CN102661213A - 压缩式外热机的外置吸热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种压缩式外热机的外置吸热器，与外热机缸体相通，包括壳体、吸热芯体，所述的吸热芯体设置于壳体内，沿所述的吸热芯体设置气体通道，所述的气体通道设置于吸热芯体内、壳体上或者壳体与吸热芯体之间。本发明的优点在于热源进入吸热器中部，使取热更直接，使吸热器可以达到充分吸热的目的，同时提供多种吸热芯体内气流通道的结构，降低气体流动阻力，加快传热，同时采用优化的结构，加强吸热器承压强度，加强吸热能力。

Description

压缩式外热机的外置吸热器

技术领域

本发明涉及外热机吸热领域，特别涉及一种把外部热能转化为机械能的热机系统的外置吸热器。

背景技术

所谓外热机，是一种使用热源从热机外部加热，完成热能转换成机械能的机械装置。有代表性的是蒸汽机和斯特林发动机。蒸汽机，利用热源对水加热使之产生高压蒸汽，推动汽缸或汽轮机做功。但是蒸汽机需要水资源，同时在中温300～400℃转换效率较低，而且随着温度的降低效率下降较快。斯特林发动机，利用气体的加热膨胀与冷却压缩来做功。斯特林发动机虽不需要水，但是制造精密，密封要求非常高，成本高昂，目前离大规模商业化使用仍有不少距离。专利号201210057931.6完成了压缩式外热机的设计，可以有效地利用外热做功，但是还存在着缸头强度不足、维修不便等缺点。

为此有必要提供一种提高缸头强度的技术方案。

发明内容

本发明目的在于提供一种压缩式外热机的外置吸热器，能够最大功效地吸收热量，克服强度不足及维修不便的缺陷。

本发明通过以下技术方案来实现：一种压缩式外热机的外置吸热器，与外热机缸体相通，包括壳体、吸热芯体，所述的吸热芯体设置于壳体内，沿所述的吸热芯体设置气体通道，所述的气体通道设置于吸热芯体内、壳体上或者壳体与吸热芯体之间。使吸热芯体吸热更均匀、充分，与外热机缸体的组装更方便、灵活。同时，可以根据吸热器的大小和需要吸收热量的多少进行组装。

在上述方案基础上，所述外置吸热器为管式吸热器、板式吸热器或环式吸热器，可以根据使用时的不同需要进行组装，方便选择。

在上述方案基础上，在所述吸热芯体内侧设置内衬管，内衬管上开有进出气体的气孔，气体可以从中进出，此结构的设置是为了更多的热气直接进入气流通道，提高吸热速率。

在上述方案基础上，所述吸热芯体为多孔结构，由丝网叠加而成，或粉末材料烧结而成，或多孔金属板叠加而成，或由泡沫金属构成，或由泡沫碳化硅构成。

在上述方案基础上，所述管式吸热器为直管式、弯管式和U形管式中的一种或其组合结构，其气体通道一端封闭，另一端与外热机缸体内部相通，或者两端都与外热机缸体内部相通。可以根据使用时的不同需要进行组装。

在上述方案基础上，所述管式吸热器的吸热管为单根或多管并联，再以气体通道与外热机缸体内部相通。

在上述方案基础上，所述板式吸热器壳体内为空心状或多孔柱状。

在上述方案基础上，针对多个气体通道并联的结构，所述板式吸热器内设置有汇流通道，吸热器内的各个气体通道与汇流通道相通，汇流通道与外热机缸体内部相通。

所述板式吸热器的吸热芯体为可拆卸式，还设置有密封螺栓、压紧弹簧，压紧弹簧压紧吸热芯体，密封螺栓起密封作用。

在上述方案基础上，为方便加工和拆卸更换吸热芯体，所述板式吸热器内的吸热芯体为柱形或锥形。

在上述方案基础上，吸热器上还设置有加热流体通道，加热流体通道贯穿壳体。用于用热的流体加热吸热器。

本发明的优点非常明显：（1）热源进入吸热器中部，使取热更直接，使吸热器可以达到充分吸热的目的；（2）吸热芯体内气流通道的结构，可以降低气体流动阻力，加快传热；（3）外置吸热器可以采用优化的结构，加强吸热器承压强度，加强吸热能力。

