CN105888877B - 自主沉浮发动机 - Google Patents

Abstract

一种自主沉浮发动机，包括活塞组件、主气缸、辅气缸、工作气缸和动力输出管，活塞组件包括相连的移气活塞和导杆浮子活塞；主气缸竖直设置，导杆浮子活塞设置其内；辅气缸主气缸平行或同轴设置，主辅气缸内的液体相互连通、气体相互连通；动力输出管设置于主气缸；工作气缸具有冷热端，其内的气体与主气缸内的气体连通，移气活塞设置于工作气缸内，通过工作气缸内气体热胀冷缩，带动液体活塞液面变化，进而带动导杆浮子活塞、移气活塞往复运动，形成往复动力由动力输出管输出。本发明达到了更高的热效率，可减小发动机的体积、用料及成本。

Description

自主沉浮发动机

技术领域

本发明涉及外燃发动机技术领域，尤其与一种具有液体活塞的自主沉浮发动机有关。

背景技术

随着发动机的技术进展，在传统的内燃发动机的基础上，人们又发明了外燃发动机，外燃发动机简称外燃机，又称热气机。

初期的外燃发动机，使用的是固体活塞，但固体活塞的外燃机具有启动困难，噪声大的缺点，因而有了以液体活塞作为活塞的液体活塞发动机。

液体活塞发动机具有多方面的优点，但是不断精益求精的技术人员，仍在追求大功率、更接近常温的启动温度和更高的热效率，从而降低发动机成本。

因此需要提供一种能够解决上述技术问题的具有液体活塞的外燃发动机。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种自主沉浮发动机，以提高热效率，降低发动机成本。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种自主沉浮发动机，所述自主沉浮发动机包括：活塞组件、液体活塞主气缸、液体活塞辅气缸、动力输出管和工作气缸；所述活塞组件包括相互连接的移气活塞和导杆浮子活塞；所述液体活塞主气缸竖直设置，所述导杆浮子活塞设置于所述液体活塞主气缸内；所述液体活塞辅气缸，与所述液体活塞主气缸相互平行设置或相互同轴设置，所述液体活塞主气缸内的液体与所述液体活塞辅气缸内的液体相互连通，所述液体活塞主气缸内的气体与所述液体活塞辅气缸内的气体相互连通；所述动力输出管，设置于所述液体活塞主气缸；所述工作气缸，具有冷端和热端，所述工作气缸内的气体与所述液体活塞主气缸内的气体连通，所述移气活塞设置于所述工作气缸内，通过所述工作气缸内的气体的受热膨胀受冷收缩，带动液体活塞的液面变化，进而带动所述导杆浮子活塞、所述移气活塞往复运动，形成往复动力由所述动力输出管输出。

本发明的有益效果在于：本发明的自主沉浮发动机，通过革新液体活塞热气机的结构，增加了每次气体压缩膨胀过程中的换气量，从而提高了发动机的热效率，减小了发动机在相同功率下的体积，节省了用料，降低了发动机的成本。进而，本发明的自主沉浮发动机，能够实现100℃下的低温启动。

