CN101846014B - 热气机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热气机，包括四组气缸组件和传动输出机构。传动输出机构包括摇臂轴支架、曲轴支架和第一、二摇臂组件有转动安装在曲轴支架上的曲轴。曲轴上铰接有两根长度相同的曲轴连杆，第一、二摇臂组件各自包括一根直轴、一根长臂和一根短臂，第一、二长臂上各自设有两个铰接部，第一、二短臂与两根曲轴连杆铰接。当将第一、二摇臂组件安装到摇臂轴支架上时，两根直轴位于同一中轴线上，第一、二摇臂组件的铰接部分别位于正方形的四个顶点上，并位于同一平面内。本发明结构简单，制造成本低，运行成本，噪音小。

Description

热气机

技术领域

本发明涉及一种热气机，特别是热气机的传动输出机构。

背景技术

热气机是一种由外部供热使气体在不同温度下作周期性收缩和膨胀的闭式循环往复式发动机。

如图1所示，传统的第一种四组气缸双活塞同轴换气式热气机，包括四组气缸组件以及用于传动并输出动力的传动输出机构。

四组气缸组件的结构相同，按顺时针方向或者按逆时针方向编号为第一组气缸组件A、第二组气缸组件B、第三组气缸组件C和第四组气缸组件D。四组气缸组件中的四个气缸布置在正方形的四个顶点。

第一组气缸组件A包括一个上端开口、下端密封的气缸以及依次相接的加热器17A、回热器18A和冷却器19A。在气缸的中部固定有密封隔板11A，该密封隔板11A将气缸分为两部分，即换气气缸12A和做功气缸13A。换气气缸12A内设有换气活塞14A，换气活塞14A与换气气缸12A缸壁之间没有间隙或者留有很小间隙，仅作为气体润滑用。做功气缸13A内设有做功活塞15A，做功活塞15A上铰接有连杆16A，做功活塞15A与做功气缸13A缸壁之间没有间隙，做功活塞15A与密封隔板11A之间的空腔为做功气缸密封腔131A。一根活塞杆穿过密封隔板11A的密封孔将换气活塞14A与做功活塞15A连接在一起。加热器17A可以直接设置在换气气缸12A外的下端部，也可以通过加热管路20A连通于换气气缸12A外的下端部，加热器17A用于加热换气气缸12A的下端部，使之形成热端122A，并保持该热端122A一直处于高温状态；冷却器19A可以直接设置在换气气缸12A的上端部，也可以通过冷却管路21A连通于换气气缸12A外的上端部，冷却器19A用于冷却换气气缸12A的上端部，使之形成冷端121A，并保持该冷端121A一直处于低温状态。通常情况下，换气气缸12A的热端122A和冷端121A之间的温差越大越好。

其他三组气缸组件的结构与第一组气缸组件的结构相同，为了叙述方便，分别以不同的后缀字母表示不同组别气缸的零件，第二组气缸组件中的零件的后缀字母B，第三组气缸组件中的零件的后缀字母C，第四组气缸组件中的零件的后缀字母D。

第一组气缸组件A的换气气缸12A的冷端121A和第二组气缸组件B中的做功气缸密封腔131B的下端部通过第一连通管路10A连通；第二组气缸组件B的换气气缸12B的冷端121B和第三组气缸组件C中的做功气缸密封腔131C的下端部通过第二连通管路10B连通；第三组气缸组件C的换气气缸12C的冷端121C和第四组气缸组件D中的做功气缸密封腔131D的下端部通过第三连通管路10C连通；第四组动力循环机D的换气气缸12D的冷端121D和第一组气缸组件A中的做功气缸密封腔131A的下端部通过第四连通管路10D连通。相邻两组气缸组件的两组活塞之间的运动相位相差90度，位于对角的两组气缸组件的两组活塞之间的运动相位相差180度。

该种传统的四组气缸双活塞同轴换气式热气机是根据气体热胀冷缩原理制成的。当四组气缸组件气路连接好之后，每一组气缸组件的动力活塞下面的动力气缸缸体内以及与其连通的相邻的气缸组件的换气气缸内都封闭了一定量的气体，气体在换气气缸的冷端和热端之间移动，使气体的总体温度发生变化。换气活塞位于换气气缸中间位置时，换气气缸的冷端的气体体积与热端气体体积相等，此时换气气缸内总气体的平均温度为设定值P。当换气气缸内总气体的平均温度高于设定值P时，气体膨胀做功，当换气气缸内总气体的平均温度低于设定值P时，气体收缩做功。

