CN104214005A - 方便控制液位的液体活塞发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方便控制液位的液体活塞发动机，包括冷气缸、热气缸、加热器、回热器、冷却器和动力输出管，冷气缸和热气缸内具有底部连通的液体活塞；加热器、回热器和冷却器依次相连，热气缸与加热器相连，冷气缸与冷却器相连；所述冷气缸上，还设置有液位观察装置和手动补气装置，所述手动补气装置包括：操作件，手动操作所述操作件，将气体补充入所述冷气缸；以及连接件，用于补气操作和与所述冷气缸密封连接。本发明可保障液体活塞发动机的工作稳定性，保证液体活塞发动机的功率不会减小，并且补气方式灵活，通用性强。

Description

方便控制液位的液体活塞发动机

技术领域

本发明涉及发动机，尤其与一种方便控制液位的液体活塞发动机有关。

背景技术

热气机，或称外燃机，是一种外燃的闭式循环往复活塞式热力发动机，因其是在1816年为苏格兰的斯特林所发明，故又称斯特林发动机。由于热气机避免了传统内燃机的震爆做功问题，从而实现了低噪音、低污染和低运行成本。热气机的功率和效率不受海拔高度影响，非常适合于高海拔地区使用。

热气机的热腔、加热器、回热器、冷却器和冷腔之间依次气路连通而形成气体通道，通过外部热源对加热器加热，以使气体通道内的气体在冷腔和热腔之间往复运动膨胀收缩，通过传动机构进行动力输出来做功。以前，热气机所使用的活塞通常是固体活塞。

在热气机使用固体活塞时，其具有易磨损、噪音大和密封性差的缺点，加工工艺复杂，成本高。而使用液体活塞的热气机，其研究起步较晚。

由于热气机属于发动机的一种，因此使用液体活塞的热气机，也可以称为液体活塞发动机。

公开号为CN103321775A(下面简称为文献1)，名称为《锅炉及其液体活塞热气机》的中国发明专利，公开了一种液体活塞热气机，如图1(即文献1中的图2，去掉了其中的附图标记12)所示，其包括第一气缸(即热气缸)15、第二气缸(即冷气缸)13、加热器16、回热器17和冷却器11，第一气缸15和第二气缸13内具有底部连通的液体活塞；加热器16、回热器17和冷却器11依次相连，回热器17与冷却器11之间通过弯管18相连。第一气缸15与加热器16相连，第二气缸13与冷却器11相连；该液体活塞热气机的动力输出管19的第一端具有动力输出口，伸入第一气缸15中或连接于第一气缸15的底部，以通过动力输出管19的第二端向外输出一往复的动力，例如通过阀体10向外输出一往复的动力。

文献1的液体活塞热气机，具有噪音小，密封性好且不含有易损件，免于日常维护，加工工艺简单，成本低等优点。使液体活塞的热气机由研究而走入了应用阶段。

但是，文献1的液体活塞热气机，在进行工作时，由于热气机内的极少部分气体溶于液体的影响，或者热气机本身有细微漏气的影响，热气机中会发生气体体积减少而液体体积增加的情况，虽然变化的量很少，变化的速度很慢，绝大部分不影响热气机的正常工作。但随着长时间的积累，也会使冷气缸中的液位上升到设定最高液位以上，如果不补气，久而久之会影响热气机工作的稳定性和功率。

在液体活塞发动机内，同时也会出现气体增多而需要排气的情形。

上述的两种情形下，补气和排气都是为了对液体活塞的液位进行控制，因此，出于精益求精的考虑，需要开发一种能够方便控制液位的热气机，避免上述问题的发生。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种方便控制液位的液体活塞发动机，保证液体活塞发动机工作功率和工作的的稳定性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种方便控制液位的液体活塞发动机，包括冷气缸、热气缸、加热器、回热器、冷却器和动力输出管，所述冷气缸和热气缸内具有底部连通的液体活塞；所述加热器、回热器和冷却器依次相连，所述热气缸与所述加热器相连，所述冷气缸与所述冷却器相连；所述冷气缸上，还设置有液位观察装置和手动补气装置，所述手动补气装置包括：操作件，手动操作所述操作件，将气体补充入所述冷气缸；以及连接件，用于补气操作和与所述冷气缸密封连接。

