專利名稱：一種外燃熱機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是熱能轉(zhuǎn)換成機械能的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有內(nèi)燃機廣泛的應(yīng)用在各個領(lǐng)域中，其中汽車應(yīng)用的數(shù)量是最多的，給人類生 活帶來了諸多便利，但其熱/機轉(zhuǎn)換效率一般是在20 % 40 %之間，其余60 % 80 %的熱 能無法利用而需要向外排放，同時因燃料不能完全燃燒，其尾氣將向空氣中排放大量的污 染氣體，使空氣受到嚴(yán)重的污染，具統(tǒng)計這些是造成地球環(huán)境變暖的主要原因之一。給人類 將來的生活環(huán)境帶來了無法挽回的損失與破壞。斯特林發(fā)動機是斯特林于1816年實用新型的。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，稱為卡諾循環(huán)效率。斯特林發(fā)動機是通過氣體 受熱膨脹、遇冷收縮而產(chǎn)生動力的。這是一種外燃發(fā)動機，使燃料連續(xù)地燃燒，蒸發(fā)的膨脹 氫氣(或氦)作為動力氣體使活塞運動，膨脹氣體在冷氣室冷卻，反復(fù)地進行這樣的循環(huán)過 程。由于外燃機避免了傳統(tǒng)內(nèi)燃機的震爆做功問題，從而實現(xiàn)了高效率、低噪音、低污染和 低運行成本。但是，斯特林發(fā)動機還有許多問題要解決，例如功率/重量比小，及密封困難而無 法實現(xiàn)零泄漏的問題等。所以，還不能成為大批量使用的發(fā)動機。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種外燃熱機，本實用新型是為了克服現(xiàn)有內(nèi)燃機熱轉(zhuǎn) 換效率低(在20% 40%之間)，燃燒不完全而向空氣中排放大量的污染氣體的問題，及現(xiàn) 有斯特林發(fā)動機還存在功率/重量比小，及密封困難而無法實現(xiàn)零泄漏的問題等。本實用新型的一種外燃熱機，包括導(dǎo)氣氣缸腔、導(dǎo)氣活塞、做功氣缸腔、做功活塞、 飛輪曲軸總成、通氣閥門、氣體工質(zhì)、密閉殼體；導(dǎo)氣活塞的內(nèi)部空腔內(nèi)設(shè)置有多層儲熱導(dǎo)氣金屬網(wǎng)，導(dǎo)氣活塞的兩端面上各開有 通孔與其內(nèi)部空腔連通，導(dǎo)氣活塞設(shè)置在導(dǎo)氣氣缸腔內(nèi)，導(dǎo)氣活塞的連桿穿過導(dǎo)氣氣缸腔 的一端的滑動密封套后與飛輪曲軸總成的第一曲桿轉(zhuǎn)動連接，飛輪曲軸總成的曲軸轉(zhuǎn)動時 帶動導(dǎo)氣活塞在導(dǎo)氣氣缸腔內(nèi)做左右往復(fù)運動，導(dǎo)氣氣缸腔的右端為熱端，左端為冷端，或 相反，做功活塞設(shè)置在做功氣缸腔內(nèi)，做功活塞的左端的連桿與飛輪曲軸總成的第二曲桿 轉(zhuǎn)動連接，導(dǎo)氣氣缸腔與做功氣缸腔的上端連通，飛輪曲軸總成的第一曲桿與第二曲桿之 間的夾角為90度，導(dǎo)氣氣缸腔與做功氣缸腔的上部連通成的封閉空腔連接有一個對外通 氣閥門，通氣閥門的導(dǎo)通起始點為飛輪曲軸總成中曲軸5轉(zhuǎn)動時導(dǎo)氣活塞運動到導(dǎo)氣氣缸 腔的熱端的頂端前20度至后20度之間，通氣閥門的導(dǎo)通角為5度至30度，將上述所有部 件的活動密封處及通氣閥門的對外通氣端口都封閉在一個密閉殼體中，密閉殼體內(nèi)的氣體 工質(zhì)的壓力為1 300個大氣壓(在機械強度允許的情況下加壓)。所述飛輪曲軸總成的曲軸可與密閉殼體內(nèi)設(shè)置的發(fā)電機連動，或通過磁力聯(lián)軸器與密閉殼體外部機械裝置磁力傳動連接。