曲柄双摇杆卡诺循环动力及制冷装置制造方法及图纸

一种同时涉及动力机和制冷机领域的曲柄双摇杆卡诺循环动力及制冷装置，其主体包括：外壳、曲轴、第一连杆、第一摇杆、第二连杆、第二摇杆，是以转动副方式连接的闭式运动链，当曲轴带动第一连杆及第一摇杆向去程方向对工质挤压时发生等温压缩并过单向阀将工质压入张开的第一摇杆与第二连杆围成的密闭空间内，第一摇杆回程时随动的第二连杆受第二摇杆作用而差速，密闭空间逐渐关闭使工质绝热压缩并进入第一摇杆带有高温热源的空心连架轴内换热并发生等温膨胀，随后工质从已打开的出口喷出绝热膨胀并推动第一连杆及曲轴进行热功转换。无单向阀并反转曲轴为制冷装置。本发明专利技术高效、结构简单填补了一直以来没有按卡诺循环工作的机械装置的空白。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种曲柄双摇杆动力机，尤其是涉及一种最大限度遵循卡诺循环的曲柄双摇杆卡诺循环动力机；同时，由于卡诺循环是可逆的，本专利技术还涉及一种曲柄双摇杆卡诺循环制冷机，因此本专利技术同时涉及发动机领域和制冷机领域。
技术介绍
一百多年前，法国工程师卡诺(Sadi Carnot)最早提出了热能转化为机械能的根本条件：“凡有温度差的地方都能产生动力”，实质上，它是热力学第二定律的一种表达方式，卡诺分析了各种热机的设计方案和基本结构，根据热机的基本工作过程提出了一种最理想的热机循环，即著名的卡诺循环，该循环是工作在两个恒温热源间的热机循环，由两个可逆的等温过程和两个可逆的绝热过程组成，其循环次序为：等温膨胀-绝热膨胀-等温压缩-绝热压缩，逆向循环时反之，这种热机循环确定了我们能够将热能转变为机械能的最大限度，即任意热机循环过程的效率，不能大于工作于它所经历的最高温热源和最低温热源之间的卡诺循环的效率。卡诺循环及其热效率公式在热力学的发展史上具有重要意义。首先，它奠定了热力学第二定律的理论基础。其次，卡诺循环的提出为提高各种热动力机械的热效率指出了研究方向，如尽可能提高工质的高温热源工作温度和尽可能降低工质的低温热源工作温度，使放热在自然界的大气环境温度中进行，减少其它机械摩擦和热损耗等。卡诺循环是实际热机选用循环时的最高理想。然而，一百多年过去了，至今为止人们并未能制造出按照卡诺循环工作的热力发动机，其原因是多方面的，但主要的原因还是没有能找到一种能够适合卡诺循环的机械结构，或者说是没能设计出按照等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩、绝热压缩的顺序周而复始的执行机械运动的装置。
技术实现思路
有鉴于现有技术的情况，本专利技术的目的是提供一种能按照卡诺循环的各个循环步骤平稳运行的，最大限度实现卡诺循环热功转换效率的，能够对外有效输出功率的，并具有工程上的易获得性和在现实社会中能够推广应用的动力机械装置，即卡诺循环发动机，也就是实际意义上的卡诺热机；然而卡诺循环是一种可逆循环，即逆向的卡诺循环是以消耗功为代价使低温热源向高温热源放热，因此，一个动力机械装置要称其为具有卡诺循环特性，要检验它的真实性还要看看它反向工作时是否能产生制冷效果，所以，基于以上原因，本专利技术在不作实质性变动的情况下还提供了一种按照逆向卡诺循环平稳运行的制冷机械装置，即卡诺循环制冷机及由该制冷机衍生出来的卡诺循环热泵。