如图1和图1A所示，第一组气缸组件A的做功活塞15A位于上止点位置，换气活塞14A位于换气气缸12A的上端部；第三组气缸组件C中的做功活塞15C位于下止点位置，换气活塞14C位于换气气缸12C的下端部；第二组气缸组件B和第四组气缸组件D中的做功活塞15B、15D分别位于中间位置，换气活塞14B、14D分别位于换气气缸12B、12D的中间位置。

第一组气缸组件A中的换气活塞14A位于换气气缸12A的冷端121A，由于换气活塞14A占据一定的体积，所以此时换气气缸12A内热端的气体体积大于冷端的气体体积，因此换气气缸12A内总气体的平均温度高于设定值P，气体膨胀，体积变大，膨胀的气体依次通过加热管路20A、加热器17A、回热器18A、冷却器19A和第一冷却管路21A补充到第一组气缸组件A中的换气气缸12A的冷端121A；同时，第一组气缸组件A冷端121A的气体通过第一连通管路10A进入第二组气缸组件B的做功气缸13B的密封腔131B，推动做功活塞15B向上移动做功。在第一组气缸组件A中的换气活塞14A由冷端121A向下移至中间位置的整个过程中，换气气缸12A内的气体平均温度始终高于设定值P，气体一直膨胀做功，只有在中间位置的瞬间换气气缸12A内的气体平均温度等于设定值P，做功气缸13B的气体不做功。

当第一组气缸组件A的换气活塞14A向下移动至中间位置时，第二组气缸组件B的做功活塞15B被膨胀的气体推动向上移动至上止点；由于传动输出机构调整控制，第三组气缸组件C中的换气活塞14C和做功活塞15C向上移动至中间位置，第四组气缸组件D中的换气活塞14D向下移动至换气气缸下部，做功活塞15D向下移动至下止点位置。当第一组气缸组件A的换气活塞14A从换气气缸12A的中间位置继续向下移动，这时占据了换气气缸12A的热端122A的体积，因此换气气缸12A内气体的平均温度低于设定值P，并且在换气活塞14A从换气气缸12A的中间位置移动至底端的整个过程中，换气气缸12A内气体的平均温度低于始终低于设定值P，气体收缩，体积变小，换气气缸12A内形成负压，因此在做功气缸12B缸体外的气压作用下，第二组气缸组件B的做功活塞15B从上止点向下移动至中间位置；此时，由于传动输出机构调整控制，第三组气缸组件C中的换气活塞14C向上移动至换气气缸上部，做功活塞15C向上移动至上止点，第四组气缸组件D中的换气活塞14D和做功活塞15D向上移动至中间位置。

第一组气缸组件A的换气活塞14A从换气气缸12A的底端部向上移动至顶端部过程，与上述的从顶端部移动到底端部的过程相反，这里不再赘述。需要说明的是，第一组气缸组件A的换气活塞14A从换气气缸12A的顶端部移动至底端部，再移动回顶端部的一个循环过程中，有两次经过换气气缸12A的中间位置，如前所述，当换气活塞14A在换气气缸12A的中间位置时，换气气缸12A内总气体的平均温度为P，气体既不膨胀也不收缩，那么换气活塞14A是如何通过该中间位置而继续上移或下移呢？由于相邻两组气缸组件的相邻两组活塞之间的相差为90度，因此当第一组气缸组件A中换气活塞14A在换气气缸12A的中间位置时，第四组气缸组件D中的做功活塞15D位于下止点或上止点，于是，第四组气缸组件D中的换气活塞位于换气气缸的顶端部或底端部，因此，第四组气缸组件D中的换气气缸内总气体的平均温度是高于或低于平均温度设定值P的，会膨胀或收缩，由于第四组气缸组件的换气气缸12D的冷端121D与第一组气缸组件A的做功气缸13A的密封腔131A之间，连通有管路，所以，在第四组气缸组件的换气气缸内气体的膨胀或收缩作用下，带动第一组气缸组件A的做功活塞15A向上或向下移动通过中间位置。其它各缸工作原理与此相同，这样，四组气缸双活塞同轴换气式热气机中的四组气缸组件通过传动输出机构调整控制就可以连续地顺畅地运动起来。

