热气机装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种发动机，特别是提供了一种外加热式闭式循环活塞式热气机装置及其制造方法，这种热气机装置系统采用一种新的热力循环方式，制造一种不同于现有热气机的发动机，这种热气机装置的组成是由气缸，进排气换向装置，膨胀减压装置，压缩机和加热器构成的，其热力循环有四个过程，定压加热过程，膨胀减压过程，绝热压缩过程，定压膨胀过程，这种热气机装置的外源热能可以适用高，低品位的热能，对低品位的热能可以采用自然环境中广泛存在的地球大气层的热能，河流，湖泊，海洋水资源的热能，无须燃烧加热，对高品位的热能可以充分地吸收利用，热气机装置作为一种发动机，与现有发动机一样，可以作为发电的动力源，也可以作为驱动装置的动力源。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种发动机，特别是一种外加热式闭式循环活塞式。现有的热气机又叫斯特林发动机是一种外燃式闭式循环活塞式发动机，斯特林发动机是由膨胀腔，加热器，回热器，冷却器和压缩腔组成，并依上列次序串接在一起组成循环回路。斯特林发动机的热力过程是遵循斯特林循环进行的，它由理想状态下的四个过程组成等温压缩过程，该过程是在由气缸和活塞组成的压缩腔中完成的，为了在最低循环温度下进行等温压缩，压缩热必须由气缸壁从系统内部逐渐导出，由冷却器导至外界，同时外界在整个过程中得向系统做功；等容加热过程，从压缩腔赶出来的工质，在进入膨胀腔以前，必须流经回热器并得到回热器的加热，热量从回热器传给工质，使工质从最低循环温度上升到最高循环温度后流入膨胀腔，由于系统总容积不变，这一加热过程为等容加热过程；等温膨胀过程，该过程是在由气缸和活塞组成的膨胀腔中完成的，为了实现等温膨胀，外源必须通过气缸壁向工质供给等温膨胀热，同时系统向外界做等温膨胀功；等容冷却过程，从膨胀腔出来的工质，在进入压缩腔以前，流经回热器，回热器从工质中吸走热能，使工质温度从最高循环温度下降到最低循环温度后流入压缩腔，由于工质是在系统最大容积下得到的冷却，这一冷却过程为等容冷却。以上斯特林循环的四个过程中，等容冷却过程中工质传给回热器的热能在等容加热过程中将全部传回工质，工质在循环中与外界的热交换为等温膨胀过程中的等温膨胀热和等温压缩过程中的压缩热。斯特林发动机系统，向外界做等温膨胀功时，外源热能通过气缸壁向膨胀腔里的工质加热，膨胀腔里的活塞膨胀做功时，活塞压力从大到小；等温压缩时，压缩腔里的工质经过回热器降温处理，由外界做功形成的压缩热，通过冷却器导至外界。本专利技术的目的在于提供一种新的外加热式闭式循环活塞式热气机装置的实施装置和实施该装置的制作方法，这种热气机装置系统采用一种新的循环方式，制造一种不同于现有热气机装置的发动机。本专利技术的任务是以如下方式完成的一种热气机装置是由加热器，气缸，活塞，气缸活塞两边互为膨胀腔或背压腔，活塞杆，管路，气缸进排气换向装置，膨胀减压装置，压缩机所构成，并将上列各件串接在一起组成封闭循环回路，热气机装置系统内放置有制冷工质，加热器由外源热能加热，热气机装置的工作过程，外源热能通过加热器对制冷工质进行加热，制冷工质被蒸发，并达到一定的蒸发压力，气缸背压腔中的制冷工质的压力与加热器中的制冷工质压力相同，气缸进排气换向装置使气缸背压腔排气并通过管路与膨胀减压装置相通，膨胀减压装置使得气缸背压腔具有一定压力的制冷工质膨胀扩散或等熵膨胀，致使气缸背压腔的压力降低，同时气缸膨胀腔通过气缸进排气换向装置和管路直接与加热器相通，由于气缸背压腔压力降低，气缸膨胀腔中的制冷工质膨胀，推动活塞向一方移动，活塞杆向外作机械功，压缩机的进气端与充满低压制冷工质的膨胀减压装置相通，压缩机的排气端与加热器相通，处于工作状态的压缩机，不断地将膨胀减压装置的制冷工质压缩到加热器内，致使膨胀减压装置里的压力降低或直至真空，满足膨胀减压装置处于低压或真空状态，保证制冷工质在整个循环系统中的循环，气缸进排气换向装置使得气缸膨胀腔交换成背压腔，背压腔交换成膨胀腔，气缸膨胀腔中的制冷工质膨胀，推动活塞向另一方移动，活塞杆向外作机械功。所述的热气机装置，热气机与压缩流体的装置接合，可以向外界输出压缩流体的压缩能。所述的热气机装置的膨胀减压装置，可为增容器，低温膨胀机减压装置，节流膨胀减压装置。所述的热气机装置的制冷工质可为合成制冷剂，天然制冷剂。