通用熱力發動的製造方法
2023-06-07 18:50:26
通用熱力發動的製造方法
【專利摘要】公開了一種用於將能量從輸入熱源轉換成輸出的通用熱力發動機。通用熱力發動機包括熱力發動機區段和輸出區段。熱力發動機區段包括收納熱力發動機活塞的熱力發動機開孔。熱力發動機閥組件與熱力發動機開孔連通來用於實現熱力發動機活塞的往復運動。輸出區段包括收納輸出活塞的輸出開孔。活塞杆使熱力發動機活塞與輸出活塞互連。控制器控制熱力發動機閥組件來根據來自於輸出區段的期望輸出操作熱力發動機區段。熱源可包括石油產品的燃燒、太陽能熱源、地熱源或副產物熱源。輸出可包括靜止的或移動的空調系統或發電機。
【專利說明】通用熱力發動機
【技術領域】
[0001]本發明涉及能量變換，並且更具體地涉及一種用於將熱源轉換成期望的輸出的通用熱力發動機。
【背景技術】
[0002]現代的貨物運輸嚴重依靠鐵路和卡車系統。維持貨物流通所需的物流最終導致較長的隊列。這些隊列已經導致沿主要運輸走廊的機車和卡車較長持續時間的空轉。此外，DOT法規限制了長途運輸卡車每天可行駛的時間。這需要各個卡車的日常停車時間。"臥車駕駛室"使卡車駕駛員能夠在他們的卡車中休息。然而，還需要他們使其發動機空轉來允許加熱器或空調系統作用。
[0003]這樣長持續時間的發動機空轉的效果具有顯著有害的環境影響。據估計，長持續時間的空轉每年消耗超過十億加侖的柴油燃料。這導致11，000，000噸的二氧化碳、200，000噸的氮氧化物和5，000噸的顆粒物質。為了控制這種汙染，已經制定了 〃反空轉〃要求和法律，這限制了允許發動機空轉的時間。
[0004]反空轉要求繼而又產生了運輸行業的新問題。駕駛室的使用者的氣候控制現在需要交通工具驅動發動機外部的系統。加熱最容易通過燃燒柴油的加熱器實現，而空氣調節提出了遠遠更大且更複雜的問題。一些已經開發出了電池供能的HVAC系統。這些系統需要車載電池組和逆變器來將12伏的動力轉換成115伏的AC動力。這些系統還可通過〃岸電〃運行。這些系統還可通過APU (輔助動力單元)供能，APU為車載柴油發電機。
[0005]在現有技術中，還存在已經試圖解決這些問題的許多人，獲得了不同程度的成功。然而，都沒有完全滿足前述問題的完整解決方案的要求。以下美國專利是解決該問題的現有技術的嘗試。
[0006]授予Sugiura的美國專利4，666，373公開了一種用於離心型的旋轉流體機器的葉輪，其適於構造為液體泵或氣體壓縮機。葉輪包括具有凸臺的盤，其配合在傳動軸上，以及多個葉片，葉片從盤的至少一側上突出，沿周向且沿軸向均勻地間隔開。各個葉片均具有前表面和後表面，且流體通路限定在葉片的前表面與相鄰的葉片的後表面之間。流體通路布置成從凸臺周圍延伸至盤的外周。流體通路的寬度從凸臺周圍朝盤的外周逐漸地減小，但流體通路具有恆定的深度。各個葉片的前表面和後表面均大致沿圓弧布置，圓弧具有從公共中心點發出的不同的曲率半徑。與不同的葉片相關聯的中心點設置在與盤同心的單個虛構的圓上。
[0007]授予Solomon的美國專利5，129，236公開了一種熱泵系統，其包括具有用於將第一工作流體從液體轉換成相對較高壓力的氣體的發電機的動力區段、通過將相對較高壓力的氣體轉換成相對較低壓力的氣體來提供能量以對驅動活塞供能來間斷地輸送動力衝程的動力單元、將第一工作流體從相對較低壓力的氣體轉換成液體的動力區段冷凝器，由驅動活塞間斷地驅動的壓縮機區段。壓縮機區段具有壓縮機，其將相對較低壓力的氣體第二工作流體轉換成相對較高壓力的氣體第二工作流體來用於使第二工作流體循環穿過壓縮機區段冷凝器和壓縮機區段蒸發器來實現加熱和冷卻操作。可使用組合的動力單元和壓縮機組件，其具有用於引入相對較高壓力的氣體來向驅動活塞供能且用於從其抽出相對較低壓力的氣體的閥組件。冷凝泵使液體在動力區段中循環。
[0008]授予Solomon的美國專利5，275，014公開了一種熱泵系統，其包括具有用於將第一工作流體從液體轉換成相對較高壓力的氣體的發電機的動力區段、通過將相對較高壓力的氣體轉換成相對較低壓力的氣體來提供能量以對驅動活塞供能來間斷地輸送動力衝程的動力單元、將第一工作流體從相對較低壓力的氣體轉換成液體的動力區段冷凝器，由驅動活塞間斷地驅動的壓縮機區段。壓縮機區段具有壓縮機，其將相對較低壓力的氣體第二工作流體轉換成相對較高壓力的氣體第二工作流體來用於使第二工作流體循環穿過壓縮機區段冷凝器和壓縮機區段蒸發器來實現加熱和冷卻操作。可使用組合的動力單元和壓縮機組件，其具有用於引入相對較高壓力的氣體來向驅動活塞供能且用於從其抽出相對較低壓力的氣體的閥組件。冷凝泵使液體在動力區段中循環。
[0009]授予Takii等人的美國專利5，365，908公開了一種內燃發動機和用於操作發動機的方法，其中在所有運行狀態下都保持比化學計算的空氣/燃料比更貧料。所期望的轉矩曲線通過增大對進口空氣填充生成的升壓量來獲得，而不會富集空氣/燃料混合物。此外，併入了抗爆震系統，其通過延遲火花提前且同時提供空氣/燃料混合物中的貧料來避免爆震。
[0010]授予Lackstrom的美國專利5，509, 274公開了一種包括動力迴路和熱泵迴路的高效熱傳遞系統。各個迴路均具有在其中流動的工作流體。在動力迴路中，加熱器使工作流體氣化，工作流體經由閥組件周期性地輸送和排放至動力單元。動力單元還為用於熱泵迴路中的工作流體的壓縮機。從動力單元的從動區段排放出的流體傳遞至四通閥，四通閥有選擇地將工作流體輸送至內部盤管或外部盤管來加熱或冷卻區域。在示例性的冷環境溫度下，該區域使用旁通交換器直接從動力迴路加熱。
[0011]授予Solomon等人的美國專利5，275, 365公開了一種用於流體的浸入和位移的水下泵缸，包括圓柱形殼體、定位成用於在圓柱形殼體內往復運動的柱塞、附接到圓柱形殼體上且附接到柱塞組件上且重疊來保持迴旋的密封套筒組件，其在所述柱塞組件的往復運動期間移動。與柱塞組件相關聯的平衡閥保持柔性套筒內的壓力，由此柔性套筒保持與殼體和柱塞組件接合，而在柱塞組件的運動期間大致沒有摩擦相互接合。
[0012]授予Khair等人的美國專利6，138，649公開了一種用於快速地改變至以柴油燃料或其它燃料操作的內燃發動機的各個缸的再循環排放氣體的流動的系統。該系統優選為包括排放氣體再循環管線，其具有連同儲槽和冷卻器的排放氣體再循環泵，以用於儲存所期望體積的再循環排放氣體。再循環的排放氣體優選為從儲槽經由相應的再循環排放氣體導管供應至相關聯的發動機的各個缸。計量閥優選為設置在緊鄰各個缸的各個再循環排放氣體導管內。計量閥向相應的缸提供再循環排放氣體的均勻分布，且允許系統快速地改變至各個缸的再循環排放氣體的流動。該系統在接近燃燒室的點處提供再循環排放氣體，在該處需要有效減少非期望的排放。
[0013]授予Rumez等人的美國專利6，167，703公開了一種用於內燃發動機的排放氣體渦輪增壓器系統，其包括具有可調整的渦輪幾何形狀的渦輪部分，以用於向壓縮機部分供能，壓縮機部分將加壓填充空氣品質流輸送至內燃發動機進氣口。填充調節器控制渦輪幾何形狀，以便流至渦輪部分的排放氣體的截面隨內燃發動機的工作負載的增大而減小。還提出了至少一個熱交換器經歷填充空氣迴路，以便加熱的空氣給送至其來用於加熱，如給送至熱力發動機潤滑油。
