CN102434312B - 液体活塞外燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液体活塞外燃机，包括气液缸（1）、液压动力机构（2）、液体工质回送系统（3）和锅炉（8），所述气液缸（1）经气体工质控制阀（12）与所述锅炉（8）的蒸气出口（181）连通，在所述气液缸（1）上设排气口（11），在所述排气口（11）处设排气控制阀（13），所述气液缸（1）上设液体工质出口（4）和液体工质回流口（5），所述液体工质出口（4）与所述液压动力机构（2）的动力液体入口连通，所述液压动力机构（2）的液体出口与所述液体工质回送系统（3）连通，所述液体工质回送系统（3）与所述液体工质回流口（5）连通。本发明省略了发动机的活塞曲柄连杆机构，具有效率高、体积小、重量轻等优势。

Description

液体活塞外燃机
技术领域
本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种液体活塞外燃机。
背景技术
目前，活塞式发动机（包括活塞式外燃机、活塞式内燃机、转子发动机等一切利用运动部件作为密封和传力的将气体工质的能量转化成机械功的发动机）应用十分广泛，这类发动机中最主要的部件就是活塞，活塞的功能是密封与传力，即活塞要尽可能的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。传统活塞式发动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，活塞式发动机的活塞与配合件（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，传统活塞式发动机的活塞传力问题，例如活塞式内燃机和活塞式外燃机中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，急需发明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具有良好密封功能和传力功能并能省略曲柄连杆机构的新型活塞。
发明内容
传统活塞式发动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作功的机构。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：传统活塞式发动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。
为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：
一种液体活塞外燃机，包括气液缸、液压动力机构、液体工质回送系统和锅炉，所述气液缸经气体工质控制阀与所述锅炉的蒸气出口连通，在所述气液缸上设排气口，在所述排气口处设排气控制阀，所述气液缸上设液体工质出口和液体工质回流口，所述液体工质出口与所述液压动力机构的动力液体入口连通，所述液压动力机构的液体出口与所述液体工质回送系统连通，所述液体工质回送系统与所述液体工质回流口连通。在所述气液缸内的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，在所述气液缸内的气体工质和所述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气体工质对所述液体工质施压迫使所述液体工质推动所述液压动力机构对外作功，与此同时或在同一个工作循环的另一过程中所述液体工质回送系统将所述液体工质经所述液体工质回流口回流到所述气液缸内。
所述排气口经所述排气控制阀与冷凝冷却器连通，所述冷凝冷却器的液体出口与高压液体工质回送系统的液体入口连通，所述高压液体工质回送系统的液体出口与所述锅炉连通，所述高压液体工质回送系统用于将来自所述冷凝冷却器的所述气体工质的冷凝液回送到所述锅炉内；所述液压动力机构、所述气体工质控制阀、所述液体工质回送系统和所述排气控制阀受过程控制机构控制协调工作实现：由所述锅炉产生的所述气体工质定量进入所述气液缸内，所述气体工质在所述气液缸内对所述气液缸内的所述液体工质施加压力，所述气液缸内的所述液体工质推动所述液压动力机构对外输出动力，在所述气液缸内的所述液体工质减少到设定程度时所述排气控制阀打开，所述液体工质回送系统将由所述液压动力机构排出的所述液体工质回送到所述气液缸内，再将所述排气控制阀关闭，所述气体工质控制阀打开，进入下一循环；由所述气液缸经所述排气控制阀排出的作功后的所述气体工质进入所述冷凝冷却器并在所述所述冷凝冷却器中被冷却冷凝，被冷凝的所述气体工质的冷凝液经所述高压液体工质回送系统被回送到所述锅炉内。
