用于转化热能的装置和方法制造方法及图纸

一种用于借助于机械能将较低温度的热能转化成更高温度的热能的和反过来的装置(1)或方法，装置(1)带有围绕旋转轴(3)可旋转地支承的转子(2)，在其中设置有用于经历闭合的循环过程的工作介质的流动通道，其中，流动通道具有压缩通道(8)、减压通道(10)和大致平行于旋转轴(3)伸延的两个连接通道(9,11)，并且此外，设置有换热器(13,14)用于在工作介质与换热介质之间的热交换，其中，压缩通道(8)和减压通道(10)相应具有换热部段(8',10')，其相应关联有与压缩通道(8)或减压通道(10)一起转动的换热器(13,14)，换热器(13,14)相应由引导换热介质的至少一个换热通道(15,18)形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于转化热能的装置和方法
本专利技术涉及一种用于借助于机械能将较低温度的热能转化成更高温度的热能的和反过来的装置，其带有围绕旋转轴可旋转地支承的转子，在转子中设置有用于经历闭合的循环过程的工作介质的流动通道，其中，流动通道具有：压缩通道，在其中工作介质为了压力提高可关于旋转轴大致径向向外引导；减压通道(Entspannungskanal)，在其中工作介质为了压力减小可关于旋转轴大致径向向内引导；和大致平行于旋转轴伸延的两个连接通道，并且此外设置有换热器用于工作介质与换热介质之间的热交换，其中，压缩通道和减压通道相应具有换热部段(Wärmetauschabschnitt)，其相应关联有与压缩通道或减压通道一起转动的换热器。此外，本专利技术涉及一种用于借助于机械能将较低温度的热能转化成更高温度的热能的和反过来的方法，其利用围绕旋转轴转动的工作介质，该工作介质经历闭合的热力学循环过程，其中，工作介质在压缩期间关于旋转轴大致径向向外地而在减压期间关于旋转轴径向向内地被引导，其中，工作介质的压力提高或压力减小通过对工作介质起作用的离心加速度(Zentrifugalbeschleunigung)来产生，并且工作介质将热量发出到换热介质处或从换热介质吸收热量，其中，热交换经由与工作介质围绕旋转轴一起转动的换热介质至少部分地在压缩或减压期间实现。
技术介绍
从现有技术中已知热泵(Wärmepumpe)或热力机器(Wärmekraftmaschine)，在其中气态的工作介质在闭合的热力学循环过程中被引导。从文件GB1466580中已知一种热泵，其具有容纳在壳体中的转子，在转子中气态的流体经历循环过程。流体在转子的压缩机侧上为了压力提高借助于离心作用被径向向外引导而接下来经由短的、平行于旋转轴伸延的部段被导引到减压器侧(Entspannerseite)中，在该部段中第一流体相对于旋转轴径向向内流动。为了在第一流体与第二或第三流体之间的热交换，在压缩机侧上设置有换热器且在减压器侧上设置有换热器，它们一起转动地布置在转子中。换热器相应具有多个环绕的、在径向上相间隔的换热管路(Wärmetauschleitung)；设置用于压缩流体的散热(Wärmeabfuhr)的换热器在此比在减压器侧上处于内部的换热器在径向上进一步布置在外面。因此，换热管路在压缩侧或者膨胀侧上相应横向于流体的流动方向、也就是说在转子的周向上伸延。该实施方案然而具有该缺点，即在径向上流过压缩机侧或减压器侧时实现不连续的热交换，这导致相对大的能量损失。在文件WO2009/015402A1中说明了一种热泵，在其中工作介质在转子的管路系统(Rohrleitungssystem)中经历循环过程，其带有这些工作步骤：工作介质的压缩、工作介质借助于换热器的散热、工作介质的减压和借助于另一换热器给工作介质的供热(Wärmezufuhr)。工作介质的压力提高或压力减小由离心加速度调节，其中，工作介质在压缩单元中关于旋转轴径向向外而在减压单元中径向向内流动。工作介质到换热器的换热介质处的散热在管路系统的轴向于或平行于旋转轴伸延的部段中实现，该部段与一起转动的、具有换热介质的换热器相关联。该装置原则上使能够从较低温度的热能和机械能非常有效地转化成更高温度的热能。为了保证在管路系统的轴向部段中的所期望的散热，该部段然而必须具有一定的纵向延伸。这具有该缺点，即该设备不能低于在轴向上的最小长度，使得在转子中保留有很多未利用的空间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种开头所列举的类型的装置或方法，在其中以高的效率在节约空间的稳定的布置中可获得从机械能到热能的和反过来的转化。对于开头所列举的类型的装置这由此来获得，即换热通道在换热部段的区域中邻近于压缩或减压通道来布置并且大致平行于压缩或减压通道伸延。