外熱式發(fā)動的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種外熱式發(fā)動機，該外熱式發(fā)動機包括壓縮冷卻部分、加熱膨脹部分、回?zé)崞?，其主要設(shè)計在于所述壓縮冷卻部分包括至少兩臺以串聯(lián)形式連接的雙作用壓縮機，相鄰兩臺壓縮機之間設(shè)置冷卻器；膨脹部分包括至少兩臺以串聯(lián)形式連接的雙作用膨脹機，每臺膨脹機的進氣口前連接加熱器；壓縮冷卻部分與加熱膨脹部分連接有回?zé)崞?。工作原理為空氣?jīng)過多級壓縮中間冷卻，回?zé)嵛鼰幔嗉壖訜崤蛎?，最后一級膨脹機排氣進入回?zé)崞髯鳛闊嵩?。本實用新型具有熱效率高、燃料適應(yīng)性好、熱源來源廣泛、運行穩(wěn)定、污染小等優(yōu)點，適合作為外熱式發(fā)動機，或同類產(chǎn)品的改進。
【專利說明】外熱式發(fā)動機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及發(fā)動機，是一種外熱式發(fā)動機。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機一般指的是熱機，是一種將燃料，或者其他能源轉(zhuǎn)換為工質(zhì)的熱能并將熱能進一步轉(zhuǎn)化為機械能輸出的一種裝置。
[0003]隨著經(jīng)濟社會發(fā)展，人類對動力以及電力需求不斷增長，但是化石能源的枯竭以及燃燒利用化石能源引起的環(huán)境污染給社會帶來了巨大的負面影響。尋求一種新的高效環(huán)保發(fā)動機以及可以利用多種能源形式比如氣體，液體，固體形式能源、可再生能源(太陽能、生物質(zhì)、地?zé)崮艿?的多燃料多熱源發(fā)動機是目前解決能源動力問題的一個重要手段。
[0004]內(nèi)燃機是一種傳統(tǒng)的，利用非常廣泛的發(fā)動機。顧名思義，內(nèi)燃機是一種燃料在氣缸內(nèi)部燃燒，最常見的是汽油機和柴油機。由于燃料燃燒是在短時間、間歇式等限制條件下進行的，造成燃料燃燒不充分，尾氣污染嚴(yán)重，變工況效率差，發(fā)動機磨損，維護成本高，對燃料質(zhì)量要求高，爆燃以及噪音振動等許多缺點。內(nèi)燃機目前是一種相對很成熟的技術(shù)，但其發(fā)展由于受到上述缺點影響而受到一定限制。
[0005]外熱機也是一種古老的發(fā)動機，由外部熱源為發(fā)動機內(nèi)部工質(zhì)提供熱量，內(nèi)部工質(zhì)吸收熱量后做功輸出，若外部熱源有燃燒提供，也稱為外燃機。常見的外熱機有斯特林發(fā)動機。這種發(fā)動機是倫敦的牧師Robert Stirling于1816年發(fā)明的,被命名為“斯特林發(fā)動機”(Stirling engine)。斯特林發(fā)動機是獨特的熱機,因為他們理論上的效率幾乎等于理論最大效率(卡諾循環(huán)效率，圖5是卡諾循環(huán)的溫熵圖，理論上發(fā)動機能達到的效率上限，有等熵壓縮過程1-2，等溫吸熱過程2-3，等熵膨脹過程3-4和等溫放熱過程4-1組成)。圖3是現(xiàn)有的斯特林機結(jié)構(gòu)原理圖。圖4是理想斯特林機循環(huán)的溫熵圖，由等溫放熱過程
1-2，等容回?zé)岱艧徇^程2-3，等溫吸熱過程3-4，以及等容回?zé)嵛鼰徇^程組成。斯特林機是一種外熱發(fā)動機，燃料在工質(zhì)工作腔外的燃燒室內(nèi)連續(xù)地燃燒，通過換熱器將熱量傳給發(fā)動機內(nèi)部的工質(zhì)。斯特林循環(huán)是一種閉式循環(huán)，可以選擇工質(zhì)、氫氣以及氦氣等作為內(nèi)部工質(zhì)。
