四組件熱氣機的製作方法

2023-10-18 01:48:39 5

專利名稱：四組件熱氣機的製作方法
技術領域：
本發明涉及熱能與動力領域，尤其是一種四組件熱氣機。
背景技術：
傳統熱氣機例如斯特林發動機，其冷缸和熱缸的壓力基本相同，而且壓縮比非常低(目前世界上最好的斯特林發動機的壓縮比僅為2左右)，這些都嚴重影響著斯特林發動機的效率，不僅如此，冷缸和熱缸之間必須具有特定的相位差，這就不可避免的影響其使用範圍。因此需要發明一種新型熱氣機。

發明內容
為了解決上述問題，本發明提出的技術方案如下:
一種四組件熱氣機，包括氣缸活塞機構、氣體壓縮機構、附屬氣體做功機構、附屬氣體壓縮機構、加熱器和冷卻器；所述氣缸活塞機構、所述附屬氣體做功機構、所述附屬氣體壓縮機構和所述氣體壓縮機構經連通通道依次連通構成工質閉合迴路；沿工質流動的方向，所述加熱器設在所述氣體壓縮機構的工質出口和所述附屬氣體做功機構的工質入口之間的所述工質閉合迴路上，所述冷卻器設在所述附屬氣體做功機構的工質出口和所述氣體壓縮機構的工質出口之間的所述工質閉合迴路上。—種四組件熱氣機，包括氣缸活塞機構、氣體壓縮機構、附屬氣體做功機構、附屬氣體壓縮機構、內燃燃燒室和冷卻器；所述氣缸活塞機構、所述附屬氣體做功機構、所述附屬氣體壓縮機構和所述氣體壓縮機構經連通通道依次連通並構成工質閉合迴路；沿工質流動的方向，所述內燃燃燒室設在所述氣體壓縮機構的工質出口和所述附屬氣體做功機構的工質入口之間的所述工質閉合迴路內，所述工質閉合迴路上還設置工質導出口，所述冷卻器設在所述附屬氣體做功機構的工質出口和所述氣體壓縮機構的工質出口之間的所述工質閉合迴路上。—種四組件熱氣機，包括潤輪動力機構、氣體壓縮機構、附屬氣體做功機構、附屬氣體壓縮機構、加熱器和冷卻器；所述渦輪動力機構、所述附屬氣體做功機構、所述附屬氣體壓縮機構和所述氣體壓縮機構經連通通道依次連通並構成工質閉合迴路；沿工質流動的方向，所述加熱器設在所述氣體壓縮機構的工質出口和所述附屬氣體做功機構的工質入口之間的所述工質閉合迴路上，所述冷卻器設在所述附屬氣體做功機構的工質出口和所述氣體壓縮機構的工質出口之間的所述工質閉合迴路上。—種四組件熱氣機，包括潤輪動力機構、氣體壓縮機構、附屬氣體做功機構、附屬氣體壓縮機構、內燃燃燒室和冷卻器；所述渦輪動力機構、所述附屬氣體做功機構、所述附屬氣體壓縮機構和所述氣體壓縮機構經連通通道依次連通並構成工質閉合迴路；所述內燃燃燒室設在所述氣體壓縮機構的工質出口和所述渦輪動力機構的工質入口之間的所述連通通道內，或設在所述渦輪動力機構的工質出口和所述附屬氣體做功機構的工質入口之間的所述連通通道內，所述工質閉合迴路上還設置工質導出口，所述冷卻器設在所述附屬氣體做功機構的工質出口和所述氣體壓縮機構的工質出口之間的所述工質閉合迴路上。所述氣體壓縮機構設為活塞式氣體壓縮機構或設為葉輪式氣體壓縮機構；所述附屬氣體壓縮機構設為活塞式附屬氣體壓縮機構或設為葉輪式附屬氣體壓縮機構；所述附屬氣體做功機構設為活塞式附屬氣體做功機構或設為所述葉輪式附屬氣體做功機構。