[发明专利]一种高能集成发动机

摘要

本发明利用风能、太阳能、空气能三者高能集成，一方面通过风能、太阳能发电，另一方面通过空气能热泵加热，同时通过空气能空分采集液氮，在真空、压力膨胀、大温差的环境作用，驱动高温液氮发动机高效转动，一种高能集成发动机，由风光辅助电力（1），热泵系统（2），液氮系统（3），高温液氮发动机（4）和发电机组（5）组成。

主权项

1.本发明利用风能、太阳能、空气能三者高能集成，一方面通过风能、太阳能发电，另一方面通过空气能热泵加热，同时通过空气能空分采集液氮，在真空、压力膨胀、大温差的环境作用，驱动高温液氮发动机高效转动，本发明解决其技术问题的解决方案是：一种高能集成发动机，由风光辅助电力（1），热泵系统（2），液氮系统（3），高温液氮发动机（4）和发电机组（5）组成；利用自然风力（W）、太阳能光热（S）产生的风光储备电力（V1），驱动空气能热泵（22），通过不断大量吸收自然空气（K）热能，将储温水池（21）的温水（D）加温制成超过100℃以上的热水（D1）导入热水蒸发器（3），其热水（D1）蒸发上升的热气流（C2）作为热源主动力，同时，通过液氮系统（3）从自然空气（K）中提取氮气（LN2）冷却低温达到‑196℃以上的液氮（LN2+），升温至20℃释放液氮（LN2+），瞬间形成体积膨胀690倍、压力增加10倍以上的膨胀氮气（LN2i）作为冷源主动力；高温液氮发动机的压缩机（42）在真空冷热温差大压力作用下，阻力大大减少，其热膨胀室（42A）底部的温度达到100℃以上，其冷氮膨胀室（42B）顶部温度则达到0℃以下，其中间临界温度为20℃左右，形成热气流（C20上升、膨胀氮气（LN2i）压力下行，推动设置在压缩机（42）内的无杆沉浮活塞（422）上下沉浮快速移动，所述的无杆沉浮活塞（422）形成的上下移动压力，推动主动力活塞（423）上下移动，联动涡轮机（43）转动，同时，无杆沉浮活塞（422）与动力活塞（423）在磁铁作用下，加上涡轮机（43）产生的惯性转动牵引，其无杆沉浮活塞（422）与动力活塞（423）不断高速运动，促使压缩机（42）高效机械运转，联动涡轮机（43）与发电机组（5）；所述风光储备电力（1）由风力发电机组（11）、水晶球光伏机（12）和储电系统（13）组成，所述风力发电机组（11）由自然风力（W）驱动，所述水晶球光伏机（12），通过水晶球（121）高效吸收太阳能光热（S）转变为电能，其水晶球（121）为透明球体、可旋转，水晶球（121）底部内设置光伏片（122）和光伏电输送装置（123），水晶球由支架（124）固定，太阳在不同角度照射，水晶球（121）可旋转跟踪获得最大限度吸收太阳能光热（S）；所述风力发电机组（11）和水晶球光伏机（12），其两者产生的电能作为储备电力（V1）输送到储电系统（13）储存；所述热泵系统（2）其储温水池（21）通过吸收太阳能光热（S）、或由发电机组（5）供电发热，保持温水（D）在50℃左右，热泵（22）由储电系统（13）、或发电机组（5）供电驱动， 通过不断大量吸收自然空气（K）热能，将储温水池（21）的温水（D）加温制成超过100℃以上的热水（D1），通过热水管（23）输送导入热水蒸发容器（41），同时热泵（22）在压缩加温过程中产生冷气（C2），其冷气（C2）进入压缩机（42）的顶面设置的冷凝管（24）内循环冷却，温度在0℃以下；所述液氮系统（3）由空分装置（31），液氮发生器（32）和液氮储罐（33）组成，所述的氮气（LN2）由空分装置（31）在自然空气（K）中提取，经过液氮发生器（32），产生低温达到‑196℃的液氮（LN2+），储存在液氮储罐（43）内；当启动压缩机（42）内的无杆沉浮活塞（422）下行时，将液氮（LN2+）升温释放通过进气阀管（3i），进入压缩机（42）的膨胀氮气（LN2i）作为冷源主动力；所述高温液氮发动机（4）由热水蒸发器（41），压缩机（42），涡轮机（43）组成，所述热水蒸发容器（41）是金属圆柱开顶杯形状，内置的热水（D1）超过100℃以上，其产生的热气流（C1）通过热水蒸发容器（41）顶部上升蒸发，所述的热气流（C1）为主热动力；所述压缩机（42）是一个凸圆柱形状外壳（421）的真空金属结构双活塞发动机，所述压缩机（42）下部为扁圆桶形金属外壳热力膨胀室（42A），上部为冷氮膨胀室（42B），所述的热力膨胀室（42A）和冷氮膨胀室（42B）为上下一体，其两者的中间临界面内设置无杆沉浮活塞（422）；所述压缩机（42）的上中部为主动力压缩机（424），内置主动力活塞（423），其连杆（425）将主动力活塞（423）的上下运动力连接到涡轮机（43）产生旋转；所述的南极磁铁（426）设置在无杆沉浮活塞（422）顶部，所述的变极遥感线圈磁铁（427）设置在主动力活塞（423）底部，南极磁铁（426）与变极遥感线圈磁铁（427）上下相对应；在热力膨胀室的底板是吸热板（428），吸热板（428）内设置了电发热装置（429），加温可达到200℃以上，在冷氮膨胀室（42B）的顶部设置了膨胀氮气（LN2Ii）进气阀管（3i），即所述的压缩机（4）内的上下温差最大值为0℃:200℃，其中间临界温度为20℃左右，所述压缩机（42）的具体运作方式：A.当热气流（C1）上升进入压缩机（42）底部时，热力膨胀室（42A）内温度上升，无杆沉浮活塞（422）由于热气流（C1）的上升膨胀动力作用，加上南极磁铁（426）与变极遥感线圈磁铁（427）瞬间产生北极的吸力作用，无杆沉浮活塞（422）上行产生的压力，驱动主动力活塞（423）上行，连杆（424）产生上推力；B.当无杆沉浮活塞（422）和主动力活塞（423）上行到各自的顶点，启动进气阀管（3i），将膨胀氮气（LN2i）进入冷氮膨胀室（42B），加上涡轮机（43）的惯性旋转力，同时南极磁铁（426）与变极遥感线圈磁铁（427）瞬间产生南极的相斥作用，将主动力活塞（423）和无杆沉浮活塞（422）推向下行；C.当无杆沉浮活塞（422）和主动力活塞（423）下行到达各自的底点，开启设置在冷氮膨胀室（42B）的排氮气阀（3e），将其做功减压后的氮气（LN2e）排出重新进入液氮发生器（32），完成一个做功运程，又开始第二次做功，如此往复；所述涡轮机（43）设置在压缩机（42）顶部，由动轮（431）、涡轮叶（432）和匀速凸轮（433）组成，压缩机的连杆（424）连接动轮（431），带动涡轮叶（432）、匀速凸轮（433）旋转，联动发电机组（5）发电；所述涡轮机（43）的惯性旋转力同时又助力主动力活塞（423）和无杆沉浮活塞（422）往复推向下行和拉向上行；所述发电机组（5）由发电机（51）和电力调制系统（52）组成，所述发电机（51）发电通过电力调制系统（52），其电力（V）可并网供电，可供应储电系统（13）和储温水池（21）储备使用，可供应空分装置（31）、液氮发生器（32）和电发热装置（429）。