一种液体活塞外燃机，包括气液缸、液压动力机构、液体工质回送系统和锅炉，所述气液缸经气体工质控制阀与所述锅炉的蒸气出口连通，所述气液缸上设液体工质出口和液体工质回流口，所述液体工质出口与所述液压动力机构的动力液体入口连通，所述液压动力机构的液体出口与所述液体工质回送系统连通，所述液体工质回送系统与所述液体工质回流口连通，在所述气液缸内的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，在所述气液缸内的气体工质和所述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气体工质对所述液体工质施压迫使所述液体工质推动所述液压动力机构对外作功，与此同时或在同一个工作循环的另一过程中所述液体工质回送系统将所述液体工质经所述液体工质回流口回流到所述气液缸内，在所述液体工质出口和所述液体工质回流口之间的液体工质流通通道上设降温器，所述气体工质和所述液体工质设为同一种物质的两种不同状态，所述气体工质在所述气液缸内膨胀作功液化形成所述液体工质并与已经存在于所述气液缸内的所述液体工质混合，所述液压动力机构的液体出口与高压液体工质回送系统连通，所述高压液体工质回送系统用于将来自所述液压动力机构的液体出口的所述液体工质回送到所述锅炉内；所述液压动力机构、所述气体工质控制阀和所述液体工质回送系统受过程控制机构控制协调工作实现：由所述锅炉产生的所述气体工质定量进入所述气液缸内，所述气体工质在所述气液缸内对所述气液缸内的所述液体工质施加压力，所述气液缸内的所述液体工质推动所述液压动力机构对外输出动力，所述气液缸内的所述气体工质膨胀作功液化和/或膨胀作功后冷却液化在所述气液缸内形成真空后，所述液体工质回送系统将由所述液压动力机构排出的所述液体工质回送到所述气液缸内，所述气体工质控制阀打开，进入下一循环；所述高压液体工质回送系统将由所述液压动力机构排出的所述液体工质回送到所述锅炉内。
所述液体工质回流口设置在所述气液缸内的所述气体工质区域内，以利用所述液体工质对作功后的所述气体工质混合冷凝冷却。
在所述气液缸的下部设冷凝冷却器，用于对所述气液缸内对作功后的所述气体工质冷凝冷却。
在所述气液缸内设热交换器，所述高压液体工质回送系统经所述热交换器与所述锅炉连通，在所述气液缸内所述热交换器用于加快所述膨胀作功后的所述气体工质的冷凝冷却速度并使回流到所述锅炉的所述液体工质的温度提高。
在所述液压动力机构的液体出口和所述液体工质回流口之间的所述液体工质流通通道上设蒸发式降温器，所述蒸发式降温器用于进一步降低所述液体工质的温度以增加在所述气液缸内对作功后的所述气体工质的混合冷凝冷却强度。
在所述液压动力机构的液体出口和所述高压液体工质回送系统之间的所述液体工质流通通道上设蒸发式降温器，所述蒸发式降温器用于进一步降低所述液体工质的温度以增加在所述气液缸内对作功后的所述气体工质的冷凝冷却强度。
所述液体活塞外燃机包括两个或多个所述气液缸，所有所述气液缸并联设置，其中一部分所述气液缸的工作相位与其他部分所述气液缸的工作相位不同。
所述液体活塞外燃机包括两个或多个所述液压动力机构，所有所述液压动力机构并联设置，每个所述液压动力机构的动力轴分别经离合器与动力输出总轴连接，所有所述液压动力机构同时工作或其中部分工作以满足负载变化及变速的要求。
在所述气液缸内设气液隔离膜，所述气液隔离膜与所述气液缸的内壁密封滑动配合。
在所述气液缸内设气液隔离板，所述气液隔离板与所述气液缸的内壁密封滑动配合。
在所述气液缸内设气液隔离结构。
