CN203742829U - 液体活塞热气机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液体活塞热气机，其包括第一气缸、第二气缸、加热器、回热器、冷却器和动力输出管，所述第一气缸和第二气缸内具有为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，所述第一气缸与所述加热器相连，所述第二气缸与所述冷却器相连；所述冷却器包括：暴露于空气中的风冷管路；与所述风冷管路连接的水冷管路；以及包覆所述水冷管路的水套。本实用新型的液体活塞热气机冷却效果好、工作稳定。

Description

液体活塞热气机

技术领域

本实用新型涉及热气机，尤其与一种液体活塞热气机有关。

背景技术

热气机是一种外燃的闭式循环往复活塞式热力发动机，因它是在1816年为苏格兰的斯特林所实用新型，故又称斯特林发动机，也称为热气机或外燃机。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。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，成本高的问题。而使用液体活塞的热气机，仍处在研究阶段。

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15、第二气缸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内具有为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，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有研究而走入了应用阶段。

但是，文献1的液体活塞热气机，其冷却器11需要通过冷却水进行冷却，冷却器11的出液口与锅炉的水循环系统相连，以利用锅炉的水循环系统的回水为冷却器11提供冷却水。在锅炉运行初期，由于锅炉的回水水温较低，冷却器11的冷却效果较好；而锅炉运行一段时间以后，随着回水水温的上升，会远高于室温，会降低冷却器11的冷却效果，进而影响热气机工作的稳定性和功率。

为克服此问题，可以采取的办法是，从锅炉的水循环系统之外向冷却器11中补充冷却水，这样可以提高冷却器11的冷却效果，但是，增加了水费的支出，在水资源十分宝贵的当下，这样的处理显得得不偿失。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种冷却效果好、工作稳定、节水环保的液体活塞热气机。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种液体活塞热气机，包括第一气缸、第二气缸、加热器、回热器、冷却器和动力输出管，所述第一气缸和第二气缸内具有为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，所述第一气缸与所述加热器相连，所述第二气缸与所述冷却器相连；所述冷却器包括：暴露于空气中的风冷管路；与所述风冷管路连接的水冷管路；以及包覆所述水冷管路的水套。

本实用新型的液体活塞热气机，优选的，所述动力输出管具有第一端与第二端，所述第一端连接于所述第一气缸，所述动力输出管通过所述第二端向外输出一往复的动力。

本实用新型的液体活塞热气机，优选的，所述水冷管路的非与所述风冷管路连接的一端连接于所述回热器，所述风冷管路的非与所述水冷管路连接的一端连接于所述第二气缸。

本实用新型的液体活塞热气机，优选的，所述水套的底端具有进水口，所述水套的顶端具有出水口。

本实用新型的液体活塞热气机，优选的，所述水套为圆柱状。

本实用新型的液体活塞热气机，优选的，所述水套的截面为圆形，所述水冷管路包括多根中心管，多根所述中心管由在一圆形内均匀分布。

本实用新型的液体活塞热气机，优选的，所述水套的截面由圆形向矩形过渡，所述水冷管路包括多根中心管，多根所述中心管由在一圆形内均匀分布到单排多根的排列方式过渡。

本实用新型的液体活塞热气机，优选的，所述风冷管路包括与所述水冷管路连接的圆弧段、单排多根的散热段和在一圆形内均匀分布的过渡段。

本实用新型的液体活塞热气机，优选的，所述风冷管路包括与所述水冷管路连接的圆弧段、多排多根的散热段和在一圆形内均匀分布的过渡段。

本实用新型的液体活塞热气机，优选的，所述进水口与所述动力输出管相连，以由所述动力输出管提供所述水套内的冷却水循环的动力。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的液体活塞热气机，保持了现有的液体活塞热气机的噪音小，密封性好，不含有易损件，免于日常维护，加工工艺简单，成本低等优点。并且，增强了冷却器的冷却效果，使得整个热气机的运行状况更好，运行效率更高，并且达到了节水环保的目的。

附图说明

图1为现有技术的液体活塞热气机的立体示意图。

图2为本实用新型第一实施例的液体活塞热气机的立体示意图。

图3为本实用新型第一实施例的液体活塞热气机的主视剖视示意图。

图4为本实用新型第二实施例的液体活塞热气机的立体示意图。

图5为本实用新型第二实施例的液体活塞热气机的主视示意图。

图6为本实用新型第二实施例的液体活塞热气机的主视剖视示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型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，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的液体活塞热气机，并不局限于用于锅炉，也可以适用于其他的需要往复动力的场合，例如为直线发电机提供动力。

下面具体介绍本实用新型两个实施例的液体活塞热气机。本实用新型实施例的液体活塞热气机，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、第一实施例的液体活塞热气机

如图2和图3所示，本实用新型第一实施例的液体活塞热气机，主要包括第一气缸15、第二气缸13、加热器16、回热器17、冷却器和动力输出管19等主要部件。

其中，冷却器包括水冷管路14、风冷管路12和水套11。其中，水套11和水冷管路14可以合称为水冷装置。风冷管路12直接暴露于外界空气中，进行冷却；而水冷管路14则通过包覆水冷管路14的水套11中的冷却水进行冷却。

