太阳能热声旋转动力发电机制造技术

本发明专利技术涉及一种太阳能热声旋转动力发电机，包括：集热腔，用于收集聚光反射面聚集的太阳光的能量；热声发动机，用于将太阳光的能量转换为声波能量，使振荡气流的交变流动转换成为旋转动力输出；旋转发电机，用于用旋转动力输出的能量发电；其中，热声发动机包括有自整流空气透平装置，用于将振荡气流的交变流动转换成为旋转运动。本发明专利技术提供的太阳能热声旋转动力发电机，通过采集太阳能的热量来驱动带有自整流空气透平装置的热声发动机，将振荡气流的交变流动转换成为旋转运动，驱动旋转式发电机工作，具有磨损小、效率高、可控性好等优良特性，并具有广泛的适应性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及 一 种热声发电系统，特别是 一 种太阳能热声旋转动力发电机。
技术介绍
现有技术中将热声发动机产生的交变流动转换为回转运动带动发电机发 电的办法有两种， 一种为采用活塞推动连杆机构来实现的。如图1所示，为现有热声发动机的结构示意图，在热端换热器1中加入热量，板叠2两侧的 热端换热器1和冷端换热器3上形成温度梯度；当温度梯度超过临界温度梯 度时系统开始工作，产生压力波；在该压力波的推动下，谐振管4内的活塞 51往复运动，通过连杆52带动曲轴53转动，该转动的曲轴53可以与旋转 发电机相连，输出功。其存在的问题主要有①存在侧向力，活塞51与活塞 腔间存在较大磨损，由于系统中不能有油存在，活塞51与活塞腔间的干摩擦 会严重影响使用寿命；②活塞51位移固定，无法实现连续可调；③曲柄连軒 机构存在运动死点，造成起动困难；④曲柄连杆与系统之间难以密封，系统 要么将曲柄连杆机械一起包括到系统中造成体积庞大，要么只能工作在常压 下，均使得系统的功率密度较低。示，从而带动永磁体(或线圈)在线圈(或永磁场)中运动，在线圈上产生电动 势。其缺点在于①直线发电机技术尚不成熟，尤其大功率直线发电机更难 获得，且制作复杂、成本高；②由于支撑问题的存在，直线发电机很难形成 较大的位移，体积功率较小。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有太阳能热声发电系统中，直线发电机不易获得、 成本高、振动位移小等问题，以及曲柄连杆发电机引起的磨损大、效率低、 寿命短，以及活塞运动位移不可调等问题，提供一种太阳能热声旋转动力发 电机，实现将热声发动机产生的往复交变的振荡气流转换为旋转运动，磨损 小、效率高，并且可控性好。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种太阳能热声旋转动力发电机，包括集热腔，用于收集聚光反射面聚集的太阳光的能量； 热声发动机，用于将太阳光的能量转换为声波能量，使振荡气流的交变 流动转换成为旋转动力输出，与所述集热腔相连接；旋转发电机，用于用旋转动力输出的能量发电，与所述热声发动机相连接；其中，所述热声发动机包括有自整流空气透平装置，用于将振荡气流的 交变流动转换成为旋转运动。所述自整流空气透平装置为沖击透平装置或威尔斯透平装置。由以上技术方案可知，本专利技术提供的太阳能热声旋转动力发电机，通过 采集太阳能的热量来驱动带有自整流空气透平装置的热声发动机，该自整流 空气透平装置用于将振荡气流的交变流动转换成为旋转运动，以驱动旋转式 发电机。利用该自整流空气透平装置产生旋转动力输出功带动发电机工作， 具有磨损小、效率高、可控性好等优良特性，并具有广泛的适应性。下面通过具体实施例并结合附图对本专利技术做进一 步的详细描述。