所述气液缸设为圆桶形气液缸，所述圆桶形气液缸的底部设为内凸圆柱形底岛，所述内凸圆柱形底岛的直径小于所述圆桶形气液缸的内径，在所述内凸圆柱形底岛与所述所述圆桶形气液缸之间构成环形空腔，在所述圆桶形气液缸内设高裙活塞式隔板，所述高裙活塞式隔板的裙部设置于所述环形空腔内，所述高裙活塞式隔板的裙部与所述圆桶形气液缸的内壁和所述内凸圆柱形底岛的外壁分别滑动密封接触在所述高裙活塞式隔板和所述内凸圆柱形底岛构成密封空间，所述液体工质在所述密封空间内工作，所述液体工质出口和所述液体工质回流口设在所述内凸圆柱形底岛的顶壁上。
在所述气液缸上设转动轴，在所述气液缸上设转动驱动结构，所述气液缸在所述转动驱动结构的作用下绕所述转动轴作旋转运动以实现在离心力的作用下所述气体工质和所述液体工质处于良好分离状态，所述气体工质和所述液体工质分别通过旋转接头进出所述气液缸。
本发明中所谓的液体工质是指一切可以用于推动所述液压动力机构的液体，如水、油、液压油、液体二氧化碳、液氮、液氦等；所述气体工质是指一切可以在所述锅炉内形成蒸气，在作功膨胀后在本发明所公开的系统中能够被液化的气体。所述气体工质和所述液体工质可以是同一种的物质的两种不同状态，也可以是不同物质。
本发明中所述锅炉内的蒸气压力在保证安全的前提下尽可能越高越好，本发明中所述锅炉内的蒸气压力大于等于 3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7.5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9.5MPa、10MPa、10.5MPa、11MPa、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60MPa。
本发明所公开的液体活塞外燃机的原理是由所述锅炉产生的蒸气作为气体工质作用于所述气液缸内的液体工质，用所述气液缸内的液体工质作为活塞承担对气体工质的密封和传力作用，所述气体工质在所述气液缸内与所述液体工质之间的相互作用与传统活塞式发动机中气体工质与固体活塞间的相互作用相同，利用所述气液缸内的液体与所述液压动力机构之间相互作用，取代曲柄连杆机构，最终由所述液压动力机构对外输出动力。本发明所公开的液体活塞外燃机的工作过程是由所述锅炉产生的蒸气被定量导入所述气液缸内作为气体工质，所述气体工质在所述气液缸内对所述液体工质施加压力，所述液体工质推动液压动力机构对外输出动力，当所述气液缸内的所述液体工质减少到设定程度（所述气液缸内的所述气体工质的压力下降到一定程度时）所述液体工质经所述液体工质回送系统被回送到所述气液缸内进行排气冲程，在排气冲程完了时再将由所述锅炉产生的蒸气定量导入所述气液缸内进行下一个循环，周而复始，被排出的作功后的气体工质可以经冷凝冷却后再回流到所述锅炉内，或当所述气液缸内的所述气体工质膨胀作功液化或膨胀作功后冷凝冷却液化形成真空的过程中将所述液体工质回流到所述气液缸内时，再将由所述锅炉产生的蒸气被定量导入所述气液缸内进行下一个循环，周而复始。
本发明中，所述液压动力系统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，在所述液压动力系统的动力轴上可设蓄能飞轮。本发明所公开液体活塞发动机充分利用了所述液压动力系统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，大幅度降低发动机的体积和质量。
为了使所述液压动力系统连续对外输出动力，可以在发动机内设置两个或多个所述气液缸，所有所述气液缸并联设置，一部分所述气液缸与其他部分所述气液缸的工作相位不同。所述气液缸的工作模式包括以下两种类型：1.充气—爆—排过程（冲程），2.充气—爆—缸内冷凝；每个类型包含不同的工作过程，所谓工作相位不同是指处于不同工作过程。
本发明所谓的“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，也可以是指工作循环中的某一阶段。
