溫差發動的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種溫差發動機，該發動機包括底座、設置在底座上的轉子、以及設置在轉子上的轉動體，所述轉動體為2n個，n為大于1的整數，所述轉動體包括數量相等的位于轉子水平中心線以上的上轉動體系統和位于轉子水平中心線以下的下轉動體系統，所述上轉動體系統的重量小于下轉動體系統的重量。本發明釆用從一般環境等單一熱源中吸收熱能，通過內部裝置變換而得到低壓差而使工質移動做功的方法實現預定機械運動，使以往不能二次利用的高溫水熱能源得以利用，提高了能源利用率，減少了能源和人力浪費，并在消除巨大降溫費用的同時還保護了環境。
【專利說明】溫差發動機

【技術領域】
[0001]本發明涉及機械領域，具體地，涉及一種溫差發動機。

【背景技術】
[0002]現有的熱動動力機械基本都是釆用人工制造高溫差的方法，通過熱膨脹等來實現預定的機械運動。由于人工制造高溫差的方法因石油，煤等的日趨貧乏和核技術的不成熟而受到很大限制，同時，釋放的高熱能又會使環境溫度大幅上升，引起一系列公害。威脅到人類生存和發展。現今地熱發電，熱電廠等用汽輪機只用超高溫水，而高溫度以下的水熱均沒有其他用途，沒有合理的進行二次開發利用，大型鋼鐵廠都是直接將高溫水人工降溫后再利用。這一過程不僅白白丟掉對高溫水熱的能量再次利用，還會產生巨大的降溫費用，造成人力、物力、經濟的巨大浪費。現有的溫差發動機的功率并不是很大，在合理利用方面仍然顯得力道不足。


【發明內容】

[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種溫差發動機，該溫差發動機釆用從一般環境等單一熱源中吸收熱能，通過內部裝置變換而得到低壓差而使工質移動做功的方法實現預定機械運動，使以往不能二次利用的高溫水熱能源得以利用，提高了能源利用率，減少了能源和人力浪費，并在消除巨大降溫費用的同時還保護了環境。
[0004]本發明解決上述問題所采用的技術方案是:
溫差發動機，包括底座、設置在底座上的轉子、以及設置在轉子上的轉動體，所述轉動體為2η個，η為大于I的整數，所述轉動體包括數量相等的位于轉子水平中心線以上的上轉動體系統和位于轉子水平中心線以下的下轉動體系統，所述上轉動體系統的重量小于下轉動體系統的重量，上轉動體系統和下轉動體系統包括裝有液體氣化工質的液體氣化工質室和裝有液體的液體工質室，所述液體氣化工質室和液體工質室之間相連接，上轉動系統的液體工質室和穿過轉子中心相對的下轉動系統的液體工質室之間通過連接管道相連，連接管道上設置有雙向閥門，雙向閥門和能夠定位開啟的雙向閥開啟裝置相連，所述下轉動系統中的液體氣化工質室內的液體氣化工質依靠溫差產生的壓差能將液體工質室的液體壓向穿過轉子中心相對的上轉動系統中的液體工質室以改變上轉動系統的重量破壞原有平衡使得整個發動機逆時針轉動。
[0005]所述液體氣化工質室和液體工質室之間采用活動隔板A相連。液體氣化工質室設置在液體工質室的外側或內側，只需保證上轉動系統的液體工質室和下轉動系統的液體工質室相連即可。
[0006]所述液體氣化工質室和液體工質室采用固定隔板相連，液體氣化工質室內還包括活動隔板a和由活動隔板a隔離出來的氣體工質室a，液體工質室內包括活動隔板b和由活動隔板b隔離出來的氣體工質室b。氣體工質室a設置在液體氣化工質室的內側或外側，氣體工質室b設置在液體工質室的內側或外側。