由图1A中可明显看出，各个做功活塞只有在上止点、下止点时，与其配合工作的移气活塞在中间位置，此时气体不做功，而在做功活塞的其他位置气体均做功。

图1所示的四组气缸双活塞同轴换气式热气机中，可以在曲轴上加装一个飞轮，飞轮转动的惯性可以使各组气缸中的换气活塞更平稳地通过中间位置，从而使热气机的运转更加稳定、可靠。

图2所示的传统的第二种四组气缸双活塞同轴换气式热气机，与第一种四组气缸双活塞同轴换气式热气机的不同之处仅在于：换气活塞与换气气缸缸壁之间留有可以通过气体的间隙，因此本组气缸组件的换气气缸的热端与冷端无需通过管路连通，只在前一组气缸组件的换气气缸的冷端与相邻的后一组气缸组件的做功气缸的密封腔之间连通有管路。例如，第一组气缸组件的换气气缸的冷端121A与第二组气缸组件的密封腔131B之间连通有管路10A，而在第一组气缸组件的换气气缸的热端122A与冷端121A之间无需连通管路。当换气活塞在换气气缸内上、下移动时，换气气缸内内的气体通过换气气缸缸壁与换气活塞之间的间隙在冷端与热端之间移动。该第二种四组气缸双活塞同轴换气式热气机与第一种四组气缸双活塞同轴换气式热气机相似的结构，工作原理相同，这里不再赘述。

图3所示的传统的双作用式热气机，包括四组气缸组件以及用于传动并输出动力的传动输出机构。

四组气缸组件的结构相同，按顺时针方向或者按逆时针方向编号为第一组气缸组件E、第二组气缸组件F、第三组气缸组件G和第四组气缸组件H。四组气缸组件中的四个气缸布置在正方形的四个顶点。

第一组气缸组件E包括一个两端均由密封盖密封的气缸20E以及依次相接的第一加热器22E、第一回热器23E和第一冷却器24E。在气缸20E内设有活塞21E，活塞21E与气缸20E之间没有可以通过气体的间隙。活塞连接杆25E伸出设于密封盖上的密封孔，活塞连接杆25E一端与活塞21E刚性连接，另一端铰接连杆26E。加热器22E通过管路或者直接连通气缸20E的下端部，使之形成热端202E，并保持热端202E一直处于高温状态；冷却器24E通过管路或者直接连通气缸20F上端部，使之形成冷端201F，并保持冷端201F一直处于低温状态，第四组气缸组件H的冷却器24H通过管路或者直接连通第一组气缸组件的气缸20E的上端部，使之形成冷端201E，并保持冷端201E一直处于低温状态，工作时热端和冷端之间的温差越大越好。

第二组气缸组件F、第三组气缸组件G、第四组气缸组件H构造与第一组气缸组件E相同。每一组气缸组件的冷却器都与下一组气缸组件的气缸上端部相连通形成气缸冷端，相邻的两组气缸组件中的两个活塞之间运动相位相差90度。

第一组气缸组件E的热端202E通过加热器22E、回热器23E和冷却器24E与第二组气缸组件F的冷端201F连通。由第一组气缸组件E的活塞21E、热端202E、加热器22E、回热器23E、冷却器24E、第二组气缸组件F的冷端201F和第二组气缸组件的活塞21F，共同构成第一组动力循环机构。第二组气缸组件F的热端202F通过加热器22F、回热器23F和冷却器24F与第三组气缸组件G的冷端201G连通。由第二组气缸组件F的活塞21F、热端202F、加热器22F、回热器23F、冷却器24F、第三组气缸组件G的冷端201G和第三组气缸组件的活塞21G，共同构成第二组动力循环机构。第三组气缸组件G的热端202G通过加热器22G、回热器23G和冷却器24G与第四组气缸组件H的冷端201H连通。由第三组气缸组件G的活塞21G、热端202G、加热器22G、回热器23G、冷却器24G、第四组气缸组件H的冷端201H和第四组气缸组件的活塞21H，共同构成第三组动力循环机构。第四组气缸组件H的热端202H通过加热器22H、回热器23H和冷却器24H与第一组气缸组件E的冷端201E连通，由第四组气缸组件E的活塞21H、热端202H、加热器22H、回热器23H、冷却器24H和第一组气缸组件E的冷端201E、第一组气缸组件的活塞21E，共同构成第四组动力循环机构。四组动力循环机构相当于四台双作用式热气机，机器的结构大为紧凑，总体体积和质量下降。

