專利名稱：熱管循環(huán)動力機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動力機(jī)，是一種利用熱管自身特性進(jìn)行熱量傳輸與轉(zhuǎn)化的循環(huán)動 力機(jī)。
背景技術(shù)：
熱管是1963年美國LosAlamos國家實(shí)驗(yàn)室的G. M. Grover發(fā)明的一種傳熱元件， 它充分利用了熱傳導(dǎo)原理與致冷介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)，依靠自身內(nèi)部工質(zhì)的相變來實(shí)現(xiàn) 傳熱的傳熱元件。其導(dǎo)熱能力超過任何已知金屬的導(dǎo)熱能力，與銀、銅、鋁等金屬相比，單 位重量的熱管可多傳遞幾個(gè)數(shù)量級的熱量，傳熱本領(lǐng)高出幾千倍，甚至上萬倍，素有熱超導(dǎo) 之稱。由于熱管具有極高的傳熱效率，內(nèi)熱阻極小，當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)極高，靈活多變的結(jié)構(gòu)形 式及型體尺寸和輸入輸出的熱流密度可以變化等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用在宇航、軍工、煤礦、化 工、電力、電子、機(jī)械及醫(yī)療等行業(yè)。目前，雖然有利用熱管自身特性進(jìn)行熱能的傳輸與轉(zhuǎn)化的動力裝置，但是這些裝 置效率低、能量損失大、功能存在局限性等。如中國專利公開的一種“熱管式發(fā)電機(jī)”、美 國專利第4186559號公開的一種利用熱管內(nèi)部蒸汽發(fā)電的技術(shù)等，這些利用熱管發(fā)電裝置 的結(jié)構(gòu)存在導(dǎo)熱及發(fā)電效果均不佳的問題。有的雖然能使熱管內(nèi)部維持真空的良好導(dǎo)熱 結(jié)構(gòu)，并形成內(nèi)、外部的磁鐵轉(zhuǎn)子及發(fā)電線圈配合產(chǎn)生發(fā)電的功能，但其仍存在著一定的不 足，如“熱管式發(fā)電機(jī)”的吸熱率和散熱率不是很好；蒸汽在傳輸過程中存在一定的能量 損失；蒸汽與扇葉(或磁鐵轉(zhuǎn)子)之間的能量轉(zhuǎn)化率低；發(fā)電線圈的發(fā)電效率不佳和功能 存在局限性等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)中存在的不足，提供一種能充分開發(fā)和利用 熱管的內(nèi)在特性，以使其對熱能的傳輸率與轉(zhuǎn)化率有效提高，實(shí)現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)化的熱管循環(huán)動 力機(jī)。它可以在新能源發(fā)電、節(jié)能減排以及機(jī)械傳動等方面做出實(shí)際的貢獻(xiàn)，并推動循環(huán)經(jīng) 濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和低碳經(jīng)濟(jì)、綠色經(jīng)濟(jì)的長足發(fā)展。本發(fā)明的目的可以通過下述的技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)熱管循環(huán)動力機(jī)，由熱管和渦輪發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成。熱管的本體由管壁、吸液芯和工質(zhì)構(gòu)成；熱管的腔體由蒸發(fā)腔、冷凝腔、漸縮型管 腔、真空絕熱腔和噴口構(gòu)成。在熱管的管壁的內(nèi)表面設(shè)置有吸液芯，熱管下部的內(nèi)腔為蒸發(fā) 腔，蒸發(fā)腔內(nèi)填充有工質(zhì)，由蒸發(fā)腔到噴口的內(nèi)腔為橫截面積逐漸減小的漸縮型管腔，漸縮 型管腔的上部設(shè)置有一個(gè)呈喇叭形的噴口，漸縮型管腔與噴口平滑過渡連接，噴口水平截 面的最小直徑大于或者是等于漸縮型管腔水平截面的最小直徑，漸縮型管腔和噴口的外部 設(shè)置有真空絕熱腔，噴口上部的內(nèi)腔和真空絕熱腔外部的內(nèi)腔為冷凝腔。