热机制造技术

本发明专利技术涉及一种热机，该热机包括：第一热源；第二热源；模块(3')，该模块用于在连接至该第一热源(1)的冷部分(4)和连接至该第二热源(2)的热部分(5)之间交替地移位热力学流体，所述模块(3')包括能够并且旨在容纳热力学流体的腔室，该腔室连接至热力学流体供应出口(G)，所述模块(3')还包括能够在所述腔室中在该冷部分(4)和该热部分(5)之间交替地移动的移位器；第一转换单元(6)，该第一转换单元用于将该热力学流体的压力差转换为机械能，该转换单元(6)包括至少一个回路(7)，该至少一个回路包括至少一个马达(8)并且连接至该热力学流体供应出口(G)；第一控制单元，该第一控制单元放置在该第一转换单元(6)中，以用于控制所述模块(3')中的热力学循环的阶段；所述模块(3')的第二控制单元，该第二控制单元用于控制所述移位器在该热部分(5)和该冷部分(4)之间交替地移位。位。位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热机
[0001]本专利技术涉及热机领域。
[0002]热机诸如常规斯特林发动机(其中存在移动部分的机械联接)的控制是复杂的，因为旋转速度主要取决于热源和冷源之间的温差。因此，这种类型的热机的实际热力学循环与由两个等容转变和两个等温转变组成的理想斯特林循环相去甚远。效率因此远低于理论水平。
[0003]已经进行了改进以改进循环并尽可能接近理论循环。例如，公布WO2010/043469A1提出了一种用于控制流体活塞斯特林循环热机的方法。该过程基于斯特林循环，其中热力学流体利用工作流体管理来移位。这种逻辑的主要缺点在于工作流体在热部分和冷部分之间流动，从而导致显著的热损耗。另外，等温压缩需要使用液压式压缩机进行调控。
[0004]公布WO84/00399A1公开了通过外部燃烧供应热量的斯特林发动机的移位器和工作活塞位置之间的机械脱离的示例。然而，该系统除了工作活塞之外还利用液压式活塞工作，这使得发动机及其控制更加复杂，特别是在泵集成在活塞之间以在将空气与燃料混合之前压缩空气时。
[0005]低温热电转换过程的另一个领域是ORC(有机朗肯循环)系统，这些ORC系统利用有机流体的相变。这些系统理论上可从极低温源回收能量，但是当前对于低于100摄氏度的温度在经济上是不可行的。另外，这些系统需要基于冷源和热源的温度的连续循环管理，以确保流体在其穿过膨胀部件和压缩部件时确实是单相的，即气态或液态。压缩机对于低压部分和高压部分之间的压缩也是必要的。
[0006]本专利技术的目的是克服这些缺点中的至少一个缺点并且提供另选的热机解决方案。
[0007]为此，本专利技术涉及一种适于并且旨在执行热能到机械能的至少一次转换的热机，该热机包括至少一种热力学流体并且适于且旨在实现包括至少一个等容加热阶段、任选地等压加热阶段、膨胀阶段以及等压冷却阶段的热力学循环，
[0008]该热机至少包括：
[0009]处于第一温度的第一热源，该第一热源被配置为容纳热能并且将该热能传输至至少一种传热流体，
[0010]处于第二温度的第二热源，该第二热源被配置为容纳热能并且将该热能传输至至少一种传热流体，该第一温度和该第二温度是不同的，
[0011]至少一个模块，该至少一个模块用于使该热力学流体在连接至该第一热源的冷部分和连接至该第二热源的热部分之间交替地移动，
[0012]所述至少一个模块至少包括该冷部分，
[0013]所述至少一个模块包括连接至该第一热源和该冷部分的第一传热流体供应回路，
[0014]所述至少一个模块至少包括该热部分，
[0015]所述至少一个模块包括连接至该第二热源和该热部分的第二传热流体供应回路，
[0016]所述至少一个模块包括至少一个腔室，该至少一个腔室适于并且被设计成容纳优选地处于高压并且处于超临界状态的所述至少一种热力学流体，并且该至少一个腔室连接至处于第一压力的至少一个热力学流体供应出口或处于第二压力的液压式流体供应出口，
[0017]‑
至少一个第一单元，该至少一个第一单元用于将该热力学流体的压力差转换为机械能，该至少一个第一单元包括至少一个回路，该至少一个回路至少包括优选地为马达的机械转换装置，所述第一转换单元连接至该热力学流体供应出口或该液压式流体供应出口，
[0018]所述热机的特征在于：
[0019]所述至少一个模块还包括至少一个移位器，该至少一个移位器能够在所述腔室中在该冷部分和该热部分之间交替地移动，