本實用新型能將燃料的燃燒熱能直接高效的轉(zhuǎn)換成機械能，因外部都為靜密封， 而能實現(xiàn)零泄漏，其內(nèi)部的活動密封件技術(shù)采用現(xiàn)有技術(shù)就能滿足其工作要求，因而它的 氣體工質(zhì)的壓力可以很高(幾百個大氣壓，只要機械強度夠就可以)，進而能實現(xiàn)超大的功 率/重量比，進一步縮小裝置的體積和減小重量，實現(xiàn)高效節(jié)能。其熱能/機械能的轉(zhuǎn)換效率為20 % 80 %，加熱溫度越高，其熱轉(zhuǎn)換效率越高。其 總零件數(shù)為現(xiàn)有內(nèi)燃機總零件數(shù)的30%以下。其熱端的材料及燃燒室的材料應(yīng)用現(xiàn)有材料即可能實現(xiàn)，例如可用現(xiàn)有高耐溫陶 瓷，其耐溫為130(TC 170(TC，或不銹鋼等材料，即制造成本低廉，而能實現(xiàn)大批量生產(chǎn)銷 售的目的。由于燃料是持續(xù)不斷地燃燒，這就有可能把不希望在外面產(chǎn)生的污染物降低到最 小限度，進而降低了環(huán)境污染，即實現(xiàn)完全燃燒。具體技術(shù)效果可加壓力根據(jù)其機械強度而定，無其它限制；1、其輸出功率與壓 力成大于正比關(guān)系，(例如內(nèi)部為1個大氣壓時，輸出為100W時；當(dāng)將內(nèi)部壓力增加到2 個大氣壓時，其輸出功率> 200W ；內(nèi)部為3個大氣壓時，輸出> 300W-因轉(zhuǎn)數(shù)也隨之升高； 同時所用熱能也按比例增加)。2、其內(nèi)部壓力值在工作運轉(zhuǎn)時或非工作狀態(tài)時都可隨時通 過外部壓氣裝置增壓或放氣減壓來調(diào)節(jié)，既能實現(xiàn)輸出功率的隨時快速調(diào)節(jié)(熱源發(fā)出 的熱能量也要相應(yīng)調(diào)整；熱源熱能量單獨調(diào)節(jié)時，輸出功率不能快速變化)。同時它還保持了原有高轉(zhuǎn)換率的性能(其理論上的效率幾乎等于理論最大效 率-卡諾循環(huán)效率)。它還具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲極小、結(jié)構(gòu)簡單、對材料要求低、使用方便、維 護費用低、使用壽命長、功率/重量比大的優(yōu)點。而適合大批量的生產(chǎn)銷售推廣使用。

圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式由導(dǎo)氣氣缸腔1、導(dǎo)氣活 塞2、做功氣缸腔3、做功活塞4、飛輪曲軸總成5、通氣閥門6、氣體工質(zhì)7、密閉殼體8組成；導(dǎo)氣活塞2的內(nèi)部空腔2-1內(nèi)設(shè)置有多層儲熱導(dǎo)氣金屬網(wǎng)2-2，導(dǎo)氣活塞2的兩端 面上各開有通孔2-3與其內(nèi)部空腔2-1連通，導(dǎo)氣活塞2設(shè)置在導(dǎo)氣氣缸腔1內(nèi)，導(dǎo)氣活塞 2的連桿2-4穿過導(dǎo)氣氣缸腔1的一端的滑動密封套1-1后與飛輪曲軸總成5的第一曲桿 5-1轉(zhuǎn)動連接，飛輪曲軸總成5的曲軸5-2轉(zhuǎn)動時帶動導(dǎo)氣活塞2在導(dǎo)氣氣缸腔1內(nèi)做左右 往復(fù)運動，導(dǎo)氣氣缸腔1的右端為熱端，左端為冷端，或相反，做功活塞4設(shè)置在做功氣缸腔 3內(nèi)，做功活塞4的左端的連桿4-1與飛輪曲軸總成5的第二曲桿5-3轉(zhuǎn)動連接，導(dǎo)氣氣缸 腔1與做功氣缸腔3的上端連通，飛輪曲軸總成5的第一曲桿5-1與第二曲桿5-3之間的 夾角為90度，導(dǎo)氣氣缸腔1與做功氣缸腔3的上部連通成的封閉空腔連接有一個對外通氣 閥門6，通氣閥門6的導(dǎo)通起始點為飛輪曲軸總成5中曲軸5-2轉(zhuǎn)動時導(dǎo)氣活塞2運動到 導(dǎo)氣氣缸腔1的熱端的頂端前20度至后20度之間，通氣閥門6的導(dǎo)通角為5度至30度， 將上述所有部件的活動密封處及通氣閥門6的對外通氣端口 6-1都封閉在一個密閉殼體8中，密閉殼體8內(nèi)的氣體工質(zhì)7的壓力為1 300個大氣壓(在機械強度允許的情況下加 壓)或更高。