CN103362766A - 活塞温差发动机 - Google Patents

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

密闭系统外热静态能量与冷静态能量的温差转换为发动机动态能量的转换媒介是密闭机械系统受力作功运动部件两端容积内存气体分子热膨胀冷收缩变化的气体分子体积，热膨胀冷收缩变化的气体分子体积是温差发动机的力源。热膨胀速度大于冷收缩速度冷收缩容积内气体分子体积发生压缩阻力，热膨胀的力作功能量差转换效率低于100％。热膨胀速度小于冷收缩速度热膨胀容积内气体分子体积发生拉伸阻力，冷收缩的力作功能量差转换效率低于100％。热膨胀速度等于冷收缩速度热膨胀的力与冷收缩的力合力作功能量差转换效率达到100％。

Description

活塞温差发动机
技术领域：温差发动机
温差发动机的节能
背景技术：1816年英国罗巴特*斯特林发明以热源为动力的斯特林发动机
1824年法国萨迪*卡诺提出提高热能转换效率的卡诺循环理论
发明内容：【体容循环】：由气体吸热膨胀容积、膨胀气体作功容积、气体分子换位容积、收缩气体作功容积、气体散热收缩容积构成的温差双动力循环。
内容：流动气体在密闭系统机械作功运动部件两端容积内存气体分子体积热膨胀与冷收缩同时转换为机械动能，并能迅速回气达到循环初始作功运动部件两端容积内存气体分子密度平衡的温差双动力循环。
【发动机功率三要素】：1温度比差越大发动机功率越大。
2体积比差越大发动机功率越大。
3速度比差越小发动机功率越大。
密闭系统外热静态能量与冷静态能量的温度差转换为发动机动态能量的转换媒介是密闭机械系统受力作功运动部件两端容积内存气体分子热膨胀冷收缩变化的气体分子体积，热膨胀冷收缩变化的气体分子体积是温差发动机的力源。气体分子体积变化转换为机械动态能量可视为能量转换过程，提高温差能量转换率有必要建立新的技术术语：【体容循环】、【发动机功率三要素】与【温差效率】作为觧釋温差发动机因外界温度差发生的温差静态能量有希望完全转换为机械动态能量的理论依据。
【温差效率】：热静态能量与冷静态能量转换为机械动态能量的转换效率的比值。
内容：热膨胀速度大于冷收缩速度，收缩容积内气体分子体积发生压缩阻力。温差热源使气体分子体积膨胀推力作功，温差效率小于100％。热膨胀速度小于冷收缩速度，膨胀容积内气体分子体积发生拉伸阻力。温差冷源使气体分子体积收缩拉力作功，温差效率小于100％。热膨胀速度等于冷收缩速度推力拉力合力作功，温差效率达到100％。
附图说明：图1活塞温差发动机正剖视曲轴顺时针旋转0度静态标示图
图2活塞温差发动机正剖视曲轴顺时针旋转90度动态标示图
图3活塞温差发动机正剖视曲轴顺时针旋转180度动态平衡图
图4活塞温差发动机正剖视曲轴顺时针旋转180度静态标示图
图5活塞温差发动机正剖视曲轴顺时针旋转270度动态标示图
图6活塞温差发动机正剖视曲轴顺时针旋转360度动态平衡图
具体实施方式：温差发动机的气流换向控制部件应用新的园柱轴阀技术；
园轴阀壳体为三通结构，园柱型轴阀为双通道的流体园轴阀。
活塞温差发动机结构：由气体吸热膨胀容器，缸体活塞曲轴与气体散热收缩容器组合构成的脉冲回气密度平衡双动力体容循环温差发动机。
图1活塞温差发动机正剖视曲轴顺时针旋转0度静态标示图：
水平线活塞左右移动左止点为曲轴0度定位点，右止点为曲轴180度定位点。气体吸热膨胀容器1  热进气连接管2  缸体3  活塞4  回气平衡阀5回气平衡阀拉簧6  回气平衡连接管7  热出气连接管8  气体散热收缩容器9热出气管10  气流换向阀11  热出气连接管12  连杆13  活塞杆轴承14活塞杆15  热进气连接管16  气流换向阀17  热进气管18  连杆轴承19曲拐20  曲轴21