大体上讲，加热器16、回热器17、水冷管路11和风冷管路12依次相连，其中，回热器17的外壳与水套11之间通过法兰170相连，在法兰170的腔体内，水冷管路14与回热器17气体连通。而第一气缸15与加热器16相连，由于第一气缸15的主体的形状为圆柱，而加热器16是两排多根加热管的形状，因此，本实施例中，第一气缸15的顶端的截面逐渐变化，以适应加热器16的截面形状。第二气缸13与风冷管路12的末端通过法兰130相连。

第一气缸15与第二气缸13通过法兰150相连，第一气缸15与第二气缸13内具有液体连通的液体活塞。在工作状态时，上述的加热器16、回热器17和冷却器内具有密闭气体，作为工作介质。密闭气体为常压填充或者加压填充的空气，在热气机运行温度较高时，密闭气体优选的是氢气、氦气和氮气，以避免空气中的氧气与第一气缸15和第二气缸13内的液体活塞的液体发生化学反应。

第一气缸15可以称为是热气缸，而第二气缸13可以称为是冷气缸。第一气缸15和第二气缸13中的液面高度最高都是各自气缸的顶端，而最低则是动力输出口19的上缘位置。

下面具体介绍一下本实用新型实施例的液体活塞热气机的冷却器：

水冷管路14包括多根中心管，多根所述中心管分为两段，上段143和下段142，上段143的中心管排列为单排多根，以利于散热。而下段142则是在一圆形内均匀分布，以利于与回热器17相连接；因此，水冷管路14整体上是呈现由一圆形内均匀分布到单排多根的排列方式过渡。适应水冷管路14的形状过渡，水套11的截面由圆形向矩形过渡，在制作时，可以是把一根圆管的一端形变成方管来实现。另外，上段143的中心管排列也可以是双排多根或者多排多根的扁宽的多排结构。

水套11的底端具有进水口110，水套14的顶端具有出水口111。由于冷却水是由下向上运行，因此需要一个动力。在不影响动力输出管109连接其他设备的时候，所述进水口110可与动力输出管109的一个分支相连，以由动力输出管109提供水套11内的冷却水循环的动力。

而风冷管路12包括圆弧段121、散热段122和过渡段123，其中圆弧段121与水冷管路14的上段113连接，而散热段122和圆弧段121都是单排多根的形式，只是形状不同，散热段122是直管，而过渡段123的形状是在一圆形内均匀分布，以便与第二活塞13的顶端相连接。风冷管路12也采取多根中心管的形式，是为增加散热面积，提高冷却效果。

二、第二实施例的液体活塞热气机

本实施例的液体活塞热气机，其与第一实施例不同的是，如图4-图6所示，水套11为圆柱状，便于批量制造。而水冷管路14，既可以采用与第一实施例相同的形式，也可以采用自上至下都是在一个圆形内均匀分布的中心管排列方式，如图6所示。

本实用新型上述两实施例的液体活塞热气机，可以给直线发电机提供动力，可以通过动力输出管19连接液压缸，通过液压缸的活塞连接直线发电机，这里的液压缸中的活塞需选取固体活塞，即可由本实施例的液体活塞热气机为直线发电机提供往复动力而使直线发电机发电。也可以在动力输出管19的末端设置隔膜泵来连接于一直线发电机，为直线发电机提供往复动力而使直线发电机发电。

至此本文所述的实施方式应该理解为是对本实用新型的解释，而非对本实用新型的限制。本实用新型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，本实用新型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)

1.一种液体活塞热气机，包括第一气缸、第二气缸、加热器、回热器、冷却器和动力输出管，所述第一气缸和第二气缸内具有为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，所述第一气缸与所述加热器相连，所述第二气缸与所述冷却器相连；其特征在于，所述冷却器包括：

暴露于空气中的风冷管路；

与所述风冷管路连接的水冷管路；以及

包覆所述水冷管路的水套。

2.如权利要求1所述的液体活塞热气机，其特征在于，所述动力输出管具有第一端与第二端，所述第一端连接于所述第一气缸，所述动力输出管通过所述第二端向外输出一往复的动力。

3.如权利要求1所述的液体活塞热气机，其特征在于，所述水冷管路的非与所述风冷管路连接的一端连接于所述回热器，所述风冷管路的非与所述水冷管路连接的一端连接于所述第二气缸。

4.如权利要求2所述的液体活塞热气机，其特征在于，所述水套的底端具有进水口，所述水套的顶端具有出水口。

5.如权利要求4所述的液体活塞热气机，其特征在于，所述水套为圆柱状。

6.如权利要求2所述的液体活塞热气机，其特征在于，所述水套的截面为圆形，所述水冷管路包括多根中心管，多根所述中心管由在一圆形内均匀分布。

7.如权利要求2所述的液体活塞热气机，其特征在于，所述水套的截面由圆形向矩形过渡，所述水冷管路包括多根中心管，多根所述中心管由在一圆形内均匀分布到单排多根的排列方式过渡。

8.如权利要求6所述的液体活塞热气机，其特征在于，所述风冷管路包括与所述水冷管路连接的圆弧段、单排多根的散热段和在一圆形内均匀分布的过渡段。

9.如权利要求6所述的液体活塞热气机，其特征在于，所述风冷管路包括与所述水冷管路连接的圆弧段、多排多根的散热段和在一圆形内均匀分布的过渡段。

10.如权利要求4所述的液体活塞热气机，其特征在于，所述进水口与所述动力输出管相连，以由所述动力输出管提供所述水套内的冷却水循环的动力。