[0007]所述上轉動體系統的氣體工質室a和穿過轉子中心相對的下轉動體系統的氣體工質室b通過連接管道相連通，上轉動體系統的氣體工質室b和穿過轉子中心相對的下轉動體系統的氣體工質室a通過連接管道相連通。
[0008]所述雙向閥開啟裝置定位雙向閥門的開啟位置為上轉動系統轉至轉子的第二象限起始邊界處，雙向閥開啟裝置定位雙向閥門的關閉位置為上轉動系統轉至轉子的第二象限的結束邊界處或者開啟位置為上轉動系統轉至轉子的第一象限起始邊界處，關閉位置為上轉動系統轉至轉子的第一象限。所述氣體工質室b和氣體工質室a內的氣體均為惰性氣體。當開啟位置在轉子的第二象限起始邊界處時，溫差發動機逆時針轉動；當開啟位置在轉子的第一象限邊界處時，溫差發動機順時針轉動。
[0009]所述氣體工質室b和氣體工質室a內的氣體均為惰性氣體。
[0010]所述液體工質室內的液體的沸點高于熱源的溫度。熱源即就是將溫差發動機放入的提供高溫的物體，諸如地熱發電，熱電廠生產過程中的超高溫水，海洋中的上層水等。冷源就是與熱源相對來說，較選用的熱源溫度低的物體。
[0011]所述液體氣化工質室為導熱系數大于銅的導熱系數的材料，液體氣化工質室內還包括多個便于導熱的導熱柱體。
[0012]所述液體氣化工質室內的液體工質的沸點介于熱源的溫度和冷源的溫度之間或略低于冷源溫度。
[0013]綜上，本發明的有益效果是:
1、本發明釆用從一般環境等單一熱源中吸收熱能，通過內部裝置變換而得到低壓差而使工質移動做功的方法實現預定機械運動，使以往不能二次利用的高溫水熱能源得以利用，提高了能源利用率，減少了能源和人力浪費，并在消除巨大降溫費用的同時還保護了環境。
[0014]2、本發明能夠產生巨大的功率，供發電使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是實施例1的圖；
圖2是實施例2的圖；
圖3是實施例3的圖。
[0016]附圖中標記及相應的零部件名稱:
1、液體氣化工質室，2、液體工質室，3、活動隔板A，4、固定隔板，5、氣體工質室a，6、氣體工質室b，71、活動隔板a，72、活動隔板b，8、連接管道，9、雙向閥門。

【具體實施方式】
[0017]下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步地的詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0018]實施例1:
如圖1所示，以n=4為例(η的取值可以根據實際需要而定)，本發明的轉動體為8個，上轉動體系統共4個，下轉動體系統共4個。為方便說明，將4個上轉動體系統標號:3#、4#、5#、6#，4個下轉動體系統標號:7#、8#、1#、2#，上轉動體系統和下轉動體系統的液體氣化工質室I均位于液體工質室2的外側，遠離轉子的中心一側，而穿過轉子中心相對的上轉動體系統的液體工質室2和下轉動體系統的液體工質室2通過連接管道8相連通，連接管道8上設置有雙向閥以控制液體工質室2內的液體的流動，雙向閥門9和能夠定位開啟的雙向閥開啟裝置相連，當上轉動系統進入到轉子的第二象限區域內時，雙向閥開啟，上轉動系統的液體工質室2和下轉動系統的液體工質室2之間進行液體輸送，打破原有溫差發動機的平衡，當上轉動系統轉出轉子的第二象限區域時，關閉雙向閥，以此完成發動機重量平衡的改變。現在就以上轉動體系統和下轉動體系統的具體標號進行具體說明溫差發動機的實際運轉。