请参阅以下附图，对本发明作进一步描述。

附图说明

图1——直管式外置吸热器方案1示意图；

图2——直管式外置吸热器方案2示意图；

图3——直管式外置吸热器方案3示意图；

图4——U型管式外置吸热器方案示意图；

图5——并列式直管形外置吸热器示意图，由若干个图1所示的直管式外置吸热器并列一排构成；

图6——并列式直管形外置吸热器示意图2，由若干个图2所示的直管式外置吸热器并列一排构成；

图7——U形外置吸热器与压缩式外热机连接的应用示意图；

图8——图1并列直管式外置吸热器与压缩式外热机连接结构示意图；

图9——图5并列直管形外置吸热器与压缩式外热机连接结构示意图；

图10——图6并列直管形外置吸热器与压缩式外热机连接结构示意图；

图11——板式外置吸热器方案1；

图12——板式外置吸热器方案2；

图13——图12的仰视图；

图14——板式外置吸热器方案3；

图15——板式外置吸热器方案4的仰视图；

图16——板式外置吸热器方案5；

图17——图16的仰视图；

图18——板式外置吸热器方案6；

图19——图18的侧视图；

图20——板式外置吸热器方案7的侧视图；

图21——板式外置吸热器方案8；

图22——图21的俯视图；

图23——图21的侧视图；

图24——板式外置吸热器方案9；

图25——板式外置吸热器方案10；

图26——图25的俯视图；

图27——图25的侧视图；

图28——图23板式外置吸热器与压缩式外热机结合应用示意图；

图29——图14板式外置吸热器与压缩式外热机结合应用示意图；

图30——图24板式外置吸热器与压缩式外热机结合应用示意图；

图31——图11板式外置吸热器与压缩式外热机结合应用示意图；

图32——图24板式外置吸热器与压缩式外热机结合应用另一种示意图；

图33——板式外置吸热器方案11；

图34——图33的侧视图；

图35——环式外置吸热器方案1；

图36——图35的侧视图；

图37——环式外置吸热器方案2的侧视图；

图号说明：

1——吸热芯体；  

2——直管壳体；2’——U形壳体； 2’’——板式壳体；2’’’——环形壳体；

3——气体通道；      3’——U形气体通道；

4——汇流通道；      4’、4’’——左、右汇流管道；

5——密封螺栓；      6——压紧弹簧；

7——缸盖；      8——进气门；    9——缸体；

10——排气门；   11——活塞；     12——加热流体通道。

具体实施方式

实施例1

如图1为直管式外置吸热器方案1示意图所示，该管式外置吸热器，由吸热芯体1、直管壳体2、气体通道3组成，气体通道3设置于吸热芯体1内，所述的直管壳体2一端封闭，另一端与外热机连接后与缸体内部连通。

如图8并列式直管形外置吸热器示意图，由若干个图1所示的直管式外置吸热器并列一排构成并列式直管形外置吸热器通过气流管道3与缸盖7连接，缸盖7固定在缸体9上，所述的缸体9设有进气门8和排气门10，缸体9内设置活塞11。缸体9内的气体在活塞11的压缩下，通过汇流通道4进入每根直管吸热器内，使吸热芯体吸收热量，吸热后的气体通过汇流通道返回气缸9内，推动活塞11做功。

实施例2

如图5为并列式直管形外置吸热器示意图，将若干个图1所示的直管式外置吸热器并列一排，各开口端连接于同一汇流管道4，连成一整体构成的并列式直管形外置吸热器，各直管间既可以均匀排布，也可以无间隙规则排布。

如图9，为图5并列直管形外置吸热器与压缩式外热机连接结构示意图所示，由吸热芯体1、壳体2、气体通道3和汇流通道4构成的并列直管形外置吸热器与缸盖7连接，缸盖7连接到缸体9的一端，缸体9上设进气门8、排气门10，缸体9内设有活塞11。缸内的气体在活塞11的压缩下，通过汇流通道4进入各气体通道3，气体经过气体通道3进入吸热芯体1吸收热量，吸热后的气体通过气体通道3和汇流通道4返回气缸内，推动活塞11做功。

实施例3

如图2直管式外置吸热器方案2示意图所示，为另一管式外置吸热器，由吸热芯体1、直管壳体2、气体通道3组成，吸热芯体1置于直管壳体2的中间，气体通道3设置于吸热芯体1内，直管壳体2两端均不封闭，作为中间部件使用。

如图6，将若干个图2中的直管式外置吸热器并列一排，并且各个直管式外置吸热器的二个开口端均分别连接于左汇流管道4’或右汇流管道4’’上，连成一整体构成并列直管形外置吸热器，各个直管式外置吸热器的壳体既可以均匀排布，也可以无间隙规则排布。 

如图10为图6并列直管形外置吸热器与压缩式外热机连接结构示意图所示，由吸热芯体1、直管壳体2、气体通道3和左、右汇流通道4’、4’’构成的并列直管形外置吸热器与缸盖7连接，缸盖7连接到缸体9的一端，缸体9上设进气门8、排气门10，缸体9内设有活塞11，活塞11杆从缸体9的另一端伸出。缸内的气体在活塞11的压缩下，通过左、右汇流通道4’、4’’进入各气体通道，气体经过气体通道3进入吸热芯体吸收热量，吸热后的气体通过气体通道3和左、右汇流通道4’、4’’返回气缸内，推动活塞11做功。

