本发明涉及换热及氢能利用,具体涉及一种料旋转机构。
背景技术:
1、能源短缺、环境污染、全球气候变化,使开发清洁、高效、安全和可持续发展的能源迫在眉睫,其中氢能正在受到越来越多国家的重视。进入二十一世纪,发动机工业得到了迅速地发展,然而目前汽油机和柴油机依然是发动机的主要选择。汽油和柴油都是不可再生资源,为了减缓石油资源的匮乏所带来的一系列负面影响,以及减少大气污染和发动机尾气排放,需要寻找发动机的代用燃料,而氢能源是目前最理想的清洁燃料。随着世界各国环境保护的措施越来越严格,氢能源发动机由于其节能、低排放等特点成为发动机研究与开发的一个重点,并已经开始商业化。传统的氢能利用大多通过直接燃烧气态氢气获得热能及动能,但气态的氢气不易存储和运输,燃烧所得氢能直接用在动力系统上会产生爆震、不稳定等一系列影响安全使用的问题。
2、金属储氢材料具有存储氢气的能力,并且在一定的温度压力条件下,能够放出其存储的氢气,能够使氢气的存储、运输和使用更为安全可靠。但是,现有技术难以实现金属储氢材料的快速换热,这就给金属储氢材料瞬时吸放氢造成了困难,使金属储氢材料难以在短时间内完成吸放氢状态的转换。
技术实现思路
1、本申请针对现有技术难以对金属储氢材料进行快速换热的问题,提供了一种料旋转机构,实现金属储氢材料瞬时换热,提高金属储氢材料吸放氢的效率。
2、本申请实施例提供了一种料旋转机构,包括壳体,所述壳体包括第一腔体和第二腔体;所述第二腔体内设置有至少一个换热介质通道和至少一个物料夹层;所述换热介质通道和所述物料夹层均为环形且交替排布;所述换热介质通道由左右对称设置的热介质通道和冷介质通道组成;每层所述物料夹层的一部分设置在所述热介质通道内,每层所述物料夹层的另一部分设置在所述冷介质通道内;每层所述物料夹层内设置有第一旋转板和第二旋转板;所述壳体上设置有第一氢气进出口和第二氢气进出口;所述第一氢气进出口通过对应的软管和/或硬管与设置在所述热介质通道内的物料夹层连通;所述第二氢气进出口通过对应的软管和/或硬管与设置在所述冷介质通道内的物料夹层连通;所述第一腔体内设置有驱动装置,所述驱动装置用于驱动所述第一旋转板和/或第二旋转板沿所述物料夹层的内壁移动。
3、具体的,所述第一旋转板和所述第二旋转板均与同一连杆固定连接;所述连杆的中央设置有第一轴承;在所述第一旋转板和所述第二旋转板的上端设置有密封压紧推杆机构;所述第一旋转板和所述第二旋转板的下端分别设有推力轴承;所述连杆上设置有至少一个拨叉销;所述驱动装置通过对应的拨叉带动所述拨叉销和所述连杆旋转,从而驱动所述第一旋转板和第二旋转板沿所述物料夹层的内壁移动;或者,所述连杆上设置有至少一个旋转板磁铁;所述驱动装置通过对应的电磁吸片带动所述旋转板磁铁和所述连杆旋转,从而驱动所述第一旋转板和第二旋转板沿所述物料夹层的内壁移动。
4、具体的,所述第一旋转板和第二旋转板的两侧分别设置有可浮动碳密封条;在所述可浮动碳密封条上端设置有可浮动碳密封环。
5、具体的,所述热介质通道和冷介质通道内均设有换热翅片。
6、具体的,所述料旋转机构还包括多个介质进出口;所述介质进出口穿过所述壳体并经对应的软管和/或硬管分别与所述热介质通道和冷介质通道相连通。
7、具体的,各个相邻的热介质通道和冷介质通道之间均设置有绝热层;在最外层的换热介质通道与壳体之间设置有绝热层。
8、具体的,所述壳体的第一腔体内设置有转子槽和定子线圈槽;所述转子槽设置在第一腔体的中央,所述定子线圈槽围绕设置在所述转子槽的外侧。
9、具体的,所述驱动装置包括设置在转子槽内的鼠笼转子和设置在定子线圈槽内的定子线圈;所述鼠笼转子包括支撑体、芯轴和柱条;所述鼠笼转子的芯轴通过第二轴承与设置在第一腔体顶部或底部的内盖连接;所述支撑体呈车轮状,所述芯轴设置在所述支撑体的中央,所述柱条沿所述支撑体对称设置在所述芯轴的周围;所述支撑体上设置有限位块;所述支撑体上设置有至少一个拨叉;所述拨叉分别与所述拨叉销一一对应;或者,所述支撑体上设置有至少一个电磁吸片;所述电磁吸片分别与所述旋转板磁铁一一对应。
10、具体的,所述壳体的顶部和/或下部设置有外盖;所述外盖和所述壳体的侧壁上分别设置有真空阀。