[0014]授予Dutart的美國專利6，467，269公開了一種用於特別適用於在變化的海拔下操作的在工作機器、交通工具等的發動機中的渦輪增壓器系統的廢物閘閥。廢物閘閥包括抵靠可調整的彈簧座操作的彈簧。可調整的彈簧座響應於環境壓力變化來調整以改變彈簧的安裝長度。
[0015]授予Hidaka等人的美國專利6，546，713公開了一種在範圍從1200°C至1650°C的渦輪噴嘴入口溫度下操作的用於發電的燃氣輪機，其通過由最佳材料製作布置在第一級到末級中的盤葉片和噴嘴且最佳地冷卻這些盤葉片和噴嘴而得到改進以獲得高熱效率，且使用燃氣輪機獲得了組合的發電系統。組合的發電系統包括在範圍從1200°C至1650°C的渦輪噴嘴入口燃燒氣體溫度下操作的高效燃氣輪機，以及在530°C或更高的蒸汽入口溫度下操作的高壓-中壓-低壓集成型蒸汽輪機，其中燃氣輪機構造成使得渦輪葉片、噴嘴和盤分別冷卻，且葉片和噴嘴分別由具有單晶體或柱狀晶體結構的Ni基合金製成，且盤由馬氏體鋼製成。
[0016]授予Severinsky等人的美國專利6，554，088公開了一種混合交通工具,其包括內燃發動機、牽引電動機、起動電動機和電池組，所有都根據交通工具的瞬時轉矩請求由微處理器控制，以便發動機僅在高效率狀態下運行，通常僅在負載至少等於發動機的最大轉矩輸出的30%時才運行。在一些實施例中，可提供渦輪增壓器，僅在負載在延長周期內超過發動機的最大轉矩輸出時才被觸動；還提供兩檔變速器，以進一步加寬交通工具的負載範圍。混合制動系統提供再生制動，其中機械制動在電池組充滿、緊急事件或處於靜止的情況下可用；提供了控制機構來用以控制制動系統以在變化的環境下提供線性制動感覺。
[0017]授予Eriksson等人的美國專利6，625，978公開了一種用於燃燒發動機中的排放氣體淨化的裝置和方法，該燃燒發動機包括用於使排放氣體從發動機再循環至其進氣口的布置。排放氣體淨化布置適於將排放氣體中的成分轉換成對環境危害較小的物質。過濾器布置包括適於從顆粒成分發出排放氣體的至少一個過濾器。該過濾器適於僅淨化EGR排放氣體。根據本發明的另一個方面，過濾器布置成與排放氣體淨化布置的至少一個轉換器單元成熱傳遞關係，以便從轉換器單元接收加熱來通過其中沉積的顆粒成分的燃燒來促進過濾器的再生。
[0018]授予Gray, Jr.的美國專利6，651，432公開了一種操作內燃發動機的方法，其中進入的環境空氣通過穿過至少一個壓縮機的通路升壓到較高壓力，且然後引入內燃發動機中。燃料也引入內燃發動機中來用於在接近目標值的燃燒溫度下與填充空氣混合提供燃燒。將感測包括轉矩需求(例如，加速踏板壓下)的各種發動機操作參數，且升壓以與感測的轉矩需求的變化成比例的方式變化，以便將燃燒溫度大致保持在目標值，即，低於2100開氏度。
[0019]授予van Nieuwstadt的美國專利6，732，723公開了一種用於控制內燃發動機的EGR率的方法及系統，其包括測量傳遞至進氣節流閥的質量空氣流，以及期望的質量空氣流。將產生代表測量的質量空氣流與期望的質量空氣流之間的差異的誤差信號。將響應於此類產生的誤差信號來產生一對控制信號。成對的控制信號中的一者用於調整進氣節流閥來控制穿過此類進氣節流閥的質量空氣流。成對的控制信號中的另一個用於調整穿過EGR閥的EGR流。成對的控制信號操作進氣節流閥和EGR閥來驅動誤差信號歸零。在一個實施例中，用於調整EGR閥的一個控制信號用於僅在進氣節流閥在經由此類進氣節流閥來將大致最大的質量空氣流提供至發動機的進口的位置時才提供此類調整。在另一個實施例中，成對的控制信號操作成僅在此類誤差信號不能僅通過來自EGR閥的調整朝零驅動時將節流閥驅動至閉合位置。
[0020]授予Solomon的美國專利6，739，139公開了一種熱泵系統，其包括熱發生器、具有熱力發動機缸室的通過熱發生器供有熱力發動機工作流體的熱力發動機、熱力發動機活塞，以及熱力發動機活塞杆。預熱室使用熱力發動機工作流體來加熱熱力發動機缸室。使用壓縮機工作流體的由熱力發動機驅動的壓縮機具有壓縮機缸室、壓縮機活塞和壓縮機活塞杆，隔離件分離和連結熱力發動機活塞杆和壓縮機活塞杆。密封組件與分離熱力發動機工作流體和壓縮機工作流體的隔離件相關聯，且與閥組件相關聯，閥組件與熱力發動機缸室連通，且控制熱力發動機工作流體進入和離開熱力發動機。
[0021]授予Ross的美國專利6，896，789公開了一種用於產生一種或多種氣體來加強具有進口的內燃發動機中的燃燒的系統。該系統包括:電解池，其用於在壓力下生成一種或多種燃燒加強氣體；氣體導管，其用於將電解池連接到內燃發動機上；以及流動調節器，其操作地連接在電解池與發動機的進口之間，以用於調節燃燒加強氣體至發動機的流動。
[0022]授予Solomon的美國專利7，003，964公開了一種熱泵系統，其包括熱發生器、具有熱力發動機缸室的通過熱發生器供有熱力發動機工作流體的熱力發動機、熱力發動機活塞，以及熱力發動機活塞杆。預熱室使用熱力發動機工作流體來加熱熱力發動機缸室。由熱力發動機驅動的壓縮機使用壓縮機工作流體，該壓縮機具有壓縮機缸室、壓縮機活塞和壓縮機活塞杆。隔離件分離和連結熱力發動機活塞杆和壓縮機活塞杆，且與隔離件相關聯的密封組件分離熱力發動機工作流體和壓縮機工作流體，且閥組件與熱力發動機缸室連通，且控制熱力發動機工作流體進入和離開熱力發動機。
[0023]授予Solomon的美國專利7，207，188公開了一種熱泵系統，其包括熱發生器、具有熱力發動機缸室的通過熱發生器供有熱力發動機工作流體的熱力發動機、熱力發動機活塞，以及熱力發動機活塞杆。預熱室使用熱力發動機工作流體來加熱熱力發動機缸室。由熱力發動機驅動的壓縮機使用壓縮機工作流體，該壓縮機具有壓縮機缸室、壓縮機活塞和壓縮機活塞杆。隔離件分離和連結熱力發動機活塞杆和壓縮機活塞杆，且與隔離件相關聯的密封組件分離熱力發動機工作流體和壓縮機工作流體。閥組件與熱力發動機缸室連通，且控制熱力發動機工作流體進入和離開熱力發動機。
[0024]授予Solomon的美國專利申請2004/0237562公開了一種熱泵系統，其包括熱發生器、具有熱力發動機缸室的通過熱發生器供有熱力發動機工作流體的熱力發動機、熱力發動機活塞，以及熱力發動機活塞杆。預熱室使用熱力發動機工作流體來加熱熱力發動機缸室。由熱力發動機驅動的壓縮機使用壓縮機工作流體，該壓縮機具有壓縮機缸室、壓縮機活塞和壓縮機活塞杆。隔離件分離和連結熱力發動機活塞杆和壓縮機活塞杆。與隔離件相關聯的密封組件分離熱力發動機工作流體和壓縮機工作流體。閥組件與熱力發動機缸室連通，且控制熱力發動機工作流體進入和離開熱力發動機。
