一種熱氣機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱能與動(dòng)力領(lǐng)域，尤其是一種熱氣機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]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(duì)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，如果能夠利用容積型氣體壓縮機(jī)構(gòu)和容積型膨脹做功機(jī)構(gòu)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】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下:
[0004]方案1，一種熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)、容積型膨脹做功機(jī)構(gòu)、容積型氣體壓縮機(jī)構(gòu)和冷卻器，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣道與所述容積型氣體壓縮機(jī)構(gòu)的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)的排氣道與所述容積型膨脹做功機(jī)構(gòu)的氣體入口連通，所述容積型膨脹做功機(jī)構(gòu)的氣體出口與所述容積型氣體壓縮機(jī)構(gòu)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。
[0005]方案2，一種熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)、容積型膨脹做功機(jī)構(gòu)、容積型氣體壓縮機(jī)構(gòu)和冷卻器，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣道與所述容積型氣體壓縮機(jī)構(gòu)的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)的排氣道與所述容積型膨脹做功機(jī)構(gòu)的氣體入口連通，所述容積型膨脹做功機(jī)構(gòu)的氣體出口與所述容積型氣體壓縮機(jī)構(gòu)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。
[0006]方案3，在方案2的基礎(chǔ)上，所述內(nèi)燃燃燒室與氧源和燃料源連通。
[0007]方案4，在方案3的基礎(chǔ)上，所述氧源為純氧或含氧氣體源。
[0008]方案5，在方案2的基礎(chǔ)上，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。
[0009]方案6，在方案2至5中任一方案的基礎(chǔ)上，在所述工質(zhì)導(dǎo)出口處設(shè)工質(zhì)控制閥。
[0010]方案7，在方案I至5中任一方案的基礎(chǔ)上，在所述進(jìn)氣道和所述排氣道之間設(shè)熱交換器。
[0011 ] 方案8，在方案I至5中任一方案的基礎(chǔ)上，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容積型膨脹做功機(jī)構(gòu)的連通通道。
[0012]方案9，在方案I至5中任一方案的基礎(chǔ)上，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)設(shè)置為多個(gè)并聯(lián)。
[0013]方案10，在方案I至5中任一方案的基礎(chǔ)上，所述容積型膨脹做功機(jī)構(gòu)對(duì)所述容積型氣體壓縮機(jī)構(gòu)輸出動(dòng)力。
[0014]方案11，在方案10的基礎(chǔ)上，所述容積型膨脹做功機(jī)構(gòu)經(jīng)變速機(jī)構(gòu)對(duì)所述容積型氣體壓縮機(jī)構(gòu)輸出動(dòng)力。
[0015]方案12，在方案I至5中任一方案的基礎(chǔ)上，所述進(jìn)氣道的承壓能力至少為0.5MPa。
[0016]方案13，在方案I至5中任一方案的基礎(chǔ)上，所述容積型膨脹做功機(jī)構(gòu)設(shè)為活塞式膨脹做功機(jī)構(gòu)、羅茨式膨脹做功機(jī)構(gòu)或設(shè)為螺桿式膨脹做功機(jī)構(gòu)。
[0017]方案14，在方案I至5中任一方案的基礎(chǔ)上，所述容積型氣體壓縮機(jī)構(gòu)設(shè)為活塞式氣體壓縮機(jī)構(gòu)、羅茨式氣體壓縮機(jī)構(gòu)或設(shè)為螺桿式氣體壓縮機(jī)構(gòu)。
[0018]本發(fā)明中，所述活塞式膨脹做功機(jī)構(gòu)包括往復(fù)活塞膨脹做功機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)子活塞膨脹做功機(jī)構(gòu)。
[0019]本發(fā)明中，所述活塞式氣體壓縮機(jī)構(gòu)包括往復(fù)活塞氣體壓縮機(jī)和轉(zhuǎn)子活塞氣體壓縮機(jī)。
[0020]本發(fā)明的原理是:利用所述容積型氣體壓縮機(jī)構(gòu)、所述容積型膨脹做功機(jī)構(gòu)以及所述冷卻器對(duì)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。
[0021]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。
[0022]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)，例如，在所述進(jìn)氣道與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)的連通處設(shè)置氣門或閥，在所述排氣道與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)的連通處設(shè)置氣門或閥。
[0023]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、容積型膨脹做功機(jī)構(gòu)、容積型氣體壓縮機(jī)構(gòu)、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。
[0024]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。
[0025]本發(fā)明的有益效果如下:
[0026]利用容積型氣體壓縮機(jī)構(gòu)和容積型膨脹做功機(jī)構(gòu)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)。
【附圖說明】
[0027]圖1所示的是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2所示的是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3所示的是本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4所示的是本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖5所示的是本發(fā)明實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖6所示的是本發(fā)明實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖中:
[0034]I氣缸活塞機(jī)構(gòu)、2容積型膨脹做功機(jī)構(gòu)、21活塞式膨脹做功機(jī)構(gòu)、3容積型氣體壓縮機(jī)構(gòu)、31活塞式氣體壓縮機(jī)構(gòu)、4冷卻器、5加熱器、6熱交換器、7回?zé)崞鳌?工質(zhì)控制閥、9工質(zhì)導(dǎo)出口、10內(nèi)燃燃燒室、11進(jìn)氣道、12排氣道、13氧源、14燃料源、15進(jìn)氣門、16排氣門。
【具體實(shí)施方式】
[0035]實(shí)施例1
[0036]如圖1所示的熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)1、容積型膨脹做功機(jī)構(gòu)2、容積型氣體壓縮機(jī)構(gòu)3和冷卻器4，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的進(jìn)氣道11與所述容積型氣體壓縮機(jī)構(gòu)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與所述容積型膨脹做功機(jī)構(gòu)2的氣體入口連通，所述容積型膨脹做功機(jī)構(gòu)2的氣體出口與所述容積型氣體壓縮機(jī)構(gòu)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5。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。所述進(jìn)氣道11的承壓能力至少為0.5MPa。
[0037]本實(shí)施例中，所述進(jìn)氣道的承壓能力還可以選擇性地設(shè)為至少為lMPa、2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa 或至少為 20MPa。
[0038]作為可以變換的實(shí)施方式，本實(shí)施例中可以只在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I上和所述進(jìn)氣道11上中的一處設(shè)加熱器5。
[0039]實(shí)施例2
[0040]如圖2所示的熱氣機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)1、容積型膨脹做功機(jī)構(gòu)2、容積型氣體壓縮機(jī)構(gòu)3和冷卻器4，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)I的進(jìn)氣道11與所述容積型氣體壓縮機(jī)構(gòu)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與所述容積型膨脹做功機(jī)構(gòu)2的氣體入口連通，所述容積型膨脹做功機(jī)構(gòu)2的氣體出口與所述容積型氣體壓縮機(jī)構(gòu)3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器