液体活塞热气机制造技术

本发明专利技术公开了一种液体活塞热气机，包括冷气液缸和热气液缸，所述冷气液缸经气体工质连通管道与所述热气液缸连通，在所述冷气液缸上设冷却器，在所述热气液缸上设加热器；所述冷气液缸上设冷液体工质往复口，所述热气液缸上设热液体工质往复口，在所述冷液体工质往复口和所述热液体工质往复口之间的连通通道上设往复动力机构。本发明专利技术不仅省略了发动机的活塞曲柄连杆机构，可制造效率高、体积小、重量轻的大功率热气机，而且热气机的冷气液缸和热气液缸内的液体可以往复对所述液压动力机构做功，提高了热气机的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
液体活塞热气机
本专利技术涉及热能与动力领域，尤其是一种液体活塞热气机。
技术介绍
目前，活塞式热气机中最重要的部件就是活塞和热交换器，活塞的功能是密封与传力，即活塞要尽可能地使高压气体工质不泄漏，并且将高压气体工质的压力传递出去。传统活塞式热气机的活塞都是具有某种几何形状的固体构件，为此，由于加工误差、受力形变、冷热变形以及磨损等问题，活塞式热气机的活塞与配合件(缸套等)的密封问题，特别是转子发动机的活塞与配合件(转子发动机的壳体)的密封问题，一直是影响发动机效率和寿命的关键问题之一。不仅如此，传统活塞式热气机的活塞传力都是由曲柄连杆机构完成的，而曲柄连杆机构的体积和重量都十分庞大，影响发动机的整体质量、效率和制造成本。所以，急需专利技术一种能够不受密封壳体(例如缸套)形状及其加工误差、不受受力形变、冷热变形以及磨损等问题的影响，且具有良好密封功能和传力功能、能省略曲柄连杆机构的，利用新型活塞、高效加热和冷却的热交换器以及摆脱曲柄连杆机构运动规律限制的，可以灵活控制活塞运动规律实现斯特林循环模式和卡诺循环模式的热气机。传统活塞式热气机从根本上讲是设在封闭壳体内的固体活塞在气体工质的作用下发生直线运动、旋转或摆动，固体活塞把自身运动传递出去对外做功的机构。由于密封壳体(例如缸套等)和固体活塞均是固体结构件，两者均不可避免地存在加工误差、受力形变、冷热变形以及磨损等问题，如果从逻辑上、数学上和几何学上仔细分析这一机构的特点，可以得出这样的结论:传统活塞式热气机的固体活塞与密封壳体的全方位彻底密封是永远无法解决的。传统热气机是以斯特林发动机为代表的，斯特林发动机受曲柄连杆机构运动规律的限制，很难实现真正意义上的斯特林循环，更不可能用一台热气机有选择的实现斯特林循环和卡诺循环。不仅如此，斯特林发动机的加热效率和冷却效率十分有限，因此，很难做成大型斯特林发动机。 而且现有的液体活塞热气机中热气液缸和冷气液缸分别对液体动力机构做功，不能往复对一个液体动力机构做功。
技术实现思路
为了解决现有的液体活塞热气机中热气液缸和冷气液缸不能往复对一个液体动力机构做功的技术问题，本专利技术提出的技术方案如下: 一种液体活塞热气机，包括冷气液缸和热气液缸，所述冷气液缸经气体工质连通管道与所述热气液缸连通，在所述冷气液缸上设冷却器，在所述热气液缸上设加热器； 所述冷气液缸上设冷液体工质往复口，所述热气液缸上设热液体工质往复口，在所述冷液体工质往复口和所述热液体工质往复口之间的连通通道上设往复动力机构。所述往复动力机构包括液压动力机构、冷液体工质回送系统、热液体工质回送系统、热液体直流通道和冷液体直流通道； 所述冷液体工质回送系统与所述热液体直流通道并列设置在所述热气液缸与所述液压动力机构的连通通道上； 所述热液体工质回送系统与所述冷液体直流通道并列设置在所述冷气液缸与所述液压动力机构的连通通道上； 所述冷液体工质回送系统、所述热液体工质回送系统和所述液压动力机构受过程控制机构控制。所述往复动力机构包括液压动力机构、液体回送系统,所述液压动力机构与所述液体回送系统连通，所述液压动力机构和所述液体回送系统受过程控制机构控制。在所述气体工质连通管道上设回热器。所述加热器的热源设为低品位热源。在所述冷气液缸内设气液隔离板，所述气液隔离板将所述冷气液缸内的冷液体工质和冷气体工质隔离，所述气液隔离板与所述冷气液缸密封滑动配合。在所述热气液缸内设气液隔离板，所述气液隔离板将所述热气液缸内的热液体工质和热气体工质隔离，所述气液隔离板与所述热气液缸密封滑动配合。[0011 ] 在所述气体工质连通管道上设气体工质控制阀；所述气体工质控制阀受所述过程控制机构控制。所述气体工质连通管道设为气液混合式气体工质连通管道。本专利技术中，所谓的往复动力机构是指可将不同流向的液体的动能转化为动力的装置，例如，齿轮马达。本专利技术中，所谓的“所述冷液体工质回送系统与所述热液体直流通道并列设置在所述热气液缸与所述液压动力机构的连通通道上；所述热液体工质回送系统与所述冷液体直流通道并列设置在所述冷气液缸与所述液压动力机构的连通通道上”是指所述冷气液缸经所述冷液体工质往复口分别与所述液压动力机构的工质入口和工质出口连通，所述热气液缸经所述热液体工质往复口分别与所述液压动力机构的工质入口和工质出口连通，所述冷液体工质回送系统与所述热液体直流通道并列设置在所述热气液缸与所述液压动力机构的连通通道上；所述热液体工质回送系统与所述冷液体直流通道并列设置在所述冷气液缸与所述液压动力机构的连通通道上。