[发明专利]液体活塞热气机

说明书

技术领域

本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种液体活塞热气机。 

背景技术

目前，活塞式热气机中最重要的部件就是活塞和热交换器，活塞的功能是密封与传力，即活塞要尽可能地使高压气体工质不泄漏，并且将高压气体工质的压力传递出去。传统活塞式热气机的活塞都是具有某种几何形状的固体构件，为此，由于加工误差、受力形变、冷热变形以及磨损等问题，活塞式热气机的活塞与配合件（缸套等）的密封问题，特别是转子发动机的活塞与配合件（转子发动机的壳体）的密封问题，一直是影响发动机效率和寿命的关键问题之一。不仅如此，传统活塞式热气机的活塞传力都是由曲柄连杆机构完成的，而曲柄连杆机构的体积和重量都十分庞大，影响发动机的整体质量、效率和制造成本。所以，急需发明一种能够不受密封壳体（例如缸套）形状及其加工误差、不受受力形变、冷热变形以及磨损等问题的影响，且具有良好密封功能和传力功能、能省略曲柄连杆机构的，利用新型活塞、高效加热和冷却的热交换器以及摆脱曲柄连杆机构运动规律限制的，可以灵活控制活塞运动规律实现斯特林循环模式和卡诺循环模式的热气机。 

传统活塞式热气机从根本上讲是设在封闭壳体内的固体活塞在气体工质的作用下发生直线运动、旋转或摆动，固体活塞把自身运动传递出去对外做功的机构。由于密封壳体（例如缸套等）和固体活塞均是固体结构件，两者均不可避免地存在加工误差、受力形变、冷热变形以及磨损等问题，如果从逻辑上、数学上和几何学上仔细分析这一机构的特点，可以得出这样的结论：传统活塞式热气机的固体活塞与密封壳体的全方位彻底密封是永远无法解决的。传统热气机是以斯特林发动机为代表的，斯特林发动机受曲柄连杆机构运动规律的限制，很难实现真正意义上的斯特林循环，更不可能用一台热气机有选择的实现斯特林循环和卡诺循环。不仅如此，斯特林发动机的加热效率和冷却效率十分有限，因此，很难做成大型斯特林发动机。     而且现有的液体活塞热气机中热气液缸和冷气液缸分别对液体动力机构做功，不能往复对一个液体动力机构做功。 

发明内容

为了解决现有的液体活塞热气机中热气液缸和冷气液缸不能往复对一个液体动力机构做功的技术问题，本发明提出的技术方案如下： 

一种液体活塞热气机，包括冷气液缸和热气液缸，所述冷气液缸经气体工质连通管道与所述热气液缸连通，在所述冷气液缸上设冷却器，在所述热气液缸上设加热器；

所述冷气液缸上设冷液体工质往复口，所述热气液缸上设热液体工质往复口，在所述冷液体工质往复口和所述热液体工质往复口之间的连通通道上设往复动力机构。

所述往复动力机构包括液压动力机构、冷液体工质回送系统、热液体工质回送系统、热液体直流通道和冷液体直流通道； 

所述冷液体工质回送系统与所述热液体直流通道并列设置在所述热气液缸与所述液压动力机构的连通通道上；

所述热液体工质回送系统与所述冷液体直流通道并列设置在所述冷气液缸与所述液压动力机构的连通通道上；

所述冷液体工质回送系统、所述热液体工质回送系统和所述液压动力机构受过程控制机构控制。

所述往复动力机构包括液压动力机构、液体回送系统，所述液压动力机构与所述液体回送系统连通，所述液压动力机构和所述液体回送系统受过程控制机构控制。 

在所述气体工质连通管道上设回热器。 

所述加热器的热源设为低品位热源。 

在所述冷气液缸内设气液隔离板，所述气液隔离板将所述冷气液缸内的冷液体工质和冷气体工质隔离，所述气液隔离板与所述冷气液缸密封滑动配合。 

在所述热气液缸内设气液隔离板，所述气液隔离板将所述热气液缸内的热液体工质和热气体工质隔离，所述气液隔离板与所述热气液缸密封滑动配合。 

在所述气体工质连通管道上设气体工质控制阀；所述气体工质控制阀受所述过程控制机构控制。 

所述气体工质连通管道设为气液混合式气体工质连通管道。 

本发明中，所谓的往复动力机构是指可将不同流向的液体的动能转化为动力的装置，例如，齿轮马达。