[0025]授予Solomon的美國專利申請2006/0117783公開了一種熱泵系統，其包括熱發生器、具有熱力發動機缸室的通過熱發生器供有熱力發動機工作流體的熱力發動機、熱力發動機活塞，以及熱力發動機活塞杆。預熱室使用熱力發動機工作流體來加熱熱力發動機缸室。由熱力發動機驅動的壓縮機使用壓縮機工作流體，該壓縮機具有壓縮機缸室、壓縮機活塞和壓縮機活塞杆。隔離件分離和連結熱力發動機活塞杆和壓縮機活塞杆。與隔離件相關聯的密封組件分離熱力發動機工作流體和壓縮機工作流體。閥組件與熱力發動機缸室連通，且控制熱力發動機工作流體進入和離開熱力發動機。
[0026]已經開發出各種其它系統以試圖解決該問題，然而都不能完全地滿足具有將使使用者能夠符合制定的反空轉要求的"環境友好"的HVAC系統的需求。
[0027]儘管前述現有技術已經貢獻了 HVAC系統和發電領域中的發展，但這些現有技術的專利都還未解決應用於商業運輸行業的本領域中的需求。
[0028]因此，本發明的目的在於提供一種依靠溫度中的差異操作的通用熱力發動機形式的改進的設備。
[0029]本發明的另一個目的在於提供一種用於向空調系統供能的通用熱力發動機形式的改進的設備。
[0030]本發明的另一個目的在於提供一種滿足反空轉要求的用於向空調系統供能的通用熱力發動機形式的改進的設備。
[0031]本發明的另一個目的在於提供一種具有最低環境影響的用於向空調系統供能的通用熱力發動機形式的改進的設備。
[0032]本發明的另一個目的在於提供一種用於驅動線性發電機的通用熱力發動機形式的改進的設備。
[0033]本發明的另一個目的在於提供一種操作者使用簡單的改進的設備。
[0034]本發明的另一個目的在於提供一種容易成本效益合算地生產的通用熱力發動機形式的改進的設備。
[0035]前述內容已經概述了本發明的更相關的目的中的一些。這些目的應當看作是僅示出本發明的更顯著的特徵和應用中的一些。許多其它有益的結果可通過以不同方式應用使用公開的本發明或改變本發明來獲得。因此，通過參照本發明的概述和描述本發明的優選實施例的詳細描述可得到完全理解本發明的其他目的。
【發明內容】
[0036]本發明由所附權利要求限定，其中特定的實施例在附圖中示出。為了概述本發明的目的，本發明涉及一種用於將能量從輸入熱源轉換成輸出的改進的通用熱力發動機。通用熱力發動機包括熱力發動機區段和輸出區段。熱力發動機區段包括收納熱力發動機活塞的熱力發動機開孔。熱力發動機閥組件與熱力發動機開孔連通來用於實現熱力發動機活塞的往復運動。輸出區段包括收納輸出活塞的輸出開孔。活塞杆使熱力發動機活塞與輸出活塞互連。控制器控制熱力發動機閥組件來根據來自於輸出區段的期望輸出操作熱力發動機區段。
[0037]熱源可包括石油產品的燃燒、太陽能熱源、地熱源或副產物熱源。輸出可包括靜止的或移動的空調系統或發電機。
[0038]在一個實例中，輸出區段可包括用於提供第二流體的溫度和壓力中的第二差異的輸出壓縮機。在備選方案中，輸出區段包括靜止的或移動的空調系統、發電機等。
[0039]在另一個實施例中，本發明併入用於將能量從輸入熱源轉換成輸出的通用熱力發動機中，包括熱力發動機區段和輸出區段。熱力發動機區段包括限定在第一熱力發動機本體端部與第二熱力發動機本體端部之間的熱力發動機開孔的熱力發動機本體。熱力發動機活塞位於熱力發動機開孔中。第一熱力發動機閥組件固定到熱力發動機本體的第一端部上。第二熱力發動機閥組件固定到熱力發動機本體的第二端部上。輸出區段包括限定在第一輸出本體端部與第二輸出本體端部之間延伸的輸出開孔的輸出本體。輸出活塞位於輸出開孔中。活塞杆使熱力發動機活塞與輸出活塞互連。控制器控制第一熱力發動機閥組件和第二熱力發動機閥組件來根據來自於輸出區段的期望輸出操作熱力發動機區段。
[0040]在一個特定實施例中，第一球面軸承和第二球面軸承設置在活塞杆的相對端部上，以使熱力發動機活塞與輸出活塞互連。密封件介於使熱力發動機活塞與輸出活塞互連的往復活塞杆的相對端部之間。密封件可包括彈簧激勵的聚合物密封件、T型液壓密封件、加載的K型密封件，等。
[0041]傳感器感測熱力發動機開孔內的熱力發動機活塞的位置。傳感器可包括霍爾效應傳感器、機械位置傳感器、光學傳感器、壓力傳感器等，以用於感測熱力發動機活塞在熱力發動機開孔內的位置。
[0042]第一熱力發動機閥組件和第二熱力發動機閥組件中的各個均包括流體操作的梭和單向簧片閥。螺線管操作的控制閥引送蒸氣來操作蒸氣操作的梭閥。
[0043]前述內容已經較寬地概述了本發明的特別相關且重要的特徵，以便可更好地理解隨後的詳細描述，以便可更完全地認識到本發明對此領域的貢獻。下文將描述形成本發明的主題的本發明的附加特徵。本領域的技術人員應當認識到的是，所公開的構想和特定實施例可容易地用作改變或設計其它結構來用於執行本發明的相同目的的基礎。本領域的技術人員還應當認識到的是，此類等同構造並未脫離本發明的精神和範圍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0044]為了更完整地理解本發明的性質和目的，將對結合附圖進行的以下詳細描述進行參照，在附圖中:
圖1為示為具有結合本發明的通用熱力發動機的移動空調系統的8系列拖拉機的機動交通工具的後部等距視圖；
圖2為圖1中的移動空調系統的詳細等距視圖；
圖3為示出結合本發明的通用熱力發動機的靜止空調系統的類似於圖2的等距視圖； 圖4為圖2中的蒸氣發生器的放大等距視圖；
圖5為圖4中的側視圖；
圖6為沿圖4中的線6-6的截面視圖；
圖6A為沿圖4中的線6A-6A的截面視圖；
圖7為圖4至圖6中的蒸氣發生器的芯的放大側視圖；
圖8為圖2中的一部分的放大視圖；
圖9為圖8中的一部分的放大視圖；
圖10為本發明的通用熱力發動機的等距視圖； 圖11為圖10中的通用熱力發動機的側視圖；
圖12為沿圖11中的線12-12的截面視圖；
圖13為具有位於第一位置的通用熱力發動機的沿圖11中的線13-13的減小的截面視
圖；
圖14為沿圖11中的線14-14的截面視圖；
圖15為沿圖11中的線15-15的截面視圖；
圖16為沿圖11中的線16-16的截面視圖；
圖17為沿圖11中的線17-17的截面視圖；
圖18為沿圖11中的線18-18的截面視圖；
圖19為具有位於第二位置的通用熱力發動機的類似於圖13的截面視圖；
圖20為具有位於第二位置的通用熱力發動機的類似於圖14的截面視圖；
圖21為具有位於第二位置的通用熱力發動機的類似於圖15的截面視圖；
圖22為具有位於第二位置的通用熱力發動機的類似於圖16的截面視圖；
圖23為具有位於第二位置的通用熱力發動機的類似於圖17的截面視圖；
圖24為具有位於第二位置的通用熱力發動機的類似於圖18的截面視圖；
圖25為具有位於第三位置的通用熱力發動機的類似於圖19的截面視圖；
圖26為具有位於第三位置的通用熱力發動機的類似於圖20的截面視圖；
圖27為具有位於第三位置的通用熱力發動機的類似於圖21的截面視圖；
圖28為具有位於第三位置的通用熱力發動機的類似於圖22的截面視圖；
圖29為具有位於第三位置的通用熱力發動機的類似於圖23的截面視圖；
圖30為具有位於第三位置的通用熱力發動機的類似於圖24的截面視圖；