附图说明

图1为本发明第一实施例的自主沉浮发动机的主视截面示意图。

图2和图3为本发明第一实施例的自主沉浮发动机的立体示意图。

图4为本发明第一实施例的自主沉浮发动机的活塞组件的立体示意图。

图5和图6为本发明第二实施例的自主沉浮发动机的立体示意图。

图7为本发明第三实施例的自主沉浮发动机的立体示意图。

图8为本发明第三实施例的自主沉浮发动机的主视示意图。

图9为本发明第三实施例的自主沉浮发动机的主视截面示意图。

图10为本发明第三实施例的自主沉浮发动机的活塞组件的立体示意图。

图11为本发明第四实施例的自主沉浮发动机的立体示意图。

图12为本发明第四实施例的自主沉浮发动机的主视示意图。

图13为本发明第四实施例的自主沉浮发动机的后视截面示意图。

图14为本发明第五实施例的自主沉浮发动机的立体示意图。

图15为本发明第五实施例的自主沉浮发动机的主视截面示意图。

图16为本发明第五实施例的自主沉浮发动机的主视示意图。

图17为本发明第五实施例的自主沉浮发动机的左视示意图。

图18为本发明第六实施例的自主沉浮发动机的主视截面示意图。

图19为本发明第六实施例的自主沉浮发动机的主视示意图。

图20为本发明第六实施例的自主沉浮发动机的立体示意图。

图21为本发明第七实施例的自主沉浮发动机的立体示意图。

图22为本发明第七实施例的自主沉浮发动机的主视示意图。

图23为本发明第七实施例的自主沉浮发动机的左视示意图。

图24为本发明第七实施例的自主沉浮发动机的俯视示意图。

图25为本发明第七实施例的自主沉浮发动机的主视截面示意图。

图26为本发明第八实施例的自主沉浮发动机的主视示意图。

图27为本发明第八实施例的自主沉浮发动机的主视截面示意图。

图28为本发明第九实施例的自主沉浮发动机的主视示意图。

图29为本发明第九实施例的自主沉浮发动机的左视示意图。

图30为本发明第九实施例的自主沉浮发动机的俯视示意图。

图31为本发明第九实施例的自主沉浮发动机的立体示意图。

图32为本发明第九实施例的自主沉浮发动机的主视截面示意图。

图33和图34为本发明第十实施例的自主沉浮发动机的立体示意图。

图35和图36为本发明第十一实施例的自主沉浮发动机的立体示意图。

图37为本发明第十二实施例的自主沉浮发动机的立体示意图。

图38为本发明第十二实施例的自主沉浮发动机的主视示意图。

图39为本发明第十二实施例的自主沉浮发动机的分解主视示意图。

图40为本发明第十二实施例的自主沉浮发动机的分解立体示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

以下分别介绍本发明各个实施例的自主沉浮发动机。

一、第一实施例的自主沉浮发动机

如图1-图4所示，本发明第一实施例的自主沉浮发动机，包括液体活塞主气缸1、液体活塞辅气缸2、工作气缸3、活塞组件4、液体活塞5和动力输出管6等。本说明书中，将液体活塞主气缸1简称为主气缸1，将液体活塞辅气缸2简称为辅气缸2。

其中，活塞组件4，包括相互连接的移气活塞41和导杆浮子活塞42；本实施例中，移气活塞41直接连接于导杆浮子活塞42，移气活塞41所在平面垂直于导杆浮子活塞42的轴线，且导杆浮子活塞42的顶端连接于移气活塞41的圆心。活塞组件4的密度可小于0.2，可以选用空心不锈钢材质或空心四氟材质。本实施例中，移气活塞41为圆盘状，移气活塞41和导杆浮子活塞42的直径比例如可为10：1。而在其他实施例中，移气活塞41和导杆浮子活塞42的直径比例如可为10：1-2:1。

主气缸1，由于浮力的原因，需要竖直设置，导杆浮子活塞42则设置于主气缸1内。

本实施例中，辅气缸2与主气缸1同轴设置，且是主气缸1设置于辅气缸2之内，主气缸1底端与辅气缸2之间设有通液孔12，使得主气缸1内的液体与辅气缸2内的液体相互连通，构成液体活塞5；主气缸1的顶端与辅气缸2之间设置有通气孔13，使得主气缸1内的气体与辅气缸2内的气体也相互连通。

本实施例中，动力输出管6设置于主气缸1，具体的，是自主气缸1穿出辅气缸2，而与外界的需要往复动力的设备相连接。

工作气缸3，则具有冷端和热端，其中，靠近主气缸1的一端为冷端，远离主气缸1的一端为热端，移气活塞41设置于工作气缸3内，而导杆浮子活塞42则由工作气缸3一直延伸至主气缸1。工作气缸3内的气体(也即工作气体)与主气缸1内的气体连通，通过工作气缸3内的气体的受热膨胀受冷收缩，带动液体活塞5的液面变化，进而带动导杆浮子活塞42、移气活塞41往复运动，形成往复动力由动力输出管6输出。本实施例的自主沉浮发动机，放大了液面变化的移气量，形成了更大的往复动力由动力输出管6输出。

如图1-图3所示，本实施例的自主沉浮发动机，工作气缸3包括上法兰板32、气缸壁31和下法兰板33，而上法兰板32与下法兰板33之间通过多个螺栓34固定连接，上法兰板32与下法兰板33分别起到上下盖板的作用，螺栓34可自上至下依次穿过上法兰板32与下法兰板33上的通孔，螺栓34的下端用螺母36紧固，从而将气缸壁31夹紧，形成整个工作气缸3的密封结构。

