CN103225568B - 热气机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热气机，包括相互连通的热缸和冷缸，所述热缸的活塞和所述冷缸的活塞中的一个为固定式活塞，另一个经连杆与曲轴连接；所述热缸和所述冷缸为对顶设置，且一体化设为连体缸；所述连体缸设为滑动式，经连杆与附属曲轴连接；所述附属曲轴的转速为所述曲轴的转速的两倍，所述附属曲轴的半径为所述曲轴的半径的一半；所述曲轴与所述附属曲轴为联动设置。本发明所公开的热气机，采用热缸和冷缸对顶设置，减小了两缸之间的连通通道容量，相应增加了本发动机的压缩比，提高其输出功率。

Description

热气机

技术领域

本发明涉及热能和动力领域，尤其是一种热气机。

背景技术

斯特林发动机的工作模式非常接近卡诺循环，因此效率很高，但是由于斯特林发动机中热缸和冷缸之间的连通通道的存在一定的容量，以及两缸在工作循环时缸内始终会存有工质，导致斯特林发动机的压缩比很低，从而其输出功率始终无法提高。因此需要发明一种能增大输出功率的斯特林发动机。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：

一种热气机，包括相互连通的热缸和冷缸，所述热缸的热缸活塞和所述冷缸的冷缸活塞中的一个为固定式活塞，另一个经连杆与曲轴连接；所述热缸和所述冷缸为对顶设置，且一体化设为连体缸；所述连体缸设为滑动式，经连杆与附属曲轴连接；所述附属曲轴的转速为所述曲轴的转速的两倍，所述附属曲轴的半径为所述曲轴的半径的一半；所述曲轴与所述附属曲轴为联动设置。

一种热气机，包括相互连通的热缸和冷缸，所述热缸和所述冷缸的两个活塞各自连接的曲轴的半径和转速相等；所述热缸和所述冷缸为对顶设置，且一体化设为连体缸；所述连体缸设为滑动式，经连杆与附属曲轴连接；所述附属曲轴的转速为所述曲轴转速的两倍，所述附属曲轴的半径与所述曲轴的半径相等；所述曲轴与所述附属曲轴为联动设置。

一种热气机，包括相互连通的热缸和冷缸，所述热缸和所述冷缸的两个活塞各自连接的曲轴的半径和转速相等；所述热缸和所述冷缸为对顶设置，且为一体化固定设置；两个所述曲轴均经连杆与附属曲轴上相同相位的连杆轴颈连接；所述附属曲轴的转速为所述曲轴转速的两倍，所述附属曲轴的半径与所述曲轴的半径相等；所述曲轴与所述附属曲轴为联动设置。

所述热缸和所述冷缸的两个活塞经连杆分别连接在同一曲轴上。

所述热缸和所述冷缸的两个活塞连接在所述曲轴上的连杆轴颈的相位差为90～180度。

所述热缸设为内燃加热或外燃加热。

本发明的原理是：将现有热气机的热缸和冷缸对顶设置，且一体化设置，通过按正时关系来调控缸体和活塞的运行方式，来完成斯特林循环。

根据热气机领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统等，如在闭合回路上设置回热器。

本发明的有益效果如下：

本发明所公开的热气机，采用热缸和冷缸对顶设置，减小了两缸之间的连通通道容量，相应增加了本发动机的压缩比，提高其输出功率。

附图说明

图1-1、1-2、1-3和1-4所示的是本发明实施例1的结构及循环运动示意图；

图2所示的是本发明实施例1中往复运动体的时间运动曲线示意图；

图3-1、3-2、3-3和3-4所示的是本发明实施例2的结构及循环运动示意图；

图4所示的是本发明实施例2中往复运动体的时间运动曲线示意图；

图5-1、5-2、5-3和5-4所示的是本发明实施例3的结构及循环运动示意图；

图6所示的本发明实施例3中往复运动体的时间运动曲线示意图；

图7所示的本发明实施例4的结构示意图；

图中：

1热缸、11热缸活塞、2冷缸、21冷缸活塞、3连体缸、4曲轴、5附属曲轴。

具体实施方式

实施例1

如图1-1所示的热气机，包括相互连通的热缸1和冷缸2，所述热缸1的热缸活塞11为固定式活塞，所述冷缸2的冷缸活塞21经连杆与曲轴4连接；所述热缸1和所述冷缸2为对顶设置，且一体化设为连体缸3；所述连体缸3设为滑动式，经连杆与附属曲轴5连接；所述附属曲轴5的转速为所述曲轴4的转速的两倍，所述附属曲轴5的半径为所述曲轴4的半径的一半；所述曲轴4与所述附属曲轴5为联动设置。

本实施例热气机的循环工作状态，分别如图1-1、1-2、1-3和1-4所示依次循环进行，完成一个热气机循环。

上述热气机中，所述连体缸3和所述冷缸活塞21为往复运动体，两者的时间运动曲线如图2所示，虚线所示的为所述冷缸活塞21的时间运动曲线，实线所示的是所述连体缸3的时间运动曲线。根据图2所示可知，两个往复运动体在运动过程中，不会出现碰撞，同时驱动所述连体缸3中气体工质在所述热缸1和所述冷缸2往复流动，而实现斯特林循环。