渦輪發(fā)電系統(tǒng)由多級葉片、支撐機(jī)構(gòu)、軸承、轉(zhuǎn)軸、磁流體密封裝置和動力輸出系 統(tǒng)構(gòu)成，在噴口內(nèi)水平設(shè)置有多級葉片，多級葉片與轉(zhuǎn)軸的一端相連接，轉(zhuǎn)軸的另一端穿過軸承和磁流體密封裝置與設(shè)置在冷凝腔上部的動力輸出系統(tǒng)相連接，磁流體密封裝置設(shè)置 在冷凝腔上部的管壁上，轉(zhuǎn)軸的軸心線與噴口的中心線重合。本發(fā)明的目的還可以通過下述的技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明在蒸發(fā)腔腔體的管壁和吸液芯上設(shè)置有熱管吸熱鰭片，在冷凝腔腔體的管 壁和吸液芯上設(shè)置有熱管散熱鰭片。本發(fā)明在真空絕熱腔和管壁之間水平 設(shè)置有支撐機(jī)構(gòu)。本發(fā)明設(shè)置在管壁的內(nèi)表面的吸液芯為體積、表面積和滲透率均較大以及毛細(xì)孔 有效半徑小的吸液芯。本發(fā)明設(shè)置在蒸發(fā)腔的管壁內(nèi)表面的吸液芯和設(shè)置在冷凝腔上部的管壁內(nèi)表面 的吸液芯的軸向垂直截面均大于其他部位的吸液芯的軸向垂直截面，可設(shè)置成軸向垂直截 面呈彎月型的吸液芯。本發(fā)明在噴口上部的冷凝腔內(nèi)水平設(shè)置有支撐機(jī)構(gòu)，支撐機(jī)構(gòu)的中部設(shè)置有與轉(zhuǎn) 軸相匹配的軸承。本發(fā)明的渦輪發(fā)電系統(tǒng)的多級葉片的直徑小于其所在平面與噴口相交處截面官 腔的直徑。本發(fā)明的動力輸出系統(tǒng)可以是發(fā)電裝置，也可以是輸出動力的動力輸出裝置。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是熱管循環(huán)動力機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是熱管循環(huán)動力機(jī)的另一結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是熱管循環(huán)動力機(jī)噴口和多級葉片的另一結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式附圖所示熱管循環(huán)動力機(jī)，由熱管和渦輪發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成。熱管的本體由管壁16、 吸液芯4和工質(zhì)3構(gòu)成；熱管的腔體由蒸發(fā)腔1、冷凝腔12、漸縮型管腔15、真空絕熱腔5 和噴口 13構(gòu)成。在熱管的管壁16的內(nèi)表面設(shè)置有體積、表面積和滲透率均較大以及毛細(xì) 孔有效半徑小的吸液芯4，設(shè)置在蒸發(fā)腔1的管壁16內(nèi)表面的吸液芯4和設(shè)置在冷凝腔12 上部的管壁16內(nèi)表面的吸液芯4的軸向垂直截面均大于其他部位的吸液芯4的軸向垂直 截面，可設(shè)置成軸向垂直截面呈彎月型的吸液芯。熱管下部的內(nèi)腔為蒸發(fā)腔1，蒸發(fā)腔1內(nèi) 填充有工質(zhì)3，由蒸發(fā)腔1到噴口 13的內(nèi)腔為橫截面積逐漸減小的漸縮型管腔15，漸縮型 管腔15的上部設(shè)置有一個(gè)呈喇叭形的噴口 13，漸縮型管腔15與噴口 13平滑過渡連接，噴 口 13水平截面的最小直徑大于或者等于漸縮型管腔15水平截面的最小直徑，漸縮型管腔 15和噴口 13的外部設(shè)置有真空絕熱腔5，在真空絕熱腔5和管壁16之間水平設(shè)置有支撐 機(jī)構(gòu)6-1，噴口 13上部的內(nèi)腔和真空絕熱腔5外部的內(nèi)腔為冷凝腔12。在蒸發(fā)腔1腔體的 管壁16和吸液芯4上設(shè)置有熱管吸熱鰭片2，在冷凝腔12腔體的管壁16和吸液芯4上設(shè) 置有熱管散熱鰭片14。