[发明专利]一种利用高压气体压力能的多缸活塞动力机

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用高压气体压力能的多缸活塞动力机，采用直列式多缸活塞动力机，高压天然气经过这种多缸活塞动力机将压力能转化为机械能后用于发电，属于利用高压天然气压力能的技术领域。

技术背景

针对目前大多数天然气井口出气压力高(一般是十几Mpa到几十Mpa)，但是输送天然气压力却相对小很多(一般是几Mpa)，这之间就蕴含了大量的压差能。按照以往的天然气开采流程，这部分压差能就直接通过减压阀减压，然后通过运输管道，无形之中大量的压差能就被浪费掉了，而且经过减压阀时，高压天然气对其产生很大的冲击，很容易损坏减压阀。如果能够经过一种装置把这些压差能转化成其他形式的能量用于做功，这样既避免了能量的浪费，同时又产生了其他形式的能量，若将这些能量用于发电，不仅可以产生巨大的经济效益又不会对环境造成污染。

发明内容

本发明的目的是为了充分利用压力能，提供一种利用高压气体压力能的多缸活塞动力机，在达到管线输送压力的同时利用了大量的压差能，并运用于发电。

本发明利用一种利用高压气体压力能的多缸活塞动力机，主要由活塞总成、进排气总成、曲轴总成、发电总成、辅助机构组成。所述活塞总成由活塞、活塞缸和活塞杆组成，所述进排气总成由进气凸轮、排气凸轮、凸轮轴和圆柱顶杆组成；曲轴总成由曲轴，飞轮等组成；发电总成由发电机、联轴器组成，辅助机构主要包括盘管式换热器，离合器。

考虑到高压天然气在降压的时候不可能一次性的直接降到管道可以输送的压力范围，因此采用一号缸膨胀降压、二号缸膨胀降压、三号缸膨胀降压的三级膨胀降压系统，并且从一号缸、二号缸到三号缸的缸径逐渐增大，使得高压天然气能够逐级降压，充分利用压力能。高压天然气在活塞中膨胀降压的过程中会伴随着温度的下降，如果温度下降的过低，就会在管道里结冰影响气体的通行，而且还有可能产生水合物，所以为了防止温度降得过低，将每一级缸的膨胀排气接通至盘管式换热器，对膨胀过后的天然气进行换热，提高天然气的温度，为下一级天然气的膨胀提供基础。最后由三号缸中出来的天然气也需要进行加热，再通过管线接到天然气管道输送出口把天然气输送出去。

初始状态，高压天然气经过一号缸进气阀进入一号缸中，高压天然气膨胀推动一号缸活塞向右运动，由于一号缸活塞、二号缸活塞和三号缸活塞由活塞杆连接起来之后做相同的运动，此时一号缸活塞向右运动也推动二号缸活塞、三号缸活塞向右运动，直到都到达右止点为止，一号缸排出阀在活塞到右止点时打开，气体排出至盘管式换热器经过换热之后，通过二号缸进气阀进入到二号缸中(此时二号缸在右止点位置)，气体在二号缸中膨胀，继续推动活塞向左运动，由于在一号缸作用下，曲轴、飞轮具有了惯性力，此时惯性力也带动活塞向左运动，从而加速了曲轴的转动，经过二号缸中膨胀的气体又通过二号缸排出阀排出到盘管式换热器中换热之后进入到三号缸中做相同的循环。其中三个缸阀门的进排气阀都由相应的进气凸轮、排气凸轮、凸轮轴和圆柱顶杆控制，实现三个缸体的阀门同时开闭，同时进气、排气，实现对曲轴的加速转动。

本发明的优点：充分利用压力能，通过直列式三缸往复式活塞将压差能转化为机械能。带动曲轴转动，曲轴通过联轴器直接连接上发电机主轴带动发电机发电；设计合理，几乎不消耗能量，既没有废气排放污染环境，又减小了噪音。

附图说明

图1是本发明一种利用高压气体压力能的多缸活塞动力机的示意图。

图2是本发明一号缸进气对应的凸轮位置示意图。

图3是本发明一号缸排气对应的凸轮位置示意图。

图4是本发明在一号缸进气时，三个缸活塞所在位置示意图。

图5是本发明在二号缸进气时，三个缸活塞所在位置示意图。

图6是本发明在三号缸进气时，三个缸活塞所在位置示意图。

图中：1.飞轮，2.链轮，3.进气凸轮，4.排气凸轮，5.曲轴，6.凸轮轴，7.联轴器，8.离合器，9.发电机，10.圆柱顶杆，11.盘管式换热器，12.链条，13.三号缸排气阀，14.二号缸排气阀，15.一号缸排气阀，16.一号缸进气阀，17.二号缸进气阀，18.三号缸进气阀，19.曲柄，20.十字头，21.一号缸活塞杆，22.二号缸活塞杆，23.三号缸活塞杆，24.一号缸活塞，25.二号缸活塞，26.三号缸活塞，27.一号缸，28.二号缸，29.三号缸。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作具体描述：