CN103807016A - 直线运动发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直线运动发动机，包括压气透平、压气机、气缸活塞机构A、气缸活塞机构B和活塞位置传感器，所述气缸活塞机构A和所述气缸活塞机构B构成气缸活塞机构单元，所述压气透平和所述压气机构成工质回送单元，所述气缸活塞机构单元和所述工质回送单元连通。本发明的所述直线运动发动机的功率密度高、效率高，结构简单，污染排放少。
Description
技术领域
本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种直线运动发动机。
背景技术
能源和环境问题是二十一世纪人类所面临的最大的问题之一，而发动机是这一问题中的重中之重，传统发动机的效率和环保性很难得到提高，因此，需要发明一种新型发动机。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：
方案一：一种直线运动发动机，包括压气透平、压气机、气缸活塞机构A、气缸活塞机构B和活塞位置传感器，其中：
所述气缸活塞机构A和所述气缸活塞机构B按如下关系设置构成气缸活塞机构单元：所述气缸活塞机构A和所述气缸活塞机构B共轴线设置且所述气缸活塞机构A的活塞的底部和所述气缸活塞机构B的活塞的底部固连构成活塞联动件，所述气缸活塞机构A的气缸与A加热器连通，所述A加热器与A回热器连通，所述A回热器经A出控制阀与工质输出连通器连通，所述A回热器经A入控制阀与工质输入连通器连通，所述气缸活塞机构B的气缸与B加热器连通，所述B加热器与B回热器连通，所述B回热器经B出控制阀与所述工质输出连通器连通，所述B回热器经B入控制阀与所述工质输入连通器连通，所述活塞位置传感器感知活塞位置并为控制单元提供信号，所述A出控制阀、所述B出控制阀、所述A入控制阀和所述B入控制阀受所述控制单元控制，使所述活塞联动件往复运动并对外输出动力；
所述压气透平和所述压气机按如下关系设置构成工质回送单元：所述压气透平的工质出口经排热器与所述压气机的工质入口连通，所述压气透平的工质入口设为工质回送单元入口，所述压气机的工质出口设为工质回送单元出口，所述压气透平与所述压气机共轴设置；
一个所述工质回送单元与一个以上所述气缸活塞机构单元对应设置，所述工质回送单元入口与所有所述工质输出连通器连通，所述工质回送单元出口与所有所述工质输入连通器连通。
方案二：在方案一的基础上，在所述活塞联动件上设永磁磁铁。
方案三：在方案一的基础上，在所述活塞联动件上设励磁磁铁。
方案四：在方案一至三中任一方案的基础上，所述气缸活塞机构A的气缸的下端和所述气缸活塞机构B的气缸的下端密封连通。
方案五：在方案一至三中任一方案的基础上，所述气缸活塞机构A的气缸的下端和所述气缸活塞机构B的气缸的下端经导磁材料密封连通。
方案六：在方案一至五中任一方案的基础上，所述A加热器和所述B加热器均设为内燃燃烧室，在所述压气透平的工质出口和所述压气机的工质入口之间的连通通道上设工质导出口。
方案七：在方案六的基础上，所述工质导出口设置在所述压气透平的工质出口和所述排热器之间的连通通道上。
方案八：在方案七的基础上，所述工质导出口与附属透平的工质入口连通。
方案九：在方案六的基础上，所述工质导出口设置在所述排热器和所述压气机的工质入口之间的连通通道上。
方案十：在方案九的基础上，所述工质导出口与附属透平的工质入口连通，所述附属透平的工质出口与吸热器连通。
本发明中，所述压气透平和所述附属透平均为透平，名称不同只是为了区分而定义。
本发明中，所述气缸活塞机构A和所述气缸活塞机构B均为气缸活塞机构，名称不同只是为了区分而定义。
本发明中，所述A加热器和所述B加热器均为加热器，名称不同只是为了区分而定义。
本发明中，所述B回热器和所述A回热器均为回热器，名称不同只是为了区分而定义。
本发明中，所述A出控制阀、所述B出控制阀、所述A入控制阀和所述B入控制阀都是控制阀，名称不同只是为了区分而定义。
本发明中，所谓的“吸热器”是指以制冷为目的，工质自外部吸热的热交换器。
本发明中，所谓的“排热器”是指将气体工质的热量对外排放的装置，可以是散热器，也可以是以降温为目的的热交换器，即冷却器等，在需要对外供热时可选择性地采用热交换器的形式。
本发明中，应根据热能与动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统等。