本实施例中，主气缸1包括主放大部10和主柱状部11，主放大部10位于主柱状部11的上方，更接近工作气缸3；同时，主柱状部11的不同高度处的横截面积均相同，而除去顶端的一小部分以外，主放大部10的不同高度处的横截面积均大于主柱状部11的横截面积；而辅气缸2包括辅放大部20和辅柱状部21，辅放大部20位于辅柱状部21的上方，更接近工作气缸3；同时，辅柱状部21的不同高度处的横截面积均相同，辅放大部20的不同高度处的横截面积均大于辅柱状部21的横截面积。上述的结构，主要是主气缸1和辅气缸2的顶端横截面积变大的结构，可以便于本实施例的自主沉浮发动机的启动。

如图1所示，辅放大部20与下法兰板32之间还具有一定高度的连接颈23，而辅放大部20、连接颈23与下法兰板32三者可以一体成型，进而，本实施例中，主气缸1、辅气缸2、连接颈23与下法兰板32可以一体成型。本实施例中，辅放大部20上设置有连通外界大气的放气阀22，放气阀22位于液体活塞5在初始状态(或者非工作状态)时的液面上方。在需要对本实施例的自主沉浮发动机进行维护时，可以打开放气阀22，通过放气来调节液体活塞5的液面高度。放气阀22例如可为一个螺栓，螺合在辅放大部20处气缸壁上的螺栓孔中，需要放气时拧下螺栓即可。

下面再描述一下本实施例的自主沉浮发动机的工作原理。

在静止状态下，移气活塞41处于工作气缸3的热端。当给热端开始加热时，工作气体开始膨胀，液体活塞5的液体开始通过动力输出管6向外流动，导杆浮子活塞42随液面的下降而下降，移气活塞41随导杆浮子活塞42的下降移向工作气缸3的冷端，相对较冷的工作气体进入热端使膨胀进一步增加。由于动力输出管6离主气缸1近而离辅气缸2远，因此主气缸1内液体比辅气缸2内液体流动的快，膨胀达到极限时，主气缸1的液面低于辅气缸2的液面。依据连通器的原理，由于重力的作用，自主沉浮发动机内的液体会由辅气缸2流向主气缸1，使两气缸内的液面高度相同，导杆浮子活塞42会因主气缸1液面的上升而上升，同时带动移气活塞41由冷端移向热端运动并把工作气体由热端移向冷端，使工作气体遇冷收缩，动力输出管6内的液体流回，带动主气缸1液面继续升高。由于动力输出管6离主气缸1近，当收缩达到极限时，主气缸1液面高于辅气缸2液面。依据连通器的原理，由于重力的作用，液体会由主气缸1流回辅气缸2，导杆浮子活塞42会随之下沉，同时带动移气活塞41由热端移向冷端，并把工作气体由冷端移向热端，使工作气体开始膨胀进入下一工作周期。

本实施例中，主气缸1同轴设置于辅气缸2之内，而本发明，这两者之间也可以是平行设置，因此有以下的第二实施例。

二、第二实施例的自主沉浮发动机

本实施例中，工作气缸3、活塞组件4、液体活塞5和动力输出管6的设置可与第一实施例相同，与第一实施例相同之处不再赘述。

如图5和图6所示，本实施例中，主气缸1与辅气缸2相互平行设置，辅气缸2的顶部外壁可以与工作气缸3的下法兰板33固定连接。而主气缸1底端与辅气缸2底端之间设有通液管14，使得主气缸1内的液体与辅气缸2内的液体相互连通，构成液体活塞5；主气缸1的顶端与辅气缸2之间设置有通气管15，也使得主气缸1内的气体与辅气缸2内的气体也相互连通。本实施例的主气缸1内的气体与辅气缸2的内部结构，可与之后介绍的本发明第四实施例中的主气缸1内的气体与辅气缸2相同，如图13所示。

本实施例中，放气阀22是设置在主气缸10的主放大部10上，但具体的设置高度、放气方式等均可以与第一实施例中的放气阀22相同。

以上的第一与第二实施例，适用于较小功率的情形，本发明的自主沉浮发动机，其功率也可以加大，因此有以下的第三、第四实施例。

三、第三实施例的自主沉浮发动机

本实施例中，主气缸1、辅气缸2、液体活塞5和动力输出管6的设置可与第一实施例相同，与第一实施例相同之处不再赘述。

如图10所示，本实施例中，活塞组件4与第一实施例的不同，本实施例中，移气活塞41是圆柱状，且具有一定高度。而移气活塞41与导杆浮子活塞42之间的直径比可下降至1:4-1:5之间，移气活塞41的上端和下端分别具有第一圆角411和第二圆角410，以便于气体通过。并且，如图9所示，本实施例中，移气活塞41与气缸壁31的内面之间的间隙加大。

