一種磁傳動溫差發電裝置的製造方法
2023-10-17 16:08:04 2
一種磁傳動溫差發電裝置的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種磁傳動溫差發電裝置；包括壓氣機、低壓渦輪、高壓渦輪、離合器、內殼體、外殼體、壓縮機、儲存裝置；低壓渦輪和高壓渦輪均由同軸製成的內盤面和外葉輪環組成，內盤面和外葉輪環之間的轉矩傳遞通過磁傳動技術來完成；壓氣機主體外形為圓臺形設計，沿軸向排列的壓氣葉輪其直徑呈收縮錐形趨勢變化；離合器通過壓緊彈簧、抱軸板、滑塊等機構的聯合作用實施對分離或接合壓氣機主軸與高壓渦輪主軸之間的機械聯繫。本實用新型採用空氣作為熱源、深層的海水作為冷源所產生的海洋溫差能來驅動低壓及高壓渦輪旋轉、進而驅動溫差發電機發電，採用本新型磁傳動溫差發電裝置可以達到高效、低成本地開發海洋溫差能的目的。
【專利說明】
一種磁傳動溫差發電裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及蝸輪，特別是涉及一種磁傳動溫差發電裝置，具體是一種以空氣作為熱源、深層的海水作為冷源構成的溫差驅動裝置。
【背景技術】
[0002]海洋表層作為熱源的溫海水或熱空氣與作為冷源深層冷海水之間存在著溫差，蘊藏著豐富的熱能資源。這種溫差能具有可再生、無汙染、不隨時間變化、相對穩定等特點。將海洋溫差所產生的能量通過一定的能量轉換裝置轉化為旋轉動、進而驅動溫差發電機發電，就可以為一些海上人工結構、海島地區提供大規模的、穩定的動力供應。設計和開發出一種高效的溫差能驅動裝置是人類實現有效地利用海洋溫差能其中關鍵的一環。
[0003]常規的海洋溫差能旋轉動能轉換裝置比較多的採用閉式循環系統。在該系統中，循環工作介質通常採用低沸點工作流體。在閉式循環系統中，工作介質從熱源中接受熱量，化為蒸汽，推動汽輪機旋轉，把所接受的熱能轉換為旋轉動能。在這種閉式循環系統中，工作介質只是起到傳遞能量的作用。系統中的工作介質循環使用，它在通過蒸發器、汽輪機、冷凝器、工作介質慄時與外界隔絕，組成了一個封閉的循環系統。目前在世界上使用閉式循環系統作為海洋溫差能提取裝置的其中一個技術難點是如何避免和克服循環系統中工作介質容易洩漏的問題。
[0004]現有的溫差發電系統基本上是以海洋表面的溫海水作為溫差能旋轉動能轉換裝置的熱源，以深層冷海水為冷源。雖然作為熱源的海洋表面的溫海水來源廣泛，但是由於這一溫差發電系統需要將系統所發出的部分電能消耗於表層海水的抽水水慄工作耗能上，由此而降低了溫差能旋轉動能轉換裝置做功的效率，這一缺陷在一定程度上限制了溫差發電向著高效、低成本的方向發展。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型以空氣作為熱源、深層的海水作為冷源，提供一種高效、低成本地開發海洋溫差能的磁傳動溫差發電裝置。
[0006]本實用新型通過以下技術方案實現:
[0007]—種磁傳動溫差發電裝置，主要由壓氣機、低壓渦輪、高壓渦輪、離合器、內殼體、外殼體、壓縮機、冷凝管、儲存裝置組成;所述外殼體為圓筒形腔體，內殼體從外殼體內伸出，在外殼體內的內殼體為圓筒形腔體，伸出段為從外到內的收縮錐形迴轉腔體;外殼體與內殼體之間的空間為外殼體空間；內殼體圓筒形腔體的內部空間為內殼體空間；外殼體與內殼體的圓筒形腔體部分從前向後方向依次設置有低壓渦輪和高壓渦輪；內殼體收縮錐形迴轉腔體的外端開口部分為熱空氣進口，內部設有壓氣機;壓氣機與低壓渦輪通過壓氣機主軸連接，高壓渦輪主軸與溫差發電機連接;高壓渦輪主軸通過離合器與壓氣機主軸連接；排氣道與內殼體空間後端連通;導引管道與外殼體空間後端連通，導引管道與壓縮機連接，壓縮機分別與溫差發電機和冷凝管連接，冷凝管與儲存裝置連接;儲存裝置通過管道與設置在外殼體空間上的多個工作介質噴嘴連通;蓄電池組與溫差發電機連接；