所述氣缸活塞機構的氣缸上設有進氣口和排氣口，所述排氣口通過所述連通通道與所述附屬氣體做功機構的工質入口連通，所述進氣口通過所述連通通道與所述氣體壓縮機構的工質出口連通，所述進氣口處設有進氣門，所述排氣口處設有排氣門；所述內燃燃燒室設在所述氣缸活塞機構的氣缸內。所述附屬氣體做功機構對所述附屬氣體壓縮機構輸出動力。所述附屬氣體做功機構對外輸出動力。 所述氣缸活塞機構的氣缸上的進氣口、排氣口處設有對應的進氣門、排氣門。所述活塞式氣體壓縮機構的進氣口、排氣口處設有對應的進氣門、排氣門，和/或所述活塞式附屬氣體壓縮機構的進氣口、排氣口處設有對應的進氣門、排氣門，和/或所述活塞式附屬氣體做功機構的進氣口、排氣口處設有對應的進氣門、排氣門。本發明中，在具有所述渦輪動力機構和所述葉輪式氣體壓縮機構的結構中，通過所述渦輪動力機構和所述葉輪式氣體壓縮機構控制所述四組件熱氣機中氣體工質的流動。本發明中，所述加熱器是指加熱流體和工質不發生混合，在系統外部對工質進行加熱的裝置，以及利用太陽能進行加熱的裝置，例如燃燒爐，熱交換器或太陽能加熱器等。本發明中，所述內燃燃燒室是指氧化劑和還原劑發生燃燒化學反應後所形成的高溫產物直接作為循環工質或與所述工質閉合迴路內事先存在的其它氣體混合後作為循環工質的燃燒室。根據技術常識，需要在所述工質閉合迴路上設置氧化劑和還原劑的入口，或者將氧化劑和還原劑預先充入所述工質閉合迴路中。本發明中，所述氣缸包括氣缸套、氣缸蓋以及由氣缸套和氣缸蓋所形成的容積空間，所述氣缸上的連通口可設置在氣缸蓋上，也可設置在氣缸套上。本發明中，所述熱交換器具有回熱器功能，具體是指能夠將來自所述加熱器或所述內燃燃燒室流向所述冷卻器的高溫工質的熱量傳遞給即將進入所述加熱器或所述內燃燃燒室的工質的熱交換器。本發明中，所述冷卻器是指能夠使工質降溫的裝置，它可以是散熱器，也可以是熱交換器。本發明中，應根據熱能與動力領域的公知技術，在必要的地方設置必要的部件、單元或系統等。本發明中，應根據熱能與動力領域的公知技術，確定是否在氣缸活塞機構(所述氣缸活塞機構、所述活塞式氣體壓縮機構、所述活塞式附屬氣體壓縮機構和所述活塞式附屬氣體做功機構)的進氣口、排氣口處設置對應的進氣門、排氣門。本發明的有益效果如下:
本發明結構簡單、效率高、造價低使用壽命長。


圖1所示的是本發明實施例1的結構示意圖； 圖2所示的是本發明實施例2的結構示意 圖3所示的是本發明實施例3的結構示意 圖4所示的是本發明實施例4的結構示意 圖5所示的是本發明實施例5的結構示意 圖6所示的是本發明實施例6的結構示意 圖7所示的是本發明實施例7的結構示意 圖8所示的是本發明實施例8的結構示意 圖9所示的是本發明實施例9的結構示意 圖10所示的是本發明實施例10的結構示意 圖11所示的是本發明實施例11的結構示意 圖12所示的是本發明實施例12的結構示意 圖13所示的是本發明實施例13的結構示意 圖14所示的是本發明實施例14的結構示意 圖15所示的是本發明實施例15的結構示意 圖16所示的是本發明實施例16的結構示意 圖17所示的是本發明實施例17的結構示意 圖中:
101渦輪動力機構、102氣缸活塞機構、201葉輪式附屬氣體做功機構、202活塞式附屬氣體做功機構、301葉輪式附屬氣體壓縮機構、302活塞式附屬氣體壓縮機構、401葉輪式氣體壓縮機構、402活塞式氣體壓縮機構、5加熱器、6冷卻器、7連通通道、8內燃燃燒室、9工質導出口、901控制閥、10熱交換器。