相应地，工作介质与换热介质之间的热交换在压缩或减压通道的特别为利用所属的换热器的热交换所设立的、在径向上伸延的换热部段中实现，该换热部段可延伸直至压缩或减压通道的最大长度。工作介质在该循环过程期间优选地以气态的状态存在；然而原则上也可考虑液态的或处于两相状态中的工作介质。通过换热部段构造在压缩或减压通道中，可获得特别节约空间的布置，因为将压缩通道与减压通道相连接的轴向的连接通道不必实现特别的目的、尤其不必实现热交换。尤其地，连接通道(其在已知的设备中鉴于利用轴向伸延的换热器的热交换相应伸长地来构造)因此可相对较短，因为利用根据本专利技术的连接通道仅须保证转向到相应另一在径向上伸延的压缩或减压通道中。相应地，根据本专利技术的装置的尺寸尤其在旋转轴的方向上相对于已知的热泵或热力机器可显著减小。这例如也使多个这样的装置沿着共同的旋转轴的串联成为可能，其中，总共供使用的功率大致对应于各个装置的总和。此外，利用换热器沿着压缩或减压通道的换热部段的根据本专利技术的径向布置可获得带有较高稳定性的转子，因为根据本专利技术径向布置的换热器相对于轴向伸延的换热器更好地适合于在转子的运行中吸收高的离心力。以该方式，转子或与转子相关联的驱动、例如电动机可利用较高的角速度来驱动。根据本专利技术的装置的紧凑的、刚性的实施方案使较高的圆周速度成为可能，其对应于较高的温度膨胀(Temperaturspreizung)。压缩通道和减压通道以及所属的换热器容纳在共同的转子中并且因此构造用于围绕旋转轴的同步转动。工作介质的封闭的流动通道相应地在循环过程期间完全在该装置的转动的构件中伸延。以该方式尽可能避免流动损失(其会在工作介质从转子中导入或导出时产生)，从而在当前的装置中以较高的效率实现较低温度的热能转化成更高温度的热能且反过来。鉴于有效的热交换，设置用于构造换热器的、引导换热介质的换热通道布置在邻近于压缩或减压通道的换热部段的区域中且大致平行于压缩或减压通道伸延。为了获得特别刚性的布置(其在运行时可经受住较高的离心力)，当换热通道和压缩或减压通道在换热部段中由在共同的、优选地盘状的或板状的体中的凹口来形成时，是有利的。相应地，换热通道和压缩或减压通道在换热部段中相应在换热体的凹口中来引导，其中，工作介质与换热介质之间的热交换在彼此面对的或相对而置的邻近的凹口中实现。为了提高可利用根据本专利技术的装置获得的功率，当设置有多个优选地以有规律的角度间距对称地围绕旋转轴布置的压缩或减压通道以及换热通道(其相应具有布置在换热器体的凹口中的换热部段)时，是有利的。在该实施方案中，机械能到热能的和反过来的转化可以以较高的功率在空间需求同时较小的情况下来实现。当将多个根据本专利技术的装置串联时，能够进一步提高可获得的功率。根据所选择的尺寸、尤其压缩或减压通道的横截面面积，当在换热部段中压缩或减压通道分叉到换热器体的至少两个凹口中时，关于有效的热交换可以是有利的。相应地，每个压缩或减压通道可关联有换热体的至少两个单独的凹口。优选地，在压缩或减压通道与换热器体的所属的凹口之间的过渡的区域中设置有环形的分配槽(Verteilungsnut)。在转子的另一实施方案中，然而当至少两个压缩或减压通道构造在换热器体的共同的凹口中时，相反的情况可以是有利的。为了在相应的换热体中获得工作介质与换热介质之间的有效的热交换，当在关于换热体的主延伸平面相面对的侧面处构造有薄片(Lame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】2010.05.07 AT A775/20101.一种用于借助于机械能将较低温度的热能转化成更高温度的热能的和通过释放机械能将较高温度的热能转化成更低温度的热能的装置(1)，其带有围绕旋转轴(3)可旋转地支承的转子(2)，在所述转子(2)中设置有用于经历闭合的循环过程的工作介质的流动通道，其中，所述流动通道具有：压缩通道(8)，在其中所述工作介质为了压力提高能够关于所述旋转轴(3)径向向外地引导；减压通道，在其中所述工作介质为了压力减小能够关于所述旋转轴(3)径向向内地引导；和平行于所述旋转轴(3)伸延的两个连接通道(9,11)，并且此外，设置有换热器(13,14)用于在所述工作介质与换热介质之间的热交换，其中，所述压缩通道(8)和所述减压通道(10)相应具有换热部段(8',10')，其相应关联有与所述压缩通道(8)或所述减压通道(10)一起转动的换热器(13,14)，所述换热器(13,14)相应由引导所述换热介质的至少一个换热通道(15,18)形成，其特征在于，所述换热通道(15,18)布置在邻近于所述压缩通道(8)或所述减压通道(10)的所述换热部段(8',10')的区域中并且平行于所述压缩通道(8)或所述减压通道(10)伸延。