[0008]所述冷凝管包括管道和外管，管道設有多個突擴管，管道設置在外管內，外管一端設有注水口，引入深層海水，外管另一端設有洩水口，洩水口與外管連接處設有閥門；
[0009]所述低壓渦輪包括低壓渦輪外葉輪環、低壓渦輪內盤面、凹槽、第一永磁體、第二永磁體和兩個滾珠軸承;低壓渦輪外葉輪環周向外表面均勻設有多個渦輪葉片，在低壓渦輪外葉輪環周向內表面設有凹槽，凹槽內安裝第一永磁體;低壓渦輪內盤面中心與壓氣機主軸連接，周向上布置有多個渦輪葉片;低壓渦輪內盤面上設有第二永磁體，第二永磁體的位置與第一永磁體相對應;低壓渦輪內盤面外緣外側設置的滾珠軸承，滾珠軸承與內殼7、低壓渦輪內盤面形成緊配合；內殼體外周布置有另一滾珠軸承，另一滾珠軸承與外低壓渦輪外葉輪環、內殼體形成緊配合；
[0010]所述高壓渦輪包括高壓渦輪外葉輪環、高壓渦輪內盤面、凹槽、第一永磁體、第二永磁體和兩個滾珠軸承;高壓渦輪的結構與低壓渦輪的差異是:高壓渦輪外葉輪環渦輪葉片傾角較低壓渦輪大，布置較低壓渦輪密集，且高壓渦輪內盤面中心與高壓渦輪主軸連接。
[0011]為進一步實現本實用新型目的，優選地，所述離合器包括抱軸板、壓緊彈簧、套筒和滑塊;抱軸板設置在壓氣機主軸和高壓渦輪主軸的外周，套筒通過間隔設置的多根壓緊彈簧與抱軸板連接;壓氣機主軸設有槽道，抱軸板上設有凹槽，凹槽與壓氣機主軸的槽道位置相對應，滑塊下端插入壓氣機主軸上的槽道，上端插入抱軸板上的凹槽。
[0012 ]優選地，所述離合器還包括橡膠墊，橡膠墊設置在槽道底部。
[0013]優選地，述壓氣機包括壓氣機主軸、圓臺形葉片基座和壓氣葉片;在圓臺形葉片基座上沿軸向間隔布置多排壓氣葉片，壓氣葉片尺寸由前向後逐排減小，葉片傾角為25°?30。。
[0014]優選地，所述圓臺形葉片基座的圓臺母線與圓臺旋轉軸之間的夾角為10°_15%壓氣葉片為8-9排，每排壓氣葉片的葉輪的數量為20?30個。
[0015]優選地，所述的低壓渦輪由兩個渦輪片體組成，沿壓氣機主軸徑向均勻設置;低壓渦輪外葉輪環周向外表面均勻設有40個傾角為25°?30°渦輪葉片;在低壓渦輪外葉輪環周向內表面設有四個凹槽;低壓渦輪內盤面周向上布置有16個傾角為25°?30°渦輪葉片；
[0016]優選地，所述的高壓渦輪由兩個渦輪片體祖成，沿高壓渦輪主軸徑向均勻設置;高壓渦輪外葉輪環周向外表面均勻設有50個傾角為35°?40°渦輪葉片;在高壓渦輪外葉輪環周向內表面設有四個凹槽;高壓渦輪內盤面周向上布置有16個傾角為25°?30°渦輪葉片。
[0017]優選地，所述低壓渦輪內盤面外直徑為450?500mm，低壓渦輪外葉輪環的內直徑為530?580_;高壓渦輪的內盤面外直徑與高壓渦輪外葉輪環的內直徑與低壓渦輪內盤面外直徑和低壓渦輪外葉輪環的內直徑一致。
[0018]優選地，所述內殼體圓筒形腔體部分內壁直徑為500?550mm，長度為3000?3500mm;所述外殼體的內壁直徑為520?570mm，長度為2000?2500mm;所述熱空氣進口處直徑比內殼體圓筒形腔體直徑大100?200mm。