具體實施例方式實施例1
如圖1所不的四組件熱氣機，包括氣缸活塞機構102、氣體壓縮機構、附屬氣體做功機構、附屬氣體壓縮機構、加熱器5和冷卻器6，其中，所述氣體壓縮機構設為了葉輪式氣體壓縮機構401，所述附屬氣體做功機構設為了葉輪式附屬氣體做功機構201，所述附屬氣體壓縮機構設為了葉輪式附屬氣體壓縮機構301 ;所述氣缸活塞機構102、所述葉輪式附屬氣體做功機構201、所述葉輪式附屬氣體壓縮機構301和所述葉輪式氣體壓縮機構401經連通通道7依次連通構成工質閉合迴路。所述加熱器5設在所述氣缸活塞機構102的氣缸上，所述冷卻器6設在所述葉輪式附屬氣體做功機構201的工質出口和所述葉輪式附屬氣體壓縮機構301的工質入口之間的所述連通通道7上。實施例2
如圖2所示的四組件熱氣機，其與實施例1的區別在於:所述葉輪式氣體壓縮機構401改設為活塞式氣體壓縮機構402。所述加熱器5改設為內燃燃燒室8，所述內燃燃燒室8設在所述氣缸活塞機構102的氣缸內。所述工質閉合迴路上還設置工質導出口 9,所述工質導出口 9設在所述冷卻器6和所述葉輪式附屬氣體壓縮機構301的工質入口之間的所述連通通道7上。所述工質導出口 9處設置控制閥901。應該了解的是，採用所述內燃燃燒室8對所述工質閉合迴路內的工質進行加熱時，需要在所述工質閉合迴路上設置氧化劑入口和還原劑入口，用於向所述內燃燃燒室8中輸送氧化劑和還原劑，或者預先在所述工質閉合迴路中存儲氧化劑和還原劑用於供給所述內燃燃燒室8中的燃燒化學反應。實施例3
如圖3所示的四組件熱氣機，包括渦輪動力機構101、氣體壓縮機構、附屬氣體做功機構、附屬氣體壓縮機構、內燃燃燒室8和冷卻器6，其中所述氣體壓縮機構設為了葉輪式氣體壓縮機構401，所述附屬氣體做功機構設為了葉輪式附屬氣體做功機構201，所述附屬氣體壓縮機構設為了葉輪式附屬氣體壓縮機構301 ;所述渦輪動力機構101、所述葉輪式附屬氣體做功機構201、所述葉輪式附屬氣體壓縮機構301和所述葉輪式氣體壓縮機構401經連通通道7依次連通構成工質閉合迴路。所述內燃燃燒室8設在所述葉輪式氣體壓縮機構401的工質出口和所述渦輪動力機構101的工質入口之間的所述連通通道7上。所述工質閉合迴路上還設置工質導出口 9，所述工質導出口 9設在所述冷卻器6和所述葉輪式附屬氣體壓縮機構301的工質入口之間的所述連通通道7上。所述工質導出口 9處設置控制閥901。本實施例中，所述葉輪式附屬氣體做功機構201和所述葉輪式附屬氣體壓縮機構301共軸，所述葉輪式附屬氣體做功機構201對所述葉輪式附屬氣體壓縮機構301輸出動力。根據需求，改變所述葉輪式附屬氣體做功機構201和所述葉輪式附屬氣體壓縮機構301的功率設計，所述葉輪式附屬氣體做功機構201還可以對外輸出功W。本發明的所有實施方式中，都可以參照本實施例使所述附屬氣體做功機構對所述附屬氣體壓縮機構輸出動力；也可以使所述附屬氣體做功機構對外輸出動力。實施例4