为达到上述目的，本专利技术提供了一种曲柄双摇杆卡诺循环动力及制冷装置，包括：曲柄双摇杆机构；高温热源系统；低温热源系统；润滑系统；驱动系统；所述曲柄双摇杆机构，是由外壳、曲轴、第一连杆、第一摇杆、第二连杆、第二摇杆以转动副方式连接的闭式运动链并动配合容纳于外壳内；所述曲轴两扁圆柱体或扁圆台曲柄中心的主轴颈或曲柄本体通过滑动或滚动轴承支撑于外壳做整周旋转，两内端面与外壳内端平面保持平整；所述第一连杆一端与曲柄颈连接，另一端与第一摇杆一端连接并动配合于曲轴两曲柄及外壳之间；所述第一摇杆的第一摇杆体同宽或有公差于第一连杆宽度，另一端平行于宽度方向的空心连架轴与外壳连接并杆体上厚度方向开通气孔；所述第二连杆同宽或有公差于第一摇杆宽度并叠于第一连杆和第一摇杆之间，一端与第一连杆的连接第一摇杆端同轴连接或转动副连接于第一摇杆体上，另一端以杆体侧面轴向外伸轴头或内嵌轴座的方式分别与第二摇杆一端连接；所述两扁圆柱体或圆台第二摇杆各自的另一端转动副支撑于外壳并嵌入，一端面分别与端盖内面保持平整；单向阀设于第一摇杆体上靠第二连杆一边，制冷装置时取消。所述外壳是中空部分轴向展开内面有一正圆柱面的有容纳第一摇杆空间的两端有垂直轴线的端平面的刚体，一般由壳体和固定连接的两端盖构成同时是散热和保温装置的载体。所述第一连杆的杆体为一有弦切面或没有弦切面的空心圆柱体，圆柱体柱面与壳体内柱面相切或有公差配合并两端面为其侧面高度为其宽度，空心部分为曲柄颈连接端，摇杆销孔及端面为另一端并设置在弦切面弦切线的一端或没有弦切面时的柱体外圆上任意一点且轴线垂直于其侧面，或轴向剖切装配于整体曲轴，或分体式曲轴的曲柄颈插入装配。所述第一摇杆体的杆体是仿形第一连杆有一定厚度的板状体，杆体仿形线两端的面以外的另外两垂直于板面的面为杆体侧面，侧面的间距为杆体的宽度，垂直于杆体侧面一端固定连接有第一连杆销孔及端面另一端固定连接有空心连架轴，空心连架轴两端分别凸出于杆体侧面形成两空心连架轴头并分别伸入外壳两端盖与之转动副连接，其空心部分为等温膨胀室，高温换热器有间隙的贯穿其中并两端与外壳两端盖密闭固定连接，杆体朝向第一连杆的板面为内面，杆体内面与空心连架轴外圆的夹角处有一与第一连杆销孔同轴线的弧形过渡连接并形成一夹角弧形面，从该夹角弧形面出发沿杆体的内面开有连通空心连架轴空心部分的进气通道和朝远离内面方向排列的出气通道；配合槽形第二连杆时杆体侧面沿夹角弧形面凹陷第二连杆槽壁厚度，形成复侧面。所述第二连杆的杆体是仿形于第一连杆的板状体或横截面为凹字形的槽形的刚体，槽形体时，垂直于槽底的槽壁的两外面为杆体侧面，两内面间距有与第一摇杆体两复侧面构成平面副的宽度，槽壁的厚度为杆体侧面与第一摇杆体的两侧面保持平整时所产生的厚度并两杆体侧面间距为杆体的宽度，槽底仿形于第一连杆，朝向第一连杆的面为外底面，槽底的厚度容纳于第一连杆弦切面或柱面与第一摇杆体杆体内面的间隙内并外底面与第一连杆弦切面或柱面吻合，内底面与第一摇杆体杆体内面吻合，槽底一端垂直于槽壁设第一摇杆销孔及端面，与第一摇杆体上的连杆销孔转动副连接并以该销孔轴线为圆心的另一弧面端头，与第一摇杆体的夹角弧形面构成转动副，两槽壁呈扇形并由槽底形成的弧面为对进、出气口进行阀控制的弧面阀，两槽壁内面及内底面与第一摇杆体杆体内面及夹角弧形面围成一个可开合的密闭空间，弧面端头一端的两杆体侧面上设有各自外伸并同心的第二摇杆轴头或一定深度的同轴的第二摇杆销孔。