[0019]優選地，所述的低壓渦輪和高壓渦輪以鋁合金材料製成。
[0020]本實用新型離合器為壓氣機主軸與高壓渦輪主軸之間切斷或傳遞轉矩的機構，其作用是:I)在磁傳動溫差發電裝置啟動工作階段，壓氣機達到工作轉速之前保證壓氣機主軸與高壓渦輪主軸之間處於連接狀態，由充放蓄電池組先行為兼備發電機和電動機二者功效的溫差發電機供電以帶動磁傳動溫差發電裝置中的壓氣機運轉，將溫差發電機發出的轉矩傳遞給壓氣機主軸以帶動壓氣機啟動，將外部的熱空氣吸入內殼體空間；2)壓氣機達到工作轉速正常運行後，離合器斷離壓氣機主軸與高壓渦輪主軸之間的連接，內外殼體之間空間的工作介質膨脹做功分別推動高壓渦輪與低壓渦輪按照自己的負荷需求旋轉，低壓渦輪帶動壓氣機將外部的熱空氣持續吸入內殼體空間、高壓渦輪帶動溫差發電機旋轉發電。
[0021]本實用新型壓氣機其主要作用是在正常運轉過程中不斷地吸入外部熱空氣，並將熱空氣在內殼體空間內加壓，使熱空氣內能增加而成為磁傳動溫差發電裝置的熱源。本實用新型中，壓氣機主體外形的圓臺形設計以及內殼體中包圍壓氣機部分的收縮錐形設計，使得熱空氣所處的空間體積由進氣道至壓氣機末端逐漸減小，對氣體加壓起到輔助作用。
[0022]本實用新型冷凝管為外部直管包圍內部連續的球型管的部件，其功能為引入深層的海水吸收做功後工作介質蒸汽的熱量，使之冷卻而重新液化。
[0023]本實用新型溫差發電機為普通船用發電機，可兼備發電機和電動機二者的功效。在溫差發電渦輪啟動階段起電動機的作用，它將將蓄電池組供給的電能通過高壓渦輪主軸和離合器轉換為壓氣機主軸的轉矩，進而帶動壓氣機運轉；當磁傳動溫差發電裝置達到工作轉速正常運行後，溫差發電機則用以吸收來自高壓渦輪主軸的轉矩發電、將高壓渦輪的旋轉動能轉化為對外輸出的電能。
[0024]本實用新型壓縮機主要功能是將做完功後的低壓丁烷蒸汽再次加壓形成高壓丁烷蒸汽。冷凝管以深層海水作為冷源將經過壓縮機壓縮丁烷蒸汽冷卻後重新變為液態。
[0025]本實用新型與傳統溫差發電裝置的現有技術相比，具有如下優點與有益效果:
[0026]I)降低了開發海洋溫差能的成本。本實用新型採用磁傳動溫差發電裝置周圍的熱空氣作為熱源、利用深層海水作為冷源來實現海洋溫差能的開發。較之於傳統的溫差發電裝置慣常所採用的表層溫海水作為溫差發電裝置熱源的方式，本實用新型採用了熱空氣作為新型磁傳動溫差發電裝置的熱源。這種熱源利用方式可直接、方便地採集磁傳動溫差發電裝置周圍的熱空氣，從而減少了傳統的溫差發電裝置需要抽取海面表層溫海水所需要的海水慄、海水管，以及由此而引起的維持水慄正常工作所需要的電能消耗。
[0027]2)具有更高的工作效率。空氣可壓縮性的特點可以使熱空氣從磁傳動溫差發電裝置外部吸入內殼體空間被壓縮後可以產生更高的溫度，熱源與工作介質的溫度差也隨之增大，這種比傳統溫差發電裝置使用不可壓縮的溫海水作為熱源的工作方式，產生了更大的溫度差，也使工作介質通過熱交換後可以獲得壓力更高的蒸汽。因此，本實用新型所提出的磁傳動溫差發電裝置具有更高的工作效率。
[0028]3)避免了海洋溫差能開發系統中可能出現的工作介質洩漏問題。本實用新型在高低壓渦輪結構中引入了磁傳動技術，這一技術的運用將工作介質的循環迴路與從動渦輪完全分隔開來，從而為克服在海洋溫差能開發系統中，工作介質循環期間可能出現洩漏的問題提供了一種切實可行的實際解決方案。
