專利名稱：一種渦輪配氣熱氣機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種渦輪配氣熱氣機(jī)，尤其是一種熱氣機(jī)。
背景技術(shù)：
熱氣機(jī)即斯特林發(fā)動(dòng)機(jī),是由兩個(gè)氣缸活塞機(jī)構(gòu)構(gòu)成,其中一個(gè)為冷缸，一個(gè)為熱缸，冷缸的目的主要是完成系統(tǒng)向冷源排熱以及對熱缸進(jìn)行配氣。一般說來，作為冷缸和作為熱缸的氣缸活塞機(jī)構(gòu)的體積都很龐大，制造成本也高，如果能夠利用葉輪壓氣機(jī)和渦輪來取代冷缸，將大大降低系統(tǒng)的體積和造價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下:一種渦輪配氣熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)、渦輪、葉輪壓氣機(jī)和冷卻器，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣道與所述葉輪壓氣機(jī)的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)的排氣道與所述渦輪的氣體入口連通，所述渦輪的氣體出口與所述葉輪壓氣機(jī)的氣體入口經(jīng)所述冷卻器連通；在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)上和/或在所述進(jìn)氣道上設(shè)加熱器。一種渦輪配氣熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)、渦輪、葉輪壓氣機(jī)和冷卻器，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣道與所述葉輪壓氣機(jī)的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)的排氣道與所述渦輪的氣體入口連通，所述渦輪的氣體出口與所述葉輪壓氣機(jī)的氣體入口經(jīng)所述冷卻器連通；在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)內(nèi)和/或在所述進(jìn)氣道內(nèi)設(shè)內(nèi)燃燃燒室，在工質(zhì)包絡(luò)上設(shè)工質(zhì)導(dǎo)出口。在設(shè)有內(nèi)燃燃燒室的結(jié)構(gòu)中，在所述進(jìn)氣道與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)的連通處設(shè)進(jìn)氣門，在所述排氣道與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)的連通處設(shè)排氣門，所述內(nèi)燃燃燒室設(shè)置在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)內(nèi)；所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)受四沖程正時(shí)機(jī)構(gòu)控制按吸氣沖程、壓縮沖程、燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作，或所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)受爆排正時(shí)機(jī)構(gòu)控制按沖氣燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作。在所述進(jìn)氣道和所述排氣道之間設(shè)熱交換器。在所述進(jìn)氣道上設(shè)回?zé)崞?，所述回?zé)崞鞯募訜崃黧w通道設(shè)為連通所述冷卻器和所述渦輪的連通通道。所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)設(shè)置為多個(gè)并聯(lián)。在設(shè)為內(nèi)燃燃燒室的結(jié)構(gòu)中，所述內(nèi)燃燃燒室與氧源和燃料源連通。 所述氧源為純氧或含氧氣體源。所述渦輪對所述葉輪壓氣機(jī)輸出動(dòng)力。所述進(jìn)氣道的承壓能力至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa或至少為20MPa。本發(fā)明的原理是，利用所述葉輪壓氣機(jī)、所述渦輪以及所述冷卻器對所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)進(jìn)行配氣，形成熱力學(xué)循環(huán)，利用內(nèi)燃或外燃形式將熱轉(zhuǎn)化成動(dòng)力。
本發(fā)明中，參與循環(huán)的工質(zhì)可以是惰性氣體，例如氦氣、氬氣等，也可以是空氣，在設(shè)有內(nèi)燃燃燒室的結(jié)構(gòu)中，參與循環(huán)的工質(zhì)還可以是燃燒化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物。本發(fā)明中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的公知技術(shù)，在必要的地方設(shè)置必要的部件、單元或系統(tǒng)。本發(fā)明中，所述工質(zhì)包絡(luò)設(shè)為由所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)的活塞和與其相配合的腔體、渦輪、葉輪壓氣機(jī)、進(jìn)氣道、排氣道以及連通通道所構(gòu)成的容納氣體工質(zhì)的空間的壁。本發(fā)明中，所述進(jìn)氣道內(nèi)的工質(zhì)壓力與其承壓能力相匹配，即所述進(jìn)氣道內(nèi)的工質(zhì)的最高壓力達(dá)到其承壓能力。本發(fā)明的有益效果如下:利用葉輪壓氣機(jī)和渦輪來取代斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的冷缸，將大大降低系統(tǒng)的體積和造價(jià)。


圖1所示的是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示的是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所示的是本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4所示的是本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5所示的是本發(fā)明實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6所示的是本發(fā)明實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7所示的是本發(fā)明實(shí)施例7的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8所示的是本發(fā)明實(shí)施例8的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9所示的是本發(fā)明實(shí)施例9的