[0006]外熱機相對于內(nèi)燃機一個突出優(yōu)點在于其可以利用多種燃料以及多種熱源，比如氣體、液體、固體燃料，熱值較低的燃料比如沼氣、生物質(zhì)，成分復(fù)雜燃料如煤炭。由于外熱機可以利用連續(xù)、長時間的燃燒能夠?qū)⑷剂铣浞秩紵岣呷紵?，大大減少污染物排放。還利用太陽能、地?zé)崮?、核能以及一些工業(yè)廢熱等熱源，還可以用在一些特殊裝置中，比如潛艇以及太空動力設(shè)備等。
[0007]除了將發(fā)動機分為內(nèi)燃機和外熱機外，還可以按照發(fā)動機內(nèi)部運動方式分為往復(fù)式發(fā)動機以及旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機。上面提到的汽油機、柴油機以及斯特林機都是屬于往復(fù)式發(fā)動機，其主要特征為活塞、氣缸結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機中，常用的燃氣輪機和蒸汽輪機。其中，圖6是現(xiàn)有燃氣輪機循環(huán)的溫熵圖，有等熵壓縮過程1-2，等壓吸熱過程2-3，等熵膨脹過程3-4以及等壓放熱過程4-1組成，分別對應(yīng)工質(zhì)經(jīng)過壓氣機壓縮，進入燃燒室燃燒，再進入渦輪機以及排氣這四個過程。高溫燃氣膨脹時對渦輪機做功，對外輸出機械功。蒸汽輪機需要較大體積的渦輪機、凝汽器、鍋爐等設(shè)備，體積膨大，一般用于大功率的火力發(fā)電廠。因此，燃氣輪機的應(yīng)用范圍更廣一些。
[0008]如上所述，燃氣輪機的燃燒是在發(fā)動機內(nèi)部進行，燃燒產(chǎn)物進入渦輪機，因此從廣義上也屬于內(nèi)燃式發(fā)動機，但由于其旋轉(zhuǎn)運動方式，使得氣流的流動連續(xù)，進而使得燃燒過程較完全。但由于其仍然屬于內(nèi)燃的方式，對燃料的要求同樣較高。因此很早就提出了外熱式燃氣輪機的概念。20世紀(jì)五十年代，Donaid L.等就對燃煤的外熱式燃氣輪機進行了研究。外熱式燃氣輪機的熱力循環(huán)過程:工質(zhì)經(jīng)過壓縮機壓縮，進入高溫換熱熱器與燃料在燃燒室排放的高溫燃氣進行熱交換，吸收熱量后成為高溫高壓工質(zhì)，高溫高壓工質(zhì)進入渦輪機進行膨脹做功，膨脹后壓力基本為大氣壓，從渦輪機排出的工質(zhì)進入燃燒室，與燃料混合燃燒，形成高溫燃氣，并進入高溫換熱器，與從壓縮機來的壓縮工質(zhì)進行換熱，將熱量傳輸給壓縮工質(zhì)，自身降低溫度，最后廢氣排出。其循環(huán)特征為工質(zhì)經(jīng)過壓縮，回?zé)?，膨脹之后才?jīng)過燃燒，是一種利用尾部排氣再燃燒的熱力循環(huán)方式。圖7是現(xiàn)有外熱式燃氣輪機循環(huán)的溫熵圖，有等熵壓縮過程1-2，等壓吸熱過程2-3，等熵膨脹過程3-4，以及等壓加熱過程4-5以及等壓放熱過程5-1組成。
[0009]由于燃氣輪機的循環(huán)特征決定了要有高的熱效率，必須將工質(zhì)加熱到很高溫度，通常達到一千攝氏度以上，因此對發(fā)動機材料的要求很高，工藝較復(fù)雜。此外當(dāng)燃氣輪機設(shè)計功率變小以后(比如作為車用、分布式能源等用途時)，由于一些流動損失加大等原因，使得其效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了克服上述常見發(fā)動機的一些缺點，如內(nèi)燃機的燃料燃燒不充分，尾氣污染嚴(yán)重，變工況效率差，發(fā)動機磨損，對燃料質(zhì)量要求高，爆燃以及噪音振動等缺點；燃氣輪機對燃料要求高，外熱式燃氣輪機對燃料要求性降低，但兩者都需要較大功率以及很高的工質(zhì)溫度才能有較高的熱效率，對材料要求較高，制造成本高等缺點，本實用新型提出了 一種新型的外熱式發(fā)動機，能夠為中低功率要求的場合提供動力。