本发明的有益效果在于：本发明的方便控制液位的液体活塞发动机，保持了现有液体活塞发动机噪音小、密封性好、不含有易损件、免于日常维护、加工工艺简单、冷却效果好和成本低等优点。同时，通过在冷气缸壁上设置手动补气装置和液位观察装置，可以在液位发生变化时，通过手动补气而很方便的使液位控制在合理的范围内，从而保障液体活塞发动机的工作稳定性，保证液体活塞发动机的功率不会减小。并且，本发明的方便控制液位的液体活塞发动机，操作简单，补气方式灵活，通用性强。

附图说明

图1为现有技术的液体活塞发动机的立体示意图。

图2为本发明第一实施例的方便控制液位的液体活塞发动机的主视示意图。

图3为本发明第一实施例的方便控制液位的液体活塞发动机的未安装手动补气装置时的主视示意图。

图4为本发明第一实施例的方便控制液位的液体活塞发动机的剖面示意图。

图5为本发明第一实施例的方便控制液位的液体活塞发动机的手动补气装置的主视示意图。

图6为本发明第一实施例的方便控制液位的液体活塞发动机的手动补气装置的第一状态的剖视示意图。

图7为本发明第一实施例的方便控制液位的液体活塞发动机的手动补气装置的第二状态的剖视示意图。

图8为本发明第二实施例的方便控制液位的液体活塞发动机的主视示意图。

图9为本发明第二实施例的方便控制液位的液体活塞发动机的立体示意图。

图10为本发明第二实施例的方便控制液位的液体活塞发动机的未安装手动补气装置时的主视示意图。

图11为本发明第二实施例的方便控制液位的液体活塞发动机的手动补气装置的主视示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当指出，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的方便控制液位的液体活塞发动机，可以适用于需要往复动力的各种场合，例如为直线发电机提供动力、为水循环提供动力等。

下面具体介绍本发明实施例的方便控制液位的液体活塞发动机。本发明实施例的方便控制液位的液体活塞发动机，以下没有介绍到的部件，均可采用文献1中相同的部件，不再赘述。

一、第一实施例

如图2-图4所示，本发明第一实施例的方便控制液位的液体活塞发动机，主要包括热气缸15、冷气缸13、加热器16、回热器17、冷却器11和动力输出管(图中未示出)等主要部件。其中的冷却器11，如图2-图4所示，分别具有进水口110和出水口111。

如图2-图4所示，冷气缸13和热气缸15内具有底部连通的液体活塞；加热器16、回热器17和冷却器11依次相连，热气缸15与加热器16相连，冷气缸13与冷却器11相连。

冷气缸13上，还设置有液位观察管2、打气筒3和排气件5，如图5-图7所示，本实施例中，手动补气装置是打气筒3，打气筒3包括手柄30、活塞杆31、气筒壁32、连接帽33、气嘴34和皮碗35，以下依次介绍。

手柄30是打气筒3的操作件，手柄30设置在活塞杆31的顶端，手动操作手柄30，将皮碗35按压至气筒壁32的底部，可将打气筒3中皮碗35以下的气体通过气嘴34补充入冷气缸13内。手柄30可以是可拆卸的安装在活塞杆31的顶端，例如在手柄30的底面设置具有内螺纹的盲孔来连接活塞杆31的具有外螺纹的顶端即可。

如图6所示，活塞杆31连接在手柄30和皮碗35之间，也即活塞杆31的外端部连接手柄30，活塞杆31的内端部连接皮碗35。同时，活塞杆31穿过连接帽33的顶面333。

