[实用新型]液体活塞热气机

说明书

技术领域

本实用新型涉及热能与动力领域，尤其是一种液体活塞热气机。

背景技术

目前，活塞式热气机中最重要的部件就是活塞和热交换器，活塞的功能是密封与传力，即活塞要尽可能的使高压气体工质不泄漏，并且将高压气体工质的压力传递出去。传统活塞式热气机的活塞都是具有某种几何形状的固体构件，为此，由于加工误差、受力形变、冷热变形以及磨损等问题，活塞式热气机的活塞与配合件（缸套等）的密封问题，特别是转子发动机的活塞与配合件（转子发动机的壳体）的密封问题，一直是影响发动机效率和寿命的关键问题之一。不仅如此，传统活塞式热气机的活塞传力都是由曲柄连杆机构完成的，而曲柄连杆机构的体积和重量都十分庞大，影响发动机的整体质量、效率和制造成本。所以，急需发明一种能够不受密封壳体（例如缸套）形状及其加工误差、不受受力形变、冷热变形以及磨损等问题的影响，且具有良好密封功能和传力功能、能省略曲柄连杆机构的，利用新型活塞、高效加热和冷却的热交换器以及摆脱曲柄连杆机构运动规律限制的，可以灵活控制活塞运动规律实现斯特林循环模式和卡诺循环模式的热气机。

传统活塞式热气机从根本上讲是设在封闭壳体内的固体活塞在气体工质的作用下发生直线运动、旋转或摆动，固体活塞把自身运动传递出去对外作功的机构。由于密封壳体（例如缸套等）和固体活塞均是固体结构件，两者均不可避免地存在加工误差、受力形变、冷热变形以及磨损等问题，如果从逻辑上、数学上和几何学上仔细分析这一机构的特点，可以得出这样的结论：传统活塞式热气机的固体活塞与密封壳体的全方位彻底密封是永远无法解决的。传统热气机是以斯特林发动机为代表的，斯特林发动机受曲柄连杆机构运动规律的限制，很难实现真正意义上的斯特林循环，更不可能用一台热气机有选择的实现斯特林循环和卡诺循环。不仅如此，斯特林发动机的加热效率和冷却效率十分有限，因此，很难做成大型斯特林发动机。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提出的技术方案如下：

一种液体活塞热气机，包括冷气液缸、热气液缸、冷液压动力机构、热液压动力机构、冷液体工质回送系统和热液体工质回送系统，所述冷气液缸经气体工质连通管道与所述热气液缸连通，在所述冷气液缸上设冷却器，在所述热气液缸上设加热器；

所述冷气液缸上设冷液体工质出口和冷液体工质回流口，所述冷液体工质出口与所述冷液压动力机构的动力液体入口连通，所述冷液压动力机构的液体出口与所述冷液体工质回送系统连通，所述冷液体工质回送系统与所述冷液体工质回流口连通，在所述冷气液缸内的冷液体工质的作用与传统活塞式发动机中的活塞的密封和传力作用相同，在所述冷气液缸内的冷气体工质和所述冷液体工质的相互作用关系与传统活塞式发动机中的气态工质和活塞的作用关系相同，在一个工作循环的某一过程中所述冷气体工质对所述冷液体工质施压迫使所述冷液体工质推动所述冷液压动力机构对外作功，与此同时或在同一个工作循环的另一过程中所述冷液体工质回送系统将所述冷液体工质经所述冷液体工质回流口回流到所述冷气液缸内；

所述热气液缸上设热液体工质出口和热液体工质回流口，所述热液体工质出口与所述热液压动力机构的动力液体入口连通，所述热液压动力机构的液体出口与所述热液体工质回送系统连通，所述热液体工质回送系统与所述热液体工质回流口连通，在所述热气液缸内的热液体工质的作用与传统活塞式热气机中的活塞的密封和传力作用相同，在所述热气液缸内的热气体工质和所述热液体工质的相互作用关系与传统活塞式热气机中的气态工质和活塞的作用关系相同，在一个工作循环的某一过程中所述热气体工质对所述热液体工质施压迫使所述热液体工质推动所述热液压动力机构对外作功，与此同时或在同一个工作循环的另一过程中所述热液体工质回送系统将所述热液体工质经所述热液体工质回流口回流到所述热气液缸内；

所述冷液压动力机构、所述冷液体工质回送系统、所述热液压动力机构和所述热液体工质回送系统受过程控制机构控制实现设定的循环模式。

在所述气体工质连通管道上设回热器。

所述加热器的热源设为低品位热源。

在所述冷气液缸内设气液隔离板，所述气液隔离板将所述冷气液缸内的所述冷液体工质和所述冷气体工质隔离，所述气液隔离板与所述冷气液缸密封滑动配合。

在所述热气液缸内设气液隔离板，所述气液隔离板将所述热气液缸内的所述热液体工质和所述热气体工质隔离，所述气液隔离板与所述热气液缸密封滑动配合。