外燃机及其传动机构制造技术

本发明专利技术公开了一种外燃机及其传动机构，该外燃机包括热气组件、传动机构和曲轴；热气组件为两组，包括气缸、加热器、回热器和冷却器，气缸内具有功率活塞置换活塞，并形成冷、热腔；传动机构包括连杆组和摆杆组：摆杆组包括中心摆杆和边摆杆，两端分别铰接活塞杆；中心摆杆所在的平面与所述边摆杆分别所在的平面平行且共轴于一枢轴；连杆组由四个连杆围成，铰接于枢轴与曲轴连杆颈之间；第一、二连杆等长，并与中心摆杆和边摆杆保持30-60度的互余夹角；第三、四连杆等长，上端与第一、二连杆铰接；通过热源加热加热器以使气体通道内的气体在冷热腔之间往复运动膨胀收缩以通过传动机构带动曲轴周期运动做功。本发明专利技术的外燃机易启动且成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发动机，尤其与一种外燃机及其传动机构有关。
技术介绍
外燃机是一种外燃的闭式循环往复活塞式热力发动机，因它是在1816年为苏格兰的斯特林所专利技术，故又称斯特林发动机，也称为热气机。外燃机中传递能量的媒介物质 (通常是高压气体)叫工质，在一个、两个、四个或多个封闭的气缸内充有一定容积的工质。 气缸一端为热腔，另一端为冷腔。工质在低温冷腔中压缩，然后流到高温热腔中迅速加热， 膨胀做功。燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧所带来的热量或者外部热源通过加热器传给工质，因此工质不直接参与燃烧，也不需要更换。由于外燃机避免了传统内燃机的震爆做功问题，从而实现了低噪音、低污染和低运行成本。外燃机可以燃烧各种可燃气体，如天然气、沼气、石油气、氢气、煤气等，也可燃烧柴油、液化石油气等液体燃料，还可以燃烧木材，以及利用太阳能等。只要热腔与冷腔之间达到一定的温差，外燃机即可做功运行，环境温度越低，则温差越容易变大，因此在用于发电时，发电效率越高。外燃机最大的优点是功率和效率不受海拔高度影响，非常适合于高海拔地区使用。然而，现有技术的外燃机存在以下的缺陷。2010年6月1日由上海交通大学出版社出版的《斯特林引擎模型制作》一书在第 2. 2节介绍了一种β型的斯特林发动机。如图1所示，该斯特林发动机(即外燃机)包括曲轴箱98、气缸93、加热器94、回热器95和冷却器96等部件。气缸93中设置有两个活塞， 即在气缸93内的置换活塞(简称DP) 971和气缸93 —端的功率活塞(简称PP) 972。置换活塞971将气缸93内的空间分成上腔(即热腔)931和下腔(即冷腔)932，上腔931、加热器94、回热器95、冷却器96和下腔932依次气路连通而形成气体通道。如图1所示，该外燃机的传动机构包括与曲轴981连接的内、外连杆。曲轴箱98 内具有曲轴981，曲轴981上通过多拐982连接有内连杆983，曲轴981上，在内连杆983两侧对称的连接有用于一对外连杆984、985，内连杆983用于连接置换活塞971，外连杆984、 985均用于连接功率活塞972，曲轴981上连接飞轮99。图1所示的外燃机在工作时，通过外部热源(例如太阳能或者燃料的燃烧)对加热器94进行加热，以使所述气体通道内的气体(工质)在作为冷端的下腔932和作为热端的上腔931之间往复运动膨胀收缩以置换活塞971和功率活塞972而带动曲轴981周期运动做功，从而带动曲轴981的轴心上连接的飞轮99转动以向外输送能量。上述的外燃机，具有两个缺陷，一是需要造价昂贵的润滑系统，二是在曲轴箱进行高压密封后外燃机启动困难。如图1所示，内连杆983和曲轴981、外连杆984、985与曲轴981之间均为多拐结构，很难用轴承实现连接。其曲轴981需由轴瓦进行连接或支撑，因此需在曲轴箱98的底部，设置机油池980或者其他的润滑剂的存储池，以对多拐982、曲轴981及其轴瓦进行润滑，因此增加了传动系统的成本。