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10所示的是本發(fā)明實(shí)施例10的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11所示的是本發(fā)明實(shí)施例11的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12所示的是本發(fā)明實(shí)施例12的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13所示的是本發(fā)明實(shí)施例13的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14所示的是本發(fā)明實(shí)施例14的結(jié)構(gòu)示意圖；圖15所示的是本發(fā)明實(shí)施例15的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16所示的是本發(fā)明實(shí)施例16的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:I氣缸活塞機(jī)構(gòu)、2潤輪、3葉輪壓氣機(jī)、4冷卻器、6熱交換器、7回?zé)崞鳌?工質(zhì)導(dǎo)出口、10內(nèi)燃燃燒室、11進(jìn)氣道、12排氣道、15進(jìn)氣門、16排氣門、20加熱器、25氧源、21爆排正時(shí)機(jī)構(gòu)、41四沖程正時(shí)機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1本發(fā)明實(shí)施例1所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)1、渦輪2、葉輪壓氣機(jī)3和冷卻器4，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的進(jìn)氣道11與所述葉輪壓氣機(jī)3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機(jī)3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I上和在所述進(jìn)氣道11上設(shè)加熱器20。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機(jī)3輸出動(dòng)力。于本實(shí)施例中,所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I米用外燃加熱，通過在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I和進(jìn)氣道11上設(shè)置的加熱器20進(jìn)行吸附熱量。所述進(jìn)氣道11的承壓能力至少為0.5MPa。選擇性地，所述進(jìn)氣道的承壓能力還可以至少為lMPa、2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa 或至少為 20MPa。實(shí)施例2本發(fā)明實(shí)施例2所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)1、渦輪2、葉輪壓氣機(jī)3和冷卻器4，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的進(jìn)氣道11與所述葉輪壓氣機(jī)3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機(jī)3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I內(nèi)設(shè)內(nèi)燃燃燒室10，在工質(zhì)包絡(luò)上設(shè)工質(zhì)導(dǎo)出口 9，所述渦輪2對所述葉輪壓氣機(jī)3輸出動(dòng)力，在所述進(jìn)氣道11與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)進(jìn)氣門15，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)排氣門16，所述內(nèi)燃燃燒室10設(shè)置在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I內(nèi)，所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通，所述氧源25為純氧。所述進(jìn)氣道11的承壓能力至少為2MPa。選擇性地，所述氧源25還可為含氧氣體源。選擇性地，所述進(jìn)氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、3MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa 或至少為 20MPa。需要指出的是，在本實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設(shè)置在進(jìn)氣道11內(nèi)。實(shí)施例3本發(fā)明實(shí)施例3所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)1、渦輪2、葉輪壓氣機(jī)3和冷卻器4，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的進(jìn)氣道11與所述葉輪壓氣機(jī)3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機(jī)3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I內(nèi)設(shè)內(nèi)燃燃燒室10 ;在工質(zhì)包絡(luò)上設(shè)工質(zhì)導(dǎo)出口 9。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機(jī)3輸出動(dòng)力。在設(shè)有內(nèi)燃燃燒室的結(jié)構(gòu)中，在所述進(jìn)氣道11與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)進(jìn)氣門，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)排氣門，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I受四沖程正時(shí)機(jī)構(gòu)41控制按吸氣沖程、壓縮沖程、燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作。所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通。所述氧源25為含氧氣體源。所述進(jìn)氣道11的承壓能力至少為3MPa。選擇性地，所述氧源25還可為純氧；所述進(jìn)氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa 或至少為 20MPa。
