专利名称：四组件热气机的制作方法
技术领域：
本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种四组件热气机。
背景技术：
传统热气机例如斯特林发动机，其冷缸和热缸的压力基本相同，而且压缩比非常低(目前世界上最好的斯特林发动机的压缩比仅为2左右)，这些都严重影响着斯特林发动机的效率，不仅如此，冷缸和热缸之间必须具有特定的相位差，这就不可避免的影响其使用范围。因此需要发明一种新型热气机。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下:
一种四组件热气机，包括气缸活塞机构、气体压缩机构、附属气体做功机构、附属气体压缩机构、加热器和冷却器；所述气缸活塞机构、所述附属气体做功机构、所述附属气体压缩机构和所述气体压缩机构经连通通道依次连通构成工质闭合回路；沿工质流动的方向，所述加热器设在所述气体压缩机构的工质出口和所述附属气体做功机构的工质入口之间的所述工质闭合回路上，所述冷却器设在所述附属气体做功机构的工质出口和所述气体压缩机构的工质出口之间的所述工质闭合回路上。—种四组件热气机，包括气缸活塞机构、气体压缩机构、附属气体做功机构、附属气体压缩机构、内燃燃烧室和冷却器；所述气缸活塞机构、所述附属气体做功机构、所述附属气体压缩机构和所述气体压缩机构经连通通道依次连通并构成工质闭合回路；沿工质流动的方向，所述内燃燃烧室设在所述气体压缩机构的工质出口和所述附属气体做功机构的工质入口之间的所述工质闭合回路内，所述工质闭合回路上还设置工质导出口，所述冷却器设在所述附属气体做功机构的工质出口和所述气体压缩机构的工质出口之间的所述工质闭合回路上。—种四组件热气机，包括润轮动力机构、气体压缩机构、附属气体做功机构、附属气体压缩机构、加热器和冷却器；所述涡轮动力机构、所述附属气体做功机构、所述附属气体压缩机构和所述气体压缩机构经连通通道依次连通并构成工质闭合回路；沿工质流动的方向，所述加热器设在所述气体压缩机构的工质出口和所述附属气体做功机构的工质入口之间的所述工质闭合回路上，所述冷却器设在所述附属气体做功机构的工质出口和所述气体压缩机构的工质出口之间的所述工质闭合回路上。—种四组件热气机，包括润轮动力机构、气体压缩机构、附属气体做功机构、附属气体压缩机构、内燃燃烧室和冷却器；所述涡轮动力机构、所述附属气体做功机构、所述附属气体压缩机构和所述气体压缩机构经连通通道依次连通并构成工质闭合回路；所述内燃燃烧室设在所述气体压缩机构的工质出口和所述涡轮动力机构的工质入口之间的所述连通通道内，或设在所述涡轮动力机构的工质出口和所述附属气体做功机构的工质入口之间的所述连通通道内，所述工质闭合回路上还设置工质导出口，所述冷却器设在所述附属气体做功机构的工质出口和所述气体压缩机构的工质出口之间的所述工质闭合回路上。所述气体压缩机构设为活塞式气体压缩机构或设为叶轮式气体压缩机构；所述附属气体压缩机构设为活塞式附属气体压缩机构或设为叶轮式附属气体压缩机构；所述附属气体做功机构设为活塞式附属气体做功机构或设为所述叶轮式附属气体做功机构。所述气缸活塞机构的气缸上设有进气口和排气口，所述排气口通过所述连通通道与所述附属气体做功机构的工质入口连通，所述进气口通过所述连通通道与所述气体压缩机构的工质出口连通，所述进气口处设有进气门，所述排气口处设有排气门；所述内燃燃烧室设在所述气缸活塞机构的气缸内。所述附属气体做功机构对所述附属气体压缩机构输出动力。所述附属气体做功机构对外输出动力。 所述气缸活塞机构的气缸上的进气口、排气口处设有对应的进气门、排气门。所述活塞式气体压缩机构的进气口、排气口处设有对应的进气门、排气门，和/或所述活塞式附属气体压缩机构的进气口、排气口处设有对应的进气门、排气门，和/或所述活塞式附属气体做功机构的进气口、排气口处设有对应的进气门、排气门。