具体实施时，可选择地，所述冷缸2的冷缸活塞21设为固定式活塞，所述热缸1的热缸活塞11经连杆与曲轴4连接。

具体实施时，可选择地，所述热缸1设为内燃加热或外燃加热。

实施例2

如图3-1所示的热气机，包括相互连通的热缸1和冷缸2，所述热缸1和所述冷缸2的两个活塞各自连接的曲轴4的半径和转速相等；所述热缸1和所述冷缸2为对顶设置，且一体化设为连体缸3；所述连体缸3设为滑动式，经连杆与附属曲轴5连接；所述附属曲轴5的转速为所述曲轴4转速的两倍，所述附属曲轴5的半径与所述曲轴4的半径相等；所述曲轴4与所述附属曲轴5为联动设置。

图中所示的热缸活塞11和冷缸活塞21连接在所述曲轴4上的相位差为180度的连杆轴颈上。

本实施例热气机的循环工作状态，分别如图3-1、3-2、3-3和3-4所示依次循环进行，完成一个热气机循环。

上述热气机中，所述连体缸3、所述热缸活塞11和所述冷缸活塞21三者均为往复运动体，三者的时间运动曲线如图4所示，横轴上方的虚线所示的为所述冷缸活塞21的时间运动曲线，横轴下方的虚线所示的为所述热缸活塞11的时间运动曲线，而实线所示的是所述连体缸3的时间运动曲线。根据图4所示可知，三个往复运动体在运动过程中，不会出现碰撞，同时驱动所述连体缸中气体工质在所述热缸1和所述冷缸2往复流动，而实现斯特林循环。

具体实施时，可选择地，所述热缸1和所述冷缸2的两个活塞经连杆分别连接在同一曲轴4上，同样可实现上述循环过程。

具体实施时，可选择地，所述热缸1设为内燃加热或外燃加热。

实施例3

如图5-1所示的热气机，其与实施例2区别在于：所述热缸活塞11和所述冷缸活塞21连接在所述曲轴4上相位差为90度的连杆轴颈上。

本实施例热气机的循环工作状态，分别如图5-1、5-2、5-3和5-4所示依次循环进行，完成一个热气机循环。所述连体缸3、所述热缸活塞11和所述冷缸活塞21，三个往复运动体的时间运动曲线如图6所示。

根据实施例2和实施例3所示的热气机，可选择控制所述热缸1和所述冷缸2的两个活塞连接在所述曲轴4上的连杆轴颈的相位差在90～180度之间。

实施例4

如图7所示的热气机，其与实施例2的区别在于：所述连体缸3为固定式设置，两个所述曲轴4均经连杆与所述附属曲轴5上相同相位的连杆轴颈连接，所述热缸1和所述冷缸2的两个活塞经连杆分别连接在同一曲轴4上，所述热缸活塞11和所述冷缸活塞21分别受到所述曲轴4和所述附属曲轴5的共同作用，具体实施时要保证所述热缸活塞11和所述冷缸活塞21与所述连体缸3不相撞。

具体实施时，可选择地，所述热缸1和所述冷缸2的两个活塞经连杆分别连接在不同曲轴4上。

具体实施时，可选择地，所述热缸1设为内燃加热或外燃加热。

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 (6)

1.一种热气机，包括相互连通的热缸（1）和冷缸（2），其特征在于：所述热缸（1）的热缸活塞（11）和所述冷缸（2）的冷缸活塞（21）中的一个为固定式活塞，另一个经连杆与曲轴（4）连接；所述热缸（1）和所述冷缸（2）为对顶设置，且一体化设为连体缸（3）；所述连体缸（3）设为滑动式，经连杆与附属曲轴（5）连接；所述附属曲轴（5）的转速为所述曲轴（4）的转速的两倍，所述附属曲轴（5）的半径为所述曲轴（4）的半径的一半；所述曲轴（4）与所述附属曲轴（5）为联动设置。

2.一种热气机，包括相互连通的热缸（1）和冷缸（2），其特征在于：所述热缸（1）和所述冷缸（2）的两个活塞各自连接的曲轴（4）的半径和转速相等；所述热缸（1）和所述冷缸（2）为对顶设置，且一体化设为连体缸（3）；所述连体缸（3）设为滑动式，经连杆与附属曲轴（5）连接；所述附属曲轴（5）的转速为所述曲轴（4）转速的两倍，所述附属曲轴（5）的半径与所述曲轴（4）的半径相等；所述曲轴（4）与所述附属曲轴（5）为联动设置。

3.一种热气机，包括相互连通的热缸（1）和冷缸（2），其特征在于：所述热缸（1）和所述冷缸（2）的两个活塞各自连接的曲轴（4）的半径和转速相等；所述热缸（1）和所述冷缸（2）为对顶设置，且为一体化固定设置；两个所述曲轴（4）均经连杆与附属曲轴（5）上相同相位的连杆轴颈连接；所述附属曲轴（5）的转速为所述曲轴（4）转速的两倍，所述附属曲轴（5）的半径与所述曲轴（4）的半径相等；所述曲轴（4）与所述附属曲轴（5）为联动设置。

4.如权利要求2或3所述热气机，其特征在于：所述热缸（1）和所述冷缸（2）的两个活塞经连杆分别连接在同一曲轴（4）上。

5.如权利要求2所述热气机，其特征在于：所述热缸（1）和所述冷缸（2）的两个活塞连接在所述曲轴（4）上的连杆轴颈的相位差为90度～180度。

6.如权利要求1、2或3所述热气机，其特征在于：所述热缸（1）设为内燃加热或外燃加热。