需要指出的是，在本實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設(shè)置在進(jìn)氣道11內(nèi)。實(shí)施例4本發(fā)明實(shí)施例4所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)1、渦輪2、葉輪壓氣機(jī)3和冷卻器4，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的進(jìn)氣道11與所述葉輪壓氣機(jī)3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機(jī)3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I內(nèi)設(shè)內(nèi)燃燃燒室10 ;在工質(zhì)包絡(luò)上設(shè)工質(zhì)導(dǎo)出口 9。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機(jī)3輸出動(dòng)力。在設(shè)有內(nèi)燃燃燒室10的結(jié)構(gòu)中，在所述進(jìn)氣道11與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)進(jìn)氣門15，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)排氣門16，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I受爆排正時(shí)機(jī)構(gòu)21控制按沖氣燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作。所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通。所述氧源25為含氧氣體源。需要指出的是，在本實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設(shè)置在進(jìn)氣道11內(nèi)。所述進(jìn)氣道11的承壓能力至少為5MPa。選擇性地，所述氧源25還可為純氧；所述進(jìn)氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、4MPa、7MPa、10MPa、15MPa 或至少為 20MPa。實(shí)施例5本發(fā)明實(shí)施例5所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)1、渦輪2、葉輪壓氣機(jī)3和冷卻器4，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的進(jìn)氣道11與所述葉輪壓氣機(jī)3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機(jī)3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I上和在所述進(jìn)氣道11上設(shè)加熱器20。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機(jī)3輸出動(dòng)力。在所述進(jìn)氣道11和所述排氣道12之間設(shè)熱交換器6。于本實(shí)施例中，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I米用外燃加熱，通過在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I和進(jìn)氣道11上設(shè)置的加熱器20進(jìn)行加熱。所述進(jìn)氣道11的承壓能力至少為IMPa。選擇性地，所述進(jìn)氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa 或至少為 20MPa。實(shí)施例6本發(fā)明實(shí)施例6所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)1、渦輪2、葉輪壓氣機(jī)3和冷卻器4，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的進(jìn)氣道11與所述葉輪壓氣機(jī)3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機(jī)3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I內(nèi)設(shè)內(nèi)燃燃燒室10，在工質(zhì)包絡(luò)上設(shè)工質(zhì)導(dǎo)出口 9。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機(jī)3輸出動(dòng)力。
在所述進(jìn)氣道11與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)進(jìn)氣門15，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)排氣門16，所述內(nèi)燃燃燒室10設(shè)置在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I內(nèi)。在所述進(jìn)氣道11和所述排氣道12之間設(shè)熱交換器。所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通。所述氧源25為純氧。所述進(jìn)氣道11的承壓能力至少為4MPa。選擇性地，所述氧源25還可為含氧氣體源；所述進(jìn)氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa 或至少為 20MPa。需要指出的是，在本實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設(shè)置在進(jìn)氣道11內(nèi)。實(shí)施例1本發(fā)明實(shí)施例7所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)1、渦輪2、葉輪壓氣機(jī)3和冷卻器4，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的進(jìn)氣道11與所述葉輪壓氣機(jī)3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機(jī)3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I內(nèi)設(shè)內(nèi)燃燃燒室10 ;在工質(zhì)包絡(luò)上設(shè)工質(zhì)導(dǎo)出口 9。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機(jī)3輸出動(dòng)力。在所述進(jìn)氣道11與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)進(jìn)氣門15，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)排氣門16，所述內(nèi)燃燃燒室10設(shè)置在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I內(nèi)；所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I受四沖程正時(shí)機(jī)構(gòu)41控制按吸氣沖程、壓縮沖程、燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作。