本发明的所谓协调工作是指为保证只有液体工质直接与所述液压动力机构接触，推动所述液压动力机构作功过程所需要的按逻辑关系的工作过程；所谓气液缸是指可以利用气体工质对液体工质加压并可以将液体工质压出、可以将液体工质回流、可以将低压气体工质排出的容器；所谓液体工质回送系统是指能够把来自于液压动力机构液体出口的液体工质回送到所述气液缸内的系统，可以是由回流控制阀（一般可用逆止阀）和蓄能储罐构成，也可以是由泵、储罐和回流控制阀构成，还可以是其他形式的系统，但是所述液体工质回流系统应具备泵、阀和液体储存功能；所谓气液隔离膜是指设置在所述气液缸内的可以将气液相隔离的膜，其作用是避免所述气体工质和所述液体工质的混合；所谓气液隔离板是指设置在所述气液缸内的可以将气液相隔离的滑动板，其作用是避免所述气体工质和所述液体工质的混合；气液隔离结构是指设置在气液缸内的可以避免所述气体工质和所述液体工质相互湍动的多孔结构体，其作用是避免所述气体工质和所述液体工质之间的相互湍动和乳化；本发明中所谓的降温器是指一切能够对所述液体工质进行降温的装置，可以是散热器，也可以是热交换器，还可以是混合式降温器；所谓的蒸发式降温器是指通过液体工质蒸发实现对液体工质进行降温的装置，其结构与原理和电站的晾水塔相同。
本发明所公开的液体活塞外燃机中，保持所述气体工质和所述液体工质间的界面稳定防止相互混合传热是必要的，为此可以将所述气液缸置于高速旋转状态，利用离心力避免所述气体工质和液体工质相互混合。
本发明中，可根据液压领域的公知技术，在适当的位置设其他控制阀、蓄能储罐、泵等必要装置。
本发明中，所述气液缸的壁可以设为绝热的，如用陶瓷材料制造。
在本发明中，可以在所述气液隔离膜和所述气液隔离板上设隔热层或将所述气液隔离膜和所述气液隔离板自身设为由绝热材料制成。
所述液体工质在进入所述液压动力机构之前和/或流出所述液压动力机构之后设排热器（所述排热器可以是散热器，也可以是热交换器）。
当本发明所公开的液体活塞外燃机用于车辆时，可以省略变速箱和制动系统，其速度控制通过电脑控制相应的阀来实现车辆的行驶、刹车、加减速及负荷响应。
在本发明中，两个或多个液压动力机构可以分别独立设置，也可以设置成一体式，每个所述液压动力机构的功率可以设为不同或相同。
本发明所公开的液体活塞外燃机，可以实现无级变速。通过调整进入所述液压动力机构的液体流量或通过调整燃烧室所产生的气体工质的流量，可以实现速度的变化，甚至实现无级变速。
在所述液压动力机构的液体工质出口设蓄能罐，并设旁通，实现刹车蓄能，实现对刹车能量的回收。
本发明可以实现独立两驱，或独立四驱，实现车辆原地转圈、转向。可以实现左右轮系向相反的方向转动，使车辆原地调头。
本发明的有益效果如下:
本发明省略了发动机的活塞曲柄连杆机构，具有效率高、体积小、重量轻等优势。
附图说明
图1所示的是本发明实施例1的结构示意图；
图2所示的是本发明实施例2的结构示意图；
图3所示的是本发明实施例3的结构示意图；
图4所示的是本发明实施例4的结构示意图；
图5所示的是本发明实施例5的结构示意图；
图6所示的是本发明实施例6的结构示意图；
图7所示的是本发明实施例7的结构示意图；
图8所示的是本发明实施例8的结构示意图；
图9所示的是本发明实施例9的结构示意图；
图10所示的是本发明实施例10的结构示意图；
图11所示的是本发明实施例11的结构示意图；
图12a～12c所示的是本发明实施例12的结构示意图；
图13所示的是本发明实施例13的结构示意图；
图14所示的是本发明实施例14的结构示意图；
图15所示的是本发明实施例15的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的液体活塞外燃机，包括气液缸1、锅炉8、液压动力机构2和液体工质回送系统3，所述气液缸1经气体工质控制阀12与所述锅炉8的蒸气出口181连通，在所述锅炉8上设液体工质补偿入口81，在所述气液缸1上设排气口11，在所述排气口11处设排气控制阀13，所述气液缸1上设液体工质出口4和液体工质回流口5，所述液体工质出口4与所述液压动力机构2的动力液体入口连通，所述液压动力机构2的液体出口与所述液体工质回送系统3连通，所述液体工质回送系统3与所述液体工质回流口5连通，在所述气液缸1内的液体工质6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，在所述气液缸1内的气体工质7和所述液体工质6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气体工质7对所述液体工质6施压，迫使所述液体工质6推动所述液压动力机构2对外作功，与此同时或在同一个工作循环的另一过程中所述液体工质回送系统3将所述液体工质6经所述液体工质回流口5回流到所述气液缸1内。
实施例2