所述飛輪曲軸總成5的曲軸5-2可與密閉殼體8內(nèi)設(shè)置的發(fā)電機8-1連動，或通 過磁力與密閉殼體8的外界轉(zhuǎn)輪磁力傳動連接。所述通氣閥門6的動作可由凸輪機構(gòu)(曲軸機構(gòu))或傳感器電控實現(xiàn)。所述導(dǎo)氣氣缸腔1的熱端可連接現(xiàn)有常規(guī)加熱裝置，所述加熱裝置的加熱源可選 自各種燃料的燃燒、太陽熱能或其它發(fā)熱熱源等，具體燃料可選汽油、柴油、酒精、甲醇、液 化汽、天然氣、煤氣、煤或混合型氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)燃料等。所述導(dǎo)氣氣缸腔1的冷端采用風(fēng)冷或水冷方式降溫。所述氣體工質(zhì)7可選用空氣、氮氣、氦氣或氫氣(都應(yīng)是干燥的氣體)。本裝置的熱端部分應(yīng)處在保溫絕熱的殼體中，以防止熱量的散失。
具體實施方式
二 結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一的不 同點在于所述通氣閥門6的導(dǎo)通起始點為飛輪曲軸總成5中曲軸5-2轉(zhuǎn)動時導(dǎo)氣活塞2運 動到導(dǎo)氣氣缸腔1的熱端的頂端前10度。其它組成和連接與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一的不 同點在于所述通氣閥門6的導(dǎo)通起始點為飛輪曲軸總成5中曲軸5-2轉(zhuǎn)動時導(dǎo)氣活塞2運 動到導(dǎo)氣氣缸腔1的熱端的頂端前5度。其它組成和連接與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一的不 同點在于所述通氣閥門6的導(dǎo)通起始點為飛輪曲軸總成5中曲軸5-2轉(zhuǎn)動時導(dǎo)氣活塞2運 動到導(dǎo)氣氣缸腔1的熱端的頂端處。其它組成和連接與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一的不 同點在于所述通氣閥門6的導(dǎo)通起始點為飛輪曲軸總成5中曲軸5-2轉(zhuǎn)動時導(dǎo)氣活塞2運 動到導(dǎo)氣氣缸腔1的熱端的頂端后5度。其它組成和連接與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一的不 同點在于所述通氣閥門6的導(dǎo)通起始點為飛輪曲軸總成5中曲軸5-2轉(zhuǎn)動時導(dǎo)氣活塞2運 動到導(dǎo)氣氣缸腔1的熱端的頂端后10度。其它組成和連接與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
七結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一的不 同點在于所述通氣閥門6的導(dǎo)通角為6度。其它組成和連接與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
八結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一的不 同點在于所述通氣閥門6的導(dǎo)通角為10度。其它組成和連接與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
九結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一的不 同點在于所述通氣閥門6的導(dǎo)通角為15度。其它組成和連接與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式在具體實施方式
