CN102562356A

CN102562356A - 外热机

Info

Publication number: CN102562356A
Application number: CN2012100579316A
Authority: CN
Inventors: 徐大江
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2012-07-11
Also published as: CN102720599A; CN102720599B

Abstract

本发明公开一种外热机***，本热机***包括吸热缸头组件、气缸部件、气体增压设备三部分。吸热缸头组件由吸热缸体和吸热芯体组成；气缸部件由进气阀、排气阀、气缸和活塞组成；气体增压设备由风机、储气罐、冷却器和补气泵组成。本发明的热机***结构简单、制造方便，既可以有效地使用低品位能源，也可以实现百瓦以下的领域，同时还能很方便的用于太阳能发电、垃圾发电等新能源领域，有助于有效地开发利用新能源。

Description

外热机

技术领域

本发明涉及外热机领域，特别涉及一种把外部热能转化为机械能的热机***。

背景技术

所谓外热机，是一种使用热源从热机外部加热，完成热能转换成机械能的机械装置。有代表性的是蒸汽机和斯特林发动机。蒸汽机，利用热源对水加热使之产生高压蒸汽，推动汽缸或汽轮机做功。但是蒸汽机需要水资源，同时在中温300～400℃转换效率较低，而且随着温度的降低效率下降较快。斯特林发动机，利用气体的加热膨胀与冷却压缩来做功。斯特林发动机虽不需要水，但是制造精密，密封要求非常高，成本高昂，目前离规模商业化使用仍有不少距离。本技术旨在提出一种使用气体做工质，同时制造容易的外热机。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种外热机，能有效利用气体工质，把热能转化为机械能并且制造成本相对低廉。

为解决上述技术问题，一种外热机，其包括吸热缸头组件、气缸部件，吸热缸头组件由吸热缸体和吸热芯体组成，吸热芯体被固定在吸热缸体内；气缸部件由进气阀、排气阀、气缸和活塞组成，吸热缸体的一端与气缸的一端连接，缸外气体从进气阀进入气缸，气缸内的气体从排气阀排出。吸热缸体与气缸的连接端设置有气体通道。

本发明利用现今内燃机、压缩机领域的成熟制造技术，使机器制造简单同时成本低廉。设计上采用在缸内设置具有大表面积，对工质具有很强加热作用的吸热芯体，同时缸内气体在经活塞压缩后才进入吸热芯体，气体压缩后导热能力线性提高，又进一步加强了对工质的加热作用，使之具备对工质的快速加热作用。本发明的外热机加热过程与内燃机的点火***效果相似，使之具备内燃机相似的循环过程，也就具备了内燃机的高效特性。同时具备利用外热的功能，使之不像内燃机仅仅局限于流体燃料，可以方便利用300℃以上的各种热源,因此，在新能源领域可以大显身手。

本发明结构简单，方便制造，可有效使用300℃以上热源发电，而且不需要水，整体效率高、造价低，并且在采用闭式增压模式后能有效提高单位排量下的功率,同时延长机体的使用寿命。另外本发明也可以用于百瓦以下的领域。

在上述方案基础上，所述的吸热缸体为T形、锥形或矩形，吸热缸体与气缸的连接端设置有隔热圈。

在上述方案基础上，所述的吸热芯体由若干层丝网叠加而成，或由多孔材料烧结而成，或由多层孔板叠加而成，并具有较小的体积表面积比。

在上述方案基础上，所述的活塞端头设置有空心杯，用于防止热量从吸热缸体向活塞传递，活塞壁上设有散热环和密封环，其中，散热环可用于活塞散热，密封环用于阻止气缸内气体泄漏。

在上述方案基础上，所述的进气阀与排气阀轴向平行或镜像对称设置于气缸上。

在上述方案基础上，所述的进气阀与气体增压设备相连。

在上述方案基础上，所述的气体增压设备包括风机、储气罐、冷却器，风机与进气阀连通，自排气阀排出的气体直接进入大气，或者，排气阀与储气罐连通，从气缸排出的气体经冷却器冷却进入储气罐。

在上述方案基础上，所述的储气罐连接风机，用于使储气罐的气体通过进气阀进入气缸。

在上述方案基础上，所述的增压设备还包括补气泵，用于补充外热机运行中泄漏的气体。

可以很方便的用于太阳能发电、垃圾场沼气发电、核能发电等能源领域，有助于开发利用新能源。

本发明的优越功效在于：本发明的外热机***结构简单、制造方便，同时具备较高的热效率，既可以有效地使用低品位能源，也可以实现百瓦以下的领域，同时还能很方便的用于太阳能发电、垃圾发电等新能源领域，有助于有效地开发利用新能源。