本发明中，在具有所述涡轮动力机构和所述叶轮式气体压缩机构的结构中，通过所述涡轮动力机构和所述叶轮式气体压缩机构控制所述四组件热气机中气体工质的流动。本发明中，所述加热器是指加热流体和工质不发生混合，在系统外部对工质进行加热的装置，以及利用太阳能进行加热的装置，例如燃烧炉，热交换器或太阳能加热器等。本发明中，所述内燃燃烧室是指氧化剂和还原剂发生燃烧化学反应后所形成的高温产物直接作为循环工质或与所述工质闭合回路内事先存在的其它气体混合后作为循环工质的燃烧室。根据技术常识，需要在所述工质闭合回路上设置氧化剂和还原剂的入口，或者将氧化剂和还原剂预先充入所述工质闭合回路中。本发明中，所述气缸包括气缸套、气缸盖以及由气缸套和气缸盖所形成的容积空间，所述气缸上的连通口可设置在气缸盖上，也可设置在气缸套上。本发明中，所述热交换器具有回热器功能，具体是指能够将来自所述加热器或所述内燃燃烧室流向所述冷却器的高温工质的热量传递给即将进入所述加热器或所述内燃燃烧室的工质的热交换器。本发明中，所述冷却器是指能够使工质降温的装置，它可以是散热器，也可以是热交换器。本发明中，应根据热能与动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统等。本发明中，应根据热能与动力领域的公知技术，确定是否在气缸活塞机构(所述气缸活塞机构、所述活塞式气体压缩机构、所述活塞式附属气体压缩机构和所述活塞式附属气体做功机构)的进气口、排气口处设置对应的进气门、排气门。本发明的有益效果如下:
本发明结构简单、效率高、造价低使用寿命长。
图1所示的是本发明实施例1的结构示意图； 图2所示的是本发明实施例2的结构示意 图3所示的是本发明实施例3的结构示意 图4所示的是本发明实施例4的结构示意 图5所示的是本发明实施例5的结构示意 图6所示的是本发明实施例6的结构示意 图7所示的是本发明实施例7的结构示意 图8所示的是本发明实施例8的结构示意 图9所示的是本发明实施例9的结构示意 图10所示的是本发明实施例10的结构示意 图11所示的是本发明实施例11的结构示意 图12所示的是本发明实施例12的结构示意 图13所示的是本发明实施例13的结构示意 图14所示的是本发明实施例14的结构示意 图15所示的是本发明实施例15的结构示意 图16所示的是本发明实施例16的结构示意 图17所示的是本发明实施例17的结构示意 图中:
101涡轮动力机构、102气缸活塞机构、201叶轮式附属气体做功机构、202活塞式附属气体做功机构、301叶轮式附属气体压缩机构、302活塞式附属气体压缩机构、401叶轮式气体压缩机构、402活塞式气体压缩机构、5加热器、6冷却器、7连通通道、8内燃燃烧室、9工质导出口、901控制阀、10热交换器。
具体实施例方式实施例1
如图1所不的四组件热气机，包括气缸活塞机构102、气体压缩机构、附属气体做功机构、附属气体压缩机构、加热器5和冷却器6，其中，所述气体压缩机构设为了叶轮式气体压缩机构401，所述附属气体做功机构设为了叶轮式附属气体做功机构201，所述附属气体压缩机构设为了叶轮式附属气体压缩机构301 ;所述气缸活塞机构102、所述叶轮式附属气体做功机构201、所述叶轮式附属气体压缩机构301和所述叶轮式气体压缩机构401经连通通道7依次连通构成工质闭合回路。所述加热器5设在所述气缸活塞机构102的气缸上，所述冷却器6设在所述叶轮式附属气体做功机构201的工质出口和所述叶轮式附属气体压缩机构301的工质入口之间的所述连通通道7上。实施例2