一的基 礎(chǔ)上增加有緩沖氣罐9 ；密閉殼體8與緩沖氣罐9連通。其它組成和連接與具體實施方式一相同。防止因密閉殼體8內(nèi)部容氣空間過小，使密閉殼體8的內(nèi)部壓力因做功活塞運動 壓力變化過大的問題。工作原理所述導(dǎo)氣氣缸腔1的熱端被熱源加熱后(即導(dǎo)氣氣缸腔1的熱端溫度高與其冷端 溫度存在一定溫差時)，導(dǎo)氣氣缸腔1熱端內(nèi)部的氣體工質(zhì)7受熱膨脹而推動做功氣缸腔3內(nèi)的做功活塞4向外運動做功并帶動輪曲軸總成5中曲軸5-2轉(zhuǎn)動，同時對輪曲軸總成5 中飛輪施加一定的轉(zhuǎn)動啟動力，當(dāng)飛輪曲軸總成5中曲軸5-2轉(zhuǎn)動并帶動導(dǎo)氣活塞2運動 到導(dǎo)氣氣缸腔1熱端的頂端時，其導(dǎo)氣氣缸腔1內(nèi)部的氣體工質(zhì)7全部被排擠到其冷端，導(dǎo) 致氣體工質(zhì)7的溫度迅速下降并收縮，使做功氣缸腔3內(nèi)的做功活塞4返回歸位，并帶動導(dǎo) 氣活塞2運動到導(dǎo)氣氣缸腔1冷端的頂端，使氣體工質(zhì)7全部被排擠到導(dǎo)氣氣缸腔1的熱 端，使氣體工質(zhì)7再次加熱膨脹做功，周而復(fù)始旋轉(zhuǎn)做功。 當(dāng)飛輪曲軸總成5中曲軸5-2轉(zhuǎn)動時導(dǎo)氣活塞2運動到導(dǎo)氣氣缸腔1的熱端的頂 端前20度至后20度之間時，其內(nèi)部系統(tǒng)壓力正好處在等于小于外界壓力階段，當(dāng)通氣閥門 6導(dǎo)通后內(nèi)外壓力會自動平衡，使下一周的轉(zhuǎn)動處于系統(tǒng)平衡點最優(yōu)狀態(tài)，因而能克服因動 密封微小露氣而影響系統(tǒng)平衡點穩(wěn)定度的問題，同時密閉殼體8內(nèi)壓力快速變化時，其內(nèi) 部系統(tǒng)壓力也能快速跟隨的進行自動平衡，又因內(nèi)部系統(tǒng)壓力越大，其輸出功率越大，進而 能實現(xiàn)只要能快速控制密閉殼體8內(nèi)的壓力，就能快速實現(xiàn)輸出功率大小的調(diào)節(jié)。使其更 具有實用性。其內(nèi)部的活動密封部件所承受的密封壓力僅為做功時的壓力差，而降低了密 封難度，進一步的降低造價。
權(quán)利要求一種外燃熱機，它包括導(dǎo)氣氣缸腔(1)、導(dǎo)氣活塞(2)、做功氣缸腔(3)、做功活塞(4)、飛輪曲軸總成(5)、通氣閥門(6)、氣體工質(zhì)(7)、密閉殼體(8)；導(dǎo)氣活塞(2)的內(nèi)部空腔(2 1)內(nèi)設(shè)置有多層儲熱導(dǎo)氣金屬網(wǎng)(2 2)，導(dǎo)氣活塞(2)的兩端面上各開有通孔(2 3)與其內(nèi)部空腔(2 1)連通，導(dǎo)氣活塞(2)設(shè)置在導(dǎo)氣氣缸腔(1)內(nèi)，導(dǎo)氣活塞(2)的連桿(2 4)穿過導(dǎo)氣氣缸腔(1)的一端的滑動密封套(1 1)后與飛輪曲軸總成(5)的第一曲桿(5 1)轉(zhuǎn)動連接，飛輪曲軸總成(5)的曲軸(5 2)轉(zhuǎn)動時帶動導(dǎo)氣活塞(2)在導(dǎo)氣氣缸腔(1)內(nèi)做左右往復(fù)運動，導(dǎo)氣氣缸腔(1)的左端為熱端，右端為冷端，或相反；做功活塞(4)設(shè)置在做功氣缸腔(3)內(nèi)，做功活塞(4)的左端的連桿(4 1)與飛輪曲軸總成(5)的第二曲桿(5 3)轉(zhuǎn)動連接，導(dǎo)氣氣缸腔(1)與做功氣缸腔(3)的上端連通，飛輪曲軸總成(5)的第一曲桿(5 1)與第二曲桿(5 3)之間的夾角為90度；其特征在于導(dǎo)氣氣缸腔(1)與做功氣缸腔(3)的上部連通成的封閉空腔連接有一個對外通氣閥門(6)，通氣閥門(6)的導(dǎo)通起始點為飛輪曲軸總成(5)中曲軸(5 2)轉(zhuǎn)動時導(dǎo)氣活塞(2)運動到導(dǎo)氣氣缸腔(1)的熱端的頂端前20度至后20度之間，通氣閥門(6)的導(dǎo)通角為5度至30度，將上述所有部件的活動密封處及通氣閥門(6)的對外通氣端口(6 