如图2所示的液体活塞外燃机，其与实施例1的区别是：所述液压动力机构2上设蓄能飞轮201，所述排气口11经所述排气控制阀13与冷凝冷却器9连通，所述冷凝冷却器9的液体出口与高压液体工质回送系统19的液体入口连通，所述高压液体工质回送系统19的液体出口与所述锅炉8连通，所述高压液体工质回送系统19将来自所述冷凝冷却器9的所述气体工质7的冷凝液回送到所述锅炉8内；所述液压动力机构2、所述气体工质控制阀12、所述液体工质回送系统3和所述排气控制阀13受过程控制机构14控制协调工作实现：由所述锅炉8产生的所述气体工质7定量进入所述气液缸1内，所述气体工质7在所述气液缸1内对所述气液缸1内的所述液体工质6施加压力，所述气液缸1内的所述液体工质6推动所述液压动力机构2对外输出动力，在所述气液缸1内的所述液体工质6减少到设定程度时所述排气控制阀13打开，所述液体工质回送系统3将由所述液压动力机构2排出的所述液体工质6回送到所述气液缸1内，再将所述排气控制阀13关闭，所述气体工质控制阀12打开，进入下一循环；由所述气液缸1经所述排气控制阀13排出的作功后的所述气体工质7进入所述冷凝冷却器9并在所述冷凝冷却器9中被冷却冷凝，被冷凝的所述气体工质7的冷凝液经所述高压液体工质回送系统19被回送到所述锅炉8内。
实施例3
如图3所示的液体活塞外燃机，包括气液缸1、锅炉8、液压动力机构2和液体工质回送系统3，所述气液缸1经气体工质控制阀12与所述锅炉8的蒸气出口181连通，所述气液缸1上设液体工质出口4和液体工质回流口5，所述液体工质出口4与所述液压动力机构2的动力液体入口连通，所述液压动力机构2的液体出口与所述液体工质回送系统3连通，所述液体工质回送系统3与所述液体工质回流口5连通。所述液体工质回流口5设置在所述气液缸1的所述气体工质7区域内，以利用所述液体工质6对作功后的所述气体工质7混合冷凝冷却。
本实施例气体活塞外燃机的工作原理为：锅炉8产生高压蒸气，经气体工质控制阀12间歇开关来控制高压蒸气向气液缸1供高压蒸气；气液缸1中液体工质6在上方高压的气体工质7作用下，经液体工质出口4输送至液压动力机构2，对外提供动力，液体工质6从液压动力机构2的液体出口进入液体工质回送系统3；此时气体工质控制阀12关闭，液体工质回送系统3将液体工质6经液体工质回流口5送回气液缸，完成一个循环。
实施例4
如图4所示的液体活塞外燃机，其与实施例3的区别是：在所述气液缸1的下部设冷凝冷却器9，以实现在所述气液缸1内对作功后的所述气体工质7冷凝冷却。在所述液体工质出口4和所述液体工质回流口5之间的液体工质流通通道上设冷凝冷却器9，所述气体工质7和所述液体工质6设为同一种物质的两种不同状态，所述气体工质7在所述气液缸1内膨胀作功，液化形成所述液体工质6并与已经存在的所述液体工质6混合。
所述液压动力机构2的液体出口与高压液体工质回送系统19连通，所述高压液体工质回送系统19将来自所述液压动力机构2的液体出口的所述液体工质6回送到所述锅炉8内；所述液压动力机构2、所述气体工质控制阀12和所述液体工质回送系统3受过程控制机构14控制协调工作实现：由所述锅炉8产生的所述气体工质7定量进入所述气液缸1内，所述气体工质7在所述气液缸1内对所述气液缸1内的所述液体工质6施加压力，所述气液缸1内的所述液体工质6推动所述液压动力机构2对外输出动力，所述气液缸1内的所述气体工质7膨胀作功液化和/或膨胀作功后冷却液化在所述气液缸1内形成真空后，所述液体工质回送系统3将由所述液压动力机构2排出的所述液体工质6回送到所述气液缸1内，所述气体工质控制阀12打开，进入下一循环；所述高压液体工质回送系统19将由所述液压动力机构2排出的所述液体工质6回送到所述锅炉8内。
实施例5
如图5所示的液体活塞外燃机，其与实施例3的区别是：在所述气液缸1内设热交换器25，所述液压动力机构2与所述高压液体工质回送系统19连通，所述高压液体工质回送系统19经所述热交换器25与所述锅炉8连通，在所述气液缸1内所述热交换器25加快所述膨胀作功后的所述气体工质7的冷凝冷却速度，所述热交换器25中的所述液体工质6经液体工质补偿入口81回流到所述锅炉8并使所述锅炉8内的所述液体工质6的温度提高。
在所述液压动力机构2的液体出口和所述液体工质回流口5之间的所述液体工质6流通通道上设蒸发式降温器4060，所述蒸发式降温器4060进一步降低所述液体工质6的温度以增加在所述气液缸1内对作功后的所述气体工质7的混合冷凝冷却强度。