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述换热通道和所述压缩通道(8)或减压通道(10)在所述换热部段(8',10')中由在共同的换热器体(17)中的凹口(16)形成。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，设置有多个压缩通道(8)或减压通道(10)以及换热通道(15,18)，其相应具有布置在所述换热器体(17)的凹口(16)中的换热部段(8',10',15',18')。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述换热部段(8',10')中压缩通道(8)或减压通道(10)在所述换热器体(17)的至少两个凹口(16)中分叉。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在关于所述换热器体(17)的主延伸平面相对而置的侧面处构造有薄片(20)，关于所述换热器体(17)向外敞开的所述凹口(16)在所述换热部段(8',10',15',18')中为了构造所述压缩通道(8)或减压通道(10)或换热通道(15,17)布置在所述薄片(20)之间。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述薄片(20)从整面的壁(19)两侧伸出。7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述薄片(20)的宽度(s')对应于所述凹口(16)的宽度(s)。8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述换热器体(17)的薄片(20)或凹口(16)在切向上相互错位布置，其中，所述错位对应于凹口(16)的宽度(s)或薄片(20)的宽度(s')，使得薄片(20)和凹口(16)彼此相应相对而置。9.根据权利要求2至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述换热器体(17)由带有高的强度和导热性或小的材料密度的材料构成。10.根据权利要求2至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述换热器体(17)的凹口(16)通过铣削来形成。11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，作为换热器(13,14)设置有带有壳体(26)的板式换热器(13',14')，在其中板(28)通过间隙(29,29')分离地来布置，在所述间隙(29,29')中交替地引导所述工作介质或所述换热介质。12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述板式换热器(13',14')的壳体(26)借助于压力产生装置(32)能够加载以压力，其对应于与所述板式换热器(13',14')的内压力的较小的压差。13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，工作介质腔与压缩机(35)相连接，使得在运行中所述工作介质的体积被压缩。14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述压力产生装置(32)的设立用于将所述压力施加到所述板式换热器(13',14')的壳体(26)上的液体通道(33)分叉到另一液体通道(33')中，其中压缩机(35)构造成气缸-活塞-压缩机，所述另一液体通道(33')对所述气缸-活塞-压缩机(35;36,37)的气缸(36)起作用。15.根据权利要求1至8、11和12中任一项所述的装置，其特征在于，在所述压缩通道(8)或所述减压通道(10)的换热部段(8',10')中设置有涡流产生装置(23)用于在流动的所述工作介质中产生涡流。16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，作为涡流产生装置(23)，在所述压缩通道(8)或减压通道(10)的壁(24)处设置有至少一个突出部(23')。17.根据权利要求1至8、11和12中任一项所述的装置，其特征在于，所述压缩通道(8)或减压通道(10)的横截面面积...

【专利技术属性】
技术研发人员：B艾德勒，S里普尔，
申请(专利权)人：风和日暖科技有限责任公司，
类型：
国别省市：