气体吸热膨胀容积V  气体散热收缩容积W
膨胀气体作功容积A    收缩气体作功容积B  气体分子换位容积C
系统内气体分子密度平衡，回气平衡阀5在回气平衡阀拉簧6的拉力下关闭。
气体分子换位容积C消失，换位为收缩气体作功容积B。
图2活塞温差发动机正剖视曲轴顺时针旋转90度动态标示图：
气体吸热膨胀容积V内存气体分子体积吸热膨胀使膨胀气体作功容积A内膨胀的气体分子体积变大推动活塞4自左向右机械运动对环境作气体膨胀正向功。
气体散热收缩容积W内存气体分子体积散热收缩使收缩气体作功容积B内收缩的气体分子体积变小拉动活塞4自左向右机械运动对环境作气体收缩负向功。
图3活塞温差发动机正剖视曲轴顺时针旋转180度动态平衡图：
气流换向阀17关闭热进气连接管2的同时连通热进气连接管16与热进气管18，原膨胀气体作功容积A内的膨胀热气体换位为气体分子换位容积C。气流换向阀11关闭热出气连接管12的同时连通热出气管10与热出气连接管8。气体分子换位容积C内密度小的热气体分子具有的热量使气体散热收缩容积W内密度大的冷气体分子吸热迅速膨胀体积变大克服回气平衡阀拉簧6的拉力顶开回气平衡阀5，容积联通使气体分子换位容积C、气体散热收缩容积W与气体吸热膨胀容积V内的气体分子迅速达到分子密度平衡。由于系统内气体分子体积之间热交换速度太快可视为【绝热】，气体脉冲分子密度平衡过程与外界温差无关。
图4活塞温差发动机正剖视曲轴顺时针旋转180度静态标示图：
系统内气体分子密度平衡，回气平衡阀5在回气平衡阀拉簧6的拉力下关闭。
气体分子换位容积C消失，换位为收缩气体作功容积B。
图5活塞温差发动机正剖视曲轴顺时针旋转270度动态标示图：
气体吸热膨胀容积V内存气体分子体积吸热膨胀使膨胀气体作功容积A内膨胀的气体分子体积变大推动活塞4自右向左机械运动对环境作气体膨胀正向功。
气体散热收缩容积W内存气体分子体积散热收缩使收缩气体作功容积B内收缩的气体分子体积变小拉动活塞4自右向左机械运动对环境作气体收缩负向功。
图6活塞温差发动机正剖视曲轴顺时针旋转360度动态平衡图：
气流换向阀17关闭热进气连接管16的同时联通热进气连接管2与热进气管18，原膨胀气体作功容积A内的膨胀热气体换位为气体分子换位容积C。气流换向阀11关闭热出气连接管8的同时联通热出气管10与热出气连接管12。气体分子换位容积C内密度小的热气体分子具有的热量使气体散热收缩容积W内密度大的冷气体分子吸热迅速膨胀体积变大克服回气平衡阀拉簧6的拉力顶开回气平衡阀5，容积联通使气体分子换位容积C、气体散热收缩容积W与气体吸热膨胀容积V内的气体分子迅速达到分子密度平衡。由于系统内气体分子体积之间热交换速度太快可视为【绝热】，气体脉冲分子密度平衡过程与外界温差无关。密闭系统内气体分子密度达到平衡返回图1，温差不消失周而复始连续作功。

Claims (6)

  1. 技术特征：
    活塞温差发动机有希望使外界热静态能量与冷静态能量发生的能量差转换为机械动态能量的转换效率趋向100％。
    保护范围：
    1.活塞温差发动机的体容循环技术。
  2. 2.活塞温差发动机功率三要素技术。
  3. 3.活塞温差发动机的温差效率技术。
  4. 4.活塞温差发动机园柱型流体轴阀技术。
  5. 5.活塞温差发动机园柱型流体轴阀的改动与改变应用。
  6. 6.活塞温差发动机的改动与改变应用。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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