附图说明图1为现有热声发动机推动活塞、曲柄连杆机构的结构示意图；图2为现有热声发动机推动直线发电机装置的结构示意图； 图3为本专利技术太阳能热声旋转动力发电机实施例一的结构示意图； 图4为本专利技术太阳能热声旋转动力发电机实施例二的结构示意图； 图5A为本专利技术太阳能热声旋转动力发电机的半波长驻波热声发动机结 构示意图5B为本专利技术冲击透平装置的平面结构示意图5C为本专利技术冲击透平装置的立体结构示意图5D为本专利技术冲击透平装置的另一平面结构示意图6A为本专利技术太阳能热声旋转动力发电机的半波长驻波热声发动机另一结构示意图6B为本专利技术威尔斯透平装置的平面结构示意图6C为本专利技术威尔斯透平装置的另一平面结构示意图7为本专利技术太阳能热声旋转动力发电机的四分之一波长驻波热声发动机结构示意图8为本专利技术太阳能热声旋转动力发电机的对置式驻波热声发动机结构 示意图9为本专利技术太阳能热声旋转动力发电机的带锥形谐振管的半波长驻波 热声发动机结构示意图10为本专利技术太阳能热声旋转动力发电机的带锥形谐振管的对置式驻 波热声发动机结构示意图11A为本专利技术太阳能热声旋转动力发电机的半波长行波热声发动机结 构示意图11B为本专利技术太阳能热声旋转动力发电机的同轴式行波热声发动机结 构示意图12为本专利技术太阳能热声旋转动力发电机的四分之一波长行波热声发 动机结构示意图；图13为本专利技术太阳能热声旋转动力发电机的对置式行波热声发动机结构示意图14A为本专利技术太阳能热声旋转动力发电机的谐振腔用弹性质量块代替 的结构示意图14B为本专利技术太阳能热声旋转动力发电机的谐振腔用弹性质量膜代替 的结构示意图。具体实施例方式本专利技术涉及的太阳能热声旋转动力发电机，是采用太阳能的热量来驱动 现有的热声发动机，并在热声发动机的谐振管内设置有一 自整流空气透平装 置，该自整流空气透平装置用于将振荡气流的交变流动转换成为旋转运动， 以驱动旋转式发电机。利用该自整流空气透平装置产生旋转动力，比现有技 术中采用曲柄连杆结构产生旋转动力，并输出功的结构，具有磨损小、效率 高、可控性好等优良特性，并具有广泛的适应性。下面通过在各种热声发动 机上安装该自整流空气透平装置，详细介绍太阳能热声旋转动力发电机的结 构。如图3所示，为本专利技术太阳能热声旋转动力发电机实施例一的结构示意 图。该太阳能热声旋转动力发电机主要包括集热腔6,用于收集聚光反射 面61聚集的太阳光的能量；热声发动机7，此处的热声发动机7为驻波热声 发动机，用于将太阳光的能量转换为声波能量，使振荡气流的交变流动转换 成为旋转动力输出，与集热腔6相连接；旋转发电机8,用于用旋转动力输 出的能量发电，通过连接轴81与热声发动机7相连接；其中，热声发动机7 包括热端换热器71、板叠72、冷端换热器73及谐振管74;还包括有自整 流空气透平装置9,用于将振荡气流的交变流动转换成为旋转运动。其工作过程具体为聚光反射面61将太阳光汇聚到集热腔6，集热腔6 外包保温层62,集热腔6将热量传到热声发动机的热端换热器71;在热端换热器71与冷端换热器73之间建立起温度梯度，当温度梯度超过临界温度梯 度时，热声发动机7开始工作，将收集到的热能转换成波动形式的机械能； 谐振腔内的交变流体运动经过自整流空气透平装置9转换成为固定方向的旋 转运动；该旋转运动带动旋转发电机8转动产生电能。本实施例提供的太阳能热声旋转动力发电机，通过采集太阳能的热量来 驱动带有自整流空气透平装置的热声发动机，该自整流空气透平装置用于将 振荡气流的交变流动转换成为旋转运动，以驱动旋转式发电机。