如图2所示的四组件热气机，其与实施例1的区别在于:所述叶轮式气体压缩机构401改设为活塞式气体压缩机构402。所述加热器5改设为内燃燃烧室8，所述内燃燃烧室8设在所述气缸活塞机构102的气缸内。所述工质闭合回路上还设置工质导出口 9,所述工质导出口 9设在所述冷却器6和所述叶轮式附属气体压缩机构301的工质入口之间的所述连通通道7上。所述工质导出口 9处设置控制阀901。应该了解的是，采用所述内燃燃烧室8对所述工质闭合回路内的工质进行加热时，需要在所述工质闭合回路上设置氧化剂入口和还原剂入口，用于向所述内燃燃烧室8中输送氧化剂和还原剂，或者预先在所述工质闭合回路中存储氧化剂和还原剂用于供给所述内燃燃烧室8中的燃烧化学反应。实施例3
如图3所示的四组件热气机，包括涡轮动力机构101、气体压缩机构、附属气体做功机构、附属气体压缩机构、内燃燃烧室8和冷却器6，其中所述气体压缩机构设为了叶轮式气体压缩机构401，所述附属气体做功机构设为了叶轮式附属气体做功机构201，所述附属气体压缩机构设为了叶轮式附属气体压缩机构301 ;所述涡轮动力机构101、所述叶轮式附属气体做功机构201、所述叶轮式附属气体压缩机构301和所述叶轮式气体压缩机构401经连通通道7依次连通构成工质闭合回路。所述内燃燃烧室8设在所述叶轮式气体压缩机构401的工质出口和所述涡轮动力机构101的工质入口之间的所述连通通道7上。所述工质闭合回路上还设置工质导出口 9，所述工质导出口 9设在所述冷却器6和所述叶轮式附属气体压缩机构301的工质入口之间的所述连通通道7上。所述工质导出口 9处设置控制阀901。本实施例中，所述叶轮式附属气体做功机构201和所述叶轮式附属气体压缩机构301共轴，所述叶轮式附属气体做功机构201对所述叶轮式附属气体压缩机构301输出动力。根据需求，改变所述叶轮式附属气体做功机构201和所述叶轮式附属气体压缩机构301的功率设计，所述叶轮式附属气体做功机构201还可以对外输出功W。本发明的所有实施方式中，都可以参照本实施例使所述附属气体做功机构对所述附属气体压缩机构输出动力；也可以使所述附属气体做功机构对外输出动力。实施例4
如图4所示的四组件热气机，其与实施例3的区别在于:所述叶轮式气体压缩机构401改设为活塞式气体压缩机构402，所述内燃燃烧室8改设为加热器5，并取消了所述工质导出口 9，且所述叶轮式附属气体做功机构201和所述叶轮式附属气体压缩机构301不共轴设置。实施例5
如图5所示的四组件热气机，其与实施例2的区别在于:所述叶轮式附属气体压缩机构301改设为活塞式附属气体压缩机构302，所述内燃燃烧室8改设在所述活塞式气体压缩机构402的工质出口和所述气缸活塞机构102之间的所述连通通道7内，所述工质导出口 9改设在所述活塞式附属气体压缩机构302的气缸上。实施例6
如图6所示的四组件热气机，其与实施例2的区别在于:所述叶轮式附属气体压缩机构301改设为活塞式附属气体压缩机构302，所述活塞式气体压缩机构402改设为叶轮式气体压缩机构401，所述工质导出口 9改设在所述活塞式附属气体压缩机构302的工质出口和所述叶轮式气体压缩机构401的工质入口之间的所述连通通道7上，所述冷却器6改为设置在所述活塞式附属气体压缩机构302的气缸上。本实施例中，所述气缸活塞机构102设置进气门和排气门，所述排气口通过所述连通通道7与所述附属气体做功机构连通，所述进气口通过所述连通通道7与所述气体压缩机构连通，所述进气口处设置进气门，所述排气口处设置排气门。本实施例中，通过控制所述进气门和排气门的启闭，所述气缸活塞机构102可按吸气冲程-压缩冲程-爆炸冲程-排气冲程的循环工作。实施例7
如图7所示的四组件热气机，其与实施例3的区别在于:所述叶轮式附属气体压缩机构301改设为活塞式附属气体压缩机构302，所述工质导出口 9改设在所述活塞式附属气体压缩机构302的工质出口和所述叶轮式气体压缩机构401的工质入口之间的所述连通通道7上。实施例8