附图说明

图1为本发明的具体实施例一的结构示意图；

图2为本发明的具体实施例二的结构示意图；

图3为本发明的具体实施例三的结构示意图；

图4为本发明的具体实施例四的结构示意图；

图5为本发明的具体实施例五的结构示意图；

图6为本发明的具体实施例六的结构示意图；

图中标号说明：

1—吸热缸体； 2—进气阀；

3—排气阀； 4—活塞；

5—气缸； 6—吸热芯体；

7—气体通道； 8—隔热圈；

9—空心杯； 10—散热环；

11—密封环； 12—风机；

13—储气罐； 14—冷却器；

15—补气泵。

具体实施方式

请参阅附图所示，对本发明作进一步描述。

实施例1

如图1所示，为本发明的具体实施例一的结构示意图，包括吸热缸体1、进气阀2、排气阀3、活塞4、气缸5，吸热缸体1的为矩形，其内部固定有吸热芯体6，且其内侧面设置有气体通道7；进气阀2、排气阀3沿气缸5轴向平行布置在气缸5上。进气阀2连接有风机设备，热源对吸热缸体1加热，并将热量传递给吸热芯体6。初始状态，假设缸内有冷气，活塞4在图示的气缸5的最右端，进气阀2、排气阀3均处于关闭状态。活塞4向左运动，缸内气体在活塞4的压缩下通过气体通道7进入吸热芯体6吸收热能。压缩完毕，活塞4在气体的膨胀压力下向右运动，对外做功，在接近最右端时进气阀2、排气阀3打开，缸外冷气体在风机设备的增压作用下从进气阀2进入气缸5，推动缸内热气从排气阀3排出，执行换气过程。换气完毕，进气阀2、排气阀3关闭。活塞向左运动继续下个循环。

实施例2

如图2所示，为本发明的具体实施例二的结构示意图，包括吸热缸体1、进气阀2、排气阀3、活塞4、气缸5，吸热缸体1的为矩形，其内部固定有吸热芯体6，且其内侧面设置有气体通道7；进气阀2、排气阀3沿气缸5镜像对称布置于气缸5上。热源对吸热缸体1加热，并将热量传递给吸热芯体6。初始状态，假设缸内有冷气，活塞4在图示的气缸5的最右端，进气阀2、排气阀3均处于关闭状态。活塞4向左运动，缸内气体在活塞4的压缩下通过气体通道7进入吸热芯体6吸收热能。压缩完毕，活塞4在气体的膨胀压力下向右运动，对外做功，在接近最右端时排气阀3打开，活塞4向左运动，缸内气体在活塞4的推动作用下排出气缸5，活塞4到达最左端，排气阀3关闭，进气阀2打开，活塞4向右运动，缸外气体通过进气阀2进入气缸5，活塞到达最右端，进气阀2关闭，完成换气过程。换气完毕，活塞向左运动继续下个循环。

实施例3

如图3所示，为本发明的具体实施例三的结构示意图，包括吸热缸体1、进气阀2、排气阀3、活塞4、气缸5，吸热缸体1的为矩形，内嵌于气缸内，其内部固定有吸热芯体6，且其内侧面设置有气体通道7；进气阀2、排气阀3沿气缸5轴向平行布置在气缸5上。进气阀2连接有风机设备，热源对吸热缸体1加热，并将热量传递给吸热芯体6。初始状态，假设缸内有冷气，活塞4在图示的气缸5的最右端，进气阀2、排气阀3均处于关闭状态。活塞4向左运动，缸内气体在活塞4的压缩下通过气体通道7进入吸热芯体6吸收热能。压缩完毕，活塞4在气体的膨胀压力下向右运动，对外做功，在接近最右端时进气阀2、排气阀3打开，缸外冷气体在风机设备的增压作用下从进气阀2进入气缸5，推动缸内热气从排气阀3排出，执行换气过程。换气完毕，进气阀2、排气阀3关闭。活塞向左运动继续下个循环。

实施例4

如图4所示，为本发明的具体实施例四的结构示意图，包括吸热缸体1、进气阀2、排气阀3、活塞4、气缸5，吸热缸体1的为T形，其内部固定有吸热芯体6，且其内侧面设置有气体通道7；进气阀2、排气阀3沿气缸5轴向平行布置于气缸5上。吸热缸体1小头与气缸5相连，热源对大头加热。吸热缸体1上设置有隔热圈8，活塞4上设置有空心杯9、散热环10、密封环11，隔热圈8和空心杯9均用来防止热量从吸热缸体1向活塞4传递，散热环10用于活塞4散热，密封环11用于阻止气缸5内气体泄漏；进气阀2连接有风机设备，热源对吸热缸体1加热，并将热量传递给吸热芯体6。初始状态，假设气缸内有冷气，活塞4在图示的气缸5的最右端，进气阀2、排气阀3均处于关闭状态。活塞4向左运动，缸内气体在活塞4的压缩下通过气体通道7进入吸热芯体6吸收热能。压缩完毕，活塞4在气体的膨胀压力下向右运动，对外做功，在接近最右端时进气阀2、排气阀3打开，缸外冷气体在风机设备的增压作用下从进气阀2进入气缸5，推动缸内热气从排气阀3排出，执行换气过程。换气完毕，进气阀2、排气阀3关闭。活塞4向左运动继续完成下个循环。