[0029]4)磁傳動溫差發電裝置的製造工藝可以採用常規製造技術。本實用新型所提出的磁傳動溫差發電裝置其基本結構概念來源於燃氣輪機，製造本實用新型所提出的磁傳動溫差發電裝置可以採用燃氣輪機常規製造技術。由於製造技術成熟，製造技術難度、製造成本以及使用過程中的故障率都將較低。因此，這樣的結構形式更加有利於這一新型磁傳動溫差發電裝置的低成本的廣泛使用。
【附圖說明】
[0030]圖1是磁傳動溫差發電裝置整體結構示意圖。
[0031]圖2-1是離合器工作原理示意圖。
[0032]圖2-2是離合器結構圖
[0033]圖3是冷凝管的結構示意圖。
[0034]圖4是磁傳動溫差發電裝置系統運轉流程圖。
[0035]圖5是低壓渦輪結構示意圖。
[0036I圖6是高壓禍輪結構示意圖。
[0037]圖7是壓氣機截面示意圖。
[0038]圖中示出:熱空氣進口1、熱壓氣機2、工作介質噴嘴3、外殼體空間4、內殼體空間5、外殼體6、內殼體7、低壓渦輪8、離合器9、高壓渦輪10、導引管道11、排氣道12、壓縮機13、冷凝管14、儲存裝置15、壓氣機主軸16、抱軸板17、壓緊彈簧18、套筒19、滑塊20、橡膠墊21、高壓渦輪主軸22、傳感器23、注水口 24、管道25、洩水口 26、閥門27、蓄電池組28、溫差發電機29、磁傳動溫差發電裝置30、低壓渦輪外葉輪環31、低壓渦輪內盤面32、高壓渦輪外葉輪環33、高壓渦輪內盤面34、凹槽35、第一永磁體36、第二永磁體37、滾珠軸承38、圓臺形密閉殼體39、壓氣葉輪40。
【具體實施方式】
[0039]為更好地理解本實用新型，下面結合附圖對本實用新型作進一步地說明，但本實用新型的實施方式不限於此。內殼體7的收縮錐形迴轉體殼體部分與圓筒形腔體連接處直徑與該腔體直徑一致，
[0040]如圖1、4所示，一種磁傳動溫差發電裝置，包括熱空氣進口1、熱壓氣機2、工作介質噴嘴3、外殼體空間4、內殼體空間5、外殼體6、內殼體7、低壓渦輪8、離合器9、高壓渦輪10、導引管道11、排氣道12、壓縮機13、冷凝管14和儲存裝置15、壓氣機主軸16、高壓渦輪主軸22;外殼體6為圓筒形腔體，內殼體7從外殼體6內伸出，在外殼體6內的內殼體7為圓筒形腔體，伸出段為從外到內的收縮錐形迴轉腔體;外殼體6與內殼體7之間的空間為外殼體空間4;內殼體7圓筒形腔體的內部空間為內殼體空間5;外殼體6與內殼體7的圓筒形腔體部分從前向後方向依次設置有低壓渦輪8和高壓渦輪10;內殼體7收縮錐形迴轉腔體的外端開口部分為熱空氣進口 I，內部設有壓氣機2 ；壓氣機2與低壓渦輪8通過壓氣機主軸16連接，高壓渦輪主軸22通過高壓渦輪10的軸心連接;高壓渦輪主軸22通過離合器9與壓氣機主軸16連接。排氣道12與內殼體空間5後端連通;導引管道11與外殼體空間4後端連通，導引管道11與壓縮機13連接，壓縮機13選用珠海凌達有限公司生產的QX-C238E030型壓縮機，壓縮機13分別與溫差發電機29和冷凝管14連接，冷凝管14與儲存裝置15連接;儲存裝置15通過管道與設置在外殼體空間4上的多個工作介質噴嘴3連通。蓄電池組28與溫差發電機29連接。
[0041 ]內殼體7圓筒形腔體部分內壁直徑優選為500?550mm，長度優選為3000?3500mm，熱空氣進口處直徑比內殼體圓筒形腔體直徑大100?200mm。外殼體內壁直徑優選為520?570mm，長度優選為2000?2500mm。
