与高效发热功能被广泛应用。
[0004] 光伏晶球,却比以往太阳能发电器提高了 35% 的能源利用效率!http://app.myzaker.com/news/article.phppk=598afb83d1f1490d68000066。
[0005] 在常压下,液氮温度为-196℃;1立方米的液氮可以膨胀至696立方米 21°C的纯气态氮。液氮是无色、无味,在高压下低温的液体和气体。液氮LN2,是氮气在低温下形成的液体形态。氮的沸点为-196°C,在正常大气压下温度如果在这以下就会形成液氮;如果加压,可以在更高的温度下得到液氮。 在工业中,液态氮是由空气分馏而得。先将空气净化后,在加压、冷却的环境下液化,借由空气中各组分之沸点不同加以分离。氮气(占空气体积的78.09%)最先泄出(且未被液化),再来是占空气中0.93%的稀有气体,最后是占20.95%的气。
[0006] 液氮可用于提供高温超导体显示超导性所需的温度,例如钇钡氧。

发明内容

[0007] 本发明利用风能、太阳能、空气能三者高能集成,一方面通过风能、太阳能发电,另一方面通过空气能热泵加热,同时通过空气能空分采集液氮,在真空、压力膨胀、大温差的环境作用,驱动发动机高效转动,本发明解决其技术问题的解决方案是:
[0008] 一种冷热对冲发动机,由风光辅助电力,空气能热泵系统,液氮系统,冷热对冲高温液氮发动机和发电机组组成;利用自然风力、太阳能光热产生的风光辅助电力,驱动空气能热泵系统,通过不断大量吸收自然空气热能,将储温水池的温水加温制成超过100℃以上的热水导入热水蒸发器,其热水蒸发上升的热气流作为热源主动力,同时,通过液氮系统从自然空气中提取氮气冷却低温达到-196℃以上的液氮,升温至20℃释放液氮,瞬间形成体积膨胀690倍的膨胀氮气作为冷源主动力;
所述冷热对冲高温液氮发动机的压缩机在真空冷热温差大压力作用下,阻力大大减少,其热膨胀室底部的温度达到100℃以上,其冷氮膨胀室顶部温度则达到0℃以下,其中间临界温度为20℃左右,形成热气流上升、膨胀氮气压力下行,推动设置在压缩机内的无杆沉浮活塞上下沉浮快速移动,所述的无杆沉浮活塞形成的上下移动压力,推动主动力活塞上下移动,联动涡轮机转动,同时,无杆沉浮活塞与动力活塞在磁作用下,加上涡轮机产生的惯性转动牵引,其无杆沉浮活塞与动力活塞不断高速运动,促使压缩机运转,联动涡轮机与发电机组
[0008] 作为本发明的进一步改进:所述的风光辅助电力由风力发电机组、水晶球光伏机和储电系统组成;所述的风力发电机组由自然风力驱动,所述水晶球光伏机,通过水晶球高效吸收太阳能光热转变为电能,其水晶球为透明球体、可旋转,水晶球底部内设置光伏片和光伏电输送装置,水晶球由支架固定,太阳在不同度照射,水晶球可旋转跟踪获得最大限度吸收太阳能光热;
所述的风力发电机组和水晶球光伏机,其两者产生的电能作为储备电力输送到储电系统储存。
[0009] 作为本发明的进一步改进:所述的热泵系统由储温水池、热泵、热水管和冷凝管组成,所述的储温水池通过吸收太阳能光热、或由发电机组供电发热,保持温水在50℃左右,热泵由储电系统、或发电机组供电驱动, 通过不断大量吸收自然空气热能,将储温水池的温水加温制成超过100℃以上的热水,通过热水管输送导入热水蒸发容器产生热气流,同时热泵在压缩加温过程中产生冷气,其冷气进入压缩机的顶面设置的冷凝管内循环冷却,温度在0℃以下。
[0010] 作为本发明的进一步改进:所述液氮系统由空分装置,液氮发生器和液氮储罐组成,所述的氮气由空分装置在自然空气中提取,经过液氮发生器,产生低温达到-196℃的液氮,储存在液氮储罐内;当启动压缩机内的无杆沉浮活塞下行时,将液氮升温释放通过进气管,进入压缩机。