其目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0011]該外熱式發(fā)動機包括壓縮冷卻部分、加熱膨脹部分和回?zé)崞?，其結(jié)構(gòu)要點在于所述壓縮冷卻部分包括至少兩臺以串聯(lián)形式連接的雙作用壓縮機，即前一級雙作用壓縮機的排氣口連接后一級雙作用壓縮機的進氣口，且相鄰兩臺雙作用壓縮機之間的通路上設(shè)置冷卻器用來冷卻從前一級雙作用壓縮機排氣口出來的工質(zhì)；所述加熱膨脹部分包括至少兩臺以串聯(lián)形式連接的雙作用膨脹機，即前一級雙作用膨脹機的排氣口連接后一級雙作用膨脹機的進氣口，且每臺雙作用膨脹機的進氣口前都連接加熱器用來加熱進入雙作用膨脹機的工質(zhì)；所述回?zé)崞骼淞黧w側(cè)連接最后一級雙作用壓縮機排氣口和第一級雙作用膨脹機進氣口前的加熱器的冷流體側(cè)入口，所述回?zé)崞鞯臒崃黧w側(cè)連接工質(zhì)流經(jīng)的最后一個加熱器的熱流體側(cè)出口和發(fā)動機的排氣口。所述回?zé)崞鳠崃黧w側(cè)出口接入到第一級雙作用壓縮機入口，構(gòu)成一個閉式熱力循環(huán)。所述回?zé)崞鳠崃黧w側(cè)出口增設(shè)一個冷卻器，經(jīng)過該冷卻器冷卻的工質(zhì)進入發(fā)動機第一級雙作用壓縮機進口，構(gòu)成一個閉式熱力循環(huán)。閉式循環(huán)的工質(zhì)除了空氣外，可以選擇氫氣、氦氣、二氧化碳等氣體，不同的工質(zhì)的熱力學(xué)熱性不同，而且傳熱特性也不同，這樣可以選擇合適的工質(zhì)提高發(fā)動機性能。所述的雙作用壓縮機和雙作用膨脹機的進氣和排氣通過凸輪氣閥機構(gòu)進行控制。所述的雙作用壓縮機排氣口接入冷卻器熱流體側(cè)入口或者回?zé)崞骼淞黧w側(cè)入口時，其排氣口管路合并之后再接入冷卻器或者回?zé)崞魅肟?；當(dāng)冷卻器熱流體側(cè)出口接入雙作用壓縮機的進氣口時，其出口管路分為兩路分別接入雙作用壓縮機氣缸兩端的進氣口 ；當(dāng)雙作用膨脹機排氣口接入加熱器冷流體側(cè)入口或者回?zé)崞鳠崃黧w側(cè)入口時，其排氣口管路合并之后再接入加熱器或者回?zé)崞?；?dāng)加熱器冷流體側(cè)出口接入雙作用膨脹機的進氣口時，其出口管路分為兩路分別接入雙作用膨脹機氣缸兩端的進氣口。所述的雙作用壓縮機和雙作用膨脹機的活塞桿直線運動通過曲柄連桿機構(gòu)轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運動輸出，或者是通過斜盤機構(gòu)轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運動輸出。所述的冷卻器的冷卻介質(zhì)采用水。所述的加熱器的熱源為燃燒器，燃燒器的燃料為氣體、液體、固體燃料其中的一種或任意組合。或者，所述的加熱器的熱源為太陽能、核能、地?zé)崮芑蛘吖I(yè)余熱。
[0012]該外熱式發(fā)動機工作的基本原理是，吸入的工質(zhì)經(jīng)過雙作用壓縮機壓縮，以及經(jīng)過兩個相鄰雙作用壓縮機之間設(shè)有冷卻器的冷卻，從末級雙作用壓縮機出來的工質(zhì)進入回?zé)崞骼淞黧w側(cè)并與從末級加熱器排出的高溫工質(zhì)換熱，從回?zé)崞鞒鰜淼膲嚎s工質(zhì)進入加熱器加熱，加熱后壓縮工質(zhì)進入雙作用膨脹機膨脹做功，壓縮工質(zhì)從最后一級雙作用膨脹機排出后進入回?zé)崞鳠崃黧w側(cè)與從末級雙作用壓縮機出來的壓縮工質(zhì)換熱，最后排出發(fā)動機。