一种制造热气机装置的方法，热气机装置的循环系统的构成，气缸，气缸中的活塞两边互为膨胀腔或背压腔，气缸进排气换向装置，膨胀减压装置，压缩机，加热器，并依上列次序串接在一起组成循环回路，循环回路中的工作介质为制冷工质，加热器由外源热能加热，热气机装置的热力循环过程由理想状态下的以下四个过程组成，定压加热过程，这一过程是在加热器中进行的，外源热能通过加热器对置于加热器内的制冷工质进行加热，制冷工质被蒸发，并达到一定的蒸发压力，加热器与对外作功的气缸膨胀腔相通，加热器不仅要加入用于制冷工质温度升高所需的热，还必须加入对外部作功相应的热量，加热器内的压力不变受热时，制冷工质的温度升高而膨胀，须对外作功的过程为热气机装置的定压加热过程，膨胀减压过程，这一过程是在气缸的背压腔，气缸进排气换向装置和膨胀减压装置中进行的，背压腔中制冷工质的温度，压力，与加热器中制冷工质的温度，压力相同，气缸进排气换向装置使背压腔排气并与膨胀减压装置相通，膨胀减压装置使得背压腔中有一定压力的制冷工质膨胀扩散或等熵膨胀，制冷工质的压力降低，绝热压缩过程，这一过程是在膨胀减压装置，压缩机和加热器中进行的，压缩机的进气口与低压状态的膨胀减压装置相通，压缩机的排气口与有一定压力状态的加热器相通，压缩机压缩过程中不从外部吸热和放热，压缩所作的功变成压缩热，传给制冷工质，使制冷工质温度升高，进入加热器的压缩热可以作为热气机装置的循环系统吸收热能的一部分，处于工作状态的压缩机不断地将膨胀减压装置中低压力的制冷工质压缩到具有一定压力状态的加热器中，使得膨胀减压装置中的制冷工质处于低压或真空状态，保证制冷工质在整个热气机装置的循环系统中的循环，定压膨胀过程，这一过程是在气缸中进行的，气缸中的活塞两边互为膨胀腔或背压腔，膨胀腔与有一定压力状态的加热器相通，背压腔与低压或真空状态的膨胀减压装置相通，气缸中的活塞从具有一定压力状态的膨胀腔向低压力状态的背压腔移动作功时，膨胀腔中的压力始终与加热器中的压力保持一致，加热器向膨胀腔中的制冷工质供给定压膨胀热，系统向外界作定压膨胀功。在热气机装置的四个循环过程中，热气机装置的循环系统与外界的热交换的过程为定压膨胀过程中，外源热能向系统提供定压膨胀热，系统向外界作定压膨胀功，热气机装置的循环系统内自身消耗的功为绝热压缩过程中，压缩机将低压力状态的制冷工质压缩到高压力状态所消耗的压缩功，热气机装置的循环系统对外界的有效功率是活塞在气缸中的作功功率去除压缩机的功率后所得到的功率，热气机装置的循环系统选择不同的制冷工质，可以得到不同的对外界的有效功率。根据一种制造热气机装置的方法，所述的膨胀减压过程可为膨胀增容减压过程，这一过程是在气缸的背压腔，气缸进排气换向装置和增容器中进行的，背压腔中制冷工质的温度，压力，与加热器中制冷工质的温度，压力相同，气缸进排气换向装置使背压腔排气并与处于低压或真空状态的增容器相通，背压腔中有一定压力的制冷工质膨胀扩散到增容器，制冷工质的体积增大，压力降低。根据一种制造热气机装置的方法，所述的膨胀减压过程可为等熵膨胀减压过程，这一过程是在气缸的背压腔，气缸进排气换向装置和低温膨胀机减压装置中进行的，背压腔中制冷工质的温度，压力，与加热器中制冷工质的温度，压力相同，气缸进排气换向装置使背压腔排气并与低温膨胀机减压装置相通，低温膨胀机减压装置中的低温膨胀机将背压腔中有一定压力的制冷工质的势能转变为机械功由低温膨胀机输出，使得背压腔中有一定压力的制冷工质压力降低。根据一种制造热气机装置的方法，所述的膨胀减压过程可为等焓节流膨胀减压过程，这一过程是在气缸的背压腔，气缸进排气换向装置和节流膨胀减压装置中进行的，背压腔中制冷工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热气机装置其特征是热气机由加热器，气缸，活塞，气缸活塞两边互为膨胀腔或背压腔，活塞杆，管路，气缸进排气换向装置，膨胀减压装置，压缩机所构成，并将上列各件串接在一起组成封闭循环回路，热气机装置系统内放置有制冷工质，加热器由外源热能加热，热气机装置的工作过程，外源热能通过加热器对制冷工质进行加热，制冷工质被蒸发，并达到一定的蒸发压力，气缸背压腔中的制冷工质的压力与加热器中的制冷工质压力相同，气缸进排气换向装置使气缸背压腔排气并通过管路与膨胀减压装置相通，膨胀减压装置使得气缸背压腔具有一定压力的制冷工质膨胀扩散或等熵膨胀，致使气缸背压腔的压力降低，同时，气缸膨胀腔通过气缸进排气换向装置和管路直接与加热器相通，由于气缸背压腔压力降低，气缸膨胀腔中的制冷工质膨胀，推动活塞向一方移动，活塞杆向外作机械功，压缩机的进气端与充满低压制冷工质的膨胀减压装置相通，压缩机的排气端与加热器相通，处于工作状态的压缩机，不断地将膨胀减压装置的制冷工质压缩到加热器内，致使膨胀减压装置里的压力降低或直至真空，满足膨胀减压装置处于低压或真空状态，保证制冷工质在整个循环系统中的循环，气缸进排气换向装置使得气缸膨胀腔交换成背压腔，背压腔交换成膨胀腔，气缸膨胀腔中的制冷工质膨胀，推动活塞向另一方移动，活塞杆向外作机械功。...