气筒壁32，用于容纳活塞杆31的上下运动，以及皮碗35的上下运动。气筒32的顶端具有轴向向外延伸的顶沿320。

连接帽33，用于与冷气缸13密封连接。连接帽33的内径大于气筒壁32的外径，同时也大于顶沿320的外径。如图6和图7所示，连接帽33包括侧壁332和顶面333，其中，在顶面333上具有圆柱状凹陷330，凹陷330的直径大致为顶面333的直径的一半，深度可以小于顶面333的厚度，凹陷330的底部中心具有通孔334，通孔334的直径略大于活塞杆31的直径即可，既可保持活塞杆31能够从通孔334中穿过，又能保证活塞杆31与通孔334之间的密封性。而侧壁332的内面上，则具有内螺纹331。与内螺纹331螺纹配合的外螺纹131，则是设置在冷气缸13的顶端，如图3所示，冷气缸13的顶端向上延伸有连接颈134，在连接颈134的外周具有外螺纹131。基于内螺纹331和外螺纹131的螺纹配合，整个打气筒3实质上是可拆卸的连接于冷气缸13的顶端。

在进行安装时，可将手柄30、活塞杆31、连接帽33和皮碗35事先组装在一起，然后装入气筒壁32内，形成打气筒3，然后将打气筒3的气筒壁32放入连接颈4内，由于气筒壁32的外径小于连接颈134的内径，而顶沿320的外径大于连接颈134的内径，因此顶沿320正好卡在连接颈134的顶端，这时放下连接帽33，将侧壁332内面的内螺纹331和连接颈134外周的外螺纹131配合，即可以将打气筒3固定在冷气缸13的顶端。

由于连接帽33的顶面333上具有圆柱状凹陷330，为了保证手动补齐装置非使用状态下的液体活塞发动机的密封性，手柄30的下表面上可具有在皮碗35移动到最低位置时能够填充通孔330的圆柱体300，凹陷330具有内螺纹，而圆柱体300具有外螺纹，将两者螺纹配合，就可以进行密封。

如图5-图7所示，气嘴34的内径小于气筒壁32的内径，在气嘴34内，设置有单向阀340，能够使得皮碗35和单向阀340之间的气体只能单向进入冷气缸13内，而不能从冷气缸13返回至打气筒3中。

皮碗35，起到两个作用，一个是活塞，一个是单向阀。在皮碗35自上向下运动时，皮碗35张紧，从而将皮碗35与气筒壁32之间密封，从而起到活塞的作用，将气体压入冷气缸13内。反之，在皮碗35自下向上运动时，皮碗35放松，从而解除皮碗35与气筒壁32之间的密封，外界气体可以进入皮碗35与单向阀340之间的空间，从而起到单向阀的作用，也即气体只能单向的从外界进入皮碗35与单向阀340之间，而不能从皮碗35泄露到外界。

上面介绍了打气筒3，下面再介绍液位观察管2和排气件5。

所述冷气缸壁的设定最高液位处设置有排气件5，排气件5可为带有密封垫圈的螺栓，需要排气时，把螺栓拧松即可排气。排气件5是设置在冷气缸13的冷气缸壁130，而非设置在热气缸15上，可以增加排气操作的安全性，避免烫伤。由于冷气缸13和热气缸15中的液位连通性和气体连通性，因此，在冷气缸13一侧进行排气，和在热气缸15一侧排气，所起到的效果相同。

如图2-图4所示，液位观察装置为连通于冷气缸13并自冷气缸13的顶端延伸至冷气缸13下部的液位观察管2。为了便于用户观察和比较，可以在液位观察管2上标示出设定最高液位和设定最低液位的位置，例如用不同的颜色或者粗线条进行标示。

本实施例中，打气筒3可以使用喷灯的打气筒等。本发明的方便控制液位的液体活塞发动机，也可以选用其他形式的液位观察装置。

二、第二实施例

本实施例与第一实施例相同之处，不再赘述。如图8-图10所示，本实施例与第一实施例的主要不同之处在于手动补气装置。

如图8-图11所示，本实施例中，手动补气装置为充气球4，包括弹性球体41、连接套42、放气阀43、进气口44和收窄部45。充气球4可为血压计上使用的充气球。

如图11所示，进气口44设置在充气球4的顶端，进气口44内也设置有单向阀，以免压缩弹性球体41时，气体从进气口44中泄露，影响补气效果。连接套42用于与冷气缸13顶部的连接颈134进行连接，连接颈134不需要设置外螺纹。将连接套42套设在连接颈134的外周即可实现密封连接。

