[发明专利]利用液氮产生机械能的机械系统及相应方法

权利要求书

1.用于产生机械能的系统，至少包括：

-一台压缩机；

-一台膨胀器；

-一台热交换器；

所述系统具有电动机运行模式，在该模式下所述系统还包括：

-用于在所述热交换器的液氮进口处吸入加压液氮的装置，用于在所述热交换器的空气或气态氮进口处吸入空气或气态氮的装置，用于在所述热交换器的汽化氮出口处排出汽化氮的装置，用于在所述热交换器的另一个空气或冷却气态氮出口处排出空气或冷却气态氮的装置；

-用于将所述汽化氮吸入所述膨胀器内部以使其膨胀的装置；

-用于将空气或冷却的气态氮吸入所述压缩机以在其中产生压缩空气或气态氮的装置；

-用于膨胀所述压缩空气或气态氮的膨胀装置；

-用于在进入所述膨胀装置之前或在所述膨胀装置内部加热压缩空气或气态氮的装置；

-用于回收所述汽化氮膨胀和所述压缩空气或气态氮膨胀所产生能量的装置；

所述系统还具有制备液氮的功能，其包括：

-用于将压缩气态氮吸入所述热交换器的压缩气态氮入口以便将其冷却的装置；

-用于将经压缩冷却的气态氮从所述热交换器吸入膨胀装置以便制备液氮的装置；

-用于在所述膨胀装置出口分离液氮和非液化氮的装置；

-用于将来自所述膨胀装置的非液化氮吸入所述热交换器的非液化氮入口的装置；

-用于将来自该热交换器的加热非液化氮吸入压缩装置以便压缩的装置；

-用于将来自所述压缩装置的压缩非液化氮吸入所述热交换器的压缩气态氮入口的装置；

-用于将来自所述压缩装置的压缩非液化氮直接吸入所述膨胀装置以膨胀所述压缩非液化氮的装置；

-用于将来自所述膨胀装置的经过压缩及膨胀后的非液化氮吸入所述热交换器的所述非液化氮入口的装置。

2.根据权利要求1所述的系统，包括用于在所述热交换器的空气或气态氮进气口内接收来自所述膨胀器和/或所述膨胀装置的加压气态氮装置。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述膨胀器及/或膨胀装置采用分级设计。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述压缩机及/或压缩装置采用分级设计。

5.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述膨胀器、膨胀装置及压缩机可逆。

6.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述膨胀器、膨胀装置及压缩机构成用作膨胀器、膨胀装置及压缩机功能的单个装置。

7.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述膨胀器和压缩机彼此独立。

8.根据权利要求7所述的系统，包括将所述膨胀器连接至所述压缩机的传输装置。

9.根据权利要求1或2所述的系统，包括用于将所述压缩空气或气态氮吸入所述膨胀器中的装置，所述膨胀器构成所述压缩空气或气态氮的膨胀装置。

10.根据权利要求1所述的系统，包括确定至少一条有关在所述热交换器出口产生的经压缩及冷却气态氮温度的代表信息的装置，以及直接进气装置，该直接进气装置在不利于来自所述压缩装置的所述经压缩非液化氮进入所述膨胀器时实施,当关于所述温度的所述代表信息达到预定的高阈值时，则不实施，直至有关该温度的代表信息达到预定的低阈值方可实施。

11.根据权利要求1或10所述的系统，膨胀来自压缩装置的压缩非液化氮的装置与膨胀来自热交换器的经压缩及冷却的气态氮的装置截然不同。

12.根据权利要求1或2所述的系统，包括将气态氮吸入所述压缩装置以产生压缩气态氮的装置。

13.根据权利要求12所述的系统，所述气态氮的压缩装置与非液化氮的压缩装置截然不同。