在所述進(jìn)氣道11和所述排氣道12之間設(shè)熱交換器。所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通。所述氧源25為含氧氣體源。所述進(jìn)氣道11的承壓能力至少為7MPa。選擇性地，所述氧源25還可為純氧；所述進(jìn)氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、4MPa、5MPa、10MPa、15MPa 或至少為 20MPa。需要指出的是，在本實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設(shè)置在進(jìn)氣道11內(nèi)。實(shí)施例8本發(fā)明實(shí)施例8所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)1、渦輪2、葉輪壓氣機(jī)3和冷卻器4，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的進(jìn)氣道11與所述葉輪壓氣機(jī)3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機(jī)3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I內(nèi)設(shè)內(nèi)燃燃燒室10 ;在工質(zhì)包絡(luò)上設(shè)工質(zhì)導(dǎo)出口 9。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機(jī)3輸出動(dòng)力。在設(shè)有內(nèi)燃燃燒室10的結(jié)構(gòu)中，在所述進(jìn)氣道11與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)進(jìn)氣門15，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)排氣門16，所述內(nèi)燃燃燒室10設(shè)置在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I內(nèi)；所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I受爆排正時(shí)機(jī)構(gòu)21控制按沖氣燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作。在所述進(jìn)氣道11和所述排氣道12之間設(shè)熱交換器。所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通。所述氧源25為含氧氣體源。所述進(jìn)氣道11的承壓能力至少為lOMPa。選擇性地，所述氧源25還可為純氧；所述進(jìn)氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、15MPa 或至少為 20MPa。需要指出的是，在本實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設(shè)置在進(jìn)氣道11內(nèi)。實(shí)施例9本發(fā)明實(shí)施例9所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)1、渦輪2、葉輪壓氣機(jī)3和冷卻器4，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的進(jìn)氣道11與所述葉輪壓氣機(jī)3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機(jī)3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I上和在所述進(jìn)氣道11上設(shè)加熱器20。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機(jī)3輸出動(dòng)力。在所述進(jìn)氣道11和所述排氣道12之間設(shè)熱交換器6。在所述進(jìn)氣道11上設(shè)回?zé)崞?，所述回?zé)崞?的加熱流體通道設(shè)為連通所述冷卻器4和所述渦輪2的連通通道。于本實(shí)施例中，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I米用外燃加熱，通過在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I和進(jìn)氣道11上設(shè)置的加熱器20進(jìn)行加熱。所述進(jìn)氣道11的承壓能力至少為2MPa。選擇性地，所述進(jìn)氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa 或至少為 20MPa。實(shí)施例10本發(fā)明實(shí)施例10所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)1、渦輪2、葉輪壓氣機(jī)3和冷卻器4，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的進(jìn)氣道11與所述葉輪壓氣機(jī)3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機(jī)3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I內(nèi)設(shè)內(nèi)燃燃燒室10，在工質(zhì)包絡(luò)上設(shè)工質(zhì)導(dǎo)出口 9。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機(jī)3輸出動(dòng)力。在所述進(jìn)氣道11與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)進(jìn)氣門15，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)排氣門16，所述內(nèi)燃燃燒室10設(shè)置在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I內(nèi)。在所述進(jìn)氣道11和所述排氣道12之間設(shè)熱交換器6。在所述進(jìn)氣道11上設(shè)回?zé)崞?，所述回?zé)崞?的加熱流體通道設(shè)為連通所述冷卻器4和所述渦輪2的連通通道。所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通。
