[發(fā)明專利]閥門式熱氣機(jī)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210119021.6
• 申請(qǐng)日: 2012-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN102661256A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓培洲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 韓培洲
• 主分類號(hào): F03G1/00
• 分類號(hào): F03G1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域????本發(fā)明涉及一種熱氣機(jī)，特別是一種閥門式熱氣機(jī)。

背景技術(shù)????普通熱氣機(jī)主要是指斯特林熱氣機(jī)，這種熱氣機(jī)在結(jié)構(gòu)上雖然沒有閥門機(jī)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)上也較為簡(jiǎn)單，但其運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由于內(nèi)部工質(zhì)是在閉式循環(huán)系統(tǒng)的冷卻器、回?zé)崞骱图訜崞鲀?nèi)來回循環(huán)流動(dòng)的，從而讓流經(jīng)加熱器的工質(zhì)在返回時(shí)被白白加熱，使流過加熱器外圍的高溫介質(zhì)排氣溫度升高，加熱器與外圍的高溫介質(zhì)也不是較為有利的逆流換熱，造成外部加熱系統(tǒng)的熱量損失加大。同時(shí)，在這種普通熱氣機(jī)中，因中間冷卻器、回?zé)崞骱图訜崞鞯忍幍膬?nèi)部容積屬于不利于作功的無益容積，作功過程中加熱器所加熱的高溫工質(zhì)會(huì)部分充添在無益容積內(nèi)，使工質(zhì)吸收的熱量無法全部變成動(dòng)力向外輸出，讓熱氣機(jī)的效率仍未達(dá)到最高狀態(tài)。另外，由于不能在循環(huán)系統(tǒng)中形成太大的無益容積，加熱器等就不能布置在離機(jī)體較遠(yuǎn)的位置，也就不方便再接入另外的采用其它熱源的加熱器，無法同時(shí)利用太陽能等作為第二外部熱源。

發(fā)明目的????本發(fā)明的目的是針對(duì)上述普通熱氣機(jī)的不足提供一種改進(jìn)的閥門式熱氣機(jī)，在這種熱氣機(jī)中，在閥門控制下，只有進(jìn)入主氣缸作功腔的高溫工質(zhì)才能膨脹作功，不會(huì)使作功腔以外的未作功高溫工質(zhì)產(chǎn)生損失，讓熱氣機(jī)的熱量利用效率提高。同時(shí)，因這種熱氣機(jī)的加熱器及與其連通管道內(nèi)的容積不屬于無益容積，不會(huì)讓熱氣機(jī)的效率降低，這樣，在需要利用另外的如太陽能等熱源組成雙熱源動(dòng)力系統(tǒng)時(shí)，在增設(shè)第二個(gè)加熱器后，并不會(huì)降低熱氣機(jī)的效率，從而為今后構(gòu)建能利用太陽能的雙熱源電站及動(dòng)力源等提供了技術(shù)支撐。