利用该自整 流空气透平装置产生旋转动力输出功带动发电机工作，具有磨损小、效率高、 可控性好等优良特性，并具有广泛的适应性。如图4所示，为本专利技术太阳能热声旋转动力发电机实施例二的结构示意 图。该太阳能热声旋转动力发电机包括集热腔6，用于收集菲涅尔透镜或 普通凸透镜63聚集的太阳光的能量；流体泵10,用于通过载热流体将太阳 光的能量从集热腔6输送到热声发动机7，本实施例中的热声发动机7为同 轴式行波热声发动机；同轴式行波热声发动机，用于将太阳光的能量转换为 声波能量，使振荡气流的交变流动转换成为旋转动力输出，通过流体泵10与 集热腔6相连接；旋转发电机8，用于用旋转动力输出的能量发电，通过连 接轴81与热声发动机7相连接；其中，热声发动机7包括热端换热器71 、 回热器72'、冷端换热器73及谐振管74;还包括有自整流空气透平装置9， 用于将振荡气流的交变流动转换成为旋转运动。本实施例与上述实施例一的太阳能热声本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能热声旋转动力发电机，其特征在于包括：　集热腔，用于收集聚光反射面聚集的太阳光的能量；　热声发动机，用于将太阳光的能量转换为声波能量，使振荡气流的交变流动转换成为旋转动力输出，与所述集热腔相连接；　旋转发电机，用于 用旋转动力输出的能量发电，与所述热声发动机相连接；　其中，所述热声发动机包括有自整流空气透平装置，用于将振荡气流的交变流动转换成为旋转运动。

【技术特征摘要】
1、一种太阳能热声旋转动力发电机，其特征在于包括集热腔，用于收集聚光反射面聚集的太阳光的能量；热声发动机，用于将太阳光的能量转换为声波能量，使振荡气流的交变流动转换成为旋转动力输出，与所述集热腔相连接；旋转发电机，用于用旋转动力输出的能量发电，与所述热声发动机相连接；其中，所述热声发动机包括有自整流空气透平装置，用于将振荡气流的交变流动转换成为旋转运动。2、 根据权利要求1所述的太阳能热声旋转动力发电机，其特征在于，所述自整流空气透平装置为沖击透平装置或威尔斯透平装置。3、 根据权利要求2所述的旋转动力输出的热声发动机，其特征在于，所 述沖击透平装置包括中心固定于旋转轴上的第一动叶轮。4、 根据权利要求3所述的旋转动力输出的热声发动机，其特征在于，所 述冲击透平装置还包括位于所述第一动叶轮两侧的第一导流静叶，所述第 一导流静叶的角度与第一动叶轮的入射角 一致。5 、根据权利要求3或4所述的旋转动力输出的热声发动机，其特征在于， 所述第一动叶轮为多个并排固定于旋转轴上。6、 根据权利要求5所述的任一旋转动力输出的热声发动机，其特征在 于，所述冲击透平装置还包括有整流罩，位于所述第一导流静叶的外侧。7、 根据权利要求2所述的旋转动力输出的热声发动机，其特征在于，所 述威尔斯透平装置包括中心固定于旋转轴上的第二动叶轮。8、 根据权利要求7所述的旋转动力输出的热声发动机，其特征在于，所 述威尔斯透平装置包括位于所述第二动叶轮两侧的第二导流静叶，所述第 二导流静叶的角度与第二动叶轮的入射角 一致。9 、根据权利要求7或8所述的旋转动力输出的热声发动机，其特征在于，所述第二动叶轮为多个并排固定于旋转轴上。10、 根据权利要求9所述的任一旋转动力输出的热声发动机，其特征在 于，所述威尔斯透平装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗二仓，吴张华，李海冰，戴巍，姜琳，
申请(专利权)人：深圳市中科力函热声技术工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]