本发明的有益效果如下:
本发明的所述直线运动发动机的功率密度高、效率高，结构简单，污染排放少。
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；
图中：
1压气透平、101附属透平、2压气机、3气缸活塞机构A、4气缸活塞机构B、51 A出控制阀、52 B出控制阀、53 A入控制阀、54 B入控制阀、6排热器、71 A加热器、72 B加热器、700内燃燃烧室、701工质导出口、81 A回热器、82 B回热器、91工质输出连通器、92工质输入连通器、10活塞位置传感器、12活塞联动件、121永磁磁铁、122励磁磁铁、13吸热器。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的直线运动发动机，包括压气透平1、压气机2、气缸活塞机构A 3、气缸活塞机构B 4和活塞位置传感器10，其中：
所述气缸活塞机构A 3和所述气缸活塞机构B 4按如下关系设置构成气缸活塞机构单元：所述气缸活塞机构A 3和所述气缸活塞机构B 4共轴线设置且所述气缸活塞机构A 3的活塞的底部和所述气缸活塞机构B 4的活塞的底部固连构成活塞联动件12，所述气缸活塞机构A 3的气缸与A加热器71连通，所述A加热器71与A回热器81连通，所述A回热器81经A出控制阀51与工质输出连通器91连通，所述A回热器81经A入控制阀53与工质输入连通器92连通，所述气缸活塞机构B 4的气缸与B加热器72连通，所述B加热器72与B回热器82连通，所述B回热器82经B出控制阀52与所述工质输出连通器91连通，所述B回热器82经B入控制阀54与所述工质输入连通器92连通，所述活塞位置传感器10感知活塞位置并为控制单元提供信号，所述A出控制阀51、所述B出控制阀52、所述A入控制阀53和所述B入控制阀54受所述控制单元控制，使所述活塞联动件12往复运动并对外输出动力；
所述压气透平1和所述压气机2按如下关系设置构成工质回送单元：所述压气透平1的工质出口经排热器6与所述压气机2的工质入口连通，所述压气透平1的工质入口设为工质回送单元入口，所述压气机2的工质出口设为工质回送单元出口，所述压气透平1与所述压气机2共轴设置；
一个所述工质回送单元与一个所述气缸活塞机构单元对应设置，所述工质回送单元入口与所述工质输出连通器91连通，所述工质回送单元出口与所述工质输入连通器92连通。
所述气缸活塞机构A 3的气缸的下端和所述气缸活塞机构B 4的气缸的下端密封连通。
实施例2
如图2所示的直线运动发动机，其在实施例1的基础上：进一步在所述活塞联动件12上设永磁磁铁121。
实施例3
如图3所示的直线运动发动机，其在实施例1的基础上：进一步在所述活塞联动件12上设励磁磁铁122。
实施例4
如图4所示的直线运动发动机，其在实施例2的基础上：将所述A加热器71和所述B加热器72具体地均设为内燃燃烧室700，并在所述压气透平1的工质出口和所述压气机2的工质入口之间的连通通道上设工质导出口701，所述工质导出口701具体地设置在所述压气透平1的工质出口和所述排热器6之间的连通通道上。
实施例5
如图5所示的直线运动发动机，其在实施例4的基础上：进一步将所述工质导出口701与附属透平101的工质入口连通。
实施例6
如图6所示的直线运动发动机，其与实施例4的区别在于：
所述工质导出口701改为设置在所述排热器6和所述压气机2的工质入口之间的连通通道上，所述工质导出口701与附属透平101的工质入口连通，所述附属透平101的工质出口与吸热器13连通。
作为可以变换的实施方式，本实施例中的所述附属透平101和所述吸热器13可以不设。
作为可以变换的实施方式，实施例4至实施例6及其可变换的实施方式中的所述永磁磁铁121可以不设，并可选择性地参考实施例3增设励磁磁铁122。
实施例7
如图7所示的直线运动发动机，其与实施例1的区别在于：
一个所述工质回送单元改为与两个所述气缸活塞机构单元对应设置，所述工质回送单元入口与两个所述工质输出连通器91连通，所述工质回送单元出口与两个所述工质输入连通器92连通。
作为可以变换的实施方式，可以参考实施例2或实施例3在所述活塞联动件12上设永磁磁铁121或在所述活塞联动件12上设励磁磁铁122。
