一种新型热气机的制作方法

本实用新型涉及一种新型热气机。

背景技术：

热气机是一种外燃的、闭式循环往复活塞式热力发动机。其能够使用各种液态、气态或固体能源，在很宽的速度范围内具有良好的扭矩特性，因而非常适于车辆使用。但现有的热气机的功率调节控制和动力输出机构较复杂，机器较为笨重，影响了热气机的推广应用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提供一种功率调节结构简单、使用方便的新型热气机。

本实用新型采用的技术方案如下：一种新型热气机，包括用于连接热力室的气缸以及间隔装配于气缸内的主动活塞和被动活塞，该主动活塞和被动活塞将气缸依次隔设为热腔、冷腔和压缩腔，在气缸中位于热腔的端部安装有用于将热力室的热量传递到缸内的导热片；所述主动活塞为空心结构，其主要由与气缸内壁导向滑动配合的中空的筒体及设于筒体内通过喷射介质以控制热腔及冷腔温度的介质控温机构及介质回收机构组成，所述被动活塞为实体结构，该被动活塞与气缸密封滑动配合；所述介质控温机构包括设于筒体内轴向连通热腔和冷腔的气流通道，在气流通道中靠近筒体两端的筒口处分别设有用于朝所述热腔喷射热介质的热气室以及用于朝所述冷腔喷射冷介质的冷气室，并在气缸的缸体壁中分别开设有热介质通道与冷介质通道，所述热介质通道通过对应设置的热介质输送管与所述热气室连通，所述冷介质通道通过对应设置的冷介质输送管与所述冷气室对应连通，所述介质回收机构包括径向固定于筒体内腔中部的隔板、分设于隔板两侧的两个轴向导向滑动装配的挤压板及填充在该两挤压板和隔板之间的用于吸收和过滤介质的滤芯，在所述两挤压板上分别安装有围成盘状的独立电磁线圈，在隔板的两侧板面上分别固定有与对应电磁线圈配合的永磁体，所述电磁线圈与永磁体的磁极均沿轴向分布，在靠近隔板的筒体壁上开设有介质回流口并在所述气缸的缸体壁中对应开设有介质回流通道。

所述气缸的内壁、主动活塞、被动活塞以及所述热气室、冷气室、挤压板、隔板的径向横截面形状为对应适配的圆角三角形结构。

所述的热气室和冷气室分别由轴向延伸的筒状外壳、与两筒状外壳内壁对应密封滑动配合的滑动活塞及分设于两筒状外壳靠近所述筒体相应筒口外端部的喷射面板围成，喷射面板上分别布设有气化喷嘴，滑动活塞分别通过对应设置的传动杆与相邻的挤压板传动连接，所述传动杆为自动伸缩的伸缩杆，该伸缩杆的最长长度小于对应挤压板的移动行程。

在所述筒体内腔中心通过隔板轴向固定有中空管，该中空管通过管内中心设置的斜隔板密封隔设为朝气缸热腔方向延伸的热介质管段及朝气缸冷腔方向延伸的冷介质管段，在中空管的中部径向固定有与热介质管段对应连通的热介质支管以及与冷介质管段对应连通的冷介质支管，所述热介质管段与热介质支管组成所述的热介质输送管，所述冷介质管段与冷介质支管组成所述的冷介质输送管，所述热气室和冷气室分别通过径向设置的支架对应的固定在热介质管段和冷介质管段的末端。

所述的热介质支管和冷介质支管的入口端分别穿过主动活塞的筒体及气缸内壁伸入对应的热介质通道与冷介质通道中，并在所述的气缸内壁上对应所述热介质通道与冷介质通道分别轴向开设有用于供热介质支管及冷介质支管随主动活塞往复运动的长孔，所述热介质通道和冷介质通道与对应长孔在其横截面上的形状呈T型结构，在所述热介质支管和冷介质支管的入口端分别固定有用于与对应热介质通道和冷介质通道内壁面密封滑动配合的滑动密封板。

在所述热介质管段与冷介质管段对应连接热气室及冷气室的出口端分别安装有流量控制阀。

在所述筒体的两端筒口处分别径向设有用于调整筒口内径的缩口机构，缩口机构的最大口径通气量等于轴向延伸的筒状外壳到筒体内壁的通气量，以及挤压板竖向末端到筒体内壁的通气量。

所述的挤压板为中空夹套结构，所述的电磁线圈盘设于对应挤压板的中空夹套层中。

在所述气缸外设有隔热套。

所述通气孔布设的密度由中心向外逐渐降低。

本实用新型的热气机利用主动活塞的运动通过缸内气压变化带动被动活塞运动，其通过介质控温机构向主动活塞两端的热腔与冷腔中分别喷射热介质和冷介质可以迅速的控制气缸中热腔与冷腔的温度，从而可以迅速的控制主动活塞往复运动的频率，进而有效的控制被动活塞的功率输出；喷入气缸的冷介质和热介质通过介质回收机构在主动活塞运动过程中流经气流通道而被滤芯吸收，进而通过控制相应挤压板和隔板配合挤压滤芯，使得被滤芯吸收的热介质和冷介质流入介质回流口完成回收，该热气机整体结构简单、使用方便，有效解决了现有技术存在的缺陷。