[0013]通過采用多級壓縮中間冷卻以及多級膨脹中間加熱可以有效的降低發(fā)動機低溫端放熱以及高溫端吸熱時的溫差，降低了系統(tǒng)熵產(chǎn)，提高系統(tǒng)的效率。此外壓縮過程中的中間冷卻可以較少該過程中外界對氣體做的功。這意味著可以降低工質(zhì)的溫度(可以較少高溫合金的使用，降低成本)而保證有較高的熱效率。這種串聯(lián)形式不同于將多個簡單的單級壓縮膨脹且具有回?zé)徇^程的外熱式發(fā)動機并聯(lián)。因為每個外熱式熱機需要一個回?zé)崞?，但此處整個發(fā)動機只需要一個回?zé)崞鳎瑴p少了發(fā)動機結(jié)構(gòu)，減輕了重量，節(jié)省了材料。此外，從熱力循環(huán)角度來講本實用新型的外熱式發(fā)動機的熱力循環(huán)與簡單的單級壓縮膨脹具有回?zé)徇^程的外熱式發(fā)動機的熱力循環(huán)有著本質(zhì)區(qū)別。
[0014]本實用新型中采用的雙作用往復(fù)式壓縮機和雙作用往復(fù)式膨脹機具有活塞-氣缸結(jié)構(gòu)。所謂的雙作用活塞-氣缸結(jié)構(gòu)是指，氣缸被活塞分成上下兩個氣缸空間，當(dāng)活塞上行和下行的時候，都有工質(zhì)在上下兩個氣缸中，都能完成有效的工作過程。單作用活塞-氣缸結(jié)構(gòu)就只能在活塞完成下行和上行兩個沖程才完成吸氣壓縮過程或者膨脹排氣過程。本實用新型中使用雙作用活塞-氣缸結(jié)構(gòu)不僅可以提高功率密度，還有一個重要作用就是通過將從雙作用氣缸兩端排氣管路合并再連接到換熱器(冷卻器，回?zé)崞饕约凹訜崞?，當(dāng)活塞下行和上行的時候都有氣流流出，能夠?qū)Q熱器以及燃燒室提供一個準(zhǔn)連續(xù)的氣流，強化了換熱效果。單作用氣缸在曲軸旋轉(zhuǎn)一周時，只有活塞上行或下行時有工質(zhì)進入氣缸或排出氣缸，氣流是間歇性的，有一半時間以上氣流是停滯的，這對換熱器換熱效果有很大不利影響。因此本實用新型采用雙作用氣缸較好的解決了這個問題，強化了換熱器的換熱效果，避免了單作用氣缸形式的外熱發(fā)動機的弊端。雙作用氣缸的兩端各有進氣口和排氣口，通過閥門控制氣流的進出。閥門開關(guān)的時間可以按照傳統(tǒng)的內(nèi)燃機的凸輪結(jié)構(gòu)進行控制?；钊麠U的直線運動可以通過曲柄連桿結(jié)構(gòu)或者斜盤結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運動輸出，方便后續(xù)利用。[0015]本實用新型中采用膨脹排氣后的回?zé)徇^程，由于從膨脹機出來的工質(zhì)壓力已經(jīng)較低了，但是溫度還是很高，將此排氣通入回?zé)崞鞯臒崃黧w側(cè)入口，用來加熱從末級雙作用壓縮機出來的壓縮工質(zhì)，減少了排氣的熱量損失。
[0016]本實用新型的外熱式發(fā)動機的功率調(diào)節(jié)可以通過在進氣口增設(shè)一個控制閥門根據(jù)發(fā)動機的功率需要調(diào)節(jié)工質(zhì)進入量的大小。加熱器輸入熱量進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，保證發(fā)動機所需的熱量輸入。根據(jù)權(quán)利要求1所述的外熱式發(fā)動機，其特征在于所述的加熱器的熱量可由增設(shè)的燃燒器提供，燃燒器的燃料為氣體、液體和固體燃料，還可以由太陽能、核能、地?zé)崮芑蛘吖I(yè)余熱來提供。