渦輪發(fā)電系統(tǒng)由多級葉片7、支撐機(jī)構(gòu)6-2、軸承8、轉(zhuǎn)軸9、磁流體密封裝置11和 動力輸出系統(tǒng)10構(gòu)成，在噴口 13內(nèi)水平設(shè)置有多級葉片7，渦輪發(fā)電系統(tǒng)的多級葉片7的直徑小于其所在平面與噴口 13相交處截面官腔的直徑。多級葉片7與轉(zhuǎn)軸9的一端相連 接，轉(zhuǎn)軸9的另一端穿過軸承8和磁流體密封裝置11與設(shè)置在冷凝腔12上部的動力輸出 系統(tǒng)10相連接，磁流體密封裝置11設(shè)置在冷凝腔12上部的管壁16上，磁流體密封裝置11 具有保持不變的零泄漏特性、不存在污染和停車失效問題，還可以使穿過它的轉(zhuǎn)軸9處于 “懸浮”的狀態(tài)，從而大大減小轉(zhuǎn)軸9在轉(zhuǎn)動過程中存在的摩擦，以保證其傳動效率并長期可 靠的工作。轉(zhuǎn)軸9的軸心線與噴口 13的中心線重合。在噴口 13上部的冷凝腔12內(nèi)水平 設(shè)置有支撐機(jī)構(gòu)6-2，支撐機(jī)構(gòu)6-2的中部設(shè)置有與轉(zhuǎn)軸9相匹配的軸承8。動力輸出系統(tǒng) 10可以是發(fā)電裝置，也可以是傳換熱、余熱利用裝置或機(jī)械傳動裝置等動力輸出裝置。如 若是發(fā)電裝置，那么本發(fā)明集常規(guī)火(熱)力發(fā)電廠的三大主機(jī)(鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)) 及三大系統(tǒng)(燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng))于一體，系統(tǒng)集成度高，較常規(guī)的發(fā)電系統(tǒng)， 如火(熱)電廠、地?zé)崮馨l(fā)電站、太陽能熱發(fā)電站以及海水溫差發(fā)電站等，具有建造成本低、 工程周期短、抗外界干擾性強(qiáng)、操控難度系數(shù)低及發(fā)電效率高等特點(diǎn)，同時(shí)也適用于各類火 (熱)力發(fā)電廠、地?zé)崮馨l(fā)電站、太陽能熱發(fā)電站以及海水溫差發(fā)電站等 。又如若是機(jī)械傳 動裝置，那么從驅(qū)動特性來看，與電動機(jī)相比具有許多優(yōu)點(diǎn)，如啟動扭矩大、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速 高、無需增速機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍大、不會突然停車和更易防火防爆等。
權(quán)利要求
1.熱管循環(huán)動力機(jī)，由熱管和渦輪發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成，熱管的本體由管壁(16)、吸液芯(4) 和工質(zhì)C3)構(gòu)成，熱管的腔體由蒸發(fā)腔(1)、冷凝腔(12)、漸縮型管腔(15)、真空絕熱腔(5) 和噴口(13)構(gòu)成，在熱管的管壁(16)的內(nèi)表面設(shè)置有吸液芯G)，熱管下部的內(nèi)腔為蒸發(fā) 腔(1)，蒸發(fā)腔(1)內(nèi)填充有工質(zhì)(3)，由蒸發(fā)腔(1)到噴口(1 的內(nèi)腔為橫截面積逐漸減 小的漸縮型管腔(15)，漸縮型管腔(1 的上部設(shè)置有一個(gè)呈喇叭形的噴口(13)，漸縮型管 腔(1 與噴口(1 平滑過渡連接，噴口(1 水平截面的最小直徑大于或者等于漸縮型管 腔(1 水平截面的最小直徑，漸縮型管腔(1 和噴口(1 的外部設(shè)置有真空絕熱腔(5)， 噴口(13)上部的內(nèi)腔和真空絕熱腔(5)外部的內(nèi)腔為冷凝腔(12)，渦輪發(fā)電系統(tǒng)由多級葉 片(7)、支撐機(jī)構(gòu)(6-2)、軸承(8)、轉(zhuǎn)軸(9)、磁流體密封裝置(11)和動力輸出系統(tǒng)(10)構(gòu) 成，在噴口(13)內(nèi)水平設(shè)置有多級葉片(7)，多級葉片(7)與轉(zhuǎn)軸(9)的一端相連接，轉(zhuǎn)軸 (9)的另一端穿過軸承(8)和磁流體密封裝置(11)與設(shè)置在冷凝腔(1 上部的動力輸出 