附图说明

图1是本实用新型热气机的结构示意图；

图2为图1中主动活塞的结构示意图；

图3为图1中的A-A剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例作详细说明。

本实用新型的新型热气机的具体实施例如图1、图2、图3所示，其包括轴向延伸设置的气缸100，在该气缸100内间隔的导向滑动装配有主动活塞500和被动活塞600，该主动活塞500和被动活塞600将气缸100内腔依次隔设为热腔700、冷腔800和压缩腔900，该气缸100位于热腔700的一端用于与热力室200连接，在气缸100中位于热腔700的端部安装有用于将热力室200的热量传递到缸内的导热片300，为实现热量的充分利用，避免热量散失，其在气缸100外还设有隔热套400，具体应用中，该隔热套400可以采用真空夹层结构。其中，主动活塞500为空心结构，其主要由与气缸100内壁导向滑动配合的中空的筒体1及设于筒体1内通过喷射介质以控制热腔700及冷腔800温度的介质控温机构组成，而被动活塞600为实体结构，该被动活塞600与气缸100密封滑动配合，主要用于功率输出。主动活塞500中安装的介质控温机构包括设于筒体1内轴向连通热腔700和冷腔800的气流通道2，在气流通道2中靠近筒体1两端的筒口处分别设有用于朝热腔700喷射热介质的热气室3以及用于朝冷腔800喷射冷介质的冷气室4，为实现热介质和冷介质的输送，其在气缸100的缸体壁中分别开设有热介质通道8-1与冷介质通道9-1，热介质通道8-1通过对应设置的热介质输送管与热气室3连通，冷介质通道9-1通过对应设置的冷介质输送管与冷气室4对应连通。为避免喷入热腔700与冷腔800中的介质积存而影响设备正常运行，其在气缸100和主动活塞500上还设有介质回收机构，该介质回收机构包括径向固定于筒体1内腔中部的隔板12、分设于隔板12两侧的两个轴向导向滑动装配的挤压板10及填充在该两挤压板10与隔板12之间用于吸收和过滤介质的滤芯13，在两挤压板10上分别安装有围成盘状的电磁线圈10-1，在隔板12上密布有通气孔并在其两侧板面上分别固定有与对应电磁线圈10-1配合的永磁体11，隔板12上通气孔的布设密度由中心向四周逐渐降低，电磁线圈10-1与永磁体11的磁极均沿轴向分布，在筒体1靠近隔板12的侧壁上开设有介质回流口22，同时，在气缸100的缸体壁中对应开设有介质回流通道22-1。通过主动活塞状态传感器控制流经电磁线圈10-1中电流的方向可以控制电磁线圈10-1的磁极方向，从而与对应永磁体11配合驱动对应挤压板10轴向移动，实现对滤芯13的挤压或放松，从滤芯13中挤出的介质经介质回流口22进入介质回流通道22-1回收再利用。为提高电磁线圈10-1的安全性，本实施例中，上述的两挤压板10均采用中空夹套结构，电磁线圈10-1均安装在挤压板10的中空夹套中，其可以有效避免电磁线圈10-1与介质的接触。

为方便热气室3和冷气室4与对应热介质通道8-1及冷介质通道9-1之间的连接，本实施例中，其在主动活塞500的筒体1内腔中心通过隔板12轴向固定有中空管5，该中空管5通过管内中心设置的斜隔板21密封隔设为朝气缸热腔700方向延伸的热介质管段6以及朝气缸冷腔800方向延伸的冷介质管段7，在中空管5的中部径向固定有与热介质管段6对应连通的热介质支管8以及与冷介质管段7对应连通的冷介质支管9，热介质管段6与热介质支管8组成连通热气室3和热介质通道8-1的热介质输送管，冷介质管段7与冷介质支管9组成连通冷气室4与冷介质通道9-1的冷介质输送管。热气室3和冷气室4分别通过径向设置的支架20对应的固定在热介质管段6及冷介质管段7的末端。