在同一组动力循环机构中，当其中一个活塞的热端与另一个活塞的冷端运动方向相反时，密封气体体积会快速膨胀或收缩而迫使活塞做功；当其中一个活塞的热端与另一个活塞的冷端运动方向相同时，密封气体会在一个气缸的热端和另一个气缸的冷端之间快速移动，这时活塞不做功。

如图3和图3A所示，第一组动力循环机构中的活塞21E位于上止点，第三组动力循环机构中的活塞21G位于下止点，第二、四组动力循环机构中的活塞21F、活塞21H分别位于中间位置。

第一组动力循环机构中，在机器飞轮的惯性作用下机轴转动90度，带动活塞21E的热端向下移动至中间位置，同时活塞21F的冷端向下移动至下止点，活塞21E的热端与活塞21F的冷端移动方向相同，故在该0-90度过程中活塞21E和活塞21F不做功，而将气缸E热端202E的气体移至气缸F的冷端201F。

当活塞21E到中间位置，活塞21F到下止点时，第一组动力循环机构中的密封气体在气缸F冷端201F的量比较多，因此，在接下来的90-180度过程中，气体将收缩迫使两个活塞向减小气体体积的方向运动，也就是使活塞21E的热端202E由中间位置向下移至下止点，使活塞21F的冷端201F由下止点向上移至中间位置，此时，两个活塞21E和21F通过各自的活塞杆对外做功。

在机器飞轮的惯性作用下机轴带动活塞21E的热端202E由下止点向上移动至中间位置，此时活塞21F的冷端201F由中间位置向上移至上止点，活塞21F的冷端201F的移动方向与活塞21E的热端202E的移动方向相同，在该180-270度过程中，活塞21E、活塞21F不做功，而将气缸F冷端201F的气体移至气缸E的热端202E。

当活塞21E到中间位置，活塞21F到上止点时，第一组动力循环机构中的密封气体在气缸E的热端202E的量比较多，因此，在接下来的270-360度过程中，气体将膨胀迫使两个活塞向增加气体体积的方向运动，也就是使活塞21E的热端202E由中间位置向上移至上止点，使活塞21F的冷端201F由上止点向下移至中间位置，此时，两个活塞21E和21F通过各自的活塞杆对外做功。

所以，在第一组动力循环机构的活塞21E的热端202E从上止点-中位置-下止点-中位置-上止点的一个循环过程中，经历一个收缩做功过程、一个膨胀做功过程和两个移气过程；在第一组动力循环机构的活塞21F的冷端201F从中位置-下止点-中位置-上止点-中位置的一个循环过程中，经历一个收缩做功过程、一个膨胀做功过程和两个移气过程。

在第一组动力循环机构的0-90度的移气过程的同时：第二组动力循环机构处于气体收缩过程，迫使活塞21F的热端从中间位置向下移动至下止点，活塞21G的冷端从下止点上移至中间位置。第三组动力循环机构处于移气过程，在机器飞轮的惯性作用下，带动活塞21G的热端向上移动至中间位置，活塞21H的冷端向上移动至上止点。第四组动力循环机构处于气体膨胀过程，迫使活塞21H的热端向上移至上止点，活塞21E的冷端向下移至中间位置。

以上着重说明了第一组动力循环机构在工作过程，该种双作用式热气机的四组动力循环机构同时工作的过程为：热气机输出轴在0-90度相位时，第一组动力循环机构的气体处于移气过程、第二组动力循环机构的气体处于收缩过程、第三组动力循环机构的气体处于移气过程、第四组动力循环机构的气体处于膨胀过程；热气机输出轴在90-180度相位时，第一组动力循环机构收缩做功、第二组动力循环机构移气、第三组动力循环机构膨胀做功、第四组动力循环机构移气；热气机输出轴在180-270度相位时，第一组动力循环机构移气、第二组动力循环机构膨胀做功、第三组动力循环机构移气、第四组动力循环机构收缩做功；热气机输出轴在270-360度相位时，第一组动力循环机构膨胀做功、第二组动力循环机构移气、第三组动力循环机构收缩做功、第四组动力循环机构移气。这样，双作用式热气机中的四组动力循环机构就可以连续地顺畅地运动起来。