[0042]離合器9的主要功能是分離或接合壓氣機主軸16與高壓渦輪主軸22之間的機械聯繫，以實現在壓氣機主軸與高壓渦輪主軸之間切斷或傳遞轉矩的目的。如圖2-1和圖2-2所示，離合器9包括抱軸板17、壓緊彈簧18、套筒19、滑塊20和橡膠墊21;抱軸板17設置在壓氣機主軸16和高壓渦輪主軸22的外周，套筒19通過間隔設置的多根壓緊彈簧18與抱軸板17連接;壓氣機主軸16設有槽道，槽道底部設有橡膠墊21，抱軸板17上設有凹槽，凹槽與壓氣機主軸16的槽道位置相對應，滑塊20下端插入壓氣機主軸16上的槽道，上端插入抱軸板17上的凹槽。
[0043]如圖3所述，冷凝管14包括管道25和外管，管道25設有多個突擴管，管道25設置在外管內，外管一端設有注水口24，引入深層海水，外管另一端設有洩水口26，洩水口26與外管連接處設有閥門27;傳感器23設置在外管內；高壓丁烷蒸汽運動至冷凝管14處，在管道25內經深層海水的冷凝，丁烷蒸汽液化，形成高壓丁烷液體，而後流入儲存裝置15中。冷凝管14通過注水口 24將深層海水注入管內空間，通過洩水口 26保證冷凝水的流動。傳感器23負責偵測水位，根據其反饋的數據調整注水口的流量，決定閥門27的開關，保證冷凝水量的恆定。
[0044]本實用新型採用空氣作為熱源、深層的海水作為冷源所產生的海洋溫差能來驅動低壓及高壓渦輪旋轉，進而驅動溫差發電機發電。內殼體7優選採用非磁性的鋁合金材質，作為包圍壓氣機2、低壓渦輪8、高壓渦輪10的空間，其作用是作為從外部吸入的熱空氣加壓的空間，同時也作為熱空氣與工作介質的隔離裝置，將熱空氣的熱能通過內殼體的熱傳導作用，將空氣熱量傳遞給工作介質。
[0045]如圖5所示，低壓渦輪8包括低壓渦輪外葉輪環31、低壓渦輪內盤面32、凹槽35、第一永磁體36、第二永磁體37和兩個滾珠軸承38 ο低壓渦輪外葉輪環31周向外表面均勻設有多個(40個)傾角為25°?30°渦輪葉片，在低壓渦輪外葉輪環31周向內表面設有四個凹槽35用於安裝第一永磁體36;低壓渦輪內盤面32中心開孔，用於與壓氣機主軸16連接，其周向上布置有多個(16個)傾角為25°?30°渦輪葉片；低壓渦輪內盤面32上布置四塊第二永磁體37，其位置與第一永磁體36相對應;低壓渦輪內盤面32外緣外側設置的滾珠軸承38，滾珠軸承38與內殼體7、低壓渦輪內盤面32形成緊配合。內殼體7外周布置有另一滾珠軸承38，另一滾珠軸承38與外低壓渦輪外葉輪環31、內殼體7形成緊配合。
[0046]低壓渦輪內盤面32與壓氣機2共軸，其作用是利用在內外殼體之間空間的受熱工作介質在此空間膨脹做功，驅動外葉輪環持續旋轉，並把這一旋轉動能所產生的轉矩通過磁傳動技術傳遞到低壓渦輪內盤面32，驅動低壓渦輪內盤面32持續旋轉帶動壓氣機2工作，以滿足磁傳動溫差發電裝置可以持續吸入外部熱空氣，在內殼體空間5內加壓的正常工作需要。低壓渦輪內盤面32和低壓渦輪外葉輪環31之間的間隙由內殼體7進行阻隔而沒有機械上的聯繫，低壓渦輪內盤面32和低壓渦輪外葉輪環31之間的轉矩傳遞通過磁傳動技術來完成。
[0047]如圖6所示，高壓渦輪包括高壓渦輪外葉輪環33、高壓渦輪內盤面34、凹槽35、第一永磁體36、第二永磁體37和兩個滾珠軸承38;高壓渦輪10的結構與低壓渦輪8類似。差異是，高壓渦輪外葉輪環33周向外表面設置的渦輪葉片較之低壓渦輪相對密集、傾角也更大。高壓渦輪的葉片數量優選為50個、傾角範圍為35°?40°。高壓渦輪內盤面34中心開孔與高壓渦輪主軸22連接，高壓渦輪主軸22與溫差發電機29相連。其作用是利用在內外殼體之間空間的受熱工作介質通過後的膨脹做功，使高壓渦輪外葉輪環33持續旋轉，形成轉矩，通過磁傳動技術傳遞到高壓渦輪內盤面34，通過傳高壓渦輪主軸22帶動溫差發電機29工作，進而達到發電的目的。
