CN101560928B - 有内加热器的热气机 - Google Patents

Abstract

一种热气机由缸体和相应的活塞、曲轴、加热器、回热器、冷却器组成，配气活塞使用纵剖面为H形的薄壁筒形金属件，加热器、冷却器的一部分伸进配气活塞的上、下凹腔内，更有效地利用热量，减轻配气活塞的重量、消除配气活塞的摩擦，简化了配气活塞的润滑，降低加工难度。

Description

有内加热器的热气机

本发明涉及一种热气机，特别涉及一种其加热器、冷却器的一部分分别伸进入配气活塞的上、下凹腔内的热气机。

背景技术：

传统的热气机，是由外部的加热器、以及回热器、冷却器、配气活塞、动力活塞、缸体、传动机构组成，加工难度较高，加热器也容易产生较大的散热损失。

发明内容：

本发明的目的是使用纵剖面为H形的配气活塞，把加热器和冷却器的一部分伸进了其上、下凹腔内，可在腔内加热，更有效地利用热量，减轻配气活塞的重量、消除配气活塞的摩擦，简化了配气活塞的润滑，降低加工难度。

本发明的目的是这样实现的：与传统的热气机一样，热气机由配气活塞、动力活塞、加热器、回热器、冷却器、缸体、曲轴等组成，不同的是配气活塞使用纵剖面为H形的薄壁筒形金属件，加热器、冷却器的一部分伸进配气活塞的上、下凹腔内，加热器、冷却器的其余部分以及回热器则位于H形配气活塞外，组成一个一体化的加热冷却配气气缸。动力气缸通过连管与其相连，动力活塞和配气活塞分别通过连杆与曲轴连接。具体是：

H形的配气活塞由两个薄金属圆杯体底底对接而成，两底之间加隔热垫并连接起来，成为一横向工作面，活塞整体成一个纵剖面为H形，实体无空腔的活塞。加热器有内外两部分，内加热器也是一圆杯状金属实体，直径比配气活塞略小，杯口朝外，伸进配气活塞的凹腔内形成内环气道，外加热器是金属圆筒状，直径比配气活塞圆杯体略大，套在配气活塞圆杯体外，形成外环气道，内外加热器的端部(圆杯口处)用环形金属件焊接成整体，形成一完整封闭的环形气道，当然，也可用冲压或精铸等方法进行整体加工而成。冷却器的结构与加热器完全类似，也由杯形内冷却器和筒形外冷却器组成，也在端部用环形金属件连接成整体，杯形冷却器放置在H形配气活塞的另一个凹腔内，根据加热、冷却方式的不同，加热器可设在配气活塞的上凹腔，也可设在下凹腔。回热器则位于外加热器和外冷却器之间，也是圆筒形，直径比配气活塞略大(也可与外加热器相等)，与配气活塞间也形成环形气道，其间可放置金属丝网等吸热材料。外加热器、外冷却器、回热器三段之间可用法兰和隔热垫连接密封成整体，也可钎焊组成一个一体化的加热冷却配气气缸。

内加热器和内冷却器两底间有一段距离，形成配气气缸的有效容积，这一距离也决定了配气活塞的行程大小和工作空间，内加热器和内冷却器两顶部(杯口间)的距离也就是配气气缸的总高度，等于外加热器、回热器、外冷却器高度之和，三者之间的尺寸分配应根据工作参数和加热冷却方式进行调整。配气活塞两杯体的高度应与内加热器和内冷却器杯体的高度相适配，保证配气活塞的有效行程和气道的畅通。内加热器内冷却器或外加热器外冷却器朝气道的表面上应有若干纵向的导条或导块，以保证配气活塞活动的平稳和环行气道宽度的均匀。配气活塞横向工作面的中央连接活塞杆，穿过内冷却器底孔上的套管用连杆与曲轴的曲拐相连，内冷却器底部在适当位置另开一孔用管子与动力气缸连通，当然两缸也可同轴布置，这就需要配气活塞杆穿过动力活塞的中间与曲轴连接。当配气活塞上下运动时，工质气体就沿内加热器-外加热器-回热器-外冷却器-内冷却器气道的顺序来回流动，完成热力循环，

为了满足热力循环的要求，配气活塞和动力活塞的曲柄要相差九十度，当然也可以采用本人公开过的用二连杆连接配气活塞与曲轴的方法，实现配气活塞的间歇运动，使之更接近理论循环，这时两曲柄的角度要按运动要求进行调整。

为了增加换热效果，加热器，冷却器表面应有一定的粗糙度，也可用开槽或齿形外廓的办法增加散热面积，此时配气活塞侧壁外廓也应作相应的变动。当功率较大时配气活塞可使用多个同心杯体以增加换热面积，内加热器，冷却器此时也应与之相适配。

加热和冷却方式可根据需要而定，如用火焰，光、热辐射加热，加热器可朝下放，上面冷却器用流水冷却(也可加叶翅空冷)，加热器、冷却器应加外罩，可分别作为受热器和水槽并与回热器分隔开，回热器应包覆保温，如用热管进行加热和冷却，加热器朝上朝下可视需要而定，此时加热器、冷却器与热管应做成一体。