本發(fā)明的閥門式熱氣機(jī)包括置于外部加熱系統(tǒng)中的加熱器和其中裝有動(dòng)力活塞的主氣缸，在主氣缸中的動(dòng)力活塞上側(cè)形成作功腔、下側(cè)形成壓縮腔，加熱器的出氣側(cè)與作功腔相連通，壓縮腔與中間冷卻器相連通，主氣缸中的動(dòng)力活塞經(jīng)活塞桿與外面?zhèn)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的曲軸傳動(dòng)相連，其特征在于：主氣缸的壓縮腔經(jīng)出氣單向閥、出氣管路、中間冷卻器和低溫管路后通向副氣缸的供氣腔，副氣缸的工作容積小于主氣缸、或者數(shù)量少于主氣缸，副氣缸中的配汽活塞經(jīng)活塞桿或連桿與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的曲軸傳動(dòng)相連，副氣缸的供氣腔經(jīng)供氣單向閥和供氣管路后直接或經(jīng)回?zé)崞髋c加熱器的進(jìn)氣側(cè)連通，加熱器的出氣側(cè)再經(jīng)高溫管路和通氣閥通向主氣缸的作功腔；在主氣缸內(nèi)的動(dòng)力活塞向下運(yùn)行時(shí)，副氣缸內(nèi)的配氣活塞也被帶動(dòng)同時(shí)向下運(yùn)行，通氣閥被凸輪控制開啟、從加熱器產(chǎn)生的作功氣體經(jīng)通氣閥進(jìn)入主氣缸的作功腔，推動(dòng)動(dòng)力活塞下行作功，主氣缸下側(cè)的壓縮腔所產(chǎn)生的壓縮氣體則經(jīng)出氣單向閥和中間冷卻器進(jìn)入副氣缸的供氣腔；在主氣缸內(nèi)的動(dòng)力活塞向上運(yùn)行時(shí)，主氣缸上側(cè)作功腔的排氣閥和下側(cè)壓縮腔的進(jìn)氣單向閥被凸輪控制開啟，讓動(dòng)力活塞把上側(cè)作功腔內(nèi)的作功后氣體經(jīng)排氣閥向外排出、外面的氣體則經(jīng)進(jìn)氣單向閥進(jìn)入動(dòng)力活塞下側(cè)的壓縮腔，同時(shí)，副氣缸中向上運(yùn)行的配氣活塞也把供氣腔內(nèi)的低溫壓縮氣體經(jīng)開啟的供氣單向閥向外排出、直接或經(jīng)回?zé)崞髁飨蛑糜谕獠考訜嵯到y(tǒng)內(nèi)的加熱器。

在閉式循環(huán)熱氣機(jī)中，副氣缸的供氣腔經(jīng)供氣單向閥、供氣管路、回?zé)崞骱椭袦毓苈吠ㄏ蚣訜崞鞯倪M(jìn)氣側(cè)，回?zé)崞髦糜谥鳉飧椎淖鞴η慌c壓縮腔之間的排氣管路內(nèi)，作功腔經(jīng)排氣閥和排氣管與排氣管路的進(jìn)氣側(cè)連通，排氣管路的出氣側(cè)則經(jīng)進(jìn)氣管和進(jìn)氣單向閥與主氣缸的壓縮腔連通。

為能利用太陽能作為第二熱源，出回?zé)崞骱蟮闹袦毓艿婪殖蓭е鹘刂归y的主中溫管路和帶副截止閥的副中溫管路，主中溫管路通向加熱器的進(jìn)氣側(cè)，副中溫管路經(jīng)第二熱源通道內(nèi)的第二加熱器和帶第二截止閥的外高溫管路通向與主氣缸作功腔連通的高溫管路，從第二加熱器與第二截止閥之間的外高溫管路上接出一條帶旁通截止閥的旁通管路，該旁通管路的另一端與加熱器的進(jìn)氣側(cè)相連通；在利用加熱器外圍的高溫介質(zhì)作為熱源時(shí)，主截止閥開啟，副截止閥、第二截止閥及旁通截止閥關(guān)閉；在利用第二熱源通道內(nèi)的高溫介質(zhì)作為熱源時(shí)，主截止閥和旁通截止閥關(guān)閉，副截止閥和第二截止閥開啟；當(dāng)?shù)诙嵩床荒馨训诙訜崞鲀?nèi)的工質(zhì)加熱到規(guī)定溫度時(shí)，主截止閥和第二截止閥關(guān)閉，副截止閥和旁通截止閥開啟，從第二加熱器流出的工質(zhì)再進(jìn)入加熱器被加熱。

在開式循環(huán)熱氣機(jī)中，從主氣缸的作功腔經(jīng)排氣閥引出的排氣管通向燃燒爐或燃燒器的進(jìn)風(fēng)側(cè)，加熱器置于燃燒爐或燃燒器的爐膛內(nèi)，主氣缸的壓縮腔通過進(jìn)氣單向閥和進(jìn)氣管與外界大氣連通。