所述氧源25為純氧。所述進(jìn)氣道11的承壓能力至少為15MPa。選擇性地，所述氧源25還可為含氧氣體源；所述進(jìn)氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa 或至少為 20MPa。需要指出的是，在本實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設(shè)置在進(jìn)氣道11內(nèi)。實(shí)施例11本發(fā)明實(shí)施例11所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)1、渦輪2、葉輪壓氣機(jī)3和冷卻器4，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的進(jìn)氣道11與所述葉輪壓氣機(jī)3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機(jī)3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I內(nèi)設(shè)內(nèi)燃燃燒室10 ;在工質(zhì)包絡(luò)上設(shè)工質(zhì)導(dǎo)出口 9。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機(jī)3輸出動(dòng)力。在所述進(jìn)氣道11與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)進(jìn)氣門15，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)排氣門16，所述內(nèi)燃燃燒室10設(shè)置在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I內(nèi)；所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I受四沖程正時(shí)機(jī)構(gòu)41控制按吸氣沖程、壓縮沖程、燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作。在所述進(jìn)氣道11和所述排氣道12之間設(shè)熱交換器6。在所述進(jìn)氣道11上設(shè)回?zé)崞?，所述回?zé)崞?的加熱流體通道設(shè)為連通所述冷卻器4和所述渦輪2的連通通道。所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通。所述氧源25為含氧氣體源。所述進(jìn)氣道11的承壓能力至少為15MPa。選擇性地，所述氧源25還可為純氧；所述進(jìn)氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa 或至少為 20MPa。需要指出的是，在本實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設(shè)置在進(jìn)氣道11內(nèi)。實(shí)施例12本發(fā)明實(shí)施例12所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)1、渦輪2、葉輪壓氣機(jī)3和冷卻器4，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的進(jìn)氣道11與所述葉輪壓氣機(jī)3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機(jī)3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I內(nèi)設(shè)內(nèi)燃燃燒室10 ;在工質(zhì)包絡(luò)上設(shè)工質(zhì)導(dǎo)出口 9。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機(jī)3輸出動(dòng)力。在設(shè)有內(nèi)燃燃燒室10的結(jié)構(gòu)中，在所述進(jìn)氣道11與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)進(jìn)氣門15，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)排氣門16，所述內(nèi)燃燃燒室10設(shè)置在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I內(nèi)；所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I受爆排正時(shí)機(jī)構(gòu)21控制按沖氣燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作。在所述進(jìn)氣道11和所述排氣道12之間設(shè)熱交換器6。
在所述進(jìn)氣道11上設(shè)回?zé)崞?，所述回?zé)崞?的加熱流體通道設(shè)為連通所述冷卻器4和所述渦輪2的連通通道。所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通。所述氧源25為含氧氣體源。所述進(jìn)氣道11的承壓能力至少為20MPa。選擇性地，所述氧源25還可為純氧；所述進(jìn)氣道的承壓能力還可以至少為
0.5MPa、lMPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa 或至少為 15MPa。需要指出的是，在本實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設(shè)置在進(jìn)氣道11內(nèi)。實(shí)施例13本發(fā)明實(shí)施例13所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)1、渦輪2、葉輪壓氣機(jī)3和冷卻器4，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的進(jìn)氣道11與所述葉輪壓氣機(jī)3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機(jī)3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I上和在所述進(jìn)氣道11上設(shè)加熱器20。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機(jī)3輸出動(dòng)力。于本實(shí)施例中，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I米用外燃加熱，通過在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I和進(jìn)氣道11上設(shè)置的加熱器20進(jìn)行吸附熱量。所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I設(shè)置為三個(gè)并聯(lián)。所述進(jìn)氣道11的承壓能力至少為5MPa。選擇性地，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I還可以為二個(gè)或四個(gè)以上并聯(lián)設(shè)置。