如圖4所示的四組件熱氣機，其與實施例3的區別在於:所述葉輪式氣體壓縮機構401改設為活塞式氣體壓縮機構402，所述內燃燃燒室8改設為加熱器5，並取消了所述工質導出口 9，且所述葉輪式附屬氣體做功機構201和所述葉輪式附屬氣體壓縮機構301不共軸設置。實施例5
如圖5所示的四組件熱氣機，其與實施例2的區別在於:所述葉輪式附屬氣體壓縮機構301改設為活塞式附屬氣體壓縮機構302，所述內燃燃燒室8改設在所述活塞式氣體壓縮機構402的工質出口和所述氣缸活塞機構102之間的所述連通通道7內，所述工質導出口 9改設在所述活塞式附屬氣體壓縮機構302的氣缸上。實施例6
如圖6所示的四組件熱氣機，其與實施例2的區別在於:所述葉輪式附屬氣體壓縮機構301改設為活塞式附屬氣體壓縮機構302，所述活塞式氣體壓縮機構402改設為葉輪式氣體壓縮機構401，所述工質導出口 9改設在所述活塞式附屬氣體壓縮機構302的工質出口和所述葉輪式氣體壓縮機構401的工質入口之間的所述連通通道7上，所述冷卻器6改為設置在所述活塞式附屬氣體壓縮機構302的氣缸上。本實施例中，所述氣缸活塞機構102設置進氣門和排氣門，所述排氣口通過所述連通通道7與所述附屬氣體做功機構連通，所述進氣口通過所述連通通道7與所述氣體壓縮機構連通，所述進氣口處設置進氣門，所述排氣口處設置排氣門。本實施例中，通過控制所述進氣門和排氣門的啟閉，所述氣缸活塞機構102可按吸氣衝程-壓縮衝程-爆炸衝程-排氣衝程的循環工作。實施例7
如圖7所示的四組件熱氣機，其與實施例3的區別在於:所述葉輪式附屬氣體壓縮機構301改設為活塞式附屬氣體壓縮機構302，所述工質導出口 9改設在所述活塞式附屬氣體壓縮機構302的工質出口和所述葉輪式氣體壓縮機構401的工質入口之間的所述連通通道7上。實施例8
如圖8所示的四組件熱氣機，其與實施例7的區別在於:所述葉輪式氣體壓縮機構401設為活塞式氣體壓縮機構402。實施例9
如圖9所示的四組件熱氣機，其與實施例5的區別在於:所述葉輪式附屬氣體做功機構201改設為活塞式附屬氣體做功機構202，所述內燃燃燒室8改設在所述氣缸活塞機構102的氣缸內。所述工質導出口 9改設在所述活塞式附屬氣體壓縮機構302的工質出口和所述活塞式氣體壓縮機構402的工質入口之間的所述連通通道7上。實施例10
如圖10所示的四組件熱氣機，其與實施例6的區別在於:所述葉輪式附屬氣體做功機構201改設為活塞式附屬氣體做功機構202，所述內燃燃燒室8改設為加熱器5，並取消了所述工質導出口 9，所述加熱器5設在所述氣缸活塞機構102的氣缸上，所述冷卻器6改設在所述活塞式附屬氣體做功機構202的工質出口與所述活塞式附屬氣體壓縮機構302的工質入口之間的所述連通通告7上。實施例11
如圖11所示的四組件熱氣機，其與實施例7的區別在於:所述葉輪式附屬氣體做功機構201改設為活塞式附屬氣體做功機構202。實施例12
如圖12所示的四組件熱氣機，其與實施例8的區別在於:所述葉輪式附屬氣體做功機構201改設為活塞式附屬氣體做功機構202。所述活塞式附屬氣體做功機構202和所述活塞式附屬氣體壓縮機構302的活塞分別經連杆與同一曲軸連接，所述活塞式附屬氣體做功機構202對所述活塞式附屬氣體壓縮機構302輸出動力。實施例13