实施例5

如图5所示，为本发明的具体实施例五的结构示意图，包括吸热缸体1、进气阀2、排气阀3、活塞4、气缸5，吸热缸体1的为锥形，其内部固定有吸热芯体6，且其内侧面设置有气体通道7；进气阀2、排气阀3沿气缸5轴向平行布置于气缸5上。吸热缸体1小头与气缸5相连，热源对大头加热。吸热缸体1上设置有隔热圈8，活塞4上设置有空心杯9、散热环10、密封环11，隔热圈8和空心杯9均用来防止热量从吸热缸体1向活塞4传递，散热环10用于活塞4散热，密封环11用于阻止气缸5内气体泄漏；进气阀2连接气体增压设备，气体增压设备包括风机12、储气罐13、冷却器14、补气泵15，进气阀2与风机12连接，排气阀3与冷却器14连接。冷却器14用于将从排气阀3排出的热气冷却，储气罐13用于储存冷却后的气体，风机12用于使进气阀2处的气体压力大于排气阀3处的气体压力，补气泵15用于补充***运行中泄漏的气体。热源对吸热缸体加热，并将热量传递给吸热芯体6。初始状态，假设气缸内有冷气，活塞4在图示的气缸5的最右端，进气阀2、排气阀3均处于关闭状态。活塞4向左运动，缸内气体在活塞4的压缩下通过气体通道7进入吸热芯体6吸收热能。压缩完毕，活塞4在气体的膨胀压力下向右运动，对外做功，在接近最右端时进气阀2、排气阀3打开，缸外冷气体在增压设备风机12的增压作用下从进气阀2进入气缸5，推动缸内热气从排气阀3排出，执行换气过程。换气完毕，进气阀2、排气阀3关闭。活塞4向左运动继续完成下个循环。

实施例6

如图6所示，为本发明的具体实施例六的结构示意图，包括吸热缸体1、进气阀2、排气阀3、活塞4、气缸5，吸热缸体1的为锥形，其内部固定有吸热芯体6，且其内侧面设置有气体通道7；进气阀2、排气阀3沿气缸5镜像对称布置于气缸5上。吸热缸体1小头与气缸5相连，热源对大头加热。吸热缸体1上设置有隔热圈8，活塞4上设置有空心杯9、散热环10、密封环11，隔热圈8和空心杯9均用来防止热量从吸热缸体1向活塞4传递，散热环10用于活塞4散热，密封环11用于阻止气缸5内气体泄漏；进气阀2连接气体增压设备，气体增压设备包括储气罐13、冷却器14、补气泵15，排气阀3与冷却器14连接。冷却器14用于将从排气阀3排出的热气冷却，储气罐13用于储存冷却后的气体，补气泵15用于补充***运行中泄漏的气体。热源对吸热缸体加热，并将热量传递给吸热芯体6。初始状态，假设活塞4在图示的气缸5的最左端，进气阀2、排气阀3均处于关闭状态。进气阀打开，活塞4向右运动，储气罐13内的气体被吸入缸内，活塞运动到最右端，吸气完毕。进气阀2关闭，活塞向左运动，气体在活塞4的压缩下通过气体通道7进入吸热芯体6吸收热能。压缩完毕，活塞4在气体的膨胀压力下向右运动，对外做功，在活塞接近最右端时做功完毕，排气阀3打开，活塞向左运动，缸内热气从排气阀3进入冷却器14，再经过冷却器14冷却后进入储气罐13，当活塞运动到最左端，排气完成，排气阀3关闭。进气阀2打开，活塞4向左运动继续完成下个循环。

Claims

1.一种外热机，其特征在于：包括吸热缸头组件、气缸部件，吸热缸头组件由吸热缸体和吸热芯体组成，吸热芯体被固定在吸热缸体内；气缸部件由进气阀、排气阀、气缸和活塞组成，吸热缸体的一端与气缸的一端连接，缸外气体从进气阀进入气缸，气缸内的气体从排气阀排出。

2.根据权利要求1所述的外热机，其特征在于：所述的吸热缸体为T形、锥形或矩形，吸热缸体与气缸的连接端设置有气体通道。

3.根据权利要求1所述的外热机，其特征在于：所述的吸热芯体由若干层丝网叠加而成，或由多孔材料构成，或由多层孔板叠加而成，并具有较小的体积表面积比。

4. 根据权利要求1所述的外热机，其特征在于：所述的活塞端头设置有空心杯，活塞壁上设有散热环和密封环。

5. 根据权利要求1所述的外热机，其特征在于：所述的进气阀与排气阀轴向平行或镜像对称设置于气缸上。

6. 根据权利要求1所述的一种外热机***，其特征在于：所述的进气阀相连一气体增压设备，所述的气体增压设备包括风机、储气罐、冷却器，风机与进气阀连通，排气阀与储气罐连通，从气缸排出的气体经冷却器冷却进入储气罐。

7.根据权利要求6述的外热机，其特征在于：所述的储气罐连接风机，用于使储气罐的气体通过进气阀进入气缸。

8.根据权利要求6或7所述的外热机，其特征在于：所述的增压设备还包括补气泵，用于补充外热机运行中泄漏的气体。

9.根据权利要求1至8所述的外热机的用途，用于太阳能发电、垃圾场沼气发电、核能发电。