实施例4

如图3直管式外置吸热器方案3示意图所示，所述的直管式外置吸热器由吸热芯体1、直管壳体2、设于吸热芯体1和直管壳体2之间的气体通道3组成，直管壳体2的两端均不封闭，作为中间部件使用。本实施例与压缩式外热机连接结构与实施例3相同。

实施例5

如图4 U形管式外置吸热器示意图所示，为一U形管式外置吸热器，由吸热芯体1、U形壳体2’、U型气体通道3’组成，壳体2’为U形管状，气体通道设置于吸热芯体内，U形壳体2’两端均不封闭，与外热机缸体内部连通。

如图7 U形外置吸热器与压缩式外热机连接的应用示意图所示，由吸热芯体1、U形壳体2’和U型气体通道3’构成的U形管式外置吸热器与外热机的缸盖7连接，缸盖7连接在缸体9上，缸体9上设有进气门8、排气门10，缸体9内有活塞11。缸内的气体在活塞11的压缩下，通过U型气体通道3’进入吸热芯体1内，吸热器吸收热量，吸热后的气体通过气体通道3’回流到气缸9内，推动活塞做功。

实施例6

如图11，为板式外置吸热器，由吸热芯体1、板式壳体2’’、气体通道3组成。吸热芯体1之间设置气体通道3，板式壳体2’’为空心壳体。

如图31，为图11板式外置吸热器与压缩式外热机结合应用示意图，由吸热芯体1、板式壳体2’’、气体通道3、缸盖7、进气门8、缸体9、排气门10、活塞11组成。缸内的气体在活塞11的压缩下，通过气体通道3进入吸热芯体1，吸收热量，吸热后的气体通过气体通道3返回气缸内，推动活塞11做功。

实施例7

如图12和图13，为板式外置吸热器，由吸热芯体1、板式壳体2’’、气体通道3，左、右汇流通道4’、4’’组成。吸热芯体1与壳体2之间设置气体通道3，板式壳体2’’为空心。

图15，为板式外置吸热器，由吸热芯体1、板式壳体2’’、气体通道3、左、右汇流通道4、4’组成。壳体2上设置气体通道3，左、右汇流通道4’、4’’组成设置于两端，板式壳体2’’为空心壳体。其正面图亦如图12所示。

实施例8

如图14，为板式外置吸热器。吸热芯体1、板式壳体2’’、气体通道3、左、右汇流通道4’、4’’组成。吸热芯体1之间设置气体通道3，汇流通道4设置于两端，壳体2为空心壳体。

如图29，为图14板式外置吸热器与压缩式外热机结合应用示意图，由吸热芯体1、板式壳体2’’、气体通道3、左、右汇流通道4’、4’’、缸盖7、进气门8、缸体9、排气门10、活塞11组成。缸内的气体在活塞11的压缩下，通过汇流通道4分配给各气体通道3，进入吸热芯体1，吸收热量，吸热后的气体通过气体通道3返回气缸内，推动活塞11做功。

实施例9

如图16和图17，为板式外置吸热器，由吸热芯体1、板式壳体2’’、气体通道3、左、右汇流通道4’、4’’组成。吸热芯体1内设置气体通道3，左、右汇流通道4’、4’’设置于两端，板式壳体2’’为多孔状壳体。本实施例与压缩式外热机结合应用示意图与实施例8相同，如图29。

实施例10

如图18和图19，为板式外置吸热器，由吸热芯体1、板式壳体2’’、气体通道3、左、右汇流通道4’、4’’组成。吸热芯体1上设置气体通道3，左、右汇流通道4’、4’’设置于两端，板式壳体2’’为多孔状壳体。

图20，为板式外置吸热器，由吸热芯体1、板式壳体2’’、气体通道3、左、右汇流通道4’、4’’组成。板式壳体2’’上设置气体通道3，左、右汇流通道4’、4’’设置于两端，板式壳体2’’为多孔状壳体。其正面图亦如图18所示。

实施例11

如图21、图22和图23，为板式外置吸热器，由吸热芯体1、板式壳体2’’、气体通道3、汇流通道4组成。吸热芯体1内设置气体通道3，汇流通道4设置于板式壳体2’’中央位置，板式壳体2’’为多孔状壳体。

如图28，为图23板式外置吸热器与压缩式外热机结合应用示意图，由吸热芯体1、板式壳体2’’、气体通道3、汇流通道4、缸盖7、进气门8、缸体9、排气门10、活塞11组成。缸内的气体在活塞11的压缩下，通过汇流通道4分配给各气体通道3，进入吸热芯体1，吸收热量，吸热后的气体通过气体通道3返回气缸内，推动活塞11做功。