[0019]使用時只需將熱源淹沒過溫差發動機一半的轉動體即可。從圖1可以看出，6#上轉動體系統和2#上轉動體系統穿過轉子的中心相對，6#上轉動體系統內的液體工質室2和2#下轉動體系統內的液體工質室2相連通，當利用的能源是鋼鐵企業及地溫發電后的余熱時，熱源處于下部，也就是說下轉動體系統所處的位置是高溫狀態，即2#下轉動體系統內的液體氣化工質受熱將膨脹產生強壓推動活動隔板A3擠壓液體工質室2內的液體，當2#下轉動體系統內的液體氣化工質受熱膨脹到一定程度時，液體工質室2內的液體就會順著連接管道8通過打開的雙向閥進入到6#上轉動體系統內的液體工質室2內，這樣2#下轉動體系統的質量變輕，6#上轉動體系統的質量就會變重，6#上轉動體系統就會因重力的作用下降到原來7#下轉動體系統的位置，此時關閉6#上轉動體系統和2#上轉動體系統的雙向閥門9，開啟5#上轉動體系統的液體工質室2和1#下轉動體系統的液體工質室2之間的雙向閥門9，經同樣的原理，1#下轉動體系統的液體工質室2內的液體被送入至5#上轉動體系統的液體工質室2內，改變5#上轉動體系統的重量，5#上轉動體系統在重力的作用下下降，同理其他的穿過轉子中心相對的上轉動體系統和下轉動體系統也借由此進行位置轉換，使得溫差發動機逆時針轉動。若雙向閥門9的開啟位置設置在第一象限時，溫差發動機同樣可以運轉，只是會順時針轉動。
[0020]需要說明的是，最開始往液體氣化工質室I和液體工質室2內分別添加液化氣體和液體時，只需要將整個裝置擺弄平衡即可。所述氣體工質室b6和氣體工質室a5內的氣體均為惰性氣體。
[0021]所述液體工質室2內的液體為沸點高于熱源溫度的液體。液體氣化工質室I內的液態氣體為沸點介于熱源和冷源溫度的液化氣體或略低于冷源溫度即可。這些的選擇都需要根據實際情況進行具體處理。所述液體氣化工質室I為導熱系數大于銅的導熱系數的材料，液體氣化工質室I內還包括多個便于導熱的導熱柱體。
[0022]實施例2:
如圖2所示，和實施例1類似，區別在于:所利用的熱源為用于海洋、湖泊以及人工湖等的水溫差發電過程中的水熱源。即熱源在上方，即上轉動體系統的溫度較高。現在還是如實施例I所述的將將4個上轉動體系統標號:3#、4#、5#、6#，4個下轉動體系統標號:7#、8#、1#、2#，上轉動體系統的液體氣化工質室I設置在液體工質室2的內側，靠近轉子中心的一偵牝液體氣化工質室I和液體工質室2之間采用固定隔板4連接，上轉動體系統的液體工質室2和穿過轉子中心相對的下轉動體系統的液體工質室2通過連接管道8相連通，連接管道8上設置有能夠控制液體工質室2內液體流向的雙向閥，當上轉動系統進入到轉子的第二象限區域內時，雙向閥開啟，上轉動系統的液體工質室2和下轉動系統的液體工質室2之間進行液體輸送，打破原有溫差發動機的平衡，當上轉動系統轉出轉子的第二象限區域時，關閉雙向閥，以此完成發動機重量平衡的改變，液體氣化工質室I內還設置有活動隔板a71和由活動隔板a71分離出的氣體工質室a5，液體工質室2內設置有活動隔板b72和由活動隔板b72分離出的氣體工質室b6，上轉動體系統的氣體工質室a5和穿過轉子中心相對的下轉動體系統的氣體工質室b6通過連接管道8相連。
[0023]以6#上轉動體系統和2#下轉動體系統為例，使用的時候，打開6#上轉動體系統的液體工質室2和2#下轉動體系統的液體工質室2的連接管道8上的雙向閥，6#上轉動體系統內的液體氣化工質室I內的液態氣體受熱膨脹推動氣體工質室a5內的氣體通過連接管道8至2#下轉動體系統的氣體工質室b6中，2#下轉動體系統的氣體工質室b6內氣壓增大將2#下轉動體系統的液體工質室2內的液體壓入6#上轉動體系統的液體工質室2內，6#上轉動體系統的氣體工質室b6內的多余壓力將傳給2#下轉動體系統的氣體工質室a5內，6#上轉動體系統的質量得以改變，在重力的作用下，6#上轉動體系統向下運動，此時關閉6#上轉動體系統的液體工質室2和2#下轉動體系統的液體工質室2的連接管道8上的雙向閥，原來處于平衡狀態的溫差發動機的平衡被打破，溫差發動機逆時針轉動一個轉動體的位置，此時按照雙向閥門9開啟的順序，輪到5#上轉動體系統隨整個發動機的轉動到原來6#上轉動體系統的位置重復6#上轉動體系統的運轉方式，以此完成溫差發動機逆時針轉動。