上述的四组气缸组件正常工作时，需要有传动输出机构来调整控制各缸活塞工作相位，并将动力输出出来。如图4所示，传统的用于热气机的传动输出机构，包括输出齿轮30以及分别与该输出齿轮30啮合的第一传动齿轮31和第二传动齿轮32。第一传动齿轮31连接有第一曲轴33，第一曲轴33上设有两个连杆曲颈331，每个连杆曲颈331连接一个连杆(图中未示出)；第二传动齿轮32连接有第二曲轴34，第二曲轴34上设有两个连杆曲颈341，每个连杆曲颈341连接一个连杆(图中未示出)。两根曲轴33，34上共连接4根连杆，该4根连杆分别与四组气缸组件的4个连杆铰接连接。这样，4个连杆的往复运动经曲轴、传动齿轮最终传到输出齿轮30将动力输出。

然而，在使用过程中，这种齿轮传动机构结构复杂，本身制造成本高，同时在使用过程中对润滑要求很高，致使运行成本高；另外，齿轮传动机构运转时噪音大。

目前也有采用斜盘结构来实现动力输出的，斜盘结构同样存在对润滑要求很高，致使运行成本高、噪音大的问题。

发明内容

本发明要解决现有的热气机中传动输出机构成本高、噪音大的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明的热气机，包括四组气缸组件和用于传动并输出动力的传动输出机构，所述传动输出机构包括两个摇臂轴支架、曲轴支架、第一摇臂组件、第二摇臂组件和转动安装在所述曲轴支架上的曲轴，其中所述曲轴上铰接有两根曲轴连杆；所述第一摇臂组件包括第一直轴、第一长臂和第一短臂；所述第一直轴可转动地支承在所述摇臂轴支架上，在所述第一直轴的其中一端部垂直设有第一竖直部，该第一竖直部的另一端垂直连接于所述第一长臂的中间位置；所述第一长臂的两端分别设有一个第一连接部，该两个第一连接部均与所述第一直轴垂直，并分别向远离直轴方向弯折延伸，该两个第一连接部上各自设有一个第一长臂铰接部，该两个第一长臂铰接部分别用于与所述四组气缸组件中位于其中一对角的一对气缸的连杆铰接连接；所述第一短臂垂直连接于所述第一直轴端部且接近所述第一竖直部，该第一短臂和第一竖直部分布于第一直轴的两侧，所述第一长臂的两个第一长臂铰接部的中心连线与所述第一直轴的中轴线相交形成一个平面，所述第一短臂的中心线与该平面之间的第一夹角为40～50度，所述第一直轴的中轴线与所述两个第一长臂铰接部的中心连线之间的第二夹角为40～50度。

所述第二摇臂组件包括第二直轴、第二长臂和第二短臂；所述第二直轴可转动地支承在所述摇臂轴支架上，在所述第二直轴的其中一端部垂直设有第二竖直部，该第二竖直部的另一端垂直连接于所述第二长臂的中间位置；所述第二长臂的两端分别设有一个第二连接部，该两个第二连接部均与所述第二直轴垂直，并分别向远离直轴方向弯折延伸，该两个第二连接部上各自设有一个第二长臂铰接部，该两个第二长臂铰接部分别用于与所述四组气缸组件中位于另一对角的一对气缸的连杆铰接连接；所述第二短臂垂直连接于所述第二直轴端部且接近所述第二竖直部，该第二短臂和第二竖直部分布于第二直轴的同一侧，所述第二长臂的两个第二长臂铰接部的中心连线与所述第二直轴的中轴线相交形成一个平面，所述第二短臂的中心线与该平面之间的第三夹角为40～50度，所述第二直轴的中轴线与所述两个第二长臂铰接部的中心连线之间的第四夹角为40～50度；当将所述第一摇臂组件和第二摇臂组件分别安装到摇臂轴支架上时，所述第一直轴与第二直轴位于同一中轴线上，所述两个第一长臂铰接部和两个第二长臂铰接部分别位于正方形的4个顶点上，并位于同一平面内；所述第一短臂的端部、第二短臂的端部分别与两根曲轴连杆的端部铰接连接。

所述第一长臂向一侧弯曲而在中间位置形成第一凹部，所述第一竖直部垂直连接于该第一长臂的该第一凹部；所述第二长臂向一侧弯曲而在中间位置形成第二凹部，所述第二竖直部垂直连接于该第二长臂的该第二凹部。