圖31為具有位於第四位置的通用熱力發動機的類似於圖25的截面視圖；
圖32為具有位於第四位置的通用熱力發動機的類似於圖26的截面視圖；
圖33為具有位於第四位置的通用熱力發動機的類似於圖27的截面視圖；
圖34為具有位於第四位置的通用熱力發動機的類似於圖28的截面視圖；
圖35為具有位於第四位置的通用熱力發動機的類似於圖29的截面視圖；
圖36為具有位於第四位置的通用熱力發動機的類似於圖30的截面視圖；
圖37為具有位於第五位置的通用熱力發動機的類似於圖31的截面視圖；
圖38為具有位於第五位置的通用熱力發動機的類似於圖32的截面視圖；
圖39為具有位於第五位置的通用熱力發動機的類似於圖33的截面視圖；
圖40為具有位於第五位置的通用熱力發動機的類似於圖34的截面視圖；
圖41為具有位於第五位置的通用熱力發動機的類似於圖35的截面視圖；
圖42為具有位於第五位置的通用熱力發動機的類似於圖36的截面視圖；
圖43為構造成用於生成電功率的本發明的通用熱力發動機的等距視圖；
圖44為圖42中的通用熱力發動機的側視圖；
圖45為沿圖43中的線44-44的截面視圖；
圖45A為圖45中的一部分的放大視圖；
圖46為具有備選熱源和備選電負載的圖42至圖44的通用熱力發動機的圖；
圖47為關於本發明的通用熱力發動機的熱力發動機區段的控制系統的一部分的框圖；
圖48為關於本發明的通用熱力發動機的輸出區段的控制系統控制的一部分的框圖；圖49為連接在圖2中的移動空調系統中的本發明的通用熱力發動機的第二實施例的等距視圖；
圖50為圖49中的一部分的放大視圖；
圖51為本發明的通用熱力發動機的第二實施例的等距視圖；
圖52為圖51中的通用熱力發動機的第二實施例的側視圖；
圖53為沿圖52中的線53-53的截面視圖；
圖54為沿圖52中的線54-54的截面視圖；
圖55為沿圖52中的線55-55的截面視圖；
圖56為沿圖52中的線56-56的截面視圖；
圖57為關於本發明的通用熱力發動機的第二實施例的熱力發動機區段的控制系統的第二實施例的一部分的框圖；以及
圖58為關於本發明的通用熱力發動機的第二實施例的輸出區段的控制系統控制的第二實施例的一部分的框圖。
[0045]類似的參考標號表示若干附圖的圖的各處的類似部分。
【具體實施方式】
[0046]圖1為具有乘客隔間或駕駛室12的交通工具10的後部等距視圖，乘客隔間或駕駛室12具有後壁13。在該實例中，交通工具10示為8系列牽引拖拉機，但應當理解的是，本說明書中構想的交通工具包括每一種描述中的陸地交通工具和海上船舶。
[0047]交通工具10由接收來自於燃料箱16和18的柴油燃料的常規柴油發動機14供能。柴油發動機14包括冷卻系統20，其中冷卻液體22循環穿過柴油發動機14來由常規散熱器(未示出)冷卻。加熱器24連接到冷卻系統20上來用於以常規方式加熱乘客隔間12。加熱器24在柴油發動機14操作期間在乘客隔間12中提供熱。
[0048]空調系統26由柴油發動機14以常規方式供能。空調系統26在柴油發動機14操作期間向乘客隔間12提供空氣調節。恆溫器27
加熱器24和空調系統26操作成用以在柴油發動機14操作期間保持乘客隔間12的適合溫度。加熱器24和空調系統26在柴油發動機14的非操作周期期間不操作。反空轉法規限制交通工具10的柴油發動機14在非道路行駛周期期間操作。本發明結合了移動加熱器系統30和蒸氣發生器40以及移動空調系統50來在柴油發動機14非操作周期期間向乘客隔間12提供適合的溫度。
[0049]移動空調系統50包括位於交通工具10的乘客隔間或駕駛室12外側的發動機冷凝器51和輸出冷凝器52。輸出蒸發器53位於交通工具10的乘客隔間或駕駛室12內。發動機冷凝器51和輸出冷凝器52安裝在固定於交通工具10的乘客隔間或駕駛室12的後壁13上的移動空調模塊54內。發動機冷凝器51和輸出冷凝器52成角地安裝在移動空氣調節模塊54的相對側上，以用於確保移動空調系統50不會干擾交通工具10的轉動。恆溫器56向移動加熱器系統30和移動空調系統50提供溫度輸入。
[0050]本發明的通用熱力發動機60位於移動空調模塊54內，以用於在柴油發動機14的非操作期間向移動空調系統50供能。移動空調系統50遵照反空轉法規來向乘客隔間12提供空氣調節。
[0051]圖2為圖1中的移動加熱器系統30以及移動空調系統50的詳細等距視圖。移動加熱器系統30在柴油發動機14的非操作周期期間向乘客隔間12提供熱，以及向移動空調系統50提供輸入熱源。
[0052]在該實施例中，移動加熱器系統30包括具有柴油燃料輸入端32和空氣輸入端33的液體循環加熱器31。柴油燃燒器34位於液體循環加熱器31內來用於燃燒來自於柴油燃料輸入端32的柴油燃料。來自於燃燒的柴油燃料的蒸氣經由柴油排放口 35排出。
[0053]液體循環加熱器31包括液體輸入端36和液體輸出端37，其中液體泵38位於其間。液體循環加熱器31加熱進入液體輸入端36的液體，且通過液體泵38的操作來從液體輸出端37排出液體。液體循環加熱器31在柴油發動機14的非操作期間通過燃燒柴油燃料來提供加熱的液體。
[0054]移動加熱器系統30連接到蒸氣發生器40上。在該實施例中，液體循環加熱器31的液體輸入端36和液體輸出端37連接到蒸氣發生器40的主液體輸入端41和主液體輸出端42上。流過主液體輸入端41和主液體輸出端42的加熱的液體與在副液體輸入端43與副液體輸出端44之間流動的流體交換熱。下文參照圖4至圖7呈現了蒸氣發生器40的更詳細的闡述。
[0055]在該實例中，移動加熱器系統30包括可選的冷卻系統聯接件70。冷卻系統聯接件70包括將柴油發動機14的冷卻系統20連接到蒸氣發生器40上的液體輸入端71和液體輸出端72。輸入閥73和輸出閥74選擇對柴油發動機14的液體循環加熱器31與冷卻系統20之間的蒸氣發生器40的輸入。來自於液體循環加熱器31的加熱液體在柴油發動機14的非操作期間使用，而來自於柴油發動機14的冷卻系統20的加熱液體可用於在交通工具10操作期間補充或替換常規的空調系統26。
[0056]圖3為示出結合本發明的通用熱力發動機60的備選空調系統50A的類似於圖2的等距視圖。備選空調系統50A事實上可安裝在沒有交通工具10中發現的柴油發動機14的任何類型的結構IOA上。該結構IOA可包括靜止結構，如家裡、建築物等。此外，結構IOA可包括沒有柴油發動機14或電力的移動結構，如活動辦公室、貨運貨櫃、冷藏隔間等。
[0057]圖3示出了用以產生液體溫度中的差異來向本發明的通用熱力發動機60供能的熱源的各種實例。熱源30A代表用於燃燒石油產品如天然氣、丙烷等的燃燒器。熱源30B代表地熱源。熱源30C代表太陽能熱源。熱源30D代表副產物熱源。本領域的技術人員應當認識到的是，用於向本發明的通用熱力發動機60供能的熱源不應當限於本文闡明的熱源的特定備選實例。圖3中的設備的其餘部分與圖2相同。