[0048]低壓渦輪8內盤面外直徑優選為450?500mm，外葉輪環的內直徑優選為530?580_。高壓渦輪10的內盤面外直徑與外葉輪環的內直徑與低壓渦輪8—致。
[0049]如圖7所示，壓氣機2包括壓氣機主軸16、圓臺形葉片基座39、壓氣葉片40;圓臺形葉片基座39的圓臺母線與圓臺旋轉軸之間的夾角優選為10°-15°，在圓臺形葉片基座39上沿軸向間隔布置多排壓氣葉片40;優選為8-9排，壓氣葉片尺寸由前向後逐排減小，葉輪傾角範圍優選為25°?30°。每排壓氣葉片40的數量優選為20?30個。由於壓氣機2的壓氣葉片40幾何尺度由進氣口端的小直徑底面至圓臺另一端的大直徑底面逐漸減小，熱空氣在壓氣機2的抽吸作用下逐漸被壓縮，由此形成了逐級加壓的模式，以達到提高壓氣效率的目的。
[0050]如圖2-1、圖2-2和圖4所示，當磁傳動溫差發電裝置30還未啟動時，抱軸板17在壓緊彈簧18的作用下抱緊壓氣機主軸16和高壓渦輪主軸22。在磁傳動溫差發電裝置30啟動階段，蓄電池組28為溫差發電機29供電，使溫差發電機29以電動機狀態工作，帶動高壓渦輪主軸22旋轉起來，並通過抱軸板17將轉動傳導至壓氣機主軸16，蓄電池組28由多個風帆股份有限公司生產的船用6-CQ-195a型蓄電池組成，溫差發電機選用佛山格銳斯發電機有限公司生產的GRS-80型發電機。隨著壓氣機主軸16的轉速逐漸增加，滑塊20所受離心力也逐漸增加。當轉速達到工作轉速時，滑塊20的離心力大於壓緊彈簧18的壓力，推動抱軸板17鬆開與壓氣機主軸16和高壓渦輪主軸22之間的摩擦連接，壓氣機主軸16與高壓渦輪主軸22的機械連接斷開。低壓渦輪8與高壓渦輪10按各自的功能要求運轉。在離合器總成中，套筒19的作用是為壓緊彈簧18提供支持力。
[0051]當磁傳動溫差發電裝置30緩慢停機工作時，低壓渦輪8的轉速逐漸降低。這時離合器9中的滑塊20所受的離心力減小，彈簧18施加於抱軸板17的壓力逐漸增加，最終抱軸板17在滑塊20和彈簧18壓力的作用下復位，抱緊壓氣機主軸16和高壓渦輪主軸22，離合器總成將壓氣機主軸16和高壓渦輪主軸22接合起來。為了防止復位過程中滑塊20受到的衝擊力過大，造成其損壞，在滑塊20底部放置橡膠墊21。
[0052]本實用新型磁傳動溫差發電裝置工作過程:
[0053]在磁傳動溫差發電裝置啟動階段，蓄電池組28為溫差發電機29供電，使之以電動機狀態工作來帶動高壓渦輪主軸22旋轉。啟動之初，由於轉速較低，離合器9處於結合狀態，將壓氣機主軸16和高壓渦輪主軸22連接在一起，把溫差發電機29發出的轉矩通過高壓渦輪主軸22傳遞給壓氣機主軸16。當壓氣機主軸16和高壓渦輪主軸22轉速達到工作轉速時，離合器9處於斷開狀態，離合器9結構中的滑塊20在離心作用下由壓氣機主軸16上的槽道向外運動推動抱軸板17—同向外運動從而斷開兩軸之間的連接。低壓渦輪8與高壓渦輪10分別在外殼體空間4中接受了來自內殼體空間5熱空氣熱量傳遞的工作介質驅動下，獲得克服各自所受的載荷的轉矩並以不同的速度旋轉。當磁傳動溫差發電裝置30以工作轉速進行正常運轉時，低壓渦輪8所發出的轉矩主要用於維持將外部熱空氣持續吸入內殼體空間5內的壓氣機2的正常運轉，高壓渦輪10所發出的轉矩則主要用於驅動溫差發電機29發電。