如图7-图9所示，本实施例的自主沉浮发动机，工作气缸3仍包括上法兰板32、气缸壁31和下法兰板33，上法兰板32与下法兰板33之间通过多个螺栓34固定连接，但气缸壁31是形成在上法兰板32的上方，或者说上法兰板32是形成在气缸壁31的底端，而气缸壁31的顶端为加热端，

螺栓34可自上至下依次穿过上法兰板32与下法兰板33上的通孔，螺栓34的下端用螺母36紧固，从而将上法兰板32与下法兰板33夹紧，形成整个工作气缸3的密封结构。

本实施例中，在气缸壁31的外壁上，还设置有多片相互平行设置的散热片35，散热片35是一种风冷散热器，良好的散热有助于提高本实施例的自主沉浮发动机的功率。散热片35的高度，可为整个气缸壁31高度的1/5-1/2之间，优选的是1/3。

本实施例是对第一实施例的功率加大，而以下的第四实施例是对第二实施例的功率加大。。

四、第四实施例的自主沉浮发动机

本实施例中，主气缸1、辅气缸2、液体活塞5和动力输出管6的设置可与第二实施例相同，而活塞组件4、工作气缸3则可与第三实施例相同。

本实施例中，如图13所示，主气缸1的顶端具有螺纹连接件17，而螺纹连接件17的外螺纹连接于下法兰板33的内螺纹，从而将主气缸1与工作气缸3固定连接。本发明第二实施例也可以采用该连接结构连接主气缸1与工作气缸3。

第三、第四实施例中使用的散热装置是散热片35，但本发明并不局限于此，也可以使用冷却效果更好的水冷却器，因此有第五、第六实施例。

五、第五实施例的自主沉浮发动机

如图14-图17所示，本实施例中，主气缸1、辅气缸2、活塞组件4、液体活塞5和动力输出管6的设置可与第三实施例相同，不再赘述。

而本实施例中，工作气缸3的外壁上自热端(顶端)向冷端(底端)依次设置有加热器37、回热器39和水冷却器38。其中，水冷却器38包括进水口381、出水口382和冷却器散热管383，其中，进水口381位于水冷却器38的底端，而出水口382则位于水冷却器38的顶端，而冷却器散热管383设置在工作气缸3的气缸壁31外周的水冷却器38内，冷却器散热管383的上端连接于回热器39，冷却器散热管383的下端的散热管入口384连通入工作气缸3内移气活塞41的下方。冷却器散热管383的设置，进一步增强了水冷器器38的散热能力。

如图9所示，本实施例中，上法兰板32的内径(也即上法兰板32的中心孔的内径)大于移气活塞41的外径，而下法兰板33的上表面具有凸台330，而凸台330的外径小于上法兰板32的内径，从而使得凸台330可以伸入至上法兰板32的中心孔内，增加工作气缸3的密封性。

在本实施例中，移气活塞41的外周面与气缸壁31的内壁之间的间隙可以很小，但不至于阻碍气体通过。

六、第六实施例的自主沉浮发动机

如图18-图20所示，本实施例中，主气缸1、辅气缸2、活塞组件4、液体活塞5和动力输出管6的设置可与第四实施例相同，而工作气缸3可以与第五实施例相同，不再赘述。

本实施例中，如图18所示，主气缸1的顶端具有螺纹连接件17，而螺纹连接件17的外螺纹连接于下法兰板33的内螺纹，从而将主气缸1与工作气缸3固定连接。其中，下法兰板33的上表面具有凸台330，而凸台330的外径小于上法兰板32的内径，从而使得凸台330可以伸入至上法兰板32的中心孔内，增加工作气缸3的密封性。

以上介绍的各实施例，其移气活塞41均直接连接于导杆浮子活塞42，但本发明并不以此为限，因而有以下的第七实施例。

七、第七实施例的自主沉浮发动机

如图21-图25所示，图25为图24的B-B剖视图，本实施例中，主气缸1、辅气缸2、液体活塞5和动力输出管6的设置可与第四实施例相同，不再赘述。

本实施例中，主气缸1仍是竖直设置的，而辅气缸2则可以是倾斜设置，而与主气缸1之间有一定夹角。

本实施例中，还包括连杆组件8，而连杆组件8包括组件盒本体80、第一连杆81、摆杆82、铰接点83、第二连杆84、开槽85、盖板86、上法兰板87、下法兰板88和气体连通孔89，本实施例中，移气活塞41与导杆浮子活塞42之间通过连杆机构连接，这里的连杆机构，由第一连杆81、摆杆82和第二连杆84等组成。而上法兰板87和下法兰板88则组成法兰结构。