實(shí)施例14本發(fā)明實(shí)施例14所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)1、渦輪2、葉輪壓氣機(jī)3和冷卻器4，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的進(jìn)氣道11與所述葉輪壓氣機(jī)3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機(jī)3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I內(nèi)設(shè)內(nèi)燃燃燒室10 ;在設(shè)有所述內(nèi)燃燃燒室10的結(jié)構(gòu)中，在工質(zhì)包絡(luò)上設(shè)工質(zhì)導(dǎo)出口 9。在設(shè)有內(nèi)燃燃燒室10的結(jié)構(gòu)中，在所述進(jìn)氣道11與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)進(jìn)氣門15，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)排氣門16，所述內(nèi)燃燃燒室10設(shè)置在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I內(nèi)。在所述進(jìn)氣道11和所述排氣道12之間設(shè)熱交換器6。在所述進(jìn)氣道11上設(shè)回?zé)崞?，所述回?zé)崞?的加熱流體通道設(shè)為連通所述冷卻器4和所述渦輪2的連通通道。所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I設(shè)置為三個(gè)并聯(lián)。所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通。所述氧源25為含氧氣體源。所述進(jìn)氣道11的承壓能力至少為15MPa。選擇性地，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I還可以為二個(gè)或四個(gè)以上并聯(lián)設(shè)置；所述氧源25還可為純氧；所述進(jìn)氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、IOMPa或至少為20MPa。需要指出的是，在本實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設(shè)置在進(jìn)氣道11內(nèi)。實(shí)施例15本發(fā)明實(shí)施例15所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)1、渦輪2、葉輪壓氣機(jī)3和冷卻器4，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的進(jìn)氣道11與所述葉輪壓氣機(jī)3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機(jī)3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I上和在所述進(jìn)氣道11上設(shè)加熱器20。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機(jī)3輸出動(dòng)力。在所述進(jìn)氣道11和所述排氣道12之間設(shè)熱交換器6。在所述進(jìn)氣道11上設(shè)回?zé)崞?，所述回?zé)崞?的加熱流體通道設(shè)為連通所述冷卻器4和所述渦輪2的連通通道。于本實(shí)施例中，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I米用外燃加熱，通過在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I和進(jìn)氣道11上設(shè)置的加熱器20進(jìn)行吸附熱量。所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I設(shè)置為三個(gè)并聯(lián)。所述進(jìn)氣道11的承壓能力至少為lOMPa。選擇性地，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I還可以為二個(gè)或四個(gè)以上并聯(lián)設(shè)置；所述進(jìn)氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、15MPa或至少為20MPa。需要指出的是，在本實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設(shè)置在進(jìn)氣道11內(nèi)。實(shí)施例16本發(fā)明實(shí)施例16所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)1、渦輪2、葉輪壓氣機(jī)3和冷卻器4，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的進(jìn)氣道11與所述葉輪壓氣機(jī)3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機(jī)3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I內(nèi)設(shè)內(nèi)燃燃燒室；在工質(zhì)包絡(luò)上設(shè)工質(zhì)導(dǎo)出口。在設(shè)有內(nèi)燃燃燒室10的結(jié)構(gòu)中，在所述進(jìn)氣道11與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)進(jìn)氣門15，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的連通處設(shè)排氣門16，所述內(nèi)燃燃燒室10設(shè)置在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I內(nèi)；所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I受爆排正時(shí)機(jī)構(gòu)21控制按沖氣燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作。在所述進(jìn)氣道11和所述排氣道12之間設(shè)熱交換器6。在所述進(jìn)氣道11上設(shè)回?zé)崞?，所述回?zé)崞?的加熱流體通道設(shè)為連通所述冷卻器4和所述渦輪2的連通通道。所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I設(shè)置為三個(gè)并聯(lián)。所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通。所述氧源25為純氧。所述進(jìn)氣道11的承壓能力至少為12MPa。選擇性地，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I還可以為二個(gè)或四個(gè)以上并聯(lián)設(shè)置；所述氧源25還可為含氧氣體源；所述進(jìn)氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa 或至少為 20MPa。