11、具体的,设置在所述物料夹层内的金属储氢材料的换热方式为直接换热或间壁换热,或同时采用直接换热和间壁换热;在采用直接换热的换热方式时,在所述热介质通道与物料夹层,以及冷介质通道与物料夹层之间设置小孔,采用高温氢气作为热源,采用低温氢气或液氢作为冷源;在采用间壁换热的换热方式时,所述热介质通道与物料夹层以及冷介质通道与物料夹层之间均相互隔离;在同时采用直接换热和间壁换热时,所述热介质通道与物料夹层以及冷介质通道与物料夹层之间均相互隔离;运行在热介质通道和冷介质通道中的第一热源和第一冷源不与金属储氢材料接触,进行间壁换热;根据换热需要向对应的物料夹层中通入第二热源或第二冷源,进行直接换热;选用高温氢气作为第二热源,选用低温氢气或液氢作为第二冷源。本申请实施例提供的料旋转机构,通过在热介质通道和冷介质通道之间设置物料夹层,使物料夹层内的物料,例如金属储氢材料,能够根据工艺需要随时从热介质中吸收热量或者向冷介质中排放热量。通过移动设在物料夹层内的第一旋转板和第二旋转板,能够自由为物料夹层内的金属储氢材料选择换热介质。由于物料夹层内金属储氢材料的数量较少,移动方便,能够实现金属储氢材料的快速换热,解决了现有技术难以对金属储氢材料进行快速换热的问题,实现了金属储氢材料瞬时换热,提高了金属储氢材料吸放氢的效率。
1.一种料旋转机构,包括壳体(101),其特征在于,所述壳体(101)包括第一腔体和第二腔体;所述第二腔体内设置有至少一个换热介质通道和至少一个物料夹层(102);所述换热介质通道和所述物料夹层(102)均为环形且交替排布;所述换热介质通道由左右对称设置的热介质通道(103)和冷介质通道(104)组成;每层所述物料夹层(102)的一部分设置在所述热介质通道(103)内,每层所述物料夹层(102)的另一部分设置在所述冷介质通道(104)内;每层所述物料夹层(102)内设置有第一旋转板(105)和第二旋转板(106);所述壳体(101)上设置有第一氢气进出口(129)和第二氢气进出口(130);所述第一氢气进出口(129)通过对应的软管和/或硬管与设置在所述热介质通道(103)内的物料夹层(102)连通;所述第二氢气进出口(130)通过对应的软管和/或硬管与设置在所述冷介质通道(104)内的物料夹层(102)连通;
2.根据权利要求1所述的料旋转机构,其特征在于,所述第一旋转板(105)和所述第二旋转板(106)均与同一连杆(107)固定连接;所述连杆(107)的中央设置有第一轴承(108);在所述第一旋转板(105)和所述第二旋转板(106)的上端设置有密封压紧推杆机构(110);所述第一旋转板(105)和所述第二旋转板(106)的下端分别设有推力轴承(111);
3.根据权利要求2所述的料旋转机构,其特征在于,所述第一旋转板(105)和第二旋转板(106)的两侧分别设置有可浮动碳密封条(112);在所述可浮动碳密封条(112)上端设置有可浮动碳密封环(113)。
4.根据权利要求3所述的料旋转机构,其特征在于,所述热介质通道(103)和冷介质通道(104)内均设有换热翅片(115)。
5.根据权利要求4所述的料旋转机构,其特征在于,所述料旋转机构还包括多个介质进出口(114);所述介质进出口(114)穿过所述壳体(101)并经对应的软管和/或硬管分别与所述热介质通道(103)和冷介质通道(104)相连通。
6.根据权利要求5所述的料旋转机构,其特征在于,各个相邻的热介质通道(103)和冷介质通道(104)之间均设置有绝热层(116);在最外层的换热介质通道与壳体(101)之间设置有绝热层(116)。
7.根据权利要求5所述的料旋转机构,其特征在于,所述壳体(101)的第一腔体内设置有转子槽和定子线圈槽(117);所述转子槽设置在第一腔体的中央,所述定子线圈槽(117)围绕设置在所述转子槽的外侧。
8.根据权利要求7所述的料旋转机构,其特征在于,所述驱动装置包括设置在转子槽内的鼠笼转子(118)和设置在定子线圈槽(117)内的定子线圈(119);
9.根据权利要求8所述的料旋转机构,其特征在于,所述壳体(101)的顶部和/或下部设置有外盖(127);所述外盖(127)和所述壳体(101)的侧壁上分别设置有真空阀(128)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的料旋转机构,其特征在于,设置在所述物料夹层(102)内的金属储氢材料的换热方式为直接换热或间壁换热,或同时采用直接换热和间壁换热;