如图8所示的四组件热气机，其与实施例7的区别在于:所述叶轮式气体压缩机构401设为活塞式气体压缩机构402。实施例9
如图9所示的四组件热气机，其与实施例5的区别在于:所述叶轮式附属气体做功机构201改设为活塞式附属气体做功机构202，所述内燃燃烧室8改设在所述气缸活塞机构102的气缸内。所述工质导出口 9改设在所述活塞式附属气体压缩机构302的工质出口和所述活塞式气体压缩机构402的工质入口之间的所述连通通道7上。实施例10
如图10所示的四组件热气机，其与实施例6的区别在于:所述叶轮式附属气体做功机构201改设为活塞式附属气体做功机构202，所述内燃燃烧室8改设为加热器5，并取消了所述工质导出口 9，所述加热器5设在所述气缸活塞机构102的气缸上，所述冷却器6改设在所述活塞式附属气体做功机构202的工质出口与所述活塞式附属气体压缩机构302的工质入口之间的所述连通通告7上。实施例11
如图11所示的四组件热气机，其与实施例7的区别在于:所述叶轮式附属气体做功机构201改设为活塞式附属气体做功机构202。实施例12
如图12所示的四组件热气机，其与实施例8的区别在于:所述叶轮式附属气体做功机构201改设为活塞式附属气体做功机构202。所述活塞式附属气体做功机构202和所述活塞式附属气体压缩机构302的活塞分别经连杆与同一曲轴连接，所述活塞式附属气体做功机构202对所述活塞式附属气体压缩机构302输出动力。实施例13
如图13所示的四组件热气机，其与实施例9的区别在于:所述活塞式附属气体压缩机构302改设为叶轮式附属气体压缩机构301。实施例14
如图14所示的四组件热气机，其与实施例10的区别在于:所述活塞式附属气体压缩机构302改设为叶轮式附属气体压缩机构301。实施例15
如图15所示的四组件热气机，其与实施例11的区别在于:所述活塞式附属气体压缩机构302改设为叶轮式附属气体压缩机构301。实施例16
如图16所示的四组件热气机，其与实施例12的区别在于:所述活塞式附属气体压缩机构302改设为叶轮式附属气体压缩机构301。实施例17
如图17所示的四组件热气机，其与实施例6的区别在于:所述四组件热气机还包括热交换器10，所述热交换器10的被冷却流体通道设为所述叶轮式附属气体做功机构201的工质出口和所述活塞式附属气体压缩机构302之间的所述连通通道7，所述热交换器10的被加热流体通道设为所述叶轮式气体压缩机构401的工质出口和所述气缸活塞机构102的工质入口之间的所述连通通道7。显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。
权利要求
1.一种四组件热气机，其特征在于:包括气缸活塞机构(102)、气体压缩机构、附属气体做功机构、附属气体压缩机构、加热器(5)和冷却器(6);所述气缸活塞机构(102)、所述附属气体做功机构、所述附属气体压缩机构和所述气体压缩机构经连通通道(7)依次连通构成工质闭合回路；沿工质流动的方向，所述加热器(5)设在所述气体压缩机构的工质出口和所述附属气体做功机构的工质入口之间的所述工质闭合回路上，所述冷却器(6)设在所述附属气体做功机构的工质出口和所述气体压缩机构的工质出口之间的所述工质闭合回路上。
2.—种四组件热气机,其特征在于:包括气缸活塞机构(102)、气体压缩机构、附属气体做功机构、附属气体压缩机构、内燃燃烧室(8)和冷却器(6);所述气缸活塞机构(102)、所述附属气体做功机构、所述附属气体压缩机构和所述气体压缩机构经连通通道(7)依次连通并构成工质闭合回路；沿工质流动的方向，所述内燃燃烧室(8)设在所述气体压缩机构的工质出口和所述附属气体做功机构的工质入口之间的所述工质闭合回路内，所述工质闭合回路上还设置工质导出口(9)，所述冷却器(6)设在所述附属气体做功机构的工质出口和所述气体压缩机构的工质出口之间的所述工质闭合回路上。
