[发明专利]一种等温膨胀的单阀膨胀机系统及方法

权利要求书

1.一种等温膨胀的单阀膨胀机系统，包括活塞、气缸和曲柄连杆机构，所述活塞滑动安装于气缸中，所述曲柄连杆机构包括连杆和曲柄，所述连杆一端与活塞连接，另一端与曲柄连接，其特征在于:

--所述气缸顶部装有进气阀和环形喷射器，所述进气阀与外部高压气体工质源连通，所述环形喷射器与外部加热介质源系统连通，用以将加热后的加热介质雾化或者形成泡沫并以一定的质量流量注入气缸内；

--在靠近所述活塞的下止点附近位置的所述气缸的侧壁上设有排气孔，围绕所述气缸的外壁形成一封闭排气缓冲腔，所述排气缓冲腔可通过气缸侧壁上的排气孔与气缸连通，在所述排气缓冲腔的底部或靠近底部的侧壁上设置有排液口，所述排液口在高度方向上位于所述排气孔下方，在所述排气缓冲腔的顶部或靠近顶部的侧壁上设置有气体出口，所述气体出口在高度方向上位于所述排气孔上方；

--当所述活塞运行至上止点附近时，所述进气阀打开，高压气体工质进入所述气缸，与所述环形喷射器喷出的雾状或泡沫状加热介质混合后，驱动活塞做功；

--当所述活塞运行至下止点附近时，所述排气孔被打开，膨胀后的气体工质和活塞表面积聚的加热介质通过所述排气孔排入所述排气缓冲腔；

--在所述排气缓冲腔内加热介质与气体工质分离，加热介质通过所述排液口排出，气体工质通过所述排气出口排出。

2.根据权利要求1所述的等温膨胀的单阀膨胀机系统，其特征在于，所述进气阀设置在气缸顶部的中心位置，所述环形喷射器设置在所述进气阀的周围。

3.根据权利要求1所述的等温膨胀的单阀膨胀机系统，其特征在于，所述加热介质为水、有机工质、水蒸气或HFC系列工质。

4.根据权利要求3所述的等温膨胀的单阀膨胀机系统，其特征在于，所述有机工质为乙二醇、丙二醇、丙三醇或其水溶液。

5.根据权利要求1所述的等温膨胀的单阀膨胀机系统，其特征在于，对以泡沫的形式喷入气缸内的所述加热介质，加热介质中加入丙二醇、低沸点烷烃或氟碳化合物。

6.根据权利要求1至5所述的等温膨胀的单阀膨胀机系统，其特征在于，所述活塞的顶部表面为平面或具有一向下的坡度，以便液体排出。

7.根据权利要求1至6所述的等温膨胀的单阀膨胀机系统，其特征在于，所述活塞的顶部设有可触发进气阀打开或关闭的顶杆。

8.根据权利要求1至7所述的等温膨胀的单阀膨胀机系统，其特征在于，所述排液口连接排液导管，用来回收分离后的加热介质。膨胀机的排气缓冲腔从而同时具有气流缓冲和气液分离的双重作用。

9.根据权利要求1至8所述的等温膨胀的单阀膨胀机系统，其特征在于，所述加热介质与气体工质的质量比为1:20至20:1之间的任意值。气缸内气液两相的流动状态可以为雾状流、沫状流和泡状流等流动形态。

10.根据权利要求1至9所述的等温膨胀的单阀膨胀机系统，其特征在于，所述环形喷射器为电磁喷射器或超声喷射器。环形喷射器喷入气缸内的液滴应尽可能均匀、细小，从而增大气液两相间的换热面积，从而尽可能强化换热。