所述第一夹角、第二夹角、第三夹角和第四夹角均为45度。

所述第一短臂、第二短臂分别与两根曲轴连杆平行。

所述曲轴位于所述摇臂组件上方或者下方。

其中，还包括封闭外壳体，所述热气机设置在该封闭外壳体内，该封闭外壳体内充有一定压力。

由上述技术方案可知，本发明的热气机的优点和积极效果在于：本发明中，因为传动输出机构仅由多根杆件组成，只有一根曲轴，所以结构简单，制造成本低；同时，在使用过程中，传动输出机构将四组气缸组件所产生的循环动力分别通过第一摇臂组件和第二摇臂组件传递至曲轴输出，不需要复杂的润滑系为之润滑，这进一步降低了其运行成本；另外，这种多根杆件组成的传动输出机构的在运行中噪音较小。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图得到进一步的了解。

附图说明

图1表示传统的第一种四组气缸双活塞同轴换气式热气机中的四组气缸组件的结构示意图；

图1A表示图1所示的四组气缸双活塞同轴换气式热气机的工作原理图；

图2表示传统的第二种四组气缸双活塞同轴换气式热气机中的四组气缸组件的结构示意图；

图3表示传统的双作用式热气机中的四组气缸组件的结构示意图；

图3A表示图3所示的双作用式热气机的工作原理图；

图4表示传统的热气机中的传动输出机构的结构示意图；

图5表示本发明的热气机中的传动输出机构的结构示意图；

图6A表示图5所示的传动输出机构中的第一摇臂组件的立体图；

图6B表示图5所示的传动输出机构中的第一摇臂组件的主视图；

图6C表示图5所示的传动输出机构中的第一摇臂组件的俯视图；

图7A表示图5所示的传动输出机构中的第二摇臂组件的立体图；

图7B表示图5所示的传动输出机构中的第一摇臂组件的主视图；

图7C表示图5所示的传动输出机构中的第一摇臂组件的俯视图；

图8表示图6、图7所示的第一摇臂组件、第二摇臂组件与曲轴连杆连接关系的结构示意图，其中曲轴在摇臂组件上方；

图9表示图6、图7所示的第一摇臂组件、第二摇臂组件与曲轴连杆连接关系的结构示意图，其中曲轴在摇臂组件下方。

具体实施方式

本发明的热气机，包括四组气缸组件和用于传动并输出动力的传动输出机构。

四组气缸组件的结构，以及相邻气缸组件之间的气路连接关系与现有技术相同，这里不再赘述。

如图5-图8所示，本发明的热气机中的传动输出机构，包括第一摇臂轴支架100a、第二摇臂轴支架100b、曲轴支架200、第一摇臂组件4、第二摇臂组件5和转动安装在曲轴支架200上的曲轴300，其中曲轴300上铰接有两根长度相等的曲轴连杆301a、301b。

如图6A、图6B和图6C所示，第一摇臂组件4包括第一直轴41、第一长臂43和第一短臂44。其中，

第一直轴41可转动地支承在第一摇臂轴支架100a上，在第一直轴41的其中一端部垂直设有第一竖直部42。

第一长臂43呈长条板状，通常可以由一长条板向一面弯曲形成，并在第一长臂的中间位置形成第一凹部。第一竖直部42垂直连接于第一长臂43的第一凹部。第一长臂43的两端分别设有一个第一连接部435，436，两个第一连接部435，436均与第一直轴垂直，并分别向远离直轴方向弯折延伸。两个第一连接部上各自设有一个第一长臂铰接部437，438。第一长臂43不限于长条板状，其还可以是圆杆状等其他形状。

第一短臂44垂直连接于第一直轴41端部且接近第一竖直部42，第一短臂44和第一竖直部42分布于第一直轴41的两侧。第一长臂43的两个第一长臂铰接部437，438的中心连线与第一直轴41的中轴线相交形成一个平面，第一短臂44的中心线与该平面的第一夹角为45度，该第一夹角不限于45度，通常在40～50度范围内都是可行的，第一直轴的中轴线与两个第一长臂铰接部的中心连线之间的第二夹角为45度，该第二夹角不限于45度，通常在40～50度范围内都是可行的。