[0017]本實用新型相比于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點是:
[0018]與傳統(tǒng)內(nèi)燃機相比較，有較高的熱力循環(huán)效率以及功率密度；使用壽命長，由于不像內(nèi)燃機高溫火焰直接作用于氣缸，活塞以及氣閥上，這些部件壽命更長，采用外熱式燃燒避免了爆震，積炭等不利影響，運動部件只與干凈的工質(zhì)接觸，也使得運動部件壽命增加；穩(wěn)定的外部燃燒室燃燒使得燃料的可以充分燃燒，減少污染物排放，發(fā)動機噪音和振動小；可以使用多種燃料，氣體、液體、固體、生物質(zhì)以及沼氣等；加熱器除了可以利用燃燒的釋放的熱兩外，還可以利用太陽能、核能、地?zé)崮芤约捌渌子诘玫降臒嵩串a(chǎn)生機械能輸出。
[0019]與斯特林機為代表的外熱機相比較，避免了斯特林機中加熱器、回?zé)崞?、冷卻器等造成的死體積的影響，使得發(fā)動機設(shè)計優(yōu)化更易實現(xiàn)較理想效果；提高了發(fā)動機效率及功率密度，使得外熱機功率性能更加接近內(nèi)燃機；發(fā)動機許多部件以及控制和現(xiàn)在的內(nèi)燃機有很多共同點，增加了實際可行性，降低研發(fā)生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型實施方案的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0021]圖2是本實用新型實施方案的的工質(zhì)溫熵圖。
[0022]圖3是現(xiàn)有的斯特林機結(jié)構(gòu)原理圖。
[0023]圖4是理想斯特林機循環(huán)的溫熵圖，由等溫放熱過程1-2，等容回?zé)岱艧徇^程2-3，等溫吸熱過程3-4，以及等容回?zé)嵛鼰徇^程組成。
[0024]圖5是卡諾循環(huán)的溫熵圖，理論上發(fā)動機能達到的效率上限，有等熵壓縮過程
1-2，等溫吸熱過程2-3，等熵膨脹過程3-4和等溫放熱過程4-1組成。
[0025]圖6是現(xiàn)有燃氣輪機循環(huán)的溫熵圖，有等熵壓縮過程1-2，等壓吸熱過程2-3，等熵膨脹過程3-4以及等壓放熱過程4-1組成。
[0026]圖7是現(xiàn)有外熱式燃氣輪機循環(huán)的溫熵圖，有等熵壓縮過程1-2，等壓吸熱過程
2-3，等熵膨脹過程3-4，以及等壓加熱過程4-5以及等壓放熱過程5-1組成。
[0027]圖1中序號的名稱為:1、雙作用壓縮機，2、冷卻器，3、回?zé)崞鳎?、加熱器，5、雙作用膨脹機，6、熱源。
【具體實施方式】
[0028]現(xiàn)結(jié)合附圖，以具體實施為例對本實用新型作進一步說明。
[0029]如圖1所不,該外熱式發(fā)動機主要包括三個雙作用壓縮機、兩個冷卻器、一個回?zé)崞?、三個雙作用膨脹機、三個加熱器、工質(zhì)閥和工質(zhì)過濾器，具體的結(jié)構(gòu)連接為:三個雙作用壓縮機串聯(lián)，并且相鄰的兩個雙作用壓縮機之間設(shè)置冷卻器，從一級雙作用壓縮機氣缸兩端的排氣口出來的兩個管路合并后接入一級冷卻器冷流體側(cè)的入口，在冷卻器冷流體側(cè)的出口的管路再次分為兩路接入二級雙作用壓縮機氣缸兩端的兩個進氣口。二級雙作用壓縮機和二級冷卻器，以及二級冷卻器和三級雙作用壓縮機的連接方式與前面的連接方式相同。從三級雙作用壓縮機氣缸兩端排氣口出來的管路合并后接入回?zé)崞骼淞黧w側(cè)入口，回?zé)崞骼淞黧w側(cè)出口接入一級加熱器冷流體側(cè)入口。加熱器與雙作用膨脹機串聯(lián)，具體是:一級加熱器冷流體側(cè)出口管路分為兩路分別接入一級雙作用膨脹機氣缸兩端的進氣口，其兩端的兩個排氣口管路合并后再接入二級加熱器冷流體側(cè)入口，二級加熱器與二級雙作用膨脹機，以及三級加熱器與三級雙作用膨脹機之間的連接方式與此相同。從三級雙作用膨脹氣缸兩端排氣口出來的管路合并之后再接入回?zé)崞鳠崃黧w側(cè)入口，回?zé)崞鳠崃黧w側(cè)出口通過管路通向發(fā)動機外界。
