[发明专利]一种热气机

说明书

技术领域

本发明涉及一种热能与动力领域，尤其是一种热气机。

背景技术

热气机即斯特林发动机，是由两个气缸活塞机构构成，其中一个为冷缸，一个为热缸，冷缸的目的主要是完成系统向冷源排热以及对热缸进行配气。一般说来，作为冷缸和作为热缸的气缸活塞机构的体积都很庞大，制造成本也高，如果能够利用容积型气体压缩机构和容积型膨胀做功机构来取代冷缸，将大大降低系统的体积和造价。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：

方案1，一种热气机，包括气缸活塞机构、容积型膨胀做功机构、容积型气体压缩机构和冷却器，所述气缸活塞机构的进气道与所述容积型气体压缩机构的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构的排气道与所述容积型膨胀做功机构的气体入口连通，所述容积型膨胀做功机构的气体出口与所述容积型气体压缩机构的气体入口经所述冷却器连通；在所述气缸活塞机构上和/或在所述进气道上设加热器。

方案2，一种热气机，包括气缸活塞机构、容积型膨胀做功机构、容积型气体压缩机构和冷却器，所述气缸活塞机构的进气道与所述容积型气体压缩机构的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构的排气道与所述容积型膨胀做功机构的气体入口连通，所述容积型膨胀做功机构的气体出口与所述容积型气体压缩机构的气体入口经所述冷却器连通；在所述气缸活塞机构内和/或在所述进气道内设内燃燃烧室，在工质包络上设工质导出口。

方案3，在方案2的基础上，所述内燃燃烧室与氧源和燃料源连通。

方案4，在方案3的基础上，所述氧源为纯氧或含氧气体源。

方案5，在方案2的基础上，在所述进气道与所述气缸活塞机构的连通处设进气门，在所述排气道与所述气缸活塞机构的连通处设排气门，所述内燃燃烧室设置在所述气缸活塞机构内；所述气缸活塞机构受四冲程正时机构控制按吸气冲程、压缩冲程、燃烧爆炸冲程和排气冲程循环模式工作，或所述气缸活塞机构受爆排正时机构控制按冲气燃烧爆炸冲程和排气冲程循环模式工作。

方案6，在方案2至5中任一方案的基础上，在所述工质导出口处设工质控制阀。

方案7，在方案1至5中任一方案的基础上，在所述进气道和所述排气道之间设热交换器。

方案8，在方案1至5中任一方案的基础上，在所述进气道上设回热器，所述回热器的加热流体通道设为连通所述冷却器和所述容积型膨胀做功机构的连通通道。

方案9，在方案1至5中任一方案的基础上，所述气缸活塞机构设置为多个并联。

方案10，在方案1至5中任一方案的基础上，所述容积型膨胀做功机构对所述容积型气体压缩机构输出动力。

方案11，在方案10的基础上，所述容积型膨胀做功机构经变速机构对所述容积型气体压缩机构输出动力。

方案12，在方案1至5中任一方案的基础上，所述进气道的承压能力至少为0.5MPa。

方案13，在方案1至5中任一方案的基础上，所述容积型膨胀做功机构设为活塞式膨胀做功机构、罗茨式膨胀做功机构或设为螺杆式膨胀做功机构。

方案14，在方案1至5中任一方案的基础上，所述容积型气体压缩机构设为活塞式气体压缩机构、罗茨式气体压缩机构或设为螺杆式气体压缩机构。

本发明中，所述活塞式膨胀做功机构包括往复活塞膨胀做功机构和转子活塞膨胀做功机构。

本发明中，所述活塞式气体压缩机构包括往复活塞气体压缩机和转子活塞气体压缩机。

本发明的原理是：利用所述容积型气体压缩机构、所述容积型膨胀做功机构以及所述冷却器对所述气缸活塞机构进行配气，形成热力学循环，利用内燃或外燃形式将热转化成动力。

本发明中，参与循环的工质可以是惰性气体，例如氦气、氩气等，也可以是空气，在设有内燃燃烧室的结构中，参与循环的工质还可以是燃烧化学反应的产物。

本发明中，根据发动机领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统，例如，在所述进气道与所述气缸活塞机构的连通处设置气门或阀，在所述排气道与所述气缸活塞机构的连通处设置气门或阀。

本发明中，所述工质包络设为由所述气缸活塞机构的活塞和与其相配合的腔体、容积型膨胀做功机构、容积型气体压缩机构、进气道、排气道以及连通通道所构成的容纳气体工质的空间的壁。

本发明中，所述进气道内的工质压力与其承压能力相匹配，即所述进气道内的工质的最高压力达到其承压能力。

本发明的有益效果如下:

利用容积型气体压缩机构和容积型膨胀做功机构来取代斯特林发动机的冷缸，将大大降低系统的体积和造价。

附图说明