另外，在实际应用时，需要将气缸93进行密封。并且，作为发动机，也需要将上述的气体通道及传动机构的各部件整体的密封在一个壳体内。如果进行常压密封，则外燃机的功率达不到应用级别的要求。为了增加外燃机的功率，需要对外燃机进行高压密封，即在壳体内充入高压气体，例如十几甚至是几十个大气压的气体，充入的气体例如为氢气、空气、氦气、二氧化碳或氮气等。在充入高压气体后，上述的外燃机则会遇到启动上的困难。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种成本低、易于启动的外燃机，以解决现有技术的外燃机的成本高、不易启动的成本低、易于启动的缺陷。本专利技术的另一目的在于提供一种用于外燃机的成本低、易于启动的传动机构。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下一种外燃机，包括热气组件、传动机构和曲轴；所述热气组件为两组，每组热气组件包括气缸、加热器、回热器和冷却器，每一所述气缸内具有一上一下的功率活塞和置换活塞；所述功率活塞与所述置换活塞之间形成有冷腔，所述置换活塞与所述气缸之间形成有热腔；所述置换活塞的圆心位置连接有第一活塞杆的第一端；所述第一活塞杆穿过所述功率活塞的圆心；所述第一活塞杆的两侧对称的设置有两第二活塞杆，所述第二活塞杆第一端连接所述功率活塞；所述传动机构包括连杆组和摆杆组所述摆杆组包括中心摆杆和所述中心摆杆两侧对称设置的两个边摆杆，所述中心摆杆的两端铰接所述第一活塞杆的第二端，所述边摆杆的两端铰接所述第二活塞杆的第二端；所述中心摆杆所在的平面与各所述边摆杆分别所在的平面平行且所述中心摆杆与所述边摆杆共轴于一枢轴；所述连杆组由四个连杆围成四边形；四个连杆为长度相等的第一连杆与第二连杆，自所述枢轴向下延伸， 分别与所述中心摆杆和边摆杆固定连接并保持互余的介于30-60度的夹角；长度相等的第三连杆与第四连杆，它们的上端分别铰接于第一连杆和第二连杆，它们的下端铰接于所述曲轴的连杆颈；所述热腔、加热器、回热器、冷却器和冷腔之间依次气路连通而形成气体通道，通过外部热源加热所述加热器以使所述气体通道内的气体在所述冷腔和所述热腔之间往复运动膨胀收缩以带动所述活塞通过所述传动机构所连接的曲轴周期运动做功。本专利技术的外燃机，优选的，所述中心摆杆与所述第一连杆的夹角为45度，所述边摆杆与所述第二连杆的夹角为45度。本专利技术的外燃机，优选的，所述四个连杆的长度均相等。本专利技术的外燃机，优选的，所述中心摆杆两端为向上向外延伸的弧形。本专利技术的外燃机，优选的，所述中心摆杆与所述第一连杆一体成型，所述边摆杆与所述第二连杆一体成型。本专利技术的外燃机，优选的，所述传动机构和所述曲轴密封在曲轴箱中，所述曲轴箱中密封有高压气体。本专利技术的外燃机，优选的，所述两气缸之间支撑有横板，所述横板上设置有与所述横板垂直的立柱，所述曲轴可转动的连接于所述立柱下部，和所述枢轴固定连接于所述立柱的上部。一种传动机构，用于外燃机的曲轴与气缸活塞杆之间的传动；所述传动机构包括连杆组和摆杆组所述摆杆组包括中心摆杆和所述中心摆杆两侧对称设置的两个边摆杆， 所述中心摆杆的两端用以铰接置换活塞的活塞杆，所述边摆杆的两端用以铰接功率活塞的活塞杆；所述中心摆杆所在的平面与各所述边摆杆分别所在的平面平行且所述中心摆杆与所述边摆杆共轴于一枢轴；所述连杆组由四个连杆围成四边形；四个连杆分别为长度相等的第一连杆与第二连杆，自所述枢轴向下延伸，分别与所述中心摆杆和边摆杆固定连接并保持互余的介于30-60度的夹角；长度相等的第三连杆与第四连杆，上端分别铰接于第一连杆和第二连杆，下端铰接于所述外燃机曲轴的连杆颈。本专利技术的传动机构，优选的，所述夹角均为45度，所述四个连杆的长度均相等。本专利技术的传动机构，优选的，所述中心摆杆与所述第一连杆一体成型，所述边摆杆与所述第二连杆一体成型，所述中心摆杆两端为向上向外延伸的弧形。