实施例12

如图24，为板式外置吸热器，由多孔锥形或柱形吸热芯体1、板式壳体2’’、气体通道3、密封螺栓5、压紧弹簧6组成。吸热芯体1内设置气体通道3，板式壳体2’’为多孔状壳体。

如图30，为图24板式外置吸热器与压缩式外热机结合应用示意图，由吸热芯体1、板式壳体2’’、气体通道3、密封螺栓5、压紧弹簧6、缸盖7、进气门8、缸体9、排气门10、活塞11组成。缸内的气体在活塞11的压缩下，通过气体通道3进入吸热芯体1，吸收热量，吸热后的气体通过气体通道3返回气缸内，推动活塞11做功。

在图24的基础上，如图25、图26和图27为板式外置吸热器，由吸热芯体1、板式壳体2’’、气体通道3、汇流通道4、密封螺栓5、压紧弹簧6组成。吸热芯体1内设置气体通道3，板式壳体2’’为多孔状壳体，汇流通道4设置于板式壳体2’’中央位置。

如图32，为图24板式外置吸热器与压缩式外热机结合应用另一种示意图。增加汇流通道4，还由吸热芯体1、板式壳体2’’、气体通道3、密封螺栓5、压紧弹簧6、缸盖7、进气门8、缸体9、排气门10、活塞11 。图24板式外置吸热器排布在汇流通道4两侧，缸内的气体在活塞11的压缩下，通过汇流通道4、气体通道3进入吸热芯体1，吸收热量，吸热后的气体再通过气体通道3流至汇流通道4内返回气缸内，推动活塞11做功。

实施例13

如图33和图34，为板式外置吸热器，由吸热芯体1、板式壳体2’’、气体通道3、加热流体通道12组成。板式壳体2’’上设置气体通道3，吸热芯体1间设置加热流体通道12，加热流体通道12贯穿于板式壳体2’’，本实施例既可以通过热源直接加热吸热器，也可以通过热的液体加热吸热器，进而加热吸热芯体1，达到吸热效果。本实施例可直接与压缩式外热机连接。

实施例14

如图35和图36，为环式外置吸热器，由吸热芯体1、环形壳体2’’’、气体通道3、汇流通道4组成。环形壳体2’’’内设置吸热芯体1，吸热芯体1中设置气体通道3，汇流通道4设置于一端，环形壳体2’’’为多孔状壳体。吸热芯体1为环式结构。

实施例15

与实施例14类似，如图37，为环式外置吸热器，由吸热芯体1、环形壳体2’’’、气体通道3、汇流通道4组成。环形壳体2’’’内设置吸热芯体1，吸热芯体1中设置气体通道3，汇流通道4设置于一端，环形壳体2’’’为多孔状壳体。本实施例吸热芯体1结构见图37。 

Claims (10)

1.一种压缩式外热机的外置吸热器，与外热机缸体相通，包括壳体、吸热芯体，所述的吸热芯体设置于壳体内，其特征在于：沿所述的吸热芯体设置气体通道，所述的气体通道设置于吸热芯体内、壳体上或者壳体与吸热芯体之间。

2.根据权利要求1所述的压缩式外热机的外置吸热器，其特征在于：所述外置吸热器为管式吸热器、板式吸热器或环式吸热器。

3.根据权利要求1所述的压缩式外热机的外置吸热器，其特征在于：在所述吸热芯体内侧设置气体通道，在气体通道上设有内衬管，内衬管上开有进出气体的气孔。

4.根据权利要求1所述的压缩式外热机的外置吸热器，其特征在于：所述吸热芯体为多孔结构。

5.根据权利要求2所述的压缩式外热机的外置吸热器，其特征在于：所述管式吸热器为直管式、弯管式和U形管式中的一种或其组合结构，其气体通道一端封闭，另一端与外热机缸体内部相通，或者两端都与外热机缸体内部相通。

6.根据权利要求5所述的压缩式外热机的外置吸热器，其特征在于：所述管式吸热器的吸热管为单根或多管并联，再以气体通道与外热机缸体内部相通。

7.根据权利要求2所述的压缩式外热机的外置吸热器，其特征为：所述板式吸热器壳体内为空心状或多孔柱状。

8.根据权利要求7所述的压缩式外热机的外置吸热器，其特征在于：所述板式吸热器内设置有汇流通道，吸热器内的各个气体通道与汇流通道相通，汇流通道与外热机缸体内部相通。

9.根据权利要求2所述的压缩式外热机的外置吸热器，其特征在于：所述板式吸热器的吸热芯体为可拆卸式，还设置有密封螺栓、压紧弹簧，压紧弹簧压紧吸热芯体，密封螺栓起密封作用。

10.根据权利要求2所述的压缩式外热机的外置吸热器，其特征在于：所述板式吸热器上还设置有加热流体通道，加热流体通道贯穿壳体。

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