具体实施时，可选择地，在所述液压动力机构2的液体出口和所述高压液体工质回送系统19之间的所述液体工质6流通通道上设蒸发式降温器4060。
实施例6
如图6所述的液体活塞外燃机，其与实施例3的区别是：所述气液缸1的排气口11与第一热交换器33的热流体入口连通，所述第一热交换器33的热流体出口与所述高压液体工质回送系统19连通，所述高压液体工质回送系统19与所述冷凝冷却器9的流体入口连通，所述冷凝冷却器9的流体出口与所述第一热交换器33的冷流体入口连通，所述热交换器33的冷流体出口与所述锅炉8连通。
所述气体工质7经所述第一热交换器33和所述冷凝冷却器9冷却后，变为所述液体工质6，所述液体工质6作为所述第一热交换器33的冷流体对所述第一热交换器33中的热流体进行冷却。
实施例7
如图7所述的液体活塞外燃机，其与实施例6的区别是：所述气液缸1的排气口11与第一热交换器33的热流体入口连通，所述第一热交换器33的热流体出口与所述高压液体工质回送系统19连通，所述高压液体工质回送系统19与第二热交换器34的热流体入口连通，第二热交换器34的热流体出口与所述锅炉连通；所述第一热交换器33的冷流体出口与所述第二热交换器34的冷流体入口连通，所述第二热交换器34的冷流体出口与所述冷凝冷却器9的流体入口连通，所述冷凝冷却器9的流体出口与所述第一热交换器33的冷流体入口连通。
所述气体工质7经所述第一热交换器33和所述第二热交换器34冷却后，变为所述液体工质6，经所述高压液体工质回送系统19进入所述锅炉8。
实施例8
如图8所述的液体活塞外燃机，其与实施例3的区别是：所述液压动力机构2的液体出口经所述液体工质回送系统3与所述高压液体工质回送系统19连通，所述高压液体工质回送系统19经所述液体工质补偿入口81与所述锅炉8连通。
在所述液体工质回送系统3和所述液体工质回流口5之间设有冷凝冷却器9，对液体工质6进行冷却处理。
实施例9
如图9所述的液体活塞外燃机，其与实施例4的区别是：所述液压动力机构2的液体出口经所述液体工质回送系统3与所述高压液体工质回送系统19连通，所述高压液体工质回送系统19经所述液体工质补偿入口81与所述锅炉8连通。在所述液体工质回送系统3和所述高压液体工质回送系统19之间设置热交换器35，所述热交换器35用来冷却从所述液体工质出口4流向所述液压动力机构2的液体工质6。
实施例10
如图10所述的液体活塞外燃机，其与实施例9的区别是：所述液体工质回送系统3和所述高压液体工质回送系统19之间设置的热交换器35，所述热交换器35用来冷却从所述液体工质回送系统3流向所述液体工质回流口5之间的液体工质6。
实施例11
如图11所述的液体活塞外燃机，其与实施例3的区别是：所述气液缸1为两个，所述锅炉8的所述蒸气出口181经两个气体工质控制阀12分别与两个气液缸1连通；所述两个气液缸1的所述液体工质出口4均与所述液压动力机构2的动力液体入口连通，所述液压动力机构2的液体出口与所述液体工质回送系统3连通，所述液体工质回送系统3分别与两个所述气液缸1上的所述液体工质回流口5连通。
所述气体工质控制阀12控制两个所述气液缸1交替工作，使液压动力机构2连续对外输出动力。
实施例12
如图12a～12c所述的液体活塞外燃机，在所述气液缸1中所述气体工质7和所述液体工质6之间设置各种气液隔离装置，如图12a的气液隔离膜30，图12b的气液隔离板31，其中所述气液隔离膜30或所述气液隔离板31与所述气液缸1的内壁密封滑动配合。图12c所示的气液隔离装置是一种气液隔离机构32，为设置在气液缸1内的可以避免所述气体工质7和所述液体工质6相互湍动的多孔结构体，其作用是避免所述气体工质7和所述液体工质6之间的相互湍动和乳化。
上述三种气液隔离装置，可适用于上述其它实施例中所述气体工质7和所述液体工质6之间的隔离。
实施例13