[0058]圖4至圖7為圖2和圖3的蒸氣發生器40的放大視圖。加熱的液體進入主液體輸入端41，且在從主液體輸出端42離開之前傳遞至芯46附近。流體進入副液體輸入端43，且穿過芯46內的內腔47來從副蒸氣輸出端44離開。螺線表面翼片48圍繞芯46螺線形卷繞，以增大芯46的表面面積來加強進入主液體輸入端41的液體與離開副蒸氣輸出端44的流體之間的熱傳遞。
[0059]圖8為更詳細地示出通用熱力發動機60的圖2中的一部分的放大視圖。發動機區段輸入系統80使蒸氣發生器40與通用熱力發動機60互連。發動機區段輸出系統90使通用熱力發動機60和發動機冷凝器51互連。
[0060]通用熱力發動機60包括發動機區段100和輸出區段150。通用熱力發動機60還包括閥組件，閥組件包括發動機區段閥組件110、中心閥組件120和輸出區段閥組件160。
[0061]發動機區段輸入系統80包括連接到通用熱力發動機60的發動機區段100上的第一發動機區段輸入端81和第二發動機區段輸入端82。第一發動機區段輸入端81和第二發動機區段輸入端82分別連接到通用熱力發動機60的發動機閥組件110和中心閥組件120上。發動機區段輸出系統90包括由導管93連接到發動機冷凝器51上的第一發動機區段輸出端91和第二發動機區段輸出端92。第一發動機區段輸出端91和第二發動機區段輸出端92分別連接到通用熱力發動機60的發動機閥組件110和中心閥組件120上。流體從發動機冷凝器51經由導管94、冷凝泵95和導管96返回至蒸氣發生器40的流體輸入端43。
[0062]輸出區段輸出系統180包括連接到通用熱力發動機60的輸出區段150上的第一輸出區段輸出端181和第二輸出區段輸出端182。第一輸出區段輸出端181和第二輸出區段輸出端182分別連接到通用熱力發動機60的中心閥組件120和輸出閥組件160上。第一輸出區段輸出端181和第二輸出區段輸出端182經由導管183連接到如圖2中最佳示出的輸出冷凝器52上。輸出冷凝器52經由導管184連接到輸出蒸發器53上。計量裝置185插入輸出冷凝器52與輸出蒸發器53之間的導管184中。
[0063]輸出區段輸入系統190包括連接到通用熱力發動機60的輸出區段150上的第一輸出區段輸入端191和第二輸出區段輸入端192。第一輸出區段輸入端191和第二輸出區段輸入端192分別連接到通用熱力發動機60的中心閥組件120和輸出閥組件160上。第一輸出區段輸入端191和第二輸出區段輸入端192經由導管193連接到輸出蒸發器53上。
[0064]圖9為不出用於通用熱力發動機60的閥促動器系統200的圖8的一部分的放大視圖。閥促動器系統200包括由閥促動器204操作的梭閥202。閥促動器204由連接器206和208連接到圖47中所示的邏輯板上，這將在下文中更詳細地描述。閥促動器204使梭閥202在第一位置與第二位置(未示出)之間移動。作為備選，閥促動器204為由閥控制器206操作的螺線管。
[0065]高壓供應管線210連接到發動機區段輸入系統80上，而低壓供應管線220連接到發動機區段輸出系統90上。供應管線211和212將梭閥202分別到連接到發動機閥組件110和中心閥組件120上。同樣，供應管線221和222將梭閥202分別連接到發動機閥組件110和中心閥組件120上。梭閥在梭閥處於第一位置(未示出)時將高流體壓力和低流體壓力提供給供應管線211和221，且在梭閥處於第二位置(未示出)時將低流體壓力和高流體壓力提供給供應管線211和221。如下文將更詳細描述的那樣，閥促動器系統200操作通用熱力發動機60。
[0066]發動機區段傳感器231和輸出區段傳感器232分別位於發動機閥組件110和輸出閥組件160中。發動機區段傳感器231和輸出區段傳感器232感測發動機活塞106和輸出活塞156的位置。連接器233和234將發動機區段傳感器231和輸出區段傳感器232連接到圖47中所示的邏輯板上。
[0067]圖10至圖12為本發明的通用熱力發動機60的各種視圖。本發明的通用熱力發動機 60 為授予 Solomon 的美國專利 5，275，014,6, 739，139,7, 003，964 和 7，207，188 的改
進，這些專利通過弓I用併入就像完整在本文中闡述一樣。[0068]通用熱力發動機60的發動機區段100在遠端101與近端102之間延伸。遠端101密封到發動機閥組件110上。近端102密封到中心閥組件120上。發動機區段100通過擰入中心閥組件120中的緊固件103固定到發動機閥組件110和中心閥組件120上。發動機區段100限定開孔105。發動機活塞106位於開孔105內來用於在其中往復移動。發動機活塞106包括限定肩部108和109的貫穿孔口 107。
[0069]通用熱力發動機60的輸出區段150在遠端151與近端152之間延伸。遠端151圍繞組件160密封到輸出區段上，而近端152密封到中心閥組件120上。輸出區段150通過擰入中心閥組件120中的緊固件153固定到輸出區段閥組件160和中心閥組件120上。輸出區段151限定開孔155。輸出活塞156位於開孔155內來用於在其中往復移動。輸出活塞156包括限定肩部158和159的貫穿孔口 157。
[0070]連接杆140使發動機活塞106經由發動機聯接件130和輸出聯接件170與輸出活塞156互連。連接杆140包括發動機球面軸承141和輸出球面軸承142。連接杆140延伸穿過中心閥組件120中的中心孔口 121。密封件122提供成用於從輸出開孔155密封發動機孔口 105。軸140可塗布有回彈性聚合材料如特氟龍等。
[0071]包括聯接肩部131的發動機聯接件130收納在活塞106的孔口 107內，其中聯接肩部131與活塞106的肩部108接合。發動機聯接件130限定用於收納連接杆140的球面軸承141的軸承收納件132。軸承銷133將球面軸承141固定到發動機聯接件130上。應當理解的是，在發動機聯接件130插入發動機活塞106的孔口 107內之前，軸承銷133將球面軸承141固定到發動機聯接件130上。
[0072]發動機固持件135從發動機活塞106的相對側插入,其中發動機固持件肩部136與發動機活塞106的肩部109接合。發動機固持件135通過螺紋接合137固定到發動機聯接件130上。螺紋接合137確保了發動機聯接件130和發動機固持件135固定到發動機活塞106上。發動機固持件135支承磁鐵138來用於與傳感器231協作，以用於感測發動機開孔105內的發動機活塞106的位置。
[0073]包括聯接肩部171的輸出聯接件170收納在活塞156的孔口 157內，其中聯接肩部171與活塞156的肩部158接合。輸出聯接件170限定軸承收納件172來用於收納連接杆140的球面軸承142。軸承銷173將球面軸承142固定到輸出聯接件170上。
[0074]輸出固持件175從輸出活塞156的相對側插入,其中輸出固持件肩部176與輸出活塞156的肩部159接合。輸出固持件175通過螺紋接合177固定到輸出聯接件170上。螺紋接合177確保了輸出聯接件170和輸出固持件175固定到輸出活塞156上。輸出固持件175支承磁鐵178來用於與傳感器232協作，以用於感測輸出開孔155內的輸出活塞156的位置。