为了加大功率和运行平稳，可用四组缸体连接在一根曲轴上，每个动力活塞的曲柄相差九十度，配气活塞连接到相应的曲拐上。成为四缸式的热气机。

动力气缸与传统热气机一样，可以用足够长的无环活塞，也可以用带活塞环的活塞，当然也可以使用内燃机常用的活塞结构，动力活塞通过连杆与曲轴连接，动力缸的顶部开孔连接通向配气气缸的连通管。

曲轴使用装配式的结构，便于使用滚珠轴承，功率很大时也可使用传统的整体曲轴。相邻曲柄相差九十度。

为了使运行更稳定，可在主轴上加装飞轮，大小根据需要而定。

整机应整体密封。

附图说明：

图1、配气气缸示意图。

图2、热气机连接示意图。

图3、装配式曲轴连接图示意图。。

具体实施方式：

下面结合实施例作进一步说明，图1是配气气缸示意图。配气活塞1由圆杯体2圆杯体3底对底隔以绝热垫4铆接成整体，活塞杆5安在横向工作面的中央，穿过内冷却器6的底部与曲轴连接，外冷却器7在顶部用环形件8与内冷却器6焊在一起，回热器9通过法兰把外冷却器7以及外加热器12连在一起，之间隔以绝热垫10和11，回热器内有金属丝网13，外加热器12的端部也用环形件14与内加热器15焊在一起，外冷却器7外加热器12的内表面按圆周分布各有四个小突筋16，为配气活塞的运动定位和导向。内冷却器的底部接连通管17与动力气缸相连。

图2是整机的连接图，配气气缸加热器朝下，冷却器朝上，动力气缸与配气气缸采用不同轴的方式，动力气缸比配气气缸直径小，位于侧上方，两缸的连通管连接在动力气缸顶圆心附近，动力活塞的活塞杆18用连杆19连至上方的曲轴20上，配气活塞杆穿过内冷却器底孔套管21后用连杆22连至上方的曲轴上。加热器的外罩23成为集热器收集传导热量并减少热量散失，内壁为吸热材料，外壁为保温材料，冷却器外罩24连接冷却水管成为冷却水槽。

曲轴采用装配式，图3是连接图，是端面的键连接，在需要连接的两个端面正中开宽度相同的键槽，放进等宽的键25，以预先套在外周的管子26进行径向定位，管子与轴可用销子固定，滚珠轴承预先套上的管子上或轴上。曲拐之间的九十度在端面开槽时控制，这种连接方式可用于轴的连接也可用于曲拐的连接，曲拐的连接还可以使用圆拄与圆管对套的方法实现，采用如此装配式的曲轴可简化加工又简化润滑。当然功率较大时还是使用整体式曲轴更为可靠。

主轴上加装飞轮，整机整体密封。

Claims (9)

1.一种热气机，包括配气活塞、动力活塞、加热器、回热器、冷却器、缸体、曲轴，其特征在于配气活塞使用纵剖面为H形的薄壁筒形金属件，加热器的一部分伸进配气活塞的下凹腔内、冷却器的一部分伸进配气活塞的上凹腔内，加热器、冷却器的其余部分以及回热器则位于H形配气活塞外，组成一个一体化的加热冷却配气气缸，动力气缸通过连管与其相连，动力活塞和配气活塞分别通过连杆与曲轴连接。

2.根据权利要求1所述的热气机，其特征是配气活塞由两个薄金属圆杯体底底对接而成，两底之间加隔热垫并连接起来，活塞整体成一个纵剖面为H形，实体无空腔的活塞，活塞杆通过连杆与曲轴连接。

3.根据权利要求1所述的热气机，其特征是加热器有内外两部分，内加热器是一圆杯状金属实体，直径比配气活塞略小，杯口朝外，伸进配气活塞的下凹腔内形成内环气道，外加热器是金属圆筒状，直径比配气活塞圆杯体略大，套在配气活塞圆杯体外，形成外环气道，内外加热器的端部用环形金属件连成整体，形成一完整封闭的环形气道。

4.根据权利要求3所述的热气机，其特征是冷却器由杯形内冷却器和筒形外冷却器组成，端部用环形金属件连接成整体，杯形内冷却器放置在H形配气活塞的上凹腔内。

5.根据权利要求4所述的热气机，其特征是回热器位于外加热器和外冷却器之间，为圆筒形，直径比配气活塞略大，与配气活塞间也形成环形气道，其间放置金属丝网的吸热材料。

6.根据权利要求5所述的热气机，其特征是外加热器、外冷却器、回热器三段之间用法兰和隔热垫连接密封成整体，或用钎焊组成一个一体化的加热冷却配气气缸。

7.根据权利要求1所述的热气机，其特征是加热器外罩作为集热器收集传导热量，冷却器外罩连接冷却水管作为冷却水槽。

8.根据权利要求1所述的热气机，其特征是曲轴是装配式曲轴，在需要连接的两个端面正中开宽度相同的键槽，放进等宽的键，以套在外周的管子进行径向定位。

9.根据权利要求1所述的热气机，其特征是用四组缸体连接在一根曲轴上，每个动力活塞的曲柄相差九十度，配气活塞连接到相应的曲拐上，成为四缸式热气机。

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