[0054]磁傳動溫差發電裝置啟動工作後，壓氣機主軸16的旋轉帶動壓氣機2開始工作，熱空氣從熱空氣進口 I吸入，並被壓入溫差驅動蝸輪內殼體7所包圍的內殼體空間5中，使之內能增加，溫度升高。工作介質噴嘴3將作為工作介質的丁烷液滴液噴入內殼體7與外殼體6之間的外殼體空間4。丁烷在儲存與輸送至噴嘴的過程中均處於高壓環境下，因而噴出的時候在減壓和加熱的雙重作用下發生劇烈汽化，形成高壓丁烷蒸汽(工作介質蒸汽)。這些高壓工作介質蒸汽成為了驅動磁傳動溫差發電裝置中低壓渦輪8和高壓渦輪10的動力來源。
[0055]作為工作介質的高壓丁烷蒸汽在外殼體空間4中先後通過低壓渦輪外葉輪環31與高壓渦輪外葉輪環33，對其膨脹做功來帶動低壓渦輪外葉輪環31與高壓渦輪外葉輪環33轉動，從而使布置於周向內表面凹槽中的第一永磁體36轉動起來。這時，設置在低壓渦輪內盤面32與高壓渦輪內盤面34上的第二永磁體37在第一永磁體36磁力的牽引下也被帶動而旋轉起來。本實用新型通過這樣一種磁傳動技術既保證了工作介質在其循環工作中不會有任何的洩漏，同時可以高效地將高壓工作介質蒸汽驅動低壓渦輪外葉輪環31和高壓渦輪外葉輪環32所產生的轉矩傳遞至低壓渦輪內盤面32與高壓渦輪內盤面34供不斷地旋轉，以此維持溫差發電機和壓氣機正常工作。
[0056]為了將低壓渦輪外葉輪環31與高壓渦輪外葉輪環33，以及低壓渦輪內盤面32與高壓渦輪內盤面34更好地與內殼體7保持良好的固定連接，並保證外葉輪環與內盤面低阻力條件下旋轉，在內殼體7的內外兩側與外葉輪環和內盤面之間設置有兩個滾珠軸承38。
[0057]內殼體7內的熱空氣釋放完自身熱量之後，直接從排氣道12排出到大氣。做功之後的丁烷蒸汽，通過導引管道11流向壓縮機13處;壓縮機13由溫差發電機29直接供電，將做完功後的低壓丁烷蒸汽再次加壓形成高壓丁烷蒸汽。
[0058]高壓丁烷蒸汽繼續運動至冷凝管14處，在管道25內經深層海水的冷凝，丁烷蒸汽液化，形成高壓丁烷液體，而後流入儲存裝置15中。冷凝管14通過注水口 24將深層海水注入管內空間，通過洩水口26保證冷凝水的流動。傳感器23負責偵測水位，根據其反饋的數據調整注水口的流量，決定閥門27的開關，保證冷凝水量的恆定。
【主權項】
1.一種磁傳動溫差發電裝置，其特徵在於:主要由壓氣機、低壓渦輪、高壓渦輪、離合器、內殼體、外殼體、壓縮機、冷凝管、儲存裝置組成;所述外殼體為圓筒形腔體，內殼體從外殼體內伸出，在外殼體內的內殼體為圓筒形腔體，伸出段為從外到內的收縮錐形迴轉腔體；外殼體與內殼體之間的空間為外殼體空間；內殼體圓筒形腔體的內部空間為內殼體空間；外殼體與內殼體的圓筒形腔體部分從前向後方向依次設置有低壓渦輪和高壓渦輪；內殼體收縮錐形迴轉腔體的外端開口部分為熱空氣進口，內部設有壓氣機;壓氣機與低壓渦輪通過壓氣機主軸連接，高壓渦輪主軸與溫差發電機連接;高壓渦輪主軸通過離合器與壓氣機主軸連接;排氣道與內殼體空間後端連通;導引管道與外殼體空間後端連通，導引管道與壓縮機連接，壓縮機分別與溫差發電機和冷凝管連接，冷凝管與儲存裝置連接;儲存裝置通過管道與設置在外殼體空間上的多個工作介質噴嘴連通;蓄電池組與溫差發電機連接； 所述冷凝管包括管道和外管，管道設有多個突擴管，管道設置在外管內，外管一端設有注水口，引入深層海水，外管另一端設有洩水口，洩水口與外管連接處設有閥門； 