【技术特征摘要】
1.一种热气机装置其特征是热气机由加热器，气缸，活塞，气缸活塞两边互为膨胀腔或背压腔，活塞杆，管路，气缸进排气换向装置，膨胀减压装置，压缩机所构成，并将上列各件串接在一起组成封闭循环回路，热气机装置系统内放置有制冷工质，加热器由外源热能加热，热气机装置的工作过程，外源热能通过加热器对制冷工质进行加热，制冷工质被蒸发，并达到一定的蒸发压力，气缸背压腔中的制冷工质的压力与加热器中的制冷工质压力相同，气缸进排气换向装置使气缸背压腔排气并通过管路与膨胀减压装置相通，膨胀减压装置使得气缸背压腔具有一定压力的制冷工质膨胀扩散或等熵膨胀，致使气缸背压腔的压力降低，同时，气缸膨胀腔通过气缸进排气换向装置和管路直接与加热器相通，由于气缸背压腔压力降低，气缸膨胀腔中的制冷工质膨胀，推动活塞向一方移动，活塞杆向外作机械功，压缩机的进气端与充满低压制冷工质的膨胀减压装置相通，压缩机的排气端与加热器相通，处于工作状态的压缩机，不断地将膨胀减压装置的制冷工质压缩到加热器内，致使膨胀减压装置里的压力降低或直至真空，满足膨胀减压装置处于低压或真空状态，保证制冷工质在整个循环系统中的循环，气缸进排气换向装置使得气缸膨胀腔交换成背压腔，背压腔交换成膨胀腔，气缸膨胀腔中的制冷工质膨胀，推动活塞向另一方移动，活塞杆向外作机械功。2.如权利要求1所述的热气机装置，其特征在于热气机装置与压缩流体的装置接合，可以向外界输出压缩流体的压缩能。3.如权利要求1所述的热气机装置，其特征在于所述的膨胀减压装置可为，增容器，低温膨胀机减压装置，节流膨胀减压装置。4.如权利要求1所述的热气机装置，其特征在于所述的制冷工质为，合成制冷剂，天然制冷剂。5.一种制造热气机装置的方法，其特征是热气机装置的循环系统的构成，气缸，气缸中的活塞两边互为膨胀腔或背压腔，气缸进排气换向装置，膨胀减压装置，压缩机，加热器，并依上列次序串接在一起组成循环回路，循环回路中的工作介质为制冷工质，加热器由外源热能加热，热气机装置的热力循环过程由理想状态下的以下四个过程组成，定压加热过程，这一过程是在加热器中进行的，外源热能通过加热器对置于加热器内的制冷工质进行加热，制冷工质被蒸发，并达到一定的蒸发压力，加热器与对外作功的气缸膨胀腔相通，加热器不仅要加入用于制冷工质温度升高所需的热，还必须加入对外部作功相应的热量，加热器内的压力不变受热时，制冷工质的温度升高而膨胀，须对外作功的过程为热气机的定压加热过程，膨胀减压过程，这一过程是在气缸的背压腔，气缸进排气换向装置和膨胀减压装置中进行的，背压腔中制冷工质的温度，压力，与加热器中制冷工质的温度，压力相同，气缸进排气换向装置使背压腔排气并与膨胀减压装置相通，膨胀减压装置使得背压腔中有一定压力的制冷工质膨胀扩散或等熵膨胀，制冷工质的压力降低，绝热压缩过程，这一过程是在膨胀减压装置，压缩机和加热器中进行的，压缩机的进气口与低压状态的膨胀减压装置相通，压缩机的排气口与有一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈茂盛，
申请(专利权)人：陈茂盛，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]