[0011] 作为本发明的进一步改进:所述的冷热对冲高温液氮发动机由热水蒸发器,压缩机,涡轮机组成;所述的热水蒸发容器是金属圆柱开顶杯形状,内置的热水超过100℃以上,其产生的热气流通过热水蒸发容器顶部上升蒸发;
所述的压缩机是一个凸圆柱形状外壳的真空金属结构双活塞发动机,所述的压缩机下部为扁圆桶形金属外壳热力膨胀室,上部为冷氮膨胀室,所述的热力膨胀室和冷氮膨胀室为上下一体,其两者的中间临界面内设置无杆沉浮活塞;
所述的压缩机的上中部为主动力压缩机,内置主动力活塞,其连杆将主动力活塞的上下运动力连接到涡轮机产生旋转;
所述的南极磁铁设置在无杆沉浮活塞顶部,所述的变极遥感线圈磁铁设置在主动力活塞底部,南极磁铁与变极遥感线圈磁铁上下相对应;
在热力膨胀室的底板是吸热板,吸热板内设置了电发热装置,加温可达到100℃以上,在冷氮膨胀室的顶部设置了膨胀氮气进气阀管,即所述的压缩机内的上下温差最大值为0℃:100℃,其中间临界温度为20℃左右;
所述的涡轮机设置在压缩机顶部,由动轮、涡轮叶和匀速凸轮组成,压缩机的连杆连接动轮,带动涡轮叶、匀速凸轮旋转,联动发电机组发电,所述的涡轮机的惯性旋转力同时又助力主动力活塞和无杆沉浮活塞往复推向下行和拉向上行;
所述其涡轮机在外力作用下旋转启动高温液氮发动机。
[0012] 作为本发明的进一步改进:所述的发电机组由发电机和电力调制系统组成,所述的发电机发电通过电力调制系统,其电力可并网供电,可供应储电系统和储温水池储备使用,可供应空分装置、液氮发生器和电发热装置。
[0013] 作为本发明的进一步改进,所述压缩机的运作方法:A.当热气流上升进入压缩机底部时,热力膨胀室内温度上升,无杆沉浮活塞由于热气流的上升膨胀动力作用,加上南极磁铁与变极遥感线圈磁铁瞬间产生北极的吸力作用,无杆沉浮活塞上行产生的压力,驱动主动力活塞上行,连杆产生上推力;
B.当无杆沉浮活塞和主动力活塞上行到各自的顶点,启动进气阀管,将膨胀氮气进入冷氮膨胀室,加上涡轮机的惯性旋转力,同时南极磁铁与变极遥感线圈磁铁瞬间产生南极的相斥作用,将主动力活塞和无杆沉浮活塞推向下行;
C.当无杆沉浮活塞和主动力活塞下行到达各自的底点,开启设置在冷氮膨胀室的排氮气阀,将其做功减压后的氮气排出重新进入液氮发生器,完成一个做功运程,又开始第二次做功,如此往复。
[0014] 本发明的有益效果是:利用空气能,加上风力、太阳能三者高能集成,通过真空、大温差、大膨胀力驱动发动机,实现清洁可再生能源高效节能长时间大功率运转。附图说明
[0015] 下面结合附图及实例对本发明作进一步的说明。
[0016] 图1是本发明装置整体示意图。
[0017] 图2是水晶球光伏机示意图。
[0018] 图3是冷热对冲高温液氮发动机示意图。
[0019] 图4是压缩机结构运行图。

具体实施方式

[0020] 参照图1,一种冷热对冲发动机,由风光辅助电力1,热泵系统2,液氮系统3,冷热对冲高温液氮发动机4和发电机组5组成。
[0021] 参照图1-图4,利用自然风力W、太阳能光热S产生的风光储备电力V1,驱动空气能热泵22,通过不断大量吸收自然空气K热能,将储温水池21的温水D加温制成超过100℃以上的热水D1,导入热水蒸发器3,其热水D1蒸发上升的热气流C1作为热源主动力,同时,通过液氮系统3从自然空气K中提取氮气LN2冷却低温达到-196℃以上的液氮LN2+,升温至20℃释放液氮LN2,瞬间形成体积膨胀690倍的膨胀氮气LN2i作为冷源主动力;所述冷热对冲高温液氮发动机的压缩机42在真空冷热温差大压力作用下,阻力大大减少,其热膨胀室42A底部的温度达到100℃以上,其冷氮膨胀室42B顶部温度则达到0℃以下,其中间临界温度为20℃左右,形成热气流C1上升,膨胀氮气LN2i压力下行,推动设置在压缩机42内的无杆沉浮活塞422上下沉浮快速移动,所述的无杆沉浮活塞422形成的上下移动压力,推动主动力活塞423上下移动,联动涡轮机43转动,同时,无杆沉浮活塞422与动力活塞