3.—种四组件热气机，其特征在于:包括涡轮动力机构(101)、气体压缩机构、附属气体做功机构、附属气体压缩机构、加热器(5)和冷却器(6);所述涡轮动力机构(101)、所述附属气体做功机构、所述附属气体压缩机构和所述气体压缩机构经连通通道(7)依次连通并构成工质闭合回路；沿工质流动的方向，所述加热器(5)设在所述气体压缩机构的工质出口和所述附属气体做功机构的工质入口之间的所述工质闭合回路上，所述冷却器(6)设在所述附属气体做功机构的工质出口和所述气体压缩机构的工质出口之间的所述工质闭合回路上。
4.一种四组件热气机,其特征在于:包括润轮动力机构(101)、气体压缩机构、附属气体做功机构、附属气体压缩机构、内燃燃烧室(8)和冷却器(6);所述涡轮动力机构(101)、所述附属气体做功机构、所述附属气体压缩机构和所述气体压缩机构经连通通道(7)依次连通并构成工质闭合回路；所述内燃燃烧室(8)设在所述气体压缩机构的工质出口和所述涡轮动力机构(101)的工质入口之间的所述连通通道(7)内，或设在所述涡轮动力机构(101)的工质出口和所述附属气体做功机构的工质入口之间的所述连通通道(7)内，所述工质闭合回路上还设置工质导出口(9)，所述冷却器(6)设在所述附属气体做功机构的工质出口和所述气体压缩机构的工质出口之间的所述工质闭合回路上。
5.如权利要求1、2、3或4所述四组件热气机，其特征在于:所述气体压缩机构设为活塞式气体压缩机构(402)或设为叶轮式气体压缩机构(401);所述附属气体压缩机构设为活塞式附属气体压缩机构(302)或设为叶轮式附属气体压缩机构(301);所述附属气体做功机构设为活塞式附属气体做功机构(202)或设为叶轮式附属气体做功机构(201)。
6.如权利要求2所述四组件热气机，其特征在于:所述气缸活塞机构(102)的气缸上设有进气口和排气口，所述排气口通过所述连通通道(7)与所述附属气体做功机构的工质入口连通，所述进气口通过所述连通通道(7 )与所述气体压缩机构的工质出口连通，所述进气口处设有进气门，所述排气口处设有排气门；所述内燃燃烧室(8)设在所述气缸活塞机构(102)的气缸内。
7.如权利要求1、2、3或4所述四组件热气机，其特征在于:所述附属气体做功机构对所述附属气体压缩机构输出动力。
8.如权利要求1、2、3或4所述四组件热气机，其特征在于:所述附属气体做功机构对外输出动力。
9.如权利要求1或2所述四组件热气机，其特征在于:所述气缸活塞机构(102)的气缸上的进气口、排气口处设有对应的进气门、排气门。
10.如权利要求5所述四组件热气机，其特征在于:所述活塞式气体压缩机构(402)的进气口、排气口处设 有对应的进气门、排气门，和/或所述活塞式附属气体压缩机构(302)的进气口、排气口处设有对应的进气门、排气门，和/或所述活塞式附属气体做功机构(202)的进气口、排气口处设有对应的进气门、排气门。
全文摘要
本发明公开了一种四组件热气机，包括气缸活塞机构、气体压缩机构、附属气体做功机构、附属气体压缩机构、加热器和冷却器；所述气缸活塞机构、所述附属气体做功机构、所述附属气体压缩机构和所述气体压缩机构经连通通道依次连通构成工质闭合回路；沿工质流动的方向，所述加热器设在所述气体压缩机构的工质出口和所述附属气体做功机构的工质入口之间的所述工质闭合回路上，所述冷却器设在所述附属气体做功机构的工质出口和所述气体压缩机构的工质出口之间的所述工质闭合回路上。本发明结构简单、效率高、造价低、使用寿命长。
文档编号F02G1/043GK103174545SQ201310074789
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月8日 优先权日2012年3月28日
发明者靳北彪 申请人:摩尔动力(北京)技术股份有限公司