冷气缸非共轭热气机制造技术

本发明专利技术公开了一种冷气缸非共轭热气机，包括有气缸活塞机构、冷却器、回热器和内燃燃烧室，所述气缸活塞机构的气缸与所述冷却器连通；所述冷却器与所述回热器连通；所述回热器与所述内燃燃烧室连通；所述内燃燃烧室与氧化剂源和燃料源连通；在所述气缸活塞机构的气缸上、在所述冷却器上、在所述回热器上、在所述气缸活塞机构和所述冷却器之间的连通通道上以及在所述冷却器和所述回热器之间的连通通道上中的至少一处设工质导出口，所述工质导出口上设有控制阀。本发明专利技术采用单缸结构，能实现现有技术中热气机的做功过程，结构简单，生产成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热能与动力领域，尤其是一种冷气缸非共轭热气机。
技术介绍
目前热气机，例如斯特林发动机，一般包含有热缸和冷缸，以及两缸之间的工质通道，气体工质循环在热缸中被加热和在冷缸中被降温，推动两缸中的活塞对外输出做功。究其根本，任何一种能够完成热气机循环(斯特林循环或其他类型的循环)机构都必须具有如下两个功能:一、使工质在冷热缸之间往复流通；二、使工质发生压缩和膨胀变化。一般说来，实现这两个功能的机构有α、β、Y型斯特林发动机，这些发动机都具有两个缸，这样就不可避免的造成机构复杂，生产成本高。为了解决这一问题，需要专利技术一种由单一冷缸完成的热气机循环发动机，将更有效的降低造价，提高使用寿命。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出的技术方案如下: 方案1.一种冷气缸非共轭热气机，包括有气缸活塞机构、冷却器、回热器和内燃燃烧室，所述气缸活塞机构的气缸与所述冷却器连通；所述冷却器与所述回热器连通；所述回热器与所述内燃燃烧室连通；所述内燃燃烧室与氧化剂源和燃料源连通；在所述气缸活塞机构的气缸上、在所述冷却器上、在所述回热器上、在所述气缸活塞机构的气缸和所述冷却器之间的连通通道上以及在所述冷却器和所述回热器之间的连通通道上中的至少一处设工质导出口。方案2.在方案I的基础上进一步在所述工质导出口处设控制阀。方案3.在方案I的基础上进一步还包括涡轮动力机构,所述涡轮动力机构的工质入口与所述工质导出口连通。 方案4.在方案I的基础上进一步还包括冷凝器，所述冷凝器的工质入口与所述工质导出口连通。方案5.在方案I的基础上进一步将所述氧化剂源设为高压的纯氧或含氧的气体源或液体源。方案6.—种冷气缸非共轭热气机,包括有气缸活塞机构、冷却器、回热器和加热器，所述气缸活塞机构的气缸与所述冷却器连通；所述冷却器与所述回热器连通；所述回热器与所述加热器连通。方案7.在方案6的基础上进一步将所述加热器的热源为外燃燃烧室。方案8.在方案6的基础上进一步将所述加热器设为以余热为热源的余热热交换器。方案9.在方案6的基础上进一步将所述加热器设为以太阳能为热源的太阳能热交换器。方案10.在方案3的基础上进一步将还包括叶轮压气机，所述涡轮动力机构的工质出口经附属冷却器与所述叶轮压气机的工质入口连通，所述叶轮压气机的工质出口与工质闭合回路连通；在所述涡轮动力机构的工质出口与所述叶轮压气机的工质入口之间的连通通道上设附属工质导出口。方案11.在方案I的基础上进一步将所述内燃燃烧室排出的物质的质量流量设为大于从工质闭合回路外导入所述内燃燃烧室的物质的质量流量。方案12.在方案I的基础上进一步还包括氧化剂传感器、氧化剂控制装置和附属氧化剂源，所述氧化剂传感器设在工质闭合回路内，所述氧化剂传感器对所述氧化剂控制装置提供信号，所述附属氧化剂源经氧化剂控制阀与工质闭合回路连通，所述氧化剂控制装置控制所述氧化剂控制阀。方案13.在方案12的基础上进一步将所述附属氧化剂源设为高压的纯氧或含氧的气体源或液体源。方案14.在方案I的基础上进一步还包括四类门气缸活塞机构，所述四类门气缸活塞机构的供气口与所述内燃燃烧室连通，所述四类门气缸活塞机构的回充口与所述工质导出口连通。方案15.在方案I或方案6的基础上进一步还包括低温冷源，所述低温冷源用于提供低温物质，所述低温物质用于冷却所述气缸活塞机构中或即将进入所述气缸活塞机构的工质。方案16.在方案I或方案6的基础上进一步将所述气缸活塞机构设为活塞液体机构，所述活塞液体机构包括气液缸和气液隔离结构，所述气液隔离结构设在所述气液缸内。方案17.在方案16的基础上进一步将所述气液缸内的气体工质对所述气液隔离结构的压力设为大于所述气液缸内的液体和所述气液隔离结构做往复运动时的惯性力之和。本专利技术中，所谓的“涡轮动力机构”是指一切利用气体流动膨胀对外做功的机构，例如动力透平、动力涡轮等。本专利技术中，所谓的“氧化剂”是指能与燃料发生燃烧化学反应的物质，例如液氧、氧气、空气、液态空气、双氧水、双氧溶液等。本专利技术中，所谓“燃料”是指能与氧化剂发生燃烧化学反应的物质，例如，碳氢化合物、碳氢氧化合物或固体碳。其中，所述碳氢化合物包括汽油、柴油、重油、煤油、航空煤油等其他烃类；所述碳氢氧化合物包括甲醇、乙醇、甲醚、乙醚等。