所述低壓渦輪包括低壓渦輪外葉輪環、低壓渦輪內盤面、凹槽、第一永磁體、第二永磁體和兩個滾珠軸承;低壓渦輪外葉輪環周向外表面均勻設有多個渦輪葉片，在低壓渦輪外葉輪環周向內表面設有凹槽，凹槽內安裝第一永磁體;低壓渦輪內盤面中心與壓氣機主軸連接，周向上布置有多個渦輪葉片;低壓渦輪內盤面上設有第二永磁體，第二永磁體的位置與第一永磁體相對應;低壓渦輪內盤面外緣外側設置的滾珠軸承，滾珠軸承與內殼7、低壓渦輪內盤面形成緊配合；內殼體外周布置有另一滾珠軸承，另一滾珠軸承與外低壓渦輪外葉輪環、內殼體形成緊配合； 所述高壓渦輪包括高壓渦輪外葉輪環、高壓渦輪內盤面、凹槽、第一永磁體、第二永磁體和兩個滾珠軸承;高壓渦輪的結構與低壓渦輪的差異是:高壓渦輪外葉輪環渦輪葉片傾角較低壓渦輪大，布置較低壓渦輪密集，且高壓渦輪內盤面中心與高壓渦輪主軸連接。2.根據權利要求1所述的磁傳動溫差發電裝置，其特徵在於，所述離合器包括抱軸板、壓緊彈簧、套筒和滑塊;抱軸板設置在壓氣機主軸和高壓渦輪主軸的外周，套筒通過間隔設置的多根壓緊彈簧與抱軸板連接;壓氣機主軸設有槽道，抱軸板上設有凹槽，凹槽與壓氣機主軸的槽道位置相對應，滑塊下端插入壓氣機主軸上的槽道，上端插入抱軸板上的凹槽。3.根據權利要求2所述的磁傳動溫差發電裝置，其特徵在於，所述離合器還包括橡膠墊，橡膠墊設置在槽道底部。4.根據權利要求1所述的磁傳動溫差發電裝置，其特徵在於，所述壓氣機包括壓氣機主軸、圓臺形葉片基座和壓氣葉片;在圓臺形葉片基座上沿軸向間隔布置多排壓氣葉片，壓氣葉片尺寸由前向後逐排減小，葉輪傾角為25°?30°。5.根據權利要求4所述的磁傳動溫差發電裝置，其特徵在於，其特徵在於，所述圓臺形密閉殼體的圓臺母線與圓臺旋轉軸之間的夾角為10°_15%壓氣葉片為8-9排，每排壓氣葉片的數量為20?30個。6.根據權利要求1所述的磁傳動溫差發電裝置，其特徵在於，述的低壓渦輪由兩個渦輪片體組成，沿壓氣機主軸徑向均勻設置;低壓渦輪外葉輪環周向外表面均勻設有40個傾角為25°?30°渦輪葉片；在低壓渦輪外葉輪環周向內表面設有四個凹槽;低壓渦輪內盤面周向上布置有16個傾角為25°?30°渦輪葉片。7.根據權利要求1所述的磁傳動溫差發電裝置，其特徵在於，所述的高壓渦輪由兩個渦輪片體祖成，沿高壓渦輪主軸徑向均勻設置;高壓渦輪外葉輪環周向外表面均勻設有50個傾角為35°?40°渦輪葉片；在高壓渦輪外葉輪環周向內表面設有四個凹槽；高壓渦輪內盤面周向上布置有16個傾角為25°?30°渦輪葉片。8.根據權利要求1所述的磁傳動溫差發電裝置，其特徵在於，所述低壓渦輪內盤面外直徑為450?500mm，低壓渦輪外葉輪環的內直徑為530?580mm;高壓渦輪的內盤面外直徑與高壓渦輪外葉輪環的內直徑與低壓渦輪內盤面外直徑和低壓渦輪外葉輪環的內直徑一致。9.根據權利要求1所述的磁傳動溫差發電裝置，其特徵在於，所述內殼體圓筒形腔體部分內壁直徑為500?550mm，長度為3000?3500mm;所述外殼體的內壁直徑為520?570mm，長度為2000?2500mm ；所述熱空氣進口處直徑比內殼體圓筒形腔體直徑大100?200mm。10.根據權利要求1所述的磁傳動溫差發電裝置，其特徵在於，所述的低壓渦輪和高壓渦輪以鋁合金材料製成。
【文檔編號】H02N11/00GK205714617SQ201620571761
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月14日
【發明人】吳家鳴, 梁嚴, 劉書棟, 曾嘉城, 李林華, 盧立樺
【申請人】華南理工大學, 廣州市順海造船有限公司