[0030]發(fā)動機具體工作流程為:工質(zhì)通過工質(zhì)過濾器，通過工質(zhì)流量控制閥，進入一級雙作用壓縮機，工質(zhì)狀態(tài)為圖2溫熵圖所示的點1，經(jīng)過壓縮后，達到狀態(tài)點2。工質(zhì)從一級雙作用壓縮機中排出，進入一級冷卻器，經(jīng)過冷卻后，工質(zhì)達到狀態(tài)點3。工質(zhì)再進入二級雙作用壓縮機，經(jīng)過壓縮后，工質(zhì)狀態(tài)達到點4。壓縮工質(zhì)進入二級冷卻器冷卻，工質(zhì)達到狀態(tài)點
5。冷卻后的工質(zhì)進入到三級雙作用壓縮機，經(jīng)壓縮后，工質(zhì)達到狀態(tài)點6。從三級雙作用壓縮機排出的工質(zhì)，進入回?zé)崞髋c從一級加熱器排出的高溫燃氣進行熱交換，溫度升高，壓縮工質(zhì)達到狀態(tài)點7。壓縮工質(zhì)進入一級加熱器，進一步提高溫度，達到狀態(tài)點8。高溫高壓的工質(zhì)進入雙作用膨脹機膨脹做功后，壓力和溫度降低，達到狀態(tài)點9，再進入二級加熱器，提高溫度到狀態(tài)點10。高溫工質(zhì)進入二級雙作用膨脹機膨脹做功后，壓力和溫度降低，達到狀態(tài)點11，在進入三級加熱器，提高溫度到狀態(tài)點12。高溫工質(zhì)進入三級雙作用膨脹機膨脹做功，溫度和壓力下降，達到狀態(tài)點13。從三級雙作用膨脹機出來的工質(zhì)進入回?zé)崞髋c從三級雙作用壓縮機出來的壓縮工質(zhì)進行熱交換，溫度進一步降低，最后從發(fā)動機中排出。壓縮機的冷卻方式，圖1中采用了風(fēng)冷(同樣的可以采用水冷)，風(fēng)機從周圍環(huán)境中吸入冷工質(zhì)，使得冷工質(zhì)進入一級和二級冷卻器，與壓縮工質(zhì)進行熱交換，最后排出發(fā)動機。
[0031]該例子中采用了雙作用氣缸結(jié)構(gòu)，很好的解決了往復(fù)式活塞發(fā)動機工作間歇的缺點，使得換熱器中的氣流穩(wěn)定，大大提高了換熱效率，對整個發(fā)動機效果有著較大作用。
[0032]活塞桿的直線運動可以通過傳統(tǒng)內(nèi)燃機的曲柄連桿機構(gòu)或者斜盤結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動輸出。由于采用了多缸設(shè)計，可以使得動力輸出更加平穩(wěn)。發(fā)動機功率控制可以通過工質(zhì)過濾器后的閥門來控制流量，并配合加熱器的熱量輸入，使得發(fā)動機熱端溫度保持穩(wěn)定。通過這種方式可以方便的調(diào)節(jié)發(fā)動機功率,并使得發(fā)動機調(diào)功率時有較快的響應(yīng)時間。
【權(quán)利要求】