423在磁铁作用下,加上涡轮机43产生的惯性转动牵引,其无杆沉浮活塞422与动力活塞423不断高速运动,促使压缩机42高效运转,联动涡轮机43与发电机组5。
[0022] 参照图1、图2,所述的风光储备电力1由风力发电机组11、水晶球光伏机12和储电系统13组成,所述的风力发电机组11由自然风力W驱动,所述的水晶球光伏机12,通过水晶球121高效吸收太阳能光热S转变为电能,其水晶球121为透明球体、可旋转,水晶球121底部内设置光伏片122和光伏电输送装置123,水晶球由支架124固定,太阳在不同角度照射,水晶球121可旋转跟踪获得最大限度吸收太阳能光热S;所述的风力发电机组11和水晶球光伏机12,其两者产生的电能作为储备电力V1输送到储电系统13储存。
[0023] 参照图1,所述的热泵系统2由储温水池21、热泵22、热水管23和冷凝管24组成,所述的储温水池21通过吸收太阳能光热S,或由发电机组5供电发热,保持温水D在50℃左右,热泵22由储电系统13、或发电机组5供电驱动, 通过不断大量吸收自然空气K热能,将储温水池21的温水D加温制成超过100℃以上的热水D1,通过热水管23输送导入热水蒸发容器41产生热气流C1,同时热泵22在压缩加温过程中产生冷气C2,其冷气C2进入压缩机42的顶面设置的冷凝管24内循环冷却,温度在0℃以下。
[0024] 参照图1,所述的液氮系统3由空分装置31、液氮发生器32和液氮储罐33组成,所述的氮气LN2由空分装置31在自然空气K中提取,经过液氮发生器32,产生低温达到-196℃的液氮LN2+,储存在液氮储罐43内;当启动压缩机42时,将液氮LN2+升温释放,通过进气阀管3i进入压缩机42。
[0025] 参照图1-图4,所述的冷热对冲高温液氮发动机4由热水蒸发器41、压缩机42、涡轮机43组成;所述的热水蒸发容器41是金属圆柱开顶杯形状,内置的热水D1超过100℃以上,其产生的热气流C1通过热水蒸发容器41顶部上升蒸发;
所述压缩机42是一个凸圆柱形状外壳421的真空金属结构双活塞发动机,所述的压缩机42下部为扁圆桶形金属外壳热力膨胀室42A,上部为冷氮膨胀室42B,所述的热力膨胀室
42A和冷氮膨胀室42B为上下一体,其两者的中间临界面内设置无杆沉浮活塞422;
所述的压缩机42的上中部为主动力压缩机424,内置主动力活塞423,其连杆425将主动力活塞423的上下运动力连接到涡轮机43产生旋转;
所述的南极磁铁426设置在无杆沉浮活塞422顶部,所述的变极遥感线圈磁铁427设置在主动力活塞423底部,南极磁铁426与变极遥感线圈磁铁427上下相对应;
在热力膨胀室的底板是吸热板428,吸热板428内设置了电发热装置429,加温可达到
100℃以上,在冷氮膨胀室42B的顶部设置了膨胀氮气LN2Ii进气阀管3i,即所述的压缩机4内的上下温差最大值为0℃:100℃,其中间临界温度为20℃左右;
所述的涡轮机43设置在压缩机42顶部,由动轮431、涡轮叶432和匀速凸轮433组成,压缩机的连杆424连接动轮431,带动涡轮叶432、匀速凸轮433旋转,联动发电机组5发电;所述的涡轮机43的惯性旋转力同时又助力主动力活塞423和无杆沉浮活塞422往复推向下行和拉向上行。