作为可以变换的实施方式，可以参考本实施例的连接方式，将本实施例中的一个所述工质回送单元改为与三个以上所述气缸活塞机构单元对应设置，此时所述工质回送单元入口与所有所述工质输出连通器91连通，所述工质回送单元出口与所有所述工质输入连通器92连通。
作为可以变换的实施方式，本发明的上述所有实施方式中均可选择性地参照实施例7及其可变换的实施方式使一个所述工质回送单元改为与两个以上所述气缸活塞机构单元对应设置。
作为可以变换的实施方式，本发明中的所有实施方式中，都可以将所述气缸活塞机构A 3的气缸的下端和所述气缸活塞机构B 4的气缸的下端改为经导磁材料密封连通，或者改为其他连通方式，或者不连通。
本发明的所有实施方式中所述压气机2具体的设为了叶轮式压气机，作为可以变换的实施方式，所述压气机2还可以设置为其他型式的压气机，比如罗茨式压气机、螺杆式压气机、气缸活塞式压气机等。
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 (10)
1.一种直线运动发动机，包括压气透平（1）、压气机（2）、气缸活塞机构A（3）、气缸活塞机构B（4）和活塞位置传感器（10），其特征在于：
所述气缸活塞机构A（3）和所述气缸活塞机构B（4）按如下关系设置构成气缸活塞机构单元：所述气缸活塞机构A（3）和所述气缸活塞机构B（4）共轴线设置且所述气缸活塞机构A（3）的活塞的底部和所述气缸活塞机构B（4）的活塞的底部固连构成活塞联动件（12），所述气缸活塞机构A（3）的气缸与A加热器（71）连通，所述A加热器（71）与A回热器（81）连通，所述A回热器（81）经A出控制阀（51）与工质输出连通器（91）连通，所述A回热器（81）经A入控制阀（53）与工质输入连通器（92）连通，所述气缸活塞机构B（4）的气缸与B加热器（72）连通，所述B加热器（72）与B回热器（82）连通，所述B回热器（82）经B出控制阀（52）与所述工质输出连通器（91）连通，所述B回热器（82）经B入控制阀（54）与所述工质输入连通器（92）连通，所述活塞位置传感器（10）感知活塞位置并为控制单元提供信号，所述A出控制阀（51）、所述B出控制阀（52）、所述A入控制阀（53）和所述B入控制阀（54）受所述控制单元控制，使所述活塞联动件（12）往复运动并对外输出动力；
所述压气透平（1）和所述压气机（2）按如下关系设置构成工质回送单元：所述压气透平（1）的工质出口经排热器（6）与所述压气机（2）的工质入口连通，所述压气透平（1）的工质入口设为工质回送单元入口，所述压气机（2）的工质出口设为工质回送单元出口，所述压气透平（1）与所述压气机（2）共轴设置；
一个所述工质回送单元与一个以上所述气缸活塞机构单元对应设置，所述工质回送单元入口与所有所述工质输出连通器（91）连通，所述工质回送单元出口与所有所述工质输入连通器（92）连通。
2.如权利要求1所述直线运动发动机，其特征在于：在所述活塞联动件（12）上设永磁磁铁（121）。
3.如权利要求1所述直线运动发动机，其特征在于：在所述活塞联动件（12）上设励磁磁铁（122）。
4.如权利要求1至3中任一项所述直线运动发动机，其特征在于：所述气缸活塞机构A（3）的气缸的下端和所述气缸活塞机构B（4）的气缸的下端密封连通。
5.如权利要求1至3中任一项所述直线运动发动机，其特征在于：所述气缸活塞机构A（3）的气缸的下端和所述气缸活塞机构B（4）的气缸的下端经导磁材料密封连通。
6.如权利要求1至3中任一项所述直线运动发动机，其特征在于：所述A加热器（71）和所述B加热器（72）均设为内燃燃烧室（700），在所述压气透平（1）的工质出口和所述压气机（2）的工质入口之间的连通通道上设工质导出口（701）。
7.如权利要求6所述直线运动发动机，其特征在于：所述工质导出口（701）设置在所述压气透平（1）的工质出口和所述排热器（6）之间的连通通道上。
8.如权利要求7所述直线运动发动机，其特征在于：所述工质导出口（701）与附属透平（101）的工质入口连通。
9.如权利要求6所述直线运动发动机，其特征在于：所述工质导出口（701）设置在所述排热器（6）和所述压气机（2）的工质入口之间的连通通道上。
10.如权利要求9所述直线运动发动机，其特征在于：所述工质导出口（701）与附属透平（101）的工质入口连通，所述附属透平（101）的工质出口与吸热器（13）连通。
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