所述第二摇杆同心对置于第二连杆的两侧，两端面为内面和外面，内面上设有偏心的孔或凸出的短轴为第二连杆销孔或第二连杆轴头，分别与第二连杆的第二摇杆轴头或第二摇杆销孔转动副连接，同时内面与曲柄内面与端盖内面共同构成两端平面并与第一连杆侧面、第一摇杆体侧面第二连杆杆体侧面分别构成平面副或小间隙配合。所述曲柄双摇杆卡诺循环动力及制冷装置正向卡诺循环为动力装置方法：曲柄双摇杆机构外壳内充满气态工质，驱动系统驱动曲轴带动第一连杆和第一摇杆向第一摇杆去程方向对气态工质围堵挤压，压缩产生的热量由置于外壳的低温热源系统带走发生了等温压缩，并过第一摇杆体通气孔和单向阀将工质压入逐渐张开的有或无外壳内端面参与的第一摇杆与第二连杆围成的密闭空间内，第一摇杆回程时随动的第二连杆受第二摇杆作用而回程摆动差速，密闭空间逐渐关闭使工质绝热压缩并经进气通道进入第一摇杆体带有高温热源系统的空心连架轴的空心部分内吸热后等温膨胀，随后工质从打开的出气通道出口喷出绝热膨胀，推动第一连杆及曲轴转动进行热功转换，当曲轴获得可作大于压缩功的动能后，驱动撤除，装置自主运行并向外输出功率成为动力装置。所述曲柄双摇杆卡诺循环动力及制冷装置逆向卡诺循环为制冷装置方法：曲柄双摇杆机构外壳内充满气态工质，驱动系统驱动曲轴带动第一连杆和第一摇杆体向第一摇杆体回程方向对气态工质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曲柄双摇杆卡诺循环动力及制冷装置，包括：曲柄双摇杆机构；高温热源系统；低温热源系统；润滑系统；驱动系统；其特征在于：所述曲柄双摇杆机构，是由外壳(101、102、103)、曲轴(104)、第一连杆(105)、第一摇杆(106)、第二连杆(107)、第二摇杆(108)以转动副方式连接的闭式运动链并动配合容纳于外壳(101、102、103)内；所述曲轴(104)两扁圆柱体或扁圆台曲柄(104d)中心的主轴颈(104a、104b)或曲柄(104d)本体通过滑动或滚动轴承支撑于外壳(101、102、103)做整周旋转，两内端面(104e)与外壳内端平面(1a)和(1b)保持平整；所述第一连杆(105)一端与曲柄颈(104c)连接，另一端与第一摇杆(106)一端连接并动配合于曲轴(104)两曲柄(104d)及外壳(101、102、103)之间；所述第一摇杆(106)的第一摇杆体(1061)同宽或有公差于第一连杆(105)宽度，另一端平行于宽度方向的空心连架轴(1061b)与外壳(101、102、103)连接并杆体(1061a)上厚度方向开通气孔(1061g)；所述第二连杆(107)同宽或有公差于第一摇杆(106)宽度并叠于第一连杆(105)和第一摇杆(106)之间，一端与第一连杆(105)的连接第一摇杆(106)端同轴连接或转动副连接于第一摇杆体(1061)上，另一端以杆体侧面(107g)轴向外伸轴头(107f)或内嵌轴座的方式分别与第二摇杆(108)一端连接；所述两扁圆柱体或圆台第二摇杆(108)各自的另一端转动副支撑于外壳(101、102、103)并嵌入，一端面(108a)分别与端盖(102、103)内面(102g、103g)保持平整；单向阀(1062)设于第一摇杆体(1061)上靠第二连杆(107)一边，制冷装置时取消。...