如图7A、图7B和图7C所示，第二摇臂组件5包括第二直轴51、第二长臂53和第二短臂54。其中，

第二直轴51可转动地支承在第二摇臂轴支架100b上，在第二直轴51的其中一端部垂直设有第二竖直部52。

第二长臂53呈长条板状，通常可以由一长条板向一面弯曲形成，并在第二长臂53的中间位置形成第二凹部。第二竖直部52垂直连接于第二长臂53的第二凹部。第二长臂53的两端分别设有一个第二连接部535，536，两个第二连接部535，536均与第二直轴垂直，分别向远离直轴方向弯折延伸，两个第二连接部535，536上各自设有一个第二长臂铰接部537，538。第二长臂53不限于长条板状，其还可以是圆杆状等其他形状。

第二短臂54垂直连接于第二直轴51端部且接近第二竖直部52位置，第二短臂54和第二竖直部52分布于第二直轴51的同一侧。第二长臂53的两个第二长臂铰接部537，538的中心连线与第二直轴51的中轴线相交形成一个平面，第二短臂54的中心线与该平面的第三夹角为45度，该第三夹角不限于45度，通常在40～50度范围内都是可行的，第二直轴的中轴线与两个第二长臂铰接部的中心连线之间的第四夹角为45度，该第四夹角度不限于45度，通常在40～50度范围内都是可行的。

本实施例中，分别在第一长臂43中间位置和第二长臂中间位置设置凹部的好处是可以使两个第一长臂铰接部和两个第二长臂对称位于同一平面内，使四个活塞连杆长度相同，且很容易做到避免两根长臂产生运动干涉。当然，为了制造加方便，也可以将这两个弧形凹部设置成直角转弯的形式。

如图5和图8所示，当将第一摇臂组件4安装到第一摇臂轴支架100a上，将第二摇臂组件5安装到第二摇臂轴支架100b上时，第一直轴41与第二直轴51位于同一中轴线上；第一竖直部42和第二竖直部52相邻；两个第一长臂铰接部437，438和两个第二长臂铰接部537，538分别位于正方形的4个顶点上，并且位于同一平面内。当该四个铰接部分别与四组气缸组件中的气缸连杆连接后，由于各个气缸的做功活塞分别位于不同的相位，所以4个铰接部不再位于同一平面内。两个第一长臂铰接部437，438分别用于与四组气缸组件中位于其中一对角的一对气缸的连杆铰接连接，两个第二长臂铰接部537，538分别用于与四组气缸组件中位于另一对角的一对气缸的连杆铰接连接第一短臂44的端部、第二短臂54的端部分别与两根曲轴连杆301a、301b的端部铰接连接。第一短臂44与其中一根曲轴连杆平行或基本平行，第二短臂54与另一根曲轴连杆平行或基本平行。

本实施例的热气机中，当将传动输出机构的两个第一长臂铰接部437，438和两个第二长臂铰接部537，538分别与图1所示的四组气缸组件中的四个连杆铰接连接后就组成了四组气缸双活塞同轴换气式热气机；当将传动输出机构的两个第一长臂铰接部437，438和两个第二长臂铰接部537，538分别与图2所示的四组气缸组件中的四个连杆铰接连接后就组成了四组气缸双活塞同轴换气式热气机；当将传动输出机构的两个第一长臂铰接部437，438和两个第二长臂铰接部537，538分别与图3所示的四组气缸组件中的四个连杆铰接连接后就组成了双作用式热气机。

图8所示的传动输出机构中，曲轴300设置在摇臂组件的上方；本发明的热气机中，曲轴300也可以设置在摇臂组件的下方，如图9所示。

本发明中的传动输出机构将四组气缸组件所产生的循环动力传动至曲轴输出。因为传动输出机构仅由多根杆件组成，所以结构简单，制成本低；同时在使用过程中也不需要复杂的润滑系为之润滑，这进一步降低了其运行成本；另外，这种多根杆件组成的传动输出机构的在运行中产生噪音很小。

本实施例的热气机还可以有封闭的外壳体(图中未示出)，热气机设置在该外壳体内，被该外壳体密闭包围，在该外壳体内可以充装一定压力气体。这一方面使各个气缸组件中的做功活塞在承压下工作，有利于提高热气机功率，另一方面，即使各个活塞有少许漏气现象，漏出的气体也置留在外壳体内，外壳体内的气体总量不会减少。