如图25所示，摆杆82的中点铰接于铰接点83，第一连杆81的上端与摆杆82的第一端(图25中右端)铰接，第二连杆84上端与摆杆82的第二端(图25中左端)铰接，而第一连杆81的下端铰接于导杆浮子活塞42的顶端，第二连杆84的下端铰接于移气活塞41的顶端，本实施例中，摆杆82为直杆。

上述的连杆机构设置于连杆组件盒中，而连杆组件盒包括组件盒本体80和通过螺栓连接于组件盒本体80的盖板86，组件盒本体80内设置有容置连杆机构的开槽85，开槽85同时也可具有对连杆机构中的连杆和摆杆82的运动限位功能。如图21所示，连杆组件盒的组件盒本体80的一侧通过上述法兰结构连接于工作气缸3，而组件盒本体80的另一侧通过顶板19连接于主气缸1的顶端，顶板19的上表面偏左部分固定连接于组件盒本体80，而顶板19的下表面固定连接于气体活塞主气缸1的顶端，其中，顶板19上还具有用以第一连杆81通过的通孔。

本实施例中，工作气缸3与第六实施例中的工作气缸3只是设置方向上的不同，本实施例中，加热器37、回热器39和水冷却器38是自下而上依次设置的，因此本实施例可以从工作气缸3的底端进行加热，增加了使用灵活性。而进水口381依然设置在水冷却器38的下端，而出水口382是设置在水冷却器38的上端，而冷却器散热管383设置在工作气缸3的气缸壁31外周的水冷却器38内，冷却器散热管383的下端连接于回热器39，冷却器散热管383的上端连通入工作气缸3内移气活塞41的上方。

而气缸壁31形成于下法兰板88的下方，因此，本实施例中，下法兰板88实际起到第六实施例中上法兰板32的作用，而上法兰板87则起到第六实施例中下法兰板33的作用。本实施例中，上法兰板87可以与组件盒本体80一体成型，且上法兰板87的下表面可具有下凸台870，而下凸台870的外径小于上法兰板87的内径，从而使得下凸台870可以伸入至上下法兰板88的中心孔内，增加工作气缸3的密封性。如图21所示，在将连杆机构装入组件盒本体80之后，将盖板86用螺栓与组件盒本体80固定。在盖板86下方，则可具有工艺孔，以便于连接法兰结构上的螺栓。而工艺孔下方的组件盒本体80内部，如图25所示，开设有气体连通孔89，用于连通主气缸1与工作气缸3之间的气体。

本实施例中，主气缸1与工作气缸3之间上平行设置的，但本发明并不以此为限，主气缸1与工作气缸3的轴线之间可以有45度、90度或135度的夹角，因而有以下的第八实施例。

八、第八实施例的自主沉浮发动机

如图26-图27所示，本实施例中，主气缸1、辅气缸2、活塞组件4、液体活塞5和动力输出管6的设置可与第七实施例相同，不再赘述。

与第七实施例不同的是，工作气缸3是倾斜设置的，与水平呈45度夹角，因而，工作气缸3的轴线与主气缸1的轴线之间的夹角为45度。为适应工作气缸3的角度变化，连杆组件8的连杆机构及组件盒本体80也随之变化，其中，连杆机构中的摆杆82为V形杆，而组件盒本体80中的开槽85也随之加大，例如，第一连杆81与开槽85的内壁之间需要留有一定的间隙，以便于连杆机构的传动不受开槽85的干涉。同时，由于上述间隙的设置，可以省略第七实施例中的气体连通孔89，仍不影响热气缸1与工作气缸3之间的气体连通。本实施例中，在将连杆机构装入组件盒本体80之后，将盖板86用螺栓与组件盒本体80固定。

在第七、第八实施例中，移气活塞41与导杆浮子活塞42之间通过连杆机构相连，但本发明并不以此为限，因此有以下的第九、十、十一实施例。

九、第九实施例的自主沉浮发动机

如图28-图32所示，其中，图32为图30中A-A剖视图，本实施例中，主气缸1、辅气缸2、工作气缸3、液体活塞5和动力输出管6的设置可与第七实施例相同，不再赘述。