收窄部45是在弹性球体41和连接套42之间，其直径小于连接套42，更小于弹性球体41。在连接套42的侧壁上还设置有放气阀43，开启放气阀43，可以排出冷气缸13内的多余气体。因此，放气阀43实质上可以起到与排气件5相同的作用。

下面，简单介绍一下本发明各实施例的方便控制液位的液体活塞发动机的补气过程：

液体活塞发动机正常工作时，冷气缸13内的液位位于设定最高液位以下。

而当冷气缸13内的液位上升到设定最高液位上方时，表明冷气缸13内的液体增加，气体减少，需要进行补气，用户通过液位观察管2观察到这一情况时，则可通过操作件操作手动补气装置进行补气。

第一实施例中，是按下手柄30，通过活塞杆31带动皮碗35向下运动，将气体通过气嘴34而充入冷气缸13中。然后拉起手柄30，通过活塞杆31带动皮碗35向上运动，将外界气体充入打气筒3内，反复按下手柄30和拉起手柄30，完成补气操作。

第二实施例中，是压缩充气球4的弹性球体41，使得弹性球体41内的气体压缩进冷气缸13内，然后松开弹性球体41，外界气体由进气口44进入弹性球体41内，然后反复的压缩-松开弹性球体41，完成补气操作。

至此本文所述的实施方式应该理解为是对本发明的解释，而非对本发明的限制。本发明的范围不是由以上说明书来说明，而是由专利的权利要求来限定，本发明意欲包括与本专利权利要求的意义和范围等同的所有修正。

Claims (10)

1.一种方便控制液位的液体活塞发动机，包括冷气缸、热气缸、加热器、回热器、冷却器和动力输出管，所述冷气缸和热气缸内具有底部连通的液体活塞；所述加热器、回热器和冷却器依次相连，所述热气缸与所述加热器相连，所述冷气缸与所述冷却器相连；其特征在于，

所述冷气缸上，还设置有液位观察装置和手动补气装置，所述手动补气装置包括：

操作件，手动操作所述操作件，将气体补充入所述冷气缸；以及

连接件，用于补气操作和与所述冷气缸密封连接。

2.如权利要求1所述的方便控制液位的液体活塞发动机，其特征在于，所述手动补气装置通过所述连接件可拆卸的连接于所述冷气缸的顶端，所述冷气缸的顶端具有向上延伸的用于与所述连接件连接的连接颈。

3.如权利要求2所述的方便控制液位的液体活塞发动机，其特征在于，所述冷气缸壁的设定最高液位处设置有排气件。

4.如权利要求3所述的方便控制液位的液体活塞发动机，其特征在于，所述排气件为带有密封垫圈的螺栓。

5.如权利要求3所述的方便控制液位的液体活塞发动机，其特征在于，所述手动补气装置为具有活塞杆的打气筒，所述操作件为所述活塞杆的外端部设置的手柄，所述活塞杆的内端部具有皮碗，容置所述活塞的气筒壁的下端设置有气嘴，所述气嘴内具有单向阀。

6.如权利要求5所述的方便控制液位的液体活塞发动机，其特征在于，所述连接件套设于所述气筒壁的顶端，所述气筒壁的顶端具有向外延伸的顶沿，所述连接件的侧壁内面具有内螺纹，所述连接颈的外周设置有与所述内螺纹配合的外螺纹。

7.如权利要求5或6所述的方便控制液位的液体活塞发动机，其特征在于，所述连接件的顶面上具有的圆柱状凹陷，所述手柄的下表面上具有用以填充所述凹陷的圆柱体，所述圆柱状凹陷具有内螺纹，所述圆柱体具有与所述内螺纹螺纹配合的外螺纹。

8.如权利要求2所述的方便控制液位的液体活塞发动机，其特征在于，所述手动补气装置为充气球，所述操作件为所述充气球的弹性球体，所述弹性球体的底部为连接套，所述连接套的侧壁具有放气阀。

9.如权利要求6或8所述的方便控制液位的液体活塞发动机，其特征在于，所述液位观察装置为连通于所述冷气缸并自所述冷气缸的顶端延伸至所述冷气缸下部的液位观察管。

10.如权利要求9所述的方便控制液位的液体活塞发动机，其特征在于，所述液位观察管上标示有设定最高液位和设定最低液位。