如图13所述的液体活塞外燃机，所述气液缸1设为圆桶形气液缸101，所述圆桶形气液缸101的底部设为内凸圆柱形底岛4050，所述内凸圆柱形底岛4050的直径小于所述圆桶形气液缸101的内径，在所述内凸圆柱形底岛4050与所述圆桶形气液缸101之间构成环形空腔200，在所述圆桶形气液缸101内设高群活塞式隔板300，所述高群活塞式隔板300的群部设置于所述环形空腔200内，所述高群活塞式隔板300的群部与所述圆桶形气液缸101的内壁和所述内凸圆柱形底岛4050的外壁分别滑动密封接触在所述高群活塞式隔板300和所述内凸圆柱形底岛4050构成密封空间400，所述液体工质6在所述密封空间400内工作，所述液体工质出口4和所述液体工质回流口5设在所述内凸圆柱形底岛4050的顶壁上。
实施例14
如图14所述的液体活塞外燃机，其与实施例1的区别是：在所述气液缸1上设转动轴102，所述转动轴102为中空结构，所述转动轴102的连接有旋转接头104。位于所述气液缸1的进气口一端的所述旋转接头104具有进气通道1041，所述气液缸1通过所述进气通道1041经气体工质控制阀12与所述锅炉8的蒸气出口181连通。
所述气液缸液体工质出口一端的所述旋转接头104具有液体工质导出通道1042，所述气液缸1通过所述液体工质导出通道1042与所述液压动力机构2连接。
本实施例所述液体活塞外燃机还包括液体工质引流接头1043，所述液体工质引流接头1043内设有液体工质引流通道1044，所述液体工质引流通道1044的液体工质入口伸入所述气液缸1旋转后所述气液缸1中的液体工质中。所述液体工质引流通道1044的液体工质出口与所述液体工质导出通道1042连通。
所述转动轴在所述气液缸1上设转动驱动结构103，所述气液缸1在所述转动驱动结构103的作用下绕所述转动轴102作旋转运动，以实现在离心力的作用下所述气体工质7和所述液体工质6处于良好分离状态，所述气体工质7和所述液体工质6分别通过旋转接头104进出所述气液缸1。
实施例15
如图15所述的液体活塞外燃机，其与实施例3的区别是：所述液压动力机构2设有四个（可根据使用需要来增加或减少其数量），四个所述液压动力机构2并联设置，每个所述液压动力机构2的动力轴分别经离合器500与动力输出总轴5050连接；只要能满足负载变化及变速的要求，四个所述液压动力机构2可选择同时工作或其中部分工作。
显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种液体活塞外燃机，包括气液缸(1)、液压动力机构(2)、液体工质回送系统(3)和锅炉(8)，其特征在于：所述气液缸(1)经气体工质控制阀(12)与所述锅炉(8)的蒸气出口(181)连通，在所述气液缸(1)上设排气口(11)，在所述排气口(11)处设排气控制阀(13)，所述气液缸(1)上设液体工质出口(4)和液体工质回流口(5)，所述液体工质出口(4)与所述液压动力机构(2)的动力液体入口连通，所述液压动力机构(2)的液体出口与所述液体工质回送系统(3)连通，所述液体工质回送系统(3)与所述液体工质回流口(5)连通。
2.如权利要求1所述液体活塞外燃机，其特征在于：所述排气口(11)经所述排气控制阀(13)与冷凝冷却器(9)连通，所述冷凝冷却器(9)的液体出口与高压液体工质回送系统(19)的液体入口连通，所述高压液体工质回送系统(19)的液体出口与所述锅炉(8)连通，所述高压液体工质回送系统(19)用于将来自所述冷凝冷却器(9)的所述气体工质(7)的冷凝液回送到所述锅炉(8)内；所述液压动力机构(2)、所述气体工质控制阀(12)、所述液体工质回送系统(3)和所述排气控制阀(13)受过程控制机构(14)控制协调工作。
3.一种液体活塞外燃机，包括气液缸(1)、液压动力机构(2)、液体工质回送系统(3)和锅炉(8)，其特征在于：所述气液缸(1)经气体工质控制阀(12)与所述锅炉(8)的蒸气出口(181)连通，所述气液缸(1)上设液体工质出口(4)和液体工质回流口(5)，所述液体工质出口(4)与所述液压动力机构(2)的动力液体入口连通，所述液压动力机构(2)的液体出口与所述液体工质回送系统(3)连通，所述液体工质回送系统(3)与所述液体工质回流口(5)连通；在所述液体工质出口(4)和所述液体工质回流口(5)之间的液体工质流通通道上设降温器(4080)，所述气体工质(7)和所述液体工质(6)设为同一种物质的两种不同状态，所述气体工质(7)在所述气液缸(1)内膨胀作功液化形成所述液体工质(6)并与已经存在于所述气液缸(1)内的所述液体工质(6)混合，所述液压动力机构(2)的液体出口与高压液体工质回送系统(19)连通，所述高压液体工质回送系统(19)用于将来自所述液压动力机构(2)的液体出口的所述液体工质(6)回送到所述锅炉(8)内；所述液压动力机构(2)、所述气体工质控制阀(12)和所述液体工质回送系统(3)受过程控制机构(14)控制协调工作。