本实施例中，没有连杆组件8，而是还包括连接组件9，而连接组件9包括弧形管壳90、连接板91、柔性绳缆92、上法兰板93、下法兰板94和气体连通孔95，本实施例中，移气活塞41与导杆浮子活塞42之间通过柔性绳缆92连接，这里的柔性绳缆92，例如为钢丝绳。而上法兰板93和下法兰板94则组成法兰结构。

柔性绳缆92设置于弧形管壳90中，弧形管壳90则具有一定的刚性，柔性绳缆92的一端伸入工作气缸3中连接移气活塞你41的顶端，而另一端则伸入主气缸1中以连接导杆浮子活塞42的顶端。弧形管壳90的弧形两端，分别固定连接于连接板91的左右两端。连接板91的一侧通过上述法兰结构连接于工作气缸3，连接板91的另一侧通过顶板19连接于主气缸1顶端。顶板19的上表面偏左部分固定连接于连接板91，而顶板19的下表面固定连接于气体活塞主气缸1的顶端，其中，顶板19上还具有用以柔性绳缆92通过的通孔。

本实施例中，工作气缸3与第七实施例中的工作气缸3在设置方向上相同，本实施例中，加热器37、回热器39和水冷却器38也是自下而上依次设置的，因此本实施例需要从工作气缸3的底端进行加热。水冷却器38的设置方式也可以与第七实施例中的水冷却器38的设置方式相同。

而气缸壁31形成于下法兰板94的下方，因此，本实施例中，下法兰板94与第七实施例中下法兰板88的作用相同，而上法兰板93则与第七实施例中上法兰板87的作用相同；如图32所示，连接板91内部开设有气体连通孔95，用于连通主气缸1与工作气缸3之间的气体。

本实施例中，移气活塞41与导杆浮子活塞42通过柔性绳缆92连接，但主气缸1与工作气缸3之间上平行设置的，但本发明并不以此为限，主气缸1与工作气缸3的轴线之间可以有45度、90度、135度等的夹角，因而有以下的第十实施例。

十、第十实施例的自主沉浮发动机

如图33和图34所示，本实施例中，主气缸1、辅气缸2、液体活塞5和动力输出管6的设置可与第九实施例相同，不再赘述。

本实施例中，主气缸1仍然是竖直设置，而工作气缸3是水平设置，也即主气缸1的轴线与工作气缸3的轴线之间的夹角是90度。工作气缸3与第九实施例的工作气缸3，只是在设置角度上的不同，其余相同。

本实施例中，还包括连接组件9，而连接组件9可包括柔性绳缆92、上法兰板93、下法兰板94、气体连通孔95、连接管壳96、主气缸侧连接梁971、工作气缸侧连接梁972和活接98等，本实施例中，移气活塞41与导杆浮子活塞42之间通过柔性绳缆92连接，这里的柔性绳缆92，例如为钢丝绳。柔性绳缆92设置于连接管壳96中，连接管壳96则具有一定的刚性，柔性绳缆92的一端伸入工作气缸3中连接移气活塞你41的顶端，而另一端则伸入主气缸1中以连接导杆浮子活塞42的顶端。连接管壳96的两端，分别固定连接于主气缸侧连接梁971、工作气缸侧连接梁972。工作气缸侧连接梁972的一端固定连接于工作气缸3，另一端通过活接98连接于主气缸侧连接梁971的一端，主气缸侧连接梁971的另一端通过顶板19连接于主气缸1顶端；这里，工作气缸侧连接梁972也可以通过法兰与主气缸侧连接梁971连接。顶板19的上表面固定连接于主气缸侧连接梁971，而顶板19的下表面固定连接于气体活塞主气缸1的顶端，其中，顶板19上还具有用以柔性绳缆92通过的通孔。而气体连通孔95，可开设于主气缸侧连接梁971、工作气缸侧连接梁972的轴线处，以连通主气缸1与工作气缸3之间的气体。

十一、第十一实施例的自主沉浮发动机

如图35和图36所示，本实施例中，与第十一实施例相同之处不再赘述，与第十实施例不同之处在于，本实施例中，主气缸1仍然是竖直设置，而工作气缸3是水平呈45度角，也即主气缸1的轴线与工作气缸3的轴线之间的夹角是45度。