1)都封閉在一個密閉殼體(8)中，密閉殼體(8)內(nèi)的氣體工質(zhì)(7)的壓力為1～300個大氣壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種外燃熱機，其特征在于所述通氣閥門(6)的導(dǎo)通起始點 為飛輪曲軸總成(5)中曲軸(5-2)轉(zhuǎn)動時導(dǎo)氣活塞(2)運動到導(dǎo)氣氣缸腔(1)的熱端的頂 端前10度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種外燃熱機，其特征在于所述通氣閥門(6)的導(dǎo)通起始點 為飛輪曲軸總成(5)中曲軸(5-2)轉(zhuǎn)動時導(dǎo)氣活塞(2)運動到導(dǎo)氣氣缸腔(1)的熱端的頂 端前5度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種外燃熱機，其特征在于所述通氣閥門(6)的導(dǎo)通起始點 為飛輪曲軸總成(5)中曲軸(5-2)轉(zhuǎn)動時導(dǎo)氣活塞(2)運動到導(dǎo)氣氣缸腔(1)的熱端的頂 端處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種外燃熱機，其特征在于所述通氣閥門(6)的導(dǎo)通起始點 為飛輪曲軸總成(5)中曲軸(5-2)轉(zhuǎn)動時導(dǎo)氣活塞(2)運動到導(dǎo)氣氣缸腔(1)的熱端的頂 端后5度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種外燃熱機，其特征在于所述通氣閥門(6)的導(dǎo)通起始點 為飛輪曲軸總成(5)中曲軸(5-2)轉(zhuǎn)動時導(dǎo)氣活塞(2)運動到導(dǎo)氣氣缸腔(1)的熱端的頂 端后10度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種外燃熱機，其特征在于所述通氣閥門(6)的導(dǎo)通角為6度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種外燃熱機，其特征在于所述通氣閥門(6)的導(dǎo)通角為10度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種外燃熱機，其特征在于所述通氣閥門(6)的導(dǎo)通角為15度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種外燃熱機，其特征在于它增加有緩沖氣罐(9)；密閉殼 體⑶與緩沖氣罐(9)連通。專利摘要一種外燃熱機，它涉及的是熱能轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域。它是為了克服現(xiàn)有內(nèi)燃機熱轉(zhuǎn)換效率低、燃燒不完全的問題，及現(xiàn)有斯特林發(fā)動機還存在功率/重量比小，及密封困難而無法實現(xiàn)零泄漏的問題等。它的導(dǎo)氣氣缸腔與做功氣缸腔的上部連通成的封閉空腔連接有一個對外通氣閥門，通氣閥門的導(dǎo)通起始點為導(dǎo)氣活塞運動到導(dǎo)氣氣缸腔的高溫端的頂端前20度至后20度之間，通氣閥門(6)的導(dǎo)通角為5度至30度，所有活動密封處及通氣閥門的對外通氣端口都封閉在一個密閉殼體中。本實用新型能將燃料的燃燒熱能直接高效的轉(zhuǎn)換成機械能，能實現(xiàn)零泄漏，其內(nèi)部的活動密封件技術(shù)采用現(xiàn)有技術(shù)就能滿足其工作要求，超大的功率/重量比。轉(zhuǎn)換效率為20％～80％。
文檔編號F02G1/053GK201723330SQ201020282848
公開日2011年1月26日 申請日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月1日
發(fā)明者雷濤 申請人:雷濤