需要指出的是:固体碳燃烧后没有水生成，且燃烧后产物中的二氧化碳浓度高，易液化；实施的过程中，固体碳可采用固体预先装配、粉末化后喷入、粉末化后再用液体或气体二氧化碳流化后喷入的方式输入热气机。本专利技术中，所谓的“工质闭合回路”是指由所述气缸活塞机构、所述冷却器、所述回热器、所述内燃燃烧室(或所述加热器)及它们之间的连通通道构成的工质可循环流动的空间。本专利技术中，在设置所述内燃燃烧室的结构中，可以通过调整所述工质闭合回路的工作压力(例如可以通过调整所述工质导出口的开启压力或者开关时间来实现)以及所述内燃燃烧室的排量，以控制所述内燃燃烧室的质量排量，使所述内燃燃烧室排出的物质的质量流量M2大于从所述工质闭合回路外导入所述内燃燃烧室的物质的质量流量M1，也就是说除了从所述工质闭合回路外导入所述内燃燃烧室的物质外，还有一部分物质是从所述工质闭合回路中导入所述内燃燃烧室的，由于所述内燃燃烧室是设置在所述工质闭合回路内的，所以也就是说从所述内燃燃烧室排出的物质至少有一部分流回所述内燃燃烧室，即实现了工质在所述内燃燃烧室和所述气缸活塞机构之间有往复流动。从所述工质闭合回路外向所述内燃燃烧室导入的物质可以是氧化剂、还原剂、压缩气体或高温燃气等。本专利技术中，所述氧化剂传感器是指对所述工质闭合回路中的氧化剂的含量进行检测的装置。所述氧化剂传感器对所述氧化剂控制装置提供信号，所述氧化剂控制装置根据所述氧化剂传感器提供的信号以及预先设定的所述工质闭合回路中静态或动态的氧化剂含量设定值对所述氧化剂控制阀进行控制以增加或减少向所述工质闭合回路中供给氧化剂的量，达到调控所述工质闭合回路中氧化剂的含量的目的。所述氧化剂含量设定值可以是一个数值，也可以是一个数值区间，例如:所述工质闭合回路中的氧化剂含量设定值可以为5%、10%或10°/Γ12%等。所述氧化剂传感器可以设在远离所述内燃燃烧室的所述工质闭合回路上，可保证整个所述工质闭合回路是在富氧(氧含量大于零)状态下工作，使所述内燃燃烧室内发生稳定的燃烧化学反应，同时还可以防止积碳的发生。本专利技术中，所述低温冷源是指能提供温度在0°C以下的低温物质的装置、机构或储罐，例如采用商业购买方式获得的储存有低温物质的储罐，所述低温物质可以是液氮、液氧、液氦或液化空气等。在设置所述内燃燃烧室的结构中，当氧化剂为液氧时，液氧可直接作为所述低温物质。本专利技术中，在设置所述内燃燃烧室的结构中，所述低温冷源以直接与所述工质闭合回路连通使所述低温物质与所述工质闭合回路内的工质混合的方式，或者以经换热装置使所述低温物质与所述工质闭合回路内的工质换热的方式，对所述气缸活塞机构中或即将进入所述气缸活塞机构的工质进行冷却处理；在设置所述加热器的结构中，所述低温冷源以经换热装置使所述低温物质与所述工质闭合回路内的工质换热的方式对所述气缸活塞机构中或即将进入所述气缸活塞机构的工质进行冷却处理。热气机是一种工作循环接近卡诺循环的动力机构，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷气缸非共轭热气机，包括有气缸活塞机构（1）、冷却器（2）、回热器（3）和内燃燃烧室（4），其特征在于：所述气缸活塞机构（1）的气缸与所述冷却器（2）连通；所述冷却器（2）与所述回热器（3）连通；所述回热器（3）与所述内燃燃烧室（4）连通；所述内燃燃烧室（4）与氧化剂源（53）和燃料源（52）连通；在所述气缸活塞机构（1）的气缸上、在所述冷却器（2）上、在所述回热器（3）上、在所述气缸活塞机构（1）的气缸和所述冷却器（2）之间的连通通道上以及在所述冷却器（2）和所述回热器（3）之间的连通通道上中的至少一处设工质导出口（21）。

【技术特征摘要】
2012.02.11 CN 201210030620.0;2012.03.12 CN 20121001.一种冷气缸非共轭热气机，包括有气缸活塞机构(I)、冷却器(2)、回热器(3)和内燃燃烧室(4)，其特征在于:所述气缸活塞机构(I)的气缸与所述冷却器(2)连通；所述冷却器(2)与所述回热器(3)连通；所述回热器(3)与所述内燃燃烧室(4)连通；所述内燃燃烧室(4 )与氧化剂源(53 )和燃料源(52 )连通；在所述气缸活塞机构(I)的气缸上、在所述冷却器(2)上、在所述回热器(3)上、在所述气缸活塞机构(I)的气缸和所述冷却器(2)之间的连通通道上以及在所述冷却器(2)和所述回热器(3)之间的连通通道上中的至少一处设工质导出口(21)。2.如权利要求1所述冷气缸非共轭热气机，其特征在于:在所述工质导出口(21)处设控制阀(6)。3.如权利要求1所述冷气缸非共轭热气机，其特征在于:所述冷气缸非共轭热气机还包括涡轮动力机构(22)，所述涡轮动力机构(22)的工质入口与所述工质导出口(21)连通。4.如权利要求1所述冷气缸非共轭热气机，其特征在于:所述冷气缸非共轭热气机还包括冷凝器...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳北彪，
申请(专利权)人：摩尔动力北京技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11