本发明的自主沉浮发动机，结构上还可以做得更紧凑，因此有以下的第十二实施例。

十二、第十二实施例的自主沉浮发动机

如图37-图40所示，本实施例中，主气缸1和辅气缸2均为圆柱形结构，但这里需要说明的是，前十一个实施例中，主气缸1和辅气缸2也均可为圆柱形结构。

本实施例的自主沉浮发动机，可以由三部分装配在一起而形成，第一部分是上端的工作气缸3，第二部分是中间的活塞组件4，第三部分是下端的主气缸1和辅气缸2所连接成的组件。其中，主气缸1的高度大于辅气缸2的高度，工作气缸3与主气缸1同轴设置，主气缸1与辅气缸2之间相互平行设置。

工作气缸3自上而下依次设置有加热器37、回热器39和水冷却器38，工作气缸3的底端外周具有上法兰71，主气缸1的顶端具有与上法兰71匹配的下法兰72，主气缸1与辅气缸2之间的通气管26设置于下法兰72下方。以上法兰71和下法兰72组成的法兰结构7为界，本实施例的自主沉浮发动机可以分为上端的高温区和下端的低温区，高温区需使用耐高温材料。

上法兰71的中心孔的内径大于移气活塞41的外径，下法兰72的中心孔内径大于导杆浮子活塞42的外径。因此，将移气活塞41装入工作气缸3，将导杆浮子活塞42装入主气缸1，将上法兰71与下法兰72靠拢，用螺栓将上法兰71与下法兰72进行固定连接，即可完成本实施例的自主沉浮发动机的装配。本实施例的自主沉浮发动机，其结构紧凑，外表美观，装配方便，并且能够实现大功率。

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 (22)

1.一种自主沉浮发动机，其特征在于，所述自主沉浮发动机包括：

活塞组件，包括相互连接的移气活塞和导杆浮子活塞；

液体活塞主气缸，竖直设置，所述导杆浮子活塞设置于所述液体活塞主气缸内；

液体活塞辅气缸，与所述液体活塞主气缸相互平行设置或相互同轴设置，所述液体活塞主气缸内的液体与所述液体活塞辅气缸内的液体相互连通，所述液体活塞主气缸内的气体与所述液体活塞辅气缸内的气体相互连通；

动力输出管，设置于所述液体活塞主气缸；

工作气缸，具有冷端和热端，所述工作气缸内的气体与所述液体活塞主气缸内的气体连通，所述移气活塞设置于所述工作气缸内，通过所述工作气缸内的气体的受热膨胀受冷收缩，带动液体活塞的液面变化，进而带动所述导杆浮子活塞、所述移气活塞往复运动，形成往复动力由所述动力输出管输出。

2.如权利要求1所述的自主沉浮发动机，其特征在于，所述工作气缸的外壁上自所述热端向所述冷端依次设置有加热器、回热器和冷却器。

3.如权利要求2所述的自主沉浮发动机，其特征在于，所述液体活塞主气缸设置于所述液体活塞辅气缸之内，所述液体活塞主气缸与所述液体活塞辅气缸之间设有通液孔，所述液体活塞主气缸的顶端与所述液体活塞辅气缸之间设置有通气孔，所述动力输出管自所述液体活塞主气缸穿出所述液体活塞辅气缸。

4.如权利要求2所述的自主沉浮发动机，其特征在于，所述液体活塞主气缸与所述液体活塞辅气缸平行设置，所述液体活塞主气缸的底部设置有通向所述液体活塞辅气缸的通液管，所述液体活塞主气缸的顶部设置有通向所述液体活塞辅气缸的通气管。

5.如权利要求3或4所述的自主沉浮发动机，其特征在于，所述液体活塞主气缸包括主放大部和位于所述主放大部下方的主柱状部，所述液体活塞辅气缸包括辅放大部和辅柱状部。

6.如权利要求5所述的自主沉浮发动机，其特征在于，所述工作气缸包括上法兰板、气缸壁和下法兰板，所述上法兰板与所述下法兰板之间通过多个螺栓固定连接；

所述辅放大部与所述下法兰板之间还包括连接颈；

所述主放大部或所述辅放大部上设置有放气阀，所述放气阀位于初始状态时的液面上方。

7.如权利要求6所述的自主沉浮发动机，其特征在于，所述冷却器为水冷却器或多个相互平行设置的风冷散热片。

8.如权利要求2所述的自主沉浮发动机，其特征在于，所述活塞组件为空心不锈钢材质或空心四氟材质，所述移气活塞为圆柱状或圆盘状，所述移气活塞的上端和下端分别具有第一圆角和第二圆角，所述导杆浮子活塞与所述移气活塞的直径比为1:2-1:10。