[0075]圖13至圖18為本發明的通用熱力發動機60的各種視圖，其中通用熱力發動機60位於第一位置。發動機活塞106和輸出活塞156設置在最右側位置上。
[0076]圖14和圖15為示出發動機閥組件110的截面視圖。發動機閥組件110包括可滑動地收納閥114的閥開孔113。梭閥114大致為圓柱形，其具有限定梭閥流動區115的減小面積的區。螺紋蓋116將梭閥固持在閥開孔113內。供應管線211和221與閥開孔113的相對端部連通。供應管線211和221之間的流體壓力中的差異將使梭閥114在閥開孔113內移動。[0077]圖16至圖18為示出中心閥組件120的截面視圖。中心閥組件120包括可滑動地收納梭閥124的閥開孔123。梭閥124大致為圓柱形，其具有限定梭閥流動區125的減小面積的區。螺紋蓋126將梭閥固持在閥開孔123內。供應管線212和222與閥開孔123的相對端部連通。供應管線212和222之間的流體壓力中的差異將使梭閥124在閥開孔123內移動。
[0078]梭閥114和124控制引送至通用熱力發動機60的發動機區段100的第一流體的流體壓力。第一流體在發動機區段100、發動機冷凝器51和蒸氣發生器40之間的閉合通路中流動。至發動機區段100的第一流體的流體壓力的控制導致發動機活塞106和輸出活塞156分別在開孔105和155內往復。
[0079]圖17和圖18為示出位於中心閥組件120內的簧片閥127和128的截面視圖。簧片閥127位於接近第一輸出區段輸出端181，而簧片閥128位於接近第二輸出區段輸入端192。簧片閥127和128為由施加到簧片閥127和128的表面上的壓力操作的單向閥。
[0080]圖13為示出位於輸出區段閥組件160內的簧片閥161和162的截面視圖。簧片閥161位於接近第一輸出區段輸入端191，而簧片閥162位於接近第二輸出區段輸出端182。
[0081]第二流體在輸出區段150、輸出冷凝器52和輸出蒸發器53之間的閉合通路中流動。與簧片閥161和162組合的簧片閥127和128控制來自於通用熱力發動機60的輸出區段150的蒸氣形式的第二流體的流動方向。從輸出區段150經由輸出冷凝器52、計量裝置185和輸出蒸發器53的第二流體的流體流導致期望空間中的空氣調節或製冷。如本領域的技術人員應當公知的那樣，第二流體根據卡諾循環操作。
[0082]圖19至圖24示出了位於第二位置的通用熱力發動機60。發動機活塞106和輸出活塞156示為從右側移動至最左側位置。第一流體流入第二發動機輸入端82中來使發動機活塞106移動至圖19中的左側。當發動機活塞106移動至圖19中的左側時，第一流體從第一發動機輸出端91流動。
[0083]與此相伴的是，第二流體從第一輸出區段輸出端181流過簧片閥127來流入輸出冷凝器52中。第二流體從輸出蒸發器53經由簧片閥161流入第一輸出區段輸入端191中。
[0084]圖25至圖30示出了位於第三位置的通用熱力發動機60。發動機活塞106和輸出活塞156設置在最左側位置。來自於供應管線221的第一流體的流體壓力使梭閥114移動至圖26和圖27中所示的位置。來自於供應管線222的第一流體的流體壓力使梭閥124移動至圖28和圖29中所示的位置。梭閥114的位置使第一流體能夠進入第一發動機輸入端81來將發動機活塞106朝圖25中的右側推動。梭閥124的位置使第一流體能夠在發動機活塞106朝圖25中的右側移動時從第二發動機輸出端92離開。
[0085]圖31至圖36不出了位於第四位置的通用熱力發動機60。發動機活塞106和輸出活塞156示為從最左側位置移動至右側。第一流體流入第一發動機輸入端81來使發動機活塞106移動至圖31中的右側。當發動機活塞106移動至圖31中的右側時，第一流體從第二發動機輸出端92流動。
[0086]與此相伴的是，第二流體從第二輸出區段輸出端182流過簧片閥162來流入輸出冷凝器52中。第二流體從輸出蒸發器53經由簧片閥128流入第二輸出區段輸入端192中。
[0087]圖37至圖42示出了位於第五位置的通用熱力發動機60。類似於圖13至圖18，發動機活塞106和輸出活塞156設置在最右側位置上。來自於供應管線211的第一流體的流體壓力施加成將梭閥114移動至圖20和圖21中所示的位置。
[0088]來自於供應管線212的第一流體的流體壓力施加成使梭閥124移動至圖22和圖23中所示的位置。梭閥114的位置使第一流體能夠進入第二發動機輸入端82來將發動機活塞106朝圖37中的左側推動。梭閥124的位置使第一流體能夠在發動機活塞106朝圖37中的左側移動時從第一發動機輸出端91離開。
[0089]在操作中，加熱的第一流體提供給包括第一發動機輸入端81和第二發動機輸入端82的發動機區段輸入系統80。梭閥114和124將加熱的第一流體交替地引送至發動機活塞106的相對側。第一流體由包括第一發動機輸出端91和第二發動機輸出端92的發動機區段輸出系統90排出。排出的第一流體由發動機冷凝器51冷卻，從而產生流體溫度中的差異來向通用熱力發動機60供能。
[0090]發動機活塞106的往復操作導致輸出活塞156的往復移動。第二流體由包括第一輸出區段輸出端81和第二輸出區段輸出端82的輸出區段輸出系統180交替地排出。壓縮的第二流體引送至輸出冷凝器52來用於冷卻壓縮的第二流體。壓縮的第二流體傳遞至計量裝置185來冷卻蒸發器53。
[0091]圖43至圖45為構造成用於生成電功率的本發明的通用熱力發動機60E的各種視圖。通用熱力發動機60E包括發動機區段100E和輸出區段150E。發動機區段100E包括開孔105E，其中發動機活塞106E可滑動地設置在開孔105E內。發動機區段100E與圖8至圖42中所示的發動機區段100相同。
[0092]輸出區段105E包括開孔155E，其中輸出活塞156E可滑動地設置在開孔155E內。輸出活塞156E以類似於圖8至圖42的方式由連接杆140E連接到發動機活塞106E上。
[0093]輸出活塞156E包括用於與圍繞輸出區段150E卷繞的電線圈242E協作的永磁鐵240E。發動機活塞106E的往復移動導致永磁鐵240E在電線圈242E內往復移動來用於生成電流。
[0094]圖46為具有備選的熱源30E和備選的電負載250E的圖43至圖45的通用熱力發動機60E的圖。在該實例中，備選的熱源30E包括太陽能熱源31E、地熱源32E、天然氣或丙烷熱源33E或任何其它混雜的熱源34E。
[0095]由通用熱力發動機60E產生的電能可以以各種方式使用或儲存。備選的電負載250E的若干實例包括電池儲存器251E、電容儲存器252E、直接的電使用253E和電網聯結逆變器254，以將電功率傳遞至電網。
[0096]圖47和圖48為關於熱力發動機區段100的控制系統300的一部分310和關於本發明的通用熱力發動機60的輸出區段的控制系統300的一部分320。