需要指出的是，在本實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設(shè)置在進(jìn)氣道11內(nèi)。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，根據(jù)本領(lǐng)域的公知技術(shù)和本發(fā)明所公開的技術(shù)方案，可以推導(dǎo)出或聯(lián)想出許多變型方案，所有這些變型方案，也應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種渦輪配氣熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)(I)、渦輪(2)、葉輪壓氣機(jī)(3)和冷卻器(4)，其特征在于，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)(I)的進(jìn)氣道(11)與所述葉輪壓氣機(jī)(3)的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)(I)的排氣道(12 )與所述渦輪(2 )的氣體入口連通，所述渦輪(2)的氣體出口與所述葉輪壓氣機(jī)(3)的氣體入口經(jīng)所述冷卻器(4)連通；在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)(I)上和/或在所述進(jìn)氣道(11)上設(shè)加熱器(20 )。
2.一種渦輪配氣熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)(I)、渦輪(2)、葉輪壓氣機(jī)(3)和冷卻器(4)，其特征在于，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)(I)的進(jìn)氣道(11)與所述葉輪壓氣機(jī)(3)的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)(I)的排氣道(12 )與所述渦輪(2 )的氣體入口連通，所述渦輪(2)的氣體出口與所述葉輪壓氣機(jī)(3)的氣體入口經(jīng)所述冷卻器(4)連通；在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)(I)內(nèi)和/或在所述進(jìn)氣道(11)內(nèi)設(shè)內(nèi)燃燃燒室(10 )，在工質(zhì)包絡(luò)上設(shè)工質(zhì)導(dǎo)出口(9)。
3.如權(quán)利要求2所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，其特征在于，在所述進(jìn)氣道(11)與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)(I)的連通處設(shè)進(jìn)氣門(15 )，在所述排氣道(12 )與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)(I)的連通處設(shè)排氣門(16)，所述內(nèi)燃燃燒室(10)設(shè)置在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)(I)內(nèi)；所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)(I)受四沖程正時(shí)機(jī)構(gòu)(41)控制按吸氣沖程、壓縮沖程、燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作，或所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)(I)受爆排正時(shí)機(jī)構(gòu)(21)控制按沖氣燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作。
4.如權(quán)利要求1或2所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，其特征在于，在所述進(jìn)氣道(11)和所述排氣道(12)之間設(shè)熱交換器(6)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，其特征在于，在所述進(jìn)氣道(11)上設(shè)回?zé)崞?7)，所述回?zé)崞?7)的加熱流體通道設(shè)為連通所述冷卻器(4)和所述渦輪(2)的連通通道。
6.如權(quán)利要求1或2所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，其特征在于，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)(I)設(shè)置為多個(gè)并聯(lián)。
7.如權(quán)利要求2所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)燃燃燒室(10)與氧源(25)和燃料源連通。
8.如權(quán)利要求7所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，其特征在于，所述氧源(25)為純氧或含氧氣體源。
9.如權(quán)利要求1或2所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，其特征在于，所述渦輪(2)對所述葉輪壓氣機(jī)(3)輸出動(dòng)力。
10.如權(quán)利要求1或2所述的渦輪配氣熱氣機(jī)，其特征在于，所述進(jìn)氣道(11)的承壓能力至少為0.5MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種渦輪配氣熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)、渦輪、葉輪壓氣機(jī)和冷卻器，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣道與所述葉輪壓氣機(jī)的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)的排氣道與所述渦輪的氣體入口連通，所述渦輪的氣體出口與所述葉輪壓氣機(jī)的氣體入口經(jīng)所述冷卻器連通；在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)上和/或在所述進(jìn)氣道上設(shè)加熱器，或在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)內(nèi)和/或在所述進(jìn)氣道內(nèi)設(shè)內(nèi)燃燃燒室；在設(shè)有所述內(nèi)燃燃燒室的結(jié)構(gòu)中，在工質(zhì)包絡(luò)上設(shè)工質(zhì)導(dǎo)出口。利用葉輪壓氣機(jī)和渦輪來取代斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的冷缸，將大大降低系統(tǒng)的體積和造價(jià)。
文檔編號(hào)F02G1/053GK103104369SQ20131002843
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月27日
發(fā)明者靳北彪 申請人:摩爾動(dòng)力(北京)技術(shù)股份有限公司