如圖13所示的四組件熱氣機，其與實施例9的區別在於:所述活塞式附屬氣體壓縮機構302改設為葉輪式附屬氣體壓縮機構301。實施例14
如圖14所示的四組件熱氣機，其與實施例10的區別在於:所述活塞式附屬氣體壓縮機構302改設為葉輪式附屬氣體壓縮機構301。實施例15
如圖15所示的四組件熱氣機，其與實施例11的區別在於:所述活塞式附屬氣體壓縮機構302改設為葉輪式附屬氣體壓縮機構301。實施例16
如圖16所示的四組件熱氣機，其與實施例12的區別在於:所述活塞式附屬氣體壓縮機構302改設為葉輪式附屬氣體壓縮機構301。實施例17
如圖17所示的四組件熱氣機，其與實施例6的區別在於:所述四組件熱氣機還包括熱交換器10，所述熱交換器10的被冷卻流體通道設為所述葉輪式附屬氣體做功機構201的工質出口和所述活塞式附屬氣體壓縮機構302之間的所述連通通道7，所述熱交換器10的被加熱流體通道設為所述葉輪式氣體壓縮機構401的工質出口和所述氣缸活塞機構102的工質入口之間的所述連通通道7。顯然，本發明不限於以上實施例，根據本領域的公知技術和本發明所公開的技術方案，可以推導出或聯想出許多變型方案，所有這些變型方案，也應認為是本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種四組件熱氣機，其特徵在於:包括氣缸活塞機構(102)、氣體壓縮機構、附屬氣體做功機構、附屬氣體壓縮機構、加熱器(5)和冷卻器(6);所述氣缸活塞機構(102)、所述附屬氣體做功機構、所述附屬氣體壓縮機構和所述氣體壓縮機構經連通通道(7)依次連通構成工質閉合迴路；沿工質流動的方向，所述加熱器(5)設在所述氣體壓縮機構的工質出口和所述附屬氣體做功機構的工質入口之間的所述工質閉合迴路上，所述冷卻器(6)設在所述附屬氣體做功機構的工質出口和所述氣體壓縮機構的工質出口之間的所述工質閉合迴路上。
2.—種四組件熱氣機,其特徵在於:包括氣缸活塞機構(102)、氣體壓縮機構、附屬氣體做功機構、附屬氣體壓縮機構、內燃燃燒室(8)和冷卻器(6);所述氣缸活塞機構(102)、所述附屬氣體做功機構、所述附屬氣體壓縮機構和所述氣體壓縮機構經連通通道(7)依次連通並構成工質閉合迴路；沿工質流動的方向，所述內燃燃燒室(8)設在所述氣體壓縮機構的工質出口和所述附屬氣體做功機構的工質入口之間的所述工質閉合迴路內，所述工質閉合迴路上還設置工質導出口(9)，所述冷卻器(6)設在所述附屬氣體做功機構的工質出口和所述氣體壓縮機構的工質出口之間的所述工質閉合迴路上。
3.—種四組件熱氣機，其特徵在於:包括渦輪動力機構(101)、氣體壓縮機構、附屬氣體做功機構、附屬氣體壓縮機構、加熱器(5)和冷卻器(6);所述渦輪動力機構(101)、所述附屬氣體做功機構、所述附屬氣體壓縮機構和所述氣體壓縮機構經連通通道(7)依次連通並構成工質閉合迴路；沿工質流動的方向，所述加熱器(5)設在所述氣體壓縮機構的工質出口和所述附屬氣體做功機構的工質入口之間的所述工質閉合迴路上，所述冷卻器(6)設在所述附屬氣體做功機構的工質出口和所述氣體壓縮機構的工質出口之間的所述工質閉合迴路上。