1.一種外熱式發(fā)動機，該外熱式發(fā)動機包括壓縮冷卻部分、加熱膨脹部分和回?zé)崞?，其特征在? 所述壓縮冷卻部分包括至少兩臺以串聯(lián)形式連接的雙作用壓縮機，即前一級雙作用壓縮機的排氣口連接后一級雙作用壓縮機的進氣口，且相鄰兩臺雙作用壓縮機之間的通路上設(shè)置冷卻器用來冷卻從前一級雙作用壓縮機排氣口出來的工質(zhì)； 所述加熱膨脹部分包括至少兩臺以串聯(lián)形式連接的雙作用膨脹機，即前一級雙作用膨脹機的排氣口連接后一級雙作用膨脹機的進氣口，且每臺雙作用膨脹機的進氣口前都連接加熱器用來加熱進入雙作用膨脹機的工質(zhì)； 所述最后一級雙作用壓縮機的排氣口連接所述回?zé)崞鞯睦淞黧w側(cè)入口，回?zé)崞鞯睦淞黧w側(cè)出口連接所述第一級雙作用膨脹機進氣口前的加熱器的冷流體側(cè)入口； 所述最后一級雙作用膨脹機的排氣口連接所述回?zé)崞鞯臒崃黧w側(cè)入口，回?zé)崞鞯臒崃黧w側(cè)出口連接該外燃式發(fā)動機的排氣口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外熱式發(fā)動機，其特征在于所述回?zé)崞鳠崃黧w側(cè)出口接入到第一級雙作用壓縮機入口，構(gòu)成一個閉式熱力循環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外熱式發(fā)動機，其特征在于在所述回?zé)崞鳠崃黧w側(cè)出口增設(shè)一個冷卻器，經(jīng)過該冷卻器冷卻的工質(zhì)進入發(fā)動機第一級雙作用壓縮機進口，構(gòu)成一個閉式熱力循環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外熱式發(fā)動機，其特征在于:所述的雙作用壓縮機和雙作用膨脹機的進氣和排氣通過凸輪氣閥機構(gòu)進行控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外熱式發(fā)動機，其特征在于所述的雙作用壓縮機排氣口接入冷卻器熱流體側(cè)入口或者回?zé)崞骼淞黧w側(cè)入口時，其排氣口管路合并之后再接入冷卻器或者回?zé)崞魅肟?；當(dāng)冷卻器熱流體側(cè)出口接入雙作用壓縮機的進氣口時，其出口管路分為兩路分別接入雙作用壓縮機氣缸兩端的進氣口 ；當(dāng)雙作用膨脹機排氣口接入加熱器冷流體側(cè)入口或者回?zé)崞鳠崃黧w側(cè)入口時，其排氣口管路合并之后再接入加熱器或者回?zé)崞?；?dāng)加熱器冷流體側(cè)出口接入雙作用膨脹機的進氣口時，其出口管路分為兩路分別接入雙作用膨脹機氣缸兩端的進氣口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外熱式發(fā)動機，其特征在于所述的雙作用壓縮機和雙作用膨脹機的活塞桿直線運動通過曲柄連桿機構(gòu)轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運動輸出，或者是通過斜盤機構(gòu)轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運動輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外熱式發(fā)動機，其特征在于所述的冷卻器的冷卻介質(zhì)采用水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外熱式發(fā)動機，其特征在于所述的加熱器的熱源為燃燒器燃燒的高溫燃氣，燃燒器的燃料為氣體、液體、固體燃料其中的一種或任意組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外熱式發(fā)動機，其特征在于所述的加熱器的熱源為太陽能、核能、地?zé)崮芑蛘吖I(yè)余熱。
【文檔編號】F02G1/043GK203717159SQ201320880679
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】楊浩仁 申請人:楊浩仁