[0024]實施例3
如圖3所示，和實施例2類似，所利用的熱源為用于海洋、湖泊以及人工湖等的水溫差發電過程中的水熱源。即熱源在上方，即上轉動體系統的溫度較高。現在還是如實施例1所述的將4個上轉動體系統標號:3#、4#、5#、6#，4個下轉動體系統標號:7#、8#、1#、2#，上轉動體系統的液體氣化工質室I設置在液體工質室2的內側，靠近轉子中心的一側，液體氣化工質室I和液體工質室2之間采用固定隔板4連接，上轉動體系統的液體工質室2和穿過轉子中心相對的下轉動體系統的液體工質室2通過連接管道8相連通，連接管道8上設置有能夠控制液體工質室2內液體流向的雙向閥，當上轉動系統進入到轉子的第二象限區域內時，雙向閥開啟，上轉動系統的液體工質室2和下轉動系統的液體工質室2之間進行液體輸送，打破原有溫差發動機的平衡，當上轉動系統轉出轉子的第二象限區域時，關閉雙向閥，以此完成發動機重量平衡的改變，液體氣化工質室I內還設置有活動隔板a71和由活動隔板a71分離出的氣體工質室a5，液體工質室2內設置有活動隔板b72和由活動隔板b72分離出的氣體工質室b6，轉動體的氣體工質室a5和相間的轉動體的氣體工質室b6通過連接管道8相連，例如單數之間的轉動體的氣體工質室a5和氣體工質室b6相連，偶數轉動體之間的氣體工質室a5和氣體工質室b6相連。
[0025]這時以6#上轉動體系統和2#下轉動體系統為例，就需要將4#上轉動體系統加入進來了。打開6#上轉動體系統的液體工質室2和2#下轉動體系統的液體工質室2的連接管道8上的雙向閥，4#上轉動體系統的液體氣化工質室I內的液態氣體受熱膨脹2#下轉動體系統的液體氣化工質因溫度較低而收縮推動活動隔板a713將氣體工質室a5內的氣體壓入2#下轉動體系統的氣體工質室b6內，2#下轉動體系統的氣體工質室b6增壓推動活動隔板a713擠壓2#下轉動體系統的液體工質室2內的液體到6#上轉動體系統的液體工質室2內，6#上轉動體系統的氣體工質室b6內的多余壓力將傳給8#下轉動體系統的氣體工質室a5內，從而改變6#上轉動體系統的重量，在重力的作用下，6#上轉動體系統向下運動，此時關閉6#上轉動體系統的液體工質室2和2#下轉動體系統的液體工質室2的連接管道8上的雙向閥，原來處于平衡狀態的溫差發動機的平衡被打破，溫差發動機逆時針轉動一個轉動體的位置。同理其他的穿過轉子中心相對的上轉動體系統和下轉動體系統也借由此進行位置轉換，使得溫差發動機逆時針轉動。
[0026]這種情況適合于壓力不夠大的時候使用。
[0027]本發明在實際應用中能夠產生較大的功率，隨著工業化進程加快，各種制造和加工業生產過程中產生的預熱相當可觀，對這些工業預熱合理利用能夠解決越來越加劇的能源問題。現以轉子直徑為10m進行溫差發動機大概功率的計算。轉子的周長為2π R，即轉子周長為314m，有效邊為1/2周長，為157m，若每個轉動體在轉子上占據20cm，則在轉子上就會780個轉動體，每個轉動體裝入1kg的水我們假設選水作為液體工質，換算為牛頓就為78000N，按照公式:功率=扭矩X轉速/9549，如果設定一分鐘轉子轉動10轉，最后得到溫差發動機的功率約為4Mw，而這個功率足以提供很多度電了。