[0026] 进一步作为优选的实施方式,所述其涡轮机43在外力作用下旋转启动冷热对冲高温液氮发动机4。
[0027] 参照图1-图4,所述的发电机组5由发电机51和电力调制系统52组成,所述的发电机51发电通过电力调制系统52,其电力V可并网供电,可供应储电系统13和储温水池21储备使用,可供应空分装置31、液氮发生器32和电发热装置429。
[0028] 所参照图3、图4,所述压缩机42的具体运作方法:A.当热气流C1上升进入压缩机42底部时,热力膨胀室42A内温度上升,无杆沉浮活塞
422由于热气流C1的上升膨胀动力作用,加上南极磁铁426与变极遥感线圈磁铁427瞬间产生北极的吸力作用,无杆沉浮活塞422上行产生的压力,驱动主动力活塞423上行,连杆424产生上推力;
B.当无杆活塞422和主动力活塞423上行到各自的顶点,启动进气阀管3i,将膨胀氮气LN2i进入冷氮膨胀室42B,加上涡轮机43的惯性旋转力,同时南极磁铁426与变极遥感线圈磁铁427瞬间产生南极的相斥作用,将主动力活塞423和无杆沉浮活塞422推向下行;
C.当无杆沉浮活塞422和主动力活塞423下行到达各自的底点,开启设置在冷氮膨胀室
42B的排氮气阀3e,将其做功减压后的氮气LN2e排出重新进入液氮发生器32,完成一个做功运程,又开始第二次做功,如此往复。
[0029] 一种冷热对冲发动机应用包括:一、冷热对冲发电站:
采用风光辅助电力、包括水晶球光伏机,热泵系统,液氮系统,冷热对冲高温液氮发动机和发电机组装置固定多组合,以空气能液氮、热水作为主要动力原料,可每天24小时满负荷发电供电。所述的电力调制系统可将发电机发电的电供应并网、供应自身的风光储备电力,在供电消纳低峰时,将发电机组的富余电力通过电热装置加热在热水蒸发器的热水储存。
[0030] 忽略风电、光伏电计算,以冷热对冲高温液氮发动机4缸2冲程总排量200L X 6机组计,发动机转速在800rpm,根据功率公式计算P=(nVp)/30t,(n:转速rpm ,V:排量L,p:缸内平均压力6MPa, t:发动机冲程,2冲程t=2),发动机根据功率公式计算,P=(nVp)/30t,发动机功率(800X200X6)/30X2=16,000kW X 6机组=96,000kW。
[0031] 二、船用冷热对冲发动机:采用水晶球光伏机,热泵系统,液氮系统,冷热对冲高温液氮发动机和发电机组装置,水晶球光伏机设置在船顶,组合中型冷热对冲发动机装置。以4缸2冲程总排量100L X 2机组计,发动机转速在800rpm,缸内平均压力6MPa,发动机功率,P=(nVp)/30t,发动机功率(800X100X6)/30X2=8,000kW X2=16,000kW。
[0032] 三、车用冷热对冲发动机:采用水晶球光伏机,热泵系统,液氮系统,冷热对冲高温液氮发动机和发电机组装置,水晶球光伏机设置在车顶,组合小型可移动冷热对冲发动机装置。一罐液氮行程约500KM,可充式移动储罐储存1.5Mpa、60L的液氮,以4缸2冲程总排量2L计,最高转速2,000rpm,缸内平均压力6MPa,发动机功率为(2,000X2X6)/30X2=400kW。
[0033] 虽然结合附图描述了本发明的实施方式,但应该说明,本领域的技术人员可以在所附权利范围之内作出各种变化和修改,只要不出超过本发明的权利要求所描述的保护范围,都应当在本发明的保护范围之内。
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