4.如权利要求3所述液体活塞外燃机，其特征在于：所述液体工质回流口(5)设置在所述气液缸(1)内的所述气体工质(7)区域。
5.如权利要求3所述液体活塞外燃机，其特征在于：在所述气液缸(1)的下部设冷凝冷却器(9)，用于对所述气液缸(1)内对作功后的所述气体工质(7)冷凝冷却。
6.如权利要求3所述液体活塞外燃机，其特征在于：在所述气液缸(1)内设热交换器(25)，所述高压液体工质回送系统(19)经所述热交换器(25)与所述锅炉(8)连通，所述气液缸(1)内所述热交换器(25)用于加快所述膨胀作功后的所述气体工质(7)的冷凝冷却速度并使回流到所述锅炉(8)的所述液体工质(6)的温度提高。
7.如权利要求4所述液体活塞外燃机，其特征在于：在所述液压动力机构(2)的液体出口和所述液体工质回流口(5)之间的所述液体工质(6)流通通道上设蒸发式降温器(4060)，所述蒸发式降温器(4060)用于进一步降低所述液体工质(6)的温度以增加在所述气液缸(1)内对作功后的所述气体工质(7)的混合冷凝冷却强度。
8.如权利要求6所述液体活塞外燃机，其特征在于：在所述液压动力机构(2)的液体出口和所述高压液体工质回送系统(19)之间的所述液体工质(6)流通通道上设蒸发式降温器(4060)，所述蒸发式降温器(4060)用于进一步降低所述液体工质(6)的温度以增加在所述气液缸(1)内对作功后的所述气体工质(7)的冷凝冷却强度。
9.如权利要求1或3所述液体活塞外燃机，其特征在于：所述液体活塞外燃机包括两个或多个所述气液缸(1)，所有所述气液缸(1)并联设置，其中一部分所述气液缸(1)的工作相位与其他部分所述气液缸(1)的工作相位不同。
10.如权利要求1或3所述液体活塞外燃机，其特征在于：所述液体活塞外燃机包括两个或多个所述液压动力机构(2)，所有所述液压动力机构(2)并联设置，每个所述液压动力机构(2)的动力轴分别经离合器(500)与动力输出总轴(5050)连接，所有所述液压动力机构(2)同时工作或其中部分工作以满足负载变化及变速的要求。
11.如权利要求1所述液体活塞外燃机，其特征在于：在所述气液缸(1)内设气液隔离膜(30)，所述气液隔离膜(30)与所述气液缸(1)的内壁密封滑动配合。
12.如权利要求1所述液体活塞外燃机，其特征在于：在所述气液缸(1)内设气液隔离板(31)，所述气液隔离板(31)与所述气液缸(1)的内壁密封滑动配合。
13.如权利要求1所述液体活塞外燃机，其特征在于：在所述气液缸(1)内设气液隔离结构(32)。
14.如权利要求1所述液体活塞外燃机，其特征在于：所述气液缸(1)设为圆桶形气液缸(101)，所述圆桶形气液缸(101)的底部设为内凸圆柱形底岛(4050)，所述内凸圆柱形底岛(4050)的直径小于所述圆桶形气液缸(101)的内径，在所述内凸圆柱形底岛(4050)与所述圆桶形气液缸(101)之间构成环形空腔(200)，在所述圆桶形气液缸(101)内设高裙活塞式隔板(300)，所述高裙活塞式隔板(300)的裙部设置于所述环形空腔(200)内，所述高裙活塞式隔板(300)的裙部与所述圆桶形气液缸(101)的内壁和所述内凸圆柱形底岛(4050)的外壁分别滑动密封接触，所述高裙活塞式隔板(300)和所述内凸圆柱形底岛(4050)构成密封空间(400)，所述液体工质(6)在所述密封空间(400)内工作，所述液体工质出口(4)和所述液体工质回流口(5)设在所述内凸圆柱形底岛(4050)的顶壁上。
15.如权利要求3所述液体活塞外燃机，其特征在于：在所述气液缸(1)上设转动轴(102)，在所述气液缸(1)上设转动驱动结构(103)，所述气液缸(1)在所述转动驱动结构(103)的作用下绕所述转动轴(102)作旋转运动以实现在离心力的作用下所述气体工质(7)和所述液体工质(6)处于良好分离状态，所述气体工质(7)和所述液体工质(6)分别通过旋转接头(104)进出所述气液缸(1)。
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