[0020]所述腔室适用于并且被设计成容纳具有介于50巴和300巴之间的压力并且处于超临界状态的所述至少一种高压热力学流体，
[0021]所述热机的特征在于，该热机至少包括第一控制单元，该第一控制单元至少部分地设置在该第一转换单元中，该第一控制单元布置成至少控制所述至少一个模块中的该热力学循环所处的该阶段，
[0022]并且所述热机的特征在于，该热机包括所述至少一个模块的第二控制单元，该第二控制单元布置成控制所述至少一个移位器在该热部分和该冷部分之间交替地移位。
[0023]本专利技术根据参考作为非限制性示例给出的若干优选实施方案的以下描述将被更好地理解，并且参考所附示意图进行解释，在附图中：
[0024]图1示出了根据模块类型的热机的示意图，
[0025]图2示出了二氧化碳热机的热力学循环的温度T
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熵S图，
[0026]图3示出了根据本专利技术的第一变体的热机的示意图，该示意图示出了第一控制单元，
[0027]图4示出了根据本专利技术的第二变体的热机的示意图，该示意图示出了第一控制单元，
[0028]图5示出了热机模块的示意图，该示意图示出了根据第一可能性的第二控制单元，
[0029]图6示出了热机模块的示意图，该示意图示出了根据第二可能性的第二控制单元，
[0030]图7示出了热机模块的示意图，该示意图示出了第二控制单元，
[0031]图8示出了根据第一示例的具有反相结构的热机的示意图，
[0032]图9示出了根据第二示例的具有反相结构的热机的示意图，
[0033]图10示出了根据第三示例的具有反相结构的热机的示意图，
[0034]图11示出了根据第四示例的具有反相结构的热机的示意图，
[0035]图12示出了根据第三示例的具有反相结构的热机的示意图，并且示出了该热机的操作，
[0036]图13示出了根据第三示例的具有反相结构的热机的示意图，并且示出了该热机的操作，
[0037]图14示出了根据第三示例的具有反相结构的热机的示意图，并且示出了该热机的操作，
[0038]图15示出了根据第三示例的具有反相结构的热机的示意图，并且示出了该热机的操作，
[0039]图16示出了根据第三示例的具有反相结构的热机的示意图，并且示出了该热机的操作，
[0040]图17示出了根据第三示例的具有反相结构的热机的示意图，并且示出了该热机的操作，
[0041]图18示出了根据本专利技术的第一变体的热机的示意图，其中限压器由附加蓄压器替代，
[0042]图19示出了包括盒的模块的剖视图。
[0043]热机适于并且被设计成执行热能到机械能的至少一次转换，该热机包括至少一种热力学流体并且适于且被设计成实现包括至少一个等容加热阶段1
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2、任选地等压加热阶段2
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3、膨胀阶段3
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4和等压冷却阶段4
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1的热力学循环(图2)。
[0044]该热机至少包括：
[0045]处于第一温度T1的第一热源1，该第一热源被配置为容纳热能并且将该热能传输至至少一种传热流体(图1)，
[0046]处于第二温度T2的第二热源2，该第二热源被配置为容纳热能并且将该热能传输至至少一种传热流体，该第一温度T1和该第二温度T2是不同的(图1)，
[0047]至少一个模块3、3'，该至少一个模块用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热机，所述热机适于并且被设计成执行热能到机械能的至少一次转换，所述热机包括至少一种热力学流体并且适于且被设计成实现包括至少一个等容加热阶段、任选地等压加热阶段、膨胀阶段和等压冷却阶段的热力学循环，所述热机至少包括：
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处于第一温度T1的第一热源(1)，所述第一热源被配置为容纳热能并且将所述热能传输至至少一种传热流体，