本专利技术的有益效果在于本专利技术的传动机构及本专利技术的外燃机，采用摆杆单曲轴结构，通过连杆组和摆杆组进行曲轴与气缸活塞杆之间的传动，通过摆杆组实现每一气缸的两活塞之间的运动相位差始终接近90度，由于一套摆杆组同时带动两组气缸的功率活塞与置换活塞，保证两气缸之间的同类活塞的运动相位差始终接近180度，因而两功率活塞的运动方向正好相反，因此在功率活塞运动的过程中曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种外燃机，其特征在于，所述外燃机包括热气组件、传动机构和曲轴；所述热气组件为两组，每组热气组件包括气缸、加热器、回热器和冷却器，每一所述气缸内具有一上一下的功率活塞和置换活塞；所述功率活塞与所述置换活塞之间形成有冷腔，所述置换活塞与所述气缸之间形成有热腔；所述置换活塞的圆心位置连接有第一活塞杆的第一端；所述第一活塞杆穿过所述功率活塞的圆心；所述第一活塞杆的两侧对称的设置有两第二活塞杆，所述第二活塞杆第一端连接所述功率活塞；所述传动机构包括连杆组和摆杆组：所述摆杆组包括中心摆杆和所述中心摆杆两侧对称设置的两个边摆杆，所述中心摆杆的两端铰接所述第一活塞杆的第二端，所述边摆杆的两端铰接所述第二活塞杆的第二端；所述中心摆杆所在的平面与各所述边摆杆分别所在的平面平行且所述中心摆杆与所述边摆杆共轴于一枢轴；所述连杆组由四个连杆围成四边形；四个连杆为：长度相等的第一连杆与第二连杆，自所述枢轴向下延伸，分别与所述中心摆杆和边摆杆固定连接并保持互余的介于３０－６０度的夹角；长度相等的第三连杆与第四连杆，它们的上端分别铰接于第一连杆和第二连杆，它们的下端铰接于所述曲轴的连杆颈；所述热腔、加热器、回热器、冷却器和冷腔之间依次气路连通而形成气体通道，通过外部热源加热所述加热器以使所述气体通道内的气体在所述冷腔和所述热腔之间往复运动膨胀收缩以带动所述活塞通过所述传动机构所连接的曲轴周期运动做功。...

【技术特征摘要】
1.一种外燃机，其特征在于，所述外燃机包括热气组件、传动机构和曲轴；所述热气组件为两组，每组热气组件包括气缸、加热器、回热器和冷却器，每一所述气缸内具有一上一下的功率活塞和置换活塞；所述功率活塞与所述置换活塞之间形成有冷腔，所述置换活塞与所述气缸之间形成有热腔；所述置换活塞的圆心位置连接有第一活塞杆的第一端；所述第一活塞杆穿过所述功率活塞的圆心；所述第一活塞杆的两侧对称的设置有两第二活塞杆，所述第二活塞杆第一端连接所述功率活塞；所述传动机构包括连杆组和摆杆组所述摆杆组包括中心摆杆和所述中心摆杆两侧对称设置的两个边摆杆，所述中心摆杆的两端铰接所述第一活塞杆的第二端，所述边摆杆的两端铰接所述第二活塞杆的第二端； 所述中心摆杆所在的平面与各所述边摆杆分别所在的平面平行且所述中心摆杆与所述边摆杆共轴于一枢轴；所述连杆组由四个连杆围成四边形；四个连杆为长度相等的第一连杆与第二连杆，自所述枢轴向下延伸，分别与所述中心摆杆和边摆杆固定连接并保持互余的介于30-60度的夹角；长度相等的第三连杆与第四连杆，它们的上端分别铰接于第一连杆和第二连杆，它们的下端铰接于所述曲轴的连杆颈；所述热腔、加热器、回热器、冷却器和冷腔之间依次气路连通而形成气体通道，通过外部热源加热所述加热器以使所述气体通道内的气体在所述冷腔和所述热腔之间往复运动膨胀收缩以带动所述活塞通过所述传动机构所连接的曲轴周期运动做功。2.如权利要求1所述的外燃机，其特征在于，所述中心摆杆与所述第一连杆的夹角为 45度，所述边摆杆与所述第二连杆的夹角为45度。3.如权利要求2所述的外燃机，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永顺，
申请(专利权)人：杨永顺，
类型：发明
国别省市：65