本实用新型中的热气室3与冷气室4结构相同并沿主动活塞500的径向中心线对称设置，为方便对热气室3及冷气室4的结构和运动进行描述，此次仅以热气室3为例进行详细说明。如图2、图3所示，热气室3主要是由轴向延伸的筒状外壳、与筒状外壳内壁对应密封滑动配合的滑动活塞15及固定于筒状外壳靠近热腔700处的外端部的喷射面板14围成，支架20固定在筒状外壳与中心管5之间实现热气室3的固定安装，喷射面板14上密布有用于朝热腔700喷射热介质的气化喷嘴19，滑动活塞15通过对应设置的传动杆16与相邻的挤压板10传动连接，该传动杆16为自动伸缩的伸缩杆，该伸缩杆的最长长度小于挤压板10的移动行程。该热气室3通过筒状外壳、滑动活塞15和喷射面板14围成一个容积可以变化的压缩腔，当挤压板10轴向移动远离隔板12时，该挤压板10通过传动杆16可以推动滑动活塞15移动从而缩小压缩腔的体积，实现热介质的喷射，并可以通过控制挤压板10的移动行程来控制滑动活塞15从而控制热介质的喷射量，而当挤压板10向隔板12方向移动挤压滤芯13时，其可以带动滑动活塞15移动从而扩大压缩腔的体积，辅助介质回收机构实现热介质的吸收。由于传动杆16为自动伸缩的伸缩杆，因而使用时，只有当传动杆16完全缩到最短后，挤压板10才能推动滑动活塞15动作，同理，也只有当传动杆16被拉伸到最长后才能拉动滑动活塞15移动。具有应用中，其还在热介质管段6与冷介质管段7对应连接热气室3及冷气室4的出口端分别安装流量控制阀23，通过流量控制阀23可以精确的控制热介质与冷介质的输送量，从而辅助滑动活塞15准确控制热介质与冷介质的喷射量。

工作时，气缸100中的热腔700的气体通过导热片300被加热，主动活塞500中的热气室3向热腔700内喷入热介质，热介质受热迅速膨胀从而产生较大的压力将主动活塞500向冷腔800方向推动，此时热腔700内的气压减小，冷腔800的气压增加，从而通过气压继续推动被动活塞600向压缩腔900移动，当冷腔800气压增大主动活塞500停止运动时，控制主动活塞500中的冷气室4向冷腔800中喷射冷介质，增加冷腔800中的气压从而推动主动活塞500向热腔700方向运动，并推动被动活塞600继续想压缩腔900运动，主动活塞500项热腔运动从而使得热腔内温度增高、气压增大，冷腔800内气压和温度减小，而被动活塞600在压缩腔900内气压作用下驱动被动活塞600向冷腔800方向运动。当主动活塞500在热腔700内气压作用下运动速度为零时，根据需要继续向热腔700内喷入热介质，使主动活塞500再次向冷腔800运动，如此循环，通过介质控温机构向主动活塞两端的热腔与冷腔中分别喷射热介质和冷介质可以迅速的控制气缸中热腔与冷腔的温度，从而可以迅速的控制主动活塞往复运动的频率，进而有效的控制被动活塞的功率输出。

在具体应用中，由于主动活塞500始终处于往复直线运动中，为实现主动活塞500运动中热介质支管8和热介质通道8-1之间的活动密封连接以及冷介质支管9与对应冷介质通道9-1之间的密封活动连接，本实施例中，热介质通道8和冷介质通道9均轴向开设在气缸100的缸体壁中，径向设置在主动活塞500中的热介质支管8及冷介质支管9的入口端分别穿过筒体1及气缸100的内壁伸入到对应的热介质通道8-1和冷介质通道9-1中，同时，在气缸100的内壁上分别对应热介质通道8-1与冷介质通道9-1轴向开设有用于供热介质支管8、冷介质支管9随主动活塞500往复运动的长孔，该热介质通道8-1及冷介质通道9-1与其对应设置的长孔在其横截面上的形状均呈T型结构，即热介质通道8-1和冷介质通道9-1在横截面上的宽度要大于其对应长孔的宽带，在热介质支管8伸入对应热介质通道8-1的入口端上固定有用于与热介质通道8-1内壁面密封滑动配合的滑动密封板8-2，在冷介质支管9伸入对应冷介质通道9-1的入口端上固定有用于与冷介质通道9-1内壁面密封滑动配合的滑动密封板9-2。同理，为实现介质回流口22与介质回流通道22-1之间的连接，本实施例中，其是在主动活塞500的筒体1外对应介质回流口22固定有一个介质回流管，并在气缸100的内壁上对应介质回流通道22-1轴向开设有供介质回流管伸入的长孔，并在介质回流管的入口端固定有与介质回流通道22-1内壁密封滑动配合的滑动密封板22-2。

在实际应用中，为避免主动活塞500在运动过程中发生旋转从而影响介质的输送和回收，本实施例中，上述的气缸100的内壁、主动活塞500、被动活塞600以及主动活塞500内安装的热气室3、冷气室4、挤压板10、隔板12的径向横截面形状均为对应适配的圆角三角形结构。上述的热介质支管8、冷介质支管9以及介质回流口22分别设置在圆角三角形的三条边上。为进一步实现对主动活塞500运动频率的控制，本实施例中，在其筒体1的两端筒口处还分别径向设有收口17并安装有可以调整该收口17处筒口内径的缩口机构18。