9.如权利要求7所述的自主沉浮发动机，其特征在于，所述上法兰板的内径大于所述移气活塞的外径，所述下法兰板的上表面具有凸台，所述凸台的外径小于所述上法兰板的内径。

10.如权利要求9所述的自主沉浮发动机，其特征在于，所述液体活塞主气缸的顶端具有螺纹连接件，所述螺纹连接件的外螺纹连接于所述下法兰板的内螺纹。

11.如权利要求7所述的自主沉浮发动机，其特征在于，所述工作气缸的气缸壁外周，所述水冷却器内设置有冷却器散热管，所述冷却器散热管的上端连接于所述回热器，所述冷却器散热管的下端通入所述工作气缸内所述移气活塞的下方。

12.如权利要求7所述的自主沉浮发动机，其特征在于，所述移气活塞与所述导杆浮子活塞之间通过连杆机构或柔性绳缆连接。

13.如权利要求12所述的自主沉浮发动机，其特征在于，所述连杆机构包括中点铰接于一铰接点的摆杆、上端与所述摆杆的第一端铰接的第一连杆及上端与所述摆杆第二端铰接的第二连杆，所述第一连杆的下端铰接于所述导杆浮子活塞，所述第二连杆的下端铰接于所述移气活塞。

14.如权利要求13所述的自主沉浮发动机，其特征在于，所述摆杆为直杆或V形杆。

15.如权利要求13所述的自主沉浮发动机，其特征在于，所述连杆机构设置于连杆组件盒中，所述连杆组件盒包括组件盒本体和通过螺栓连接于所述组件盒本体的盖板，所述组件盒本体内设置有容置所述连杆机构的开槽，所述连杆组件盒的一侧通过法兰结构连接于所述工作气缸，所述连杆组件盒的另一侧通过顶板连接于所述液体活塞主气缸。

16.如权利要求12所述的自主沉浮发动机，其特征在于，所述工作气缸的轴线与所述液体活塞主气缸的轴线之间的夹角为45度、90度或135度。

17.如权利要求15所述的自主沉浮发动机，其特征在于，所述组件盒本体上开设有工艺孔，所述工艺孔下方的所述组件盒本体内设置有连通所述液体活塞主气缸与所述工作气缸的气体连通孔。

18.如权利要求12所述的自主沉浮发动机，其特征在于，所述柔性绳缆设置于连接组件中，所述连接组件包括连接板和连接于所述连接板两端的弧形管壳，所述连接绳缆设置于所述弧形管壳中，所述连接板的一侧通过法兰结构连接于所述工作气缸，所述连接板的另一侧通过顶板连接于所述液体活塞主气缸。

19.如权利要求16所述的自主沉浮发动机，其特征在于，所述柔性绳缆设置于连接组件中，所述连接组件包括工作气缸侧连接梁、主气缸侧连接梁和连接管壳，所述柔性绳缆设置于所述连接管壳中，所述连接管壳的一端通过法兰结构连接于所述工作气缸，所述连接管壳的另一端通过顶板连接于所述液体活塞主气缸，所述主气缸侧连接梁一端连接于所述液体活塞主气缸，另一端通过活接或法兰连接于所述工作气缸侧连接梁的一端，所述工作气缸侧连接梁的另一端连接于所述工作气缸的顶端。

20.如权利要求4所述的自主沉浮发动机，其特征在于，所述工作气缸的底端外周具有上法兰，所述液体活塞主气缸的顶端具有与所述上法兰匹配的下法兰，所述液体活塞主气缸与所述液体活塞辅气缸之间的通气管设置于所述下法兰下方。

21.如权利要求20所述的自主沉浮发动机，其特征在于，所述液体活塞主气缸和所述液体活塞辅气缸均为圆柱形，所述液体活塞主气缸的高度大于所述液体活塞辅气缸的高度，所述工作气缸与所述液体活塞主气缸同轴设置。

22.如权利要求21所述的自主沉浮发动机，其特征在于，所述上法兰的内径大于所述移气活塞的外径，所述下法兰的内径大于所述导杆浮子活塞的外径。