综上，本发明的热气机对加热的热源要求条件低，适用的燃料范围广，可以使用流体燃料燃油、燃气，固体燃料燃煤、农作物秸秆、工厂废热、再生能源、核能、地热、太阳能、海水温差，甚至日夜温差等在内的一切热能，如果以太阳能作为热源，则不需要排除废气，效率更高。本发明的热气机可广泛应用于带动发电机发电、带动水泵泵水、带动压缩机制冷、带动风机送风、为农机提供动力等。

通过以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所披露的较佳具体实施例来对本发明的范围加以限制。相反地，其目的是希望能于本发明的保护范围内涵盖各种改变及具有等同性的安排。因此，本发明的保护范围应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具有等同性的安排。

Claims (6)

1.一种热气机，包括四组气缸组件和用于传动并输出动力的传动输出机构，其特征在于，所述传动输出机构包括两个摇臂轴支架、曲轴支架、第一摇臂组件、第二摇臂组件和转动安装在所述曲轴支架上的曲轴，其中所述曲轴上铰接有两根曲轴连杆；

所述第一摇臂组件包括第一直轴、第一长臂和第一短臂；所述第一直轴可转动地支承在所述摇臂轴支架上，在所述第一直轴的其中一端部垂直设有第一竖直部，该第一竖直部的另一端垂直连接于所述第一长臂的中间位置；所述第一长臂的两端分别设有一个第一连接部，该两个第一连接部均与所述第一直轴垂直，并分别向远离直轴方向弯折延伸，该两个第一连接部上各自设有一个第一长臂铰接部，该两个第一长臂铰接部分别用于与所述四组气缸组件中位于其中一对角的一对气缸的连杆铰接连接；所述第一短臂垂直连接于所述第一直轴端部且接近所述第一竖直部，该第一短臂和第一竖直部分布于第一直轴的两侧，所述第一长臂的两个第一长臂铰接部的中心连线与所述第一直轴的中轴线相交形成一个平面，所述第一短臂的中心线与该平面之间的第一夹角为40～50度，所述第一直轴的中轴线与所述两个第一长臂铰接部的中心连线之间的第二夹角为40～50度；

所述第二摇臂组件包括第二直轴、第二长臂和第二短臂；所述第二直轴可转动地支承在所述摇臂轴支架上，在所述第二直轴的其中一端部垂直设有第二竖直部，该第二竖直部的另一端垂直连接于所述第二长臂的中间位置；所述第二长臂的两端分别设有一个第二连接部，该两个第二连接部均与所述第二直轴垂直，并分别向远离直轴方向弯折延伸，该两个第二连接部上各自设有一个第二长臂铰接部，该两个第二长臂铰接部分别用于与所述四组气缸组件中位于另一对角的一对气缸的连杆铰接连接；所述第二短臂垂直连接于所述第二直轴端部且接近所述第二竖直部，该第二短臂和第二竖直部分布于第二直轴的同一侧，所述第二长臂的两个第二长臂铰接部的中心连线与所述第二直轴的中轴线相交形成一个平面，所述第二短臂的中心线与该平面之间的第三夹角为40～50度，所述第二直轴的中轴线与所述两个第二长臂铰接部的中心连线之间的第四夹角为40～50度；

当将所述第一摇臂组件和第二摇臂组件分别安装到摇臂轴支架上时，所述第一直轴与第二直轴位于同一中轴线上，所述两个第一长臂铰接部和两个第二长臂铰接部分别位于正方形的4个顶点上，并位于同一平面内；所述第一短臂的端部、第二短臂的端部分别与两根曲轴连杆的端部铰接连接。

2.如权利要求1所述的热气机，其特征在于，所述第一长臂向一侧弯曲而在中间位置形成第一凹部，所述第一竖直部垂直连接于该第一长臂的该第一凹部；所述第二长臂向一侧弯曲而在中间位置形成第二凹部，所述第二竖直部垂直连接于该第二长臂的该第二凹部。

3.如权利要求1或2所述的热气机，其特征在于，所述第一夹角、第二夹角、第三夹角和第四夹角均为45度。

4.如权利要求3所述的热气机，其特征在于，所述第一短臂、第二短臂分别与两根曲轴连杆平行。

5.如权利要求4所述的热气机，其特征在于，所述曲轴位于所述摇臂组件上方或者下方。

6.如权利要求5所述的热气机，其特征在于，还包括封闭外壳体，所述热气机设置在该封闭外壳体内，该封闭外壳体内充有一定压力。

Images