[0028]如上所述，可較好的實現本發明。
【權利要求】
1.溫差發動機，其特征在于，包括底座、設置在底座上的轉子、以及設置在轉子上的轉動體，所述轉動體為2η個，η為大于I的整數，所述轉動體包括數量相等的位于轉子水平中心線以上的上轉動體系統和位于轉子水平中心線以下的下轉動體系統，所述上轉動體系統的重量小于下轉動體系統的重量，上轉動體系統和下轉動體系統包括裝有液體氣化工質的液體氣化工質室(I)和裝有液體的液體工質室(2)，所述液體氣化工質室(I)和液體工質室(2)之間相連接，上轉動系統的液體工質室(2)和穿過轉子中心相對的下轉動系統的液體工質室(2)之間通過連接管道(8)相連，連接管道(8)上設置有雙向閥門(9)，雙向閥門(9)和能夠定位開啟的雙向閥開啟裝置相連，所述下轉動系統中的液體氣化工質室(I)內的液體氣化工質依靠溫差產生的壓差能將液體工質室(2)的液體壓向穿過轉子中心相對的上轉動系統中的液體工質室(2)以改變上轉動系統的重量破壞原有平衡使得整個發動機逆時針轉動。
2.根據權利要求1所述的溫差發動機，其特征在于，液體氣化工質室(I)和液體工質室(2)之間采用活動隔板A (3)相連。
3.根據權利要求1所述的溫差發動機，其特征在于，所述液體氣化工質室(I)和液體工質室(2)采用固定隔板(4)相連，液體氣化工質室(I)內還包括活動隔板a (71) (3)和由活動隔板a (71) (3)隔離出來的氣體工質室a (5)，液體工質室(2)內包括活動隔板b(72)和由活動隔板b (72)隔離出來的氣體工質室b (6)。
4.根據權利要求3所述的溫差發動機，其特征在于，所述上轉動體系統的氣體工質室a(5)和穿過轉子中心相對的下轉動體系統的氣體工質室b (6)通過連接管道(8)相連通，上轉動體系統的氣體工質室b (6)和穿過轉子中心相對的下轉動體系統的氣體工質室a (5)通過連接管道(8)相連通。
5.根據權利要求3所述的溫差發動機，其特征在于，所述氣體工質室b(6)和相間的轉動體的氣體工質室a (5)通過連接管道(8)連通。
6.根據權利要求1-5任一項所述的溫差發動機，其特征在于，所述雙向閥開啟裝置定位雙向閥門(9)的開啟位置為上轉動系統轉至轉子的第二象限起始邊界處，雙向閥開啟裝置定位雙向閥門(9)的關閉位置為上轉動系統轉至轉子的第二象限的結束邊界處或者開啟位置為上轉動系統轉至轉子的第一象限起始邊界處，關閉位置為上轉動系統轉至轉子的第一象限。
7.根據權利要求1-5任一項所述的溫差發動機，其特征在于，所述液體工質室(2)內的液體的沸點高于熱源的溫度。
8.根據權利要求1-5任一項所述的溫差發動機，其特征在于，所述液體氣化工質室(I)內的液體工質的沸點介于熱源的溫度和冷源的溫度之間或略低于冷源溫度。
9.根據權利要求1-5任一項所述的溫差發動機，其特征在于，所述氣體工質室b(6)和氣體工質室a (5)內的氣體均為惰性氣體。
10.根據權利要求8所述的溫差發動機，其特征在于，所述液體氣化工質室(I)為導熱系數大于銅的導熱系數的材料，液體氣化工質室(I)內還包括多個便于導熱的導熱柱體。
【文檔編號】F01K27/02GK104454057SQ201410759869
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月12日 優先權日:2014年1月25日
【發明者】周曉軍 申請人:周曉軍