【技术特征摘要】
1.一种曲柄双摇杆卡诺循环动力及制冷装置，包括：曲柄双摇杆机构；高温热源系统；低温热源系统；润滑系统；驱动系统；其特征在于：所述曲柄双摇杆机构，是由外壳(101、102、103)、曲轴(104)、第一连杆(105)、第一摇杆(106)、第二连杆(107)、第二摇杆(108)以转动副方式连接的闭式运动链并动配合容纳于外壳(101、102、103)内；所述曲轴(104)两扁圆柱体或扁圆台曲柄(104d)中心的主轴颈(104a、104b)或曲柄(104d)本体通过滑动或滚动轴承支撑于外壳(101、102、103)做整周旋转，两内端面(104e)与外壳内端平面(1a)和(1b)保持平整；所述第一连杆(105)一端与曲柄颈(104c)连接，另一端与第一摇杆(106)一端连接并动配合于曲轴(104)两曲柄(104d)及外壳(101、102、103)之间；所述第一摇杆(106)的第一摇杆体(1061)同宽或有公差于第一连杆(105)宽度，另一端平行于宽度方向的空心连架轴(1061b)与外壳(101、102、103)连接并杆体(1061a)上厚度方向开通气孔(1061g)；所述第二连杆(107)同宽或有公差于第一摇杆(106)宽度并叠于第一连杆(105)和第一摇杆(106)之间，一端与第一连杆(105)的连接第一摇杆(106)端同轴连接或转动副连接于第一摇杆体(1061)上，另一端以杆体侧面(107g)轴向外伸轴头(107f)或内嵌轴座的方式分别与第二摇杆(108)一端连接；所述两扁圆柱体或圆台第二摇杆(108)各自的另一端转动副支撑于外壳(101、102、103)并嵌入，一端面(108a)分别与端盖(102、103)内面(102g、103g)保持平整；单向阀(1062)设于第一摇杆体(1061)上靠第二连杆(107)一边，制冷装置时取消。2.根据权利要求1所述的曲柄双摇杆卡诺循环动力及制冷装置，其特征在于：所述外壳(101、102、103)是中空部分轴向展开内面有一正圆柱面的有容纳第一摇杆(106)空间的两端有垂直轴线的端平面(1a、1b)的刚体，一般由壳体(101)和固定连接的两端盖(102、103)构成同时是散热和保温装置的载体。3.根据权利要求1所述的曲柄双摇杆卡诺循环动力及制冷装置，其特征在于：所述第一连杆(105)的杆体(105a)为一有弦切面(1051a)或没有弦切面的空心圆柱体，圆柱体柱面与壳体(101)内柱面相切或有公差配合并两端面为其侧面(105d)高度为其宽度，空心部分(105b)为曲柄颈(104c)连接端，摇杆销孔(1051c)及端面(1051d)为另一端并设置在弦切面(1051a)弦切线的一端或没有弦切面时的柱体外圆上任意一点且轴线垂直于其侧面(105d)，或轴向剖切装配于整体曲轴(104)，或分体式曲轴(204)的曲柄颈(2041a)插入装配。4.根据权利要求1所述的曲柄双摇杆卡诺循环动力及制冷装置，其特征在于：所述第一摇杆体(1061)的杆体(1061a)是仿形第一连杆(105)有一定厚度的板状体，杆体(1061a)仿形线两端的面以外的另外两垂直于板面的面为杆体侧面(1061e)，侧面的间距为杆体(1061a)的宽度，垂直于杆体侧面(1061e)一端固定连接有第一连杆销孔(1061j)及端面(10611)另一端固定连接有空心连架轴(1061b)，空心连架轴(1061b)两端分别凸出于杆体侧面(1061e)形成两空心连架轴头(1061c)并分别伸入外壳两端盖(102、103)与之转动副连接，其空心部分(1061d)为等温膨胀室，高温换热器(114)有间隙的贯穿其中并两端与外壳两端盖(102、103)密闭固定连接，杆体(1061a)朝向第一连杆(105)的板面为内面(1061m)，杆体内面(1061m)与空心连架轴(1061b)外圆的夹角处有一与第一连杆销孔(1061j)同轴线的弧形过渡连接并形成一夹角弧形面(1061k)，从该夹角弧形面(1061k)出发沿杆体的内面(1061m)开有连通空心连架轴(1061b)空心部分(1061d)的进气通道(1061h)和朝远离内面(1061m)方向排列的出气通道(1061i)；配合槽形第二连杆(107)时杆体侧面(1061e)沿夹角弧形面(1061k)凹陷第二连杆(107)槽壁(107d)厚度，形成复侧面(1061f)。5.根据权利要求1所述的曲柄双摇杆卡诺循环动力及制冷装置，其特征在于：所述第二连杆(107)的杆体是仿形于第一连杆的板状体或横截面为凹字形的槽形的刚体，槽形体时，垂直于槽底(107a)的槽壁(107d)的两外面为杆体侧面(107g)，两内面(107h)间距有与第一摇杆体(1061)两复侧面(1061f)构成平面副的宽度，槽壁(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宁，郎勇，
申请(专利权)人：李宁，郎勇，
类型：发明
国别省市：河北;13