系統(tǒng)(10)相連接，磁流體密封裝置(11)設(shè)置在冷凝腔(1 上部的管壁(16)上，轉(zhuǎn)軸(9) 的軸心線與噴口(13)的中心線重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管循環(huán)動力機(jī)，其特征在于在蒸發(fā)腔(1)腔體的管壁 (16)和吸液芯(4)上設(shè)置有熱管吸熱鰭片O)，在冷凝腔(12)腔體的管壁(16)和吸液芯 (4)上設(shè)置有熱管散熱鰭片(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管循環(huán)動力機(jī)，其特征在于在真空絕熱腔( 和管壁 (16)之間水平設(shè)置有支撐機(jī)構(gòu)(6-1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管循環(huán)動力機(jī)，其特征在于設(shè)置在管壁(16)的內(nèi)表面的 吸液芯(4)為體積、表面積和滲透率均較大以及毛細(xì)孔有效半徑小的吸液芯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管循環(huán)動力機(jī)，其特征在于設(shè)置在蒸發(fā)腔(1)的管壁 (16)內(nèi)表面的吸液芯⑷和設(shè)置在冷凝腔(12)上部的管壁(16)內(nèi)表面的吸液芯⑷的軸 向垂直截面均大于其他部位的吸液芯的軸向垂直截面，可設(shè)置成軸向垂直截面呈彎月 型的吸液芯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管循環(huán)動力機(jī)，其特征在于在噴口(1 上部的冷凝腔 (12)內(nèi)水平設(shè)置有支撐機(jī)構(gòu)(6-2)，支撐機(jī)構(gòu)(6-2)的中部設(shè)置有與轉(zhuǎn)軸(9)相匹配的軸 承(8)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管循環(huán)動力機(jī)，其特征在于渦輪發(fā)電系統(tǒng)的多級葉片(7) 的直徑小于其所在平面與噴口(1 相交處截面官腔的直徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管循環(huán)動力機(jī)，其特征在于動力輸出系統(tǒng)(10)可以是發(fā) 電裝置，也可以是輸出動力的動力輸出裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種由熱管和渦輪發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成的熱管循環(huán)動力機(jī)。熱管的本體由管壁、吸液芯和工質(zhì)構(gòu)成；熱管的腔體由蒸發(fā)腔、冷凝腔、漸縮型管腔、真空絕熱腔和噴口構(gòu)成。在熱管的管壁的內(nèi)表面設(shè)置有吸液芯，熱管下部的內(nèi)腔為蒸發(fā)腔，蒸發(fā)腔內(nèi)填充有工質(zhì)，由蒸發(fā)腔到噴口的內(nèi)腔為橫截面積逐漸減小的漸縮型管腔，漸縮型管腔的上部設(shè)置有噴口，漸縮型管腔和噴口的外部設(shè)置有真空絕熱腔，噴口上部的內(nèi)腔和真空絕熱腔外部的內(nèi)腔為冷凝腔；渦輪發(fā)電系統(tǒng)由多級葉片、支撐機(jī)構(gòu)、軸承、轉(zhuǎn)軸、磁流體密封裝置和動力輸出系統(tǒng)構(gòu)成。它可以在新能源發(fā)電、節(jié)能減排以及機(jī)械傳動等方面做出實(shí)際的貢獻(xiàn)，并推動循環(huán)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和低碳經(jīng)濟(jì)、綠色經(jīng)濟(jì)的長足發(fā)展。
文檔編號F01K27/00GK102146817SQ20111005569
公開日2011年8月10日 申請日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者胡芳, 舒明, 舒海 申請人:舒明