[0097]圖49為連接在圖2中的移動空調系統50中的本發明的通用熱力發動機60F的第二實施例的等距視圖。參照圖2來完整闡述移動空調系統50。通用熱力發動機60F的第二實施例替換圖2至圖42中所示的通用熱力發動機60。
[0098]圖50為更詳細地示出通用熱力發動機60F的圖49中的一部分的放大視圖。發動機區段輸入系統80使蒸氣發生器40與通用熱力發動機60F互連。發動機區段輸出系統90使通用熱力發動機60F和發動機冷凝器51互連。
[0099]通用熱力發動機60F包括發動機區段100F和輸出區段150F。通用熱力發動機60F還包括閥組件，閥組件包括發動機區段閥組件110F、中心閥組件120F和輸出區段閥組件 160F。
[0100]發動機區段輸入系統80包括連接到通用熱力發動機60F的發動機區段100F上的第一發動機區段輸入端81和第二發動機區段輸入端82。第一發動機區段輸入端81和第二發動機區段輸入端82分別連接到發動機閥組件IlOF和中心閥組件120F上。發動機區段輸出系統90包括由導管93連接到發動機冷凝器51上的第一發動機區段輸出端91和第二發動機區段輸出端92。第一發動機區段輸出端91和第二發動機區段輸出端92分別連接到發動機閥組件IlOF和中心閥組件120F上。流體從發動機冷凝器51經由導管94、冷凝泵95和導管96返回至蒸氣發生器40的流體輸入端43。
[0101]輸出區段輸出系統180包括連接到通用熱力發動機60F的輸出區段150F上的第一輸出區段輸出端181和第二輸出區段輸出端182。第一輸出區段輸出端181和第二輸出區段輸出端182分別連接到中心閥組件120F和輸出閥組件160F上。第一輸出區段輸出端181和第二輸出區段輸出端182經由導管183連接到輸出冷凝器52上。輸出冷凝器52經由導管184連接到輸出蒸發器53上。
[0102]輸出區段輸入系統190包括連接到通用熱力發動機60F的輸出區段150F上的第一輸出區段輸入端191和第二輸出區段輸入端192。第一輸出區段輸入端191和第二輸出區段輸入端192分別連接到中心閥組件120F和輸出閥組件160F上。第一輸出區段輸入端191和第二輸出區段輸入端192經由導管193連接到輸出蒸發器53上。
[0103]閥促動器系統200包括由閥促動器204操作的梭閥202。閥促動器204由連接器206和208連接到圖57中所示的邏輯板的第二實施例上。如前文所述，閥促動器204使梭閥202在第一位置與第二位置之間移動。
[0104]高壓供應管線210連接到發動機區段輸入系統80上，而低壓供應管線220連接到發動機區段輸出系統90上。供應管線211和212將梭閥202分別到連接到發動機閥組件IlOF和中心閥組件120F上。同樣，供應管線221和222將梭閥202分別連接到發動機閥組件IlOF和中心閥組件120F上。如前文所述，梭閥在梭閥202處於第一位置時將高流體壓力和低流體壓力提供給供應管線211和221，且在梭閥202處於第二位置時將低流體壓力和高流體壓力提供給供應管線211和221。
[0105]發動機區段傳感器231和輸出區段傳感器232分別位於發動機閥組件IlOF和輸出閥組件160F中。發動機區段傳感器231和輸出區段傳感器232感測發動機活塞106F和輸出活塞156F的位置。連接器233和234將發動機區段傳感器231和輸出區段傳感器232連接到圖58中所示的邏輯板的第二實施例上。
[0106]圖51至圖56示出了本發明的通用熱力發動機60F的第二實施例的各種視圖。圖2至圖42中所示的通用熱力發動機60的類似部分標有後面接F的相似的參考數字。
[0107]通用熱力發動機60F的發動機區段100F在遠端IOlF與近端102F之間延伸。遠端IOlF密封到發動機閥組件IlOF上。近端102F密封到中心閥組件120F上。發動機區段100F通過擰入中心閥組件120F中的緊固件103F固定到發動機閥組件IlOF和中心閥組件120F上。發動機區段100F限定開孔105F。發動機活塞106F位於開孔105F內來用於在其中往復移動。發動機活塞106F包括限定肩部108F和109F的貫穿孔口 107F。
[0108]通用熱力發動機60F的輸出區段150F在遠端151F與近端152F之間延伸。遠端151F圍繞組件160F密封到輸出區段上，而近端152F密封到中心閥組件120F上。輸出區段150F通過擰入中心閥組件120F中的緊固件153F固定到輸出區段閥組件160F和中心閥組件120F上。輸出區段151F限定開孔155F。輸出活塞156F位於開孔155F內來用於在其中往復移動。輸出活塞156F包括限定肩部158F和159F的貫穿孔口 157F。
[0109]連接杆140F使發動機活塞106F經由發動機聯接件130F和輸出聯接件170F與輸出活塞156F互連。連接杆140F包括發動機球面軸承141F和輸出球面軸承142F。連接杆140F延伸穿過中心閥組件120F中的中心孔口 121F。密封件122F提供成用於密封從輸出孔口 155F器的發動機孔口 105F。連接杆140F延伸穿過線性軸承140F。
[0110]包括聯接肩部131F的發動機聯接件130F收納在活塞106F的孔口 107F內，其中聯接肩部131F與活塞106F的肩部108F接合。發動機聯接件130F限定用於收納連接杆140F的球面軸承141F的軸承收納件132F。軸承銷133F將球面軸承141F固定到發動機聯接件130F 上。
[0111]發動機固持件135F從發動機活塞106F的相對側插入，其中發動機固持件肩部136F與發動機活塞106F的肩部109F接合。發動機固持件135F通過螺紋接合137F固定到發動機聯接件130F上。發動機固持件135F支承磁鐵138F來用於與傳感器231協作，以用於感測發動機開孔105F內的發動機活塞106F的位置。
[0112]包括聯接肩部171F的輸出聯接件170F收納在活塞156F的孔口 157F內，其中聯接肩部171F與活塞156F的肩部158F接合。輸出聯接件170F限定軸承收納件172F來用於收納連接杆140F的球面軸承142F。軸承銷173F將球面軸承142F固定到輸出聯接件170F上。
[0113]輸出固持件175F從輸出活塞156F的相對側插入，其中輸出固持件肩部176F與輸出活塞156F的肩部159F接合。輸出固持件175F通過螺紋接合177F固定到輸出聯接件170F上。輸出固持件175F支承磁鐵178F來用於與傳感器232F協作，以用於感測輸出開孔155F內的輸出活塞156F的位置。
[0114]圖54為示出發動機閥組件IlOF的截面視圖。發動機閥組件IlOF包括可滑動地收納梭閥114F的閥開孔113F。梭閥114F大致為圓柱形，其具有限定梭閥流動區115F的減小面積的區。螺紋蓋116F將梭閥114F固持在閥開孔113F內。供應管線211和221與閥開孔113F的相對端部連通。供應管線211和221之間的流體壓力中的差異將使梭閥114F在閥開孔113F內移動。