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处于第二温度T2的第二热源(2)，所述第二热源被配置为容纳热能并且将所述热能传输至至少一种传热流体，所述第一温度T1和所述第二温度T2是不同的，
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至少一个模块(3,3')，所述至少一个模块用于使所述热力学流体在连接至所述第一热源(1)的冷部分(4)和连接至所述第二热源(2)的热部分(5)之间交替地移动，所述至少一个模块(3,3')至少包括所述冷部分(4)，所述至少一个模块(3,3')包括连接至所述第一热源(1)和所述冷部分(4)的第一传热流体供应回路(A,B)，所述至少一个模块(3,3')至少包括所述热部分(5)，所述至少一个模块(3,3')包括连接至所述第二热源(2)和所述热部分(5)的第二传热流体供应回路(C,D)，所述至少一个模块(3,3')包括至少一个腔室，所述至少一个腔室适用于并且被设计成容纳所述至少一种热力学流体，并且所述至少一个腔室连接至处于第一压力P1的至少一个热力学流体供应出口(G)或处于第二压力P2的液压式流体供应出口(E)，
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至少一个第一转换单元(6)，所述至少一个第一转换单元用于将所述热力学流体的压力差转换为机械能，所述至少一个第一转换单元包括至少一个回路(7)，所述至少一个回路至少包括优选地为马达(8)的机械转换装置，所述第一转换单元(6)连接至所述热力学流体供应出口(G)或所述液压式流体供应出口(E)，所述热机的特征在于，所述至少一个模块(3,3')还包括至少一个移位器，所述至少一个移位器能够在所述腔室中在所述冷部分(4)和所述热部分(5)之间交替地移动，所述腔室适用于并且旨在容纳具有介于50巴和300巴之间的压力并且处于超临界状态的所述至少一种高压热力学流体，所述热机的特征在于，所述热机至少包括第一控制单元，所述第一控制单元至少部分地设置在所述第一转换单元(6)中，所述第一控制单元布置成至少控制所述至少一个模块(3,3')中的所述热力学循环所处的所述阶段，并且所述热机的特征在于，所述热机包括所述至少一个模块(3,3')的第二控制单元，所述第二控制单元布置成控制所述至少一个移位器在所述热部分(5)和所述冷部分(4)之间交替地移位。2.根据权利要求1所述的热机，其特征在于，所述第一转换单元(6)包括至少一个蓄压器(11)，所述至少一个蓄压器连接在所述机械转换装置的下游，优选地连接在所述马达(8)的下游，所述马达是液压式马达(12)或具有优选地处于所述超临界状态的热力学流体(14)的涡轮，所述蓄压器(11)能够并且旨在将所述回路(7)的压力维持或改变为大于或等于所述热力学流体的临界压力。3.根据权利要求2所述的热机，其特征在于，所述第一控制单元包括至少一个压力和/或流量测量构件(9)，所述至少一个压力和/或流量测量构件布置成控制所述热力学循环所处的所述阶段，并且具体地确定所述循环的每个阶段的完成，所述压力和/或流量测量构件(9)设置在所述腔室和所述蓄压器(11)之间并且优选地设置在所述热力学流体供应出口(G)或所述液压式流体供应出口(E)和所述蓄压器(11)之间。
4.根据权利要求3所述的热机，其特征在于，所述第一控制单元包括所述回路(7)的至少一个压力和/或流量调控元件(13)，所述至少一个压力和/或流量调控元件布置成至少控制/引导所述热力学循环的所述等压加热阶段和/或所述膨胀阶段，所述至少一个压力和/或流量调控元件(13)布置在所述热力学流体供应出口(G)或所述液压式流体供应出口(E)和所述蓄压器(11)之间。5.根据权利要求1至4中任一项所述的热机，其特征在于，所述热机还包括第二机械
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电能转换单元(18)，所述第二机械
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电能转换单元连接至所述第一转换单元(6)，所述第一转换单元位于所述机械转换装置的下游，优选地位于所述马达(8)的下游。6.根据权利要求5所述的热机，其特征在于，所述第二转换单元(18)包括至少一个惯性件(19)，所述至少一个惯性件一方面连接至联接件(20...

【专利技术属性】
技术研发人员：PY，
申请(专利权)人：希克斯汀公司，
类型：发明
国别省市：