4.一種四組件熱氣機,其特徵在於:包括潤輪動力機構(101)、氣體壓縮機構、附屬氣體做功機構、附屬氣體壓縮機構、內燃燃燒室(8)和冷卻器(6);所述渦輪動力機構(101)、所述附屬氣體做功機構、所述附屬氣體壓縮機構和所述氣體壓縮機構經連通通道(7)依次連通並構成工質閉合迴路；所述內燃燃燒室(8)設在所述氣體壓縮機構的工質出口和所述渦輪動力機構(101)的工質入口之間的所述連通通道(7)內，或設在所述渦輪動力機構(101)的工質出口和所述附屬氣體做功機構的工質入口之間的所述連通通道(7)內，所述工質閉合迴路上還設置工質導出口(9)，所述冷卻器(6)設在所述附屬氣體做功機構的工質出口和所述氣體壓縮機構的工質出口之間的所述工質閉合迴路上。
5.如權利要求1、2、3或4所述四組件熱氣機，其特徵在於:所述氣體壓縮機構設為活塞式氣體壓縮機構(402)或設為葉輪式氣體壓縮機構(401);所述附屬氣體壓縮機構設為活塞式附屬氣體壓縮機構(302)或設為葉輪式附屬氣體壓縮機構(301);所述附屬氣體做功機構設為活塞式附屬氣體做功機構(202)或設為葉輪式附屬氣體做功機構(201)。
6.如權利要求2所述四組件熱氣機，其特徵在於:所述氣缸活塞機構(102)的氣缸上設有進氣口和排氣口，所述排氣口通過所述連通通道(7)與所述附屬氣體做功機構的工質入口連通，所述進氣口通過所述連通通道(7 )與所述氣體壓縮機構的工質出口連通，所述進氣口處設有進氣門，所述排氣口處設有排氣門；所述內燃燃燒室(8)設在所述氣缸活塞機構(102)的氣缸內。
7.如權利要求1、2、3或4所述四組件熱氣機，其特徵在於:所述附屬氣體做功機構對所述附屬氣體壓縮機構輸出動力。
8.如權利要求1、2、3或4所述四組件熱氣機，其特徵在於:所述附屬氣體做功機構對外輸出動力。
9.如權利要求1或2所述四組件熱氣機，其特徵在於:所述氣缸活塞機構(102)的氣缸上的進氣口、排氣口處設有對應的進氣門、排氣門。
10.如權利要求5所述四組件熱氣機，其特徵在於:所述活塞式氣體壓縮機構(402)的進氣口、排氣口處設 有對應的進氣門、排氣門，和/或所述活塞式附屬氣體壓縮機構(302)的進氣口、排氣口處設有對應的進氣門、排氣門，和/或所述活塞式附屬氣體做功機構(202)的進氣口、排氣口處設有對應的進氣門、排氣門。
全文摘要
本發明公開了一種四組件熱氣機，包括氣缸活塞機構、氣體壓縮機構、附屬氣體做功機構、附屬氣體壓縮機構、加熱器和冷卻器；所述氣缸活塞機構、所述附屬氣體做功機構、所述附屬氣體壓縮機構和所述氣體壓縮機構經連通通道依次連通構成工質閉合迴路；沿工質流動的方向，所述加熱器設在所述氣體壓縮機構的工質出口和所述附屬氣體做功機構的工質入口之間的所述工質閉合迴路上，所述冷卻器設在所述附屬氣體做功機構的工質出口和所述氣體壓縮機構的工質出口之間的所述工質閉合迴路上。本發明結構簡單、效率高、造價低、使用壽命長。
文檔編號F02G1/043GK103174545SQ201310074789
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月8日 優先權日2012年3月28日
發明者靳北彪 申請人:摩爾動力(北京)技術股份有限公司