[0115]圖55為示出中心閥組件120F的截面視圖。中心閥組件120F包括可滑動地收納梭閥124F的閥開孔123F。梭閥124F大致為圓柱形，其具有限定梭閥流動區125F的減小面積的區。螺紋蓋126F將梭閥124F固持在閥開孔123F內。供應管線212和222與閥開孔123F的相對端部連通。供應管線212和222之間的流體壓力中的差異將使梭閥124F在閥開孔123F內移動。
[0116]梭閥114F和124F控制引送至通用熱力發動機60F的發動機區段100F的第一流體的流體壓力。第一流體在發動機區段100F、發動機冷凝器51和蒸氣發生器40之間的閉合通路中流動。至發動機區段100F的第一流體的流體壓力的控制導致發動機活塞106F和輸出活塞156F分別在開孔105F和155F內往復。
[0117]通用熱力發動機60F的第二實施例使用止回閥127F和128D和止回閥161F和162F來替代圖2至圖42中的通用熱力發動機60的簧片閥127和128和簧片閥161和162。止回閥127F和128D和止回閥161F和162F為彈簧加載的止回閥。
[0118]止回閥127D位於接近第一輸出區段輸出端181，而止回閥128D位於接近第二輸出區段輸入端192。止回閥161F位於接近第一輸出區段輸入端191，而止回閥162F位於接近第二輸出區段輸出端182。
[0119]圖49至圖56中所示的本發明的通用熱力發動機60F的第二實施例以類似於圖2至圖42中的通用熱力發動機60的操作的方式操作。
[0120]圖57和圖58為關於熱力發動機區段100F的控制系統300F的一部分310F和關於本發明的通用熱力發動機60F的第二實施例的輸出區段的控制系統300F的一部分320F的框圖。
[0121]本公開內容包括包含在所附權利要求中的內容以及前述描述的內容。儘管已經以一定具體程度以其優選形式描述了本發明，但應當理解的是，優選形式的本公開內容僅通過舉例的方式給出，且可採取詳細構造和部分的組合和布置的許多變化，而不會脫離本發明的精神和範圍。
【權利要求】
1.一種用於將能量從輸入熱源轉換成輸出的通用熱力發動機，包括: 熱力發動機區段，其包括收納熱力發動機活塞的熱力發動機開孔； 熱力發動機閥組件，其與所述熱力發動機開孔連通來用於實現所述熱力發動機活塞的往復運動； 輸出區段，其包括收納輸出活塞的輸出開孔； 活塞杆，其使所述熱力發動機活塞與所述輸出活塞互連； 控制器，其用於控制所述熱力發動機閥組件來根據來自於所述輸出區段的期望輸出操作所述熱力發動機區段。
2.根據權利要求1所述的通用熱力發動機，其特徵在於，所述熱源包括第一流體溫度中的差異。
3.根據權利要求1所述的通用熱力發動機，其特徵在於，所述熱源包括用於燃燒石油產品的燃燒器。
4.根據權利要求1所述的通用熱力發動機，其特徵在於，所述熱源包括液體循環加熱燃燒器。
5.根據權利要求1所述的通用熱力發動機，其特徵在於，所述熱源包括來自於獨立內燃發動機的流體。
6.根據權利要求1所述的通用熱力發動機，其特徵在於，所述熱源包括地熱源。
7.根據權利要求1.所述的通用熱力發動機，其特徵在於，所述熱源包括太陽能加熱器。
8.根據權利要求1所述的通用熱力發動機，其特徵在於，所述熱源包括副產物熱源。
9.根據權利要求1所述的通用熱力發動機，其特徵在於，所述輸出區段包括用於提供第二流體的溫度和壓力中的第二差異的輸出壓縮機。
10.根據權利要求1所述的通用熱力發動機，其特徵在於，所述輸出區段包括空調系統。
11.根據權利要求1所述的通用熱力發動機，其特徵在於，所述輸出區段包括發電機。
12.根據權利要求1所述的通用熱力發動機，其特徵在於，所述輸出區段包括發電機；以及 用於儲存由所述發電機生成的電能的電儲存裝置。
13.一種用於將能量從輸入熱源轉換成輸出的通用熱力發動機，包括: 熱力發動機區段，其包括 熱力發動機本體，其限定第一熱力發動機本體端部與第二熱力發動機本體端部之間的熱力發動機開孔； 位於所述熱力發動機開孔中的熱力發動機活塞； 固定到所述熱力發動機本體的所述第一端部上的第一熱力發動機閥組件， 固定到所述熱力發動機本體的所述第二端部上的第二熱力發動機閥組件， 輸出區段，其包括: 輸出本體，其限定第一輸出本體端部與第二輸出本體端部之間延伸的輸出開孔； 位於所述輸出開孔中的輸出活塞； 活塞杆，其使所述熱力發動機活塞與所述輸出活塞互連；以及 控制器，其控制所述第一熱力發動機閥組件和所述第二熱力發動機閥組件來根據來自於所述輸出區段的期望輸出操作所述熱力發動機區段。
14.根據權利要求13所述的通用熱力發動機，其特徵在於，所述通用熱力發動機包括設置在用於使所述熱力發動機活塞與所述輸出活塞互連的所述活塞杆的相對端部上的第一球面軸承和第二球面軸承。
15.根據權利要求13所述的通用熱力發動機，其特徵在於，所述通用熱力發動機包括彈簧激勵的聚合物密封件，以用於在使所述熱力發動機活塞與所述輸出活塞互連的所述往復活塞杆的相對端部之間提供密封。
16.根據權利要求13所述的通用熱力發動機，其特徵在於，所述通用熱力發動機包括用於感測所述熱力發動機開孔內的所述熱力發動力活塞的位置的傳感器。
17.根據權利要求13所述的通用熱力發動機，其特徵在於，所述通用熱力發動機包括用於感測所述熱力發動機開孔內的所述熱力發動力活塞的位置的霍爾效應傳感器。
18.根據權利要求1所述的通用熱力發動機，其特徵在於，所述第一熱力發動機閥組件和所述第二熱力發動機閥組件中的各個均包括流體操作的梭；以及 單向簧片閥。
19.根據權利要求13所述的通用熱力發動機，其特徵在於，所述第一熱力發動機閥組件和所述第二熱力發動機閥組件中的各個均包括蒸氣操作的梭；以及 用於引送蒸氣來操作所述蒸氣操作的梭閥的螺線管操作的控制閥。
20.一種用於將來自於輸入網絡中的流體溫度的差異的能量轉換成輸出的通用熱力發動機，包括: 熱力發動機區段，包括: 熱力發動機本體，其限定第一熱力發動機本體端部與第二熱力發動機本體端部之間的熱力發動機開孔； 位於所述熱力發動機開孔中的熱力發動機活塞； 固定到所述熱力發動機本體的所述第一端部上的第一熱力發動機閥組件， 固定到所述熱力發動機本體的所述第二端部上的第二熱力發動機閥組件， 輸出區段，其包括: 輸出本體，其限定第一輸出本體端部與第二輸出本體端部之間延伸的輸出開孔； 位於所述輸出開孔中的輸出活塞； 活塞杆，其使所述熱力發動機活塞與所述輸出活塞互連；以及 控制器，其控制所述第一熱力發動機閥組件和所述第二熱力發動機閥組件來根據來自於所述輸出區段的期望輸出操作所述熱力發動機區段。
【文檔編號】F25B13/00GK103492818SQ201180067245
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2011年12月9日 優先權日:2010年12月10日
【發明者】E.M.吉爾摩爾, M.B.吉爾摩爾, R.J.卡勒, P.S.謝潑德, J.M.貝裡 申請人:蒸汽發生器公司