本专利技术中，所述冷液体工质回送系统和所述热液体工质回送系统均包括储液槽、泵和阀门。本专利技术中，所述冷气液缸内的所述冷液体工质的作用与传统活塞式发动机中的活塞的密封和传力作用相同,所述冷气液缸内的所述冷气体工质和所述冷液体工质的相互作用关系与传统活塞式发动机中的气态工质和活塞的作用关系相同，在一个工作循环的某一过程中所述冷气体工质对所述冷液体工质施压迫使所述冷液体工质推动所述液压动力机构对外做功，此时所述冷液体工质进入所述冷液体工质回送系统，在所述过程控制机构的作用下，所述冷液体工质被回送到热气液缸，与此同时所述冷气体工质进入所述热气液缸，在一个工作循环的另一过程中，所述热气体工质迫使所述热液体工质对所述液压动力机构做功，随后所述热液体工质进入所述热液体工质回送系统，在所述过程控制机构的作用下，所述热液体工质被回送到冷气液缸，此时一个循环往复完成，在往复的过程中，所述冷液体工质和所述热液体工质均对所述液压动力机构做功； 本专利技术中，所述液压动力机构、所述冷液体工质回送系统和所述热液体工质回送系统受所述过程控制机构控制实现设定的循环模式。本专利技术所公开的所述液体活塞热气机在压缩冲程完了时的工质压力大于等于 3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7.5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9.5MPa、10MPa、10.5MPa、llMPa、11.5MPa、12MPa、12.5MPa、13MPa、13.5MPa、14MPa、14.5MPa、15MPa、15.5MPa、16MPa、16.5MPa、17MPa、17.5MPa、18MPa、18.5MPa、19MPa、19.5MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa、45MPa、50MPa、55MPa 或大于等于 60MPa。本专利技术所公开的所述液体活塞热气机的原理是在所述过程控制机构的控制下，利用两气液缸内的液体工质的数量发生变化来实现对气体工质的压缩、膨胀和移动，从而实现从加热器吸热向冷却器排热，并使所述液体工质通过液压动力机构对外输出动力，达到设定的循环模式。本专利技术中的所谓液压动力机构是指一切可以利用液体压力产生动力同时具备利用动力产生液体泵效应的系统，如液压马达、液压缸等，在所述液压动力机构的动力轴上可设蓄能飞轮。本专利技术所公开的所述液体活塞热气机充分利用了所述液压动力机构的优势取代了固体活塞曲柄连杆机构，可以大幅度提高发动机的效率，大幅度降低热气机的体积和质量。本专利技术中，所谓的“工作循环的某一过程”可以是传统意义上所说的发动机冲程，也可以是指工作循本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体活塞热气机，包括冷气液缸（1）和热气液缸（1001），其特征在于：所述冷气液缸（1）经气体工质连通管道（111）与所述热气液缸（1001）连通，在所述冷气液缸（1）上设冷却器（8），在所述热气液缸（1001）上设加热器（9）；所述冷气液缸（1）上设冷液体工质往复口（4），所述热气液缸（1001）上设热液体工质往复口（4001），在所述冷液体工质往复口（4）和所述热液体工质往复口（4001）之间的连通通道上设往复动力机构（5）。

【技术特征摘要】
2012.09.24 CN 201210359749.61.一种液体活塞热气机,包括冷气液缸(I)和热气液缸(1001),其特征在于:所述冷气液缸(I)经气体工质连通管道(111)与所述热气液缸(1001)连通，在所述冷气液缸(I)上设冷却器(8 )，在所述热气液缸(1001)上设加热器(9 ); 所述冷气液缸(I)上设冷液体工质往复口(4)，所述热气液缸(1001)上设热液体工质往复口(4001)，在所述冷液体工质往复口(4)和所述热液体工质往复口(4001)之间的连通通道上设往复动力机构(5)。2.如权利要求1所述液体活塞热气机，其特征在于:所述往复动力机构(5)包括液压动力机构(2)、冷液体工质回送系统(3)、热液体工质回送系统(3001)、热液体直流通道(3003)和冷液体直流通道(3004)； 所述冷液体工质回送系统(3)与所述热液体直流通道(3003)并列设置在所述热气液缸(1001)与所述液压动力机构(2)的连通通道上； 所述热液体工质回送系统(3001)与所述冷液体直流通道(3004)并列设置在所述冷气液缸(I)与所述液压动力机构(2)的连通通道上； 所述冷液体工质回送系统(3)、所述热液体工质回送系统(3001)和所述液压动力机构(2)受过程控制机构(33)控制。3.如权利要求1所述液体活塞热气机，其特征在于:所述往复动力机构(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳北彪，
申请(专利权)人：摩尔动力北京技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：