專利名稱：一種渦輪配氣熱氣機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種渦輪配氣熱氣機，尤其是一種熱氣機。
背景技術：
熱氣機即斯特林發(fā)動機,是由兩個氣缸活塞機構構成,其中一個為冷缸，一個為熱缸，冷缸的目的主要是完成系統(tǒng)向冷源排熱以及對熱缸進行配氣。一般說來，作為冷缸和作為熱缸的氣缸活塞機構的體積都很龐大，制造成本也高，如果能夠利用葉輪壓氣機和渦輪來取代冷缸，將大大降低系統(tǒng)的體積和造價。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出的技術方案如下:一種渦輪配氣熱氣機，包括氣缸活塞機構、渦輪、葉輪壓氣機和冷卻器，所述氣缸活塞機構的進氣道與所述葉輪壓氣機的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機構的排氣道與所述渦輪的氣體入口連通，所述渦輪的氣體出口與所述葉輪壓氣機的氣體入口經(jīng)所述冷卻器連通；在所述氣缸活塞機構上和/或在所述進氣道上設加熱器。一種渦輪配氣熱氣機，包括氣缸活塞機構、渦輪、葉輪壓氣機和冷卻器，所述氣缸活塞機構的進氣道與所述葉輪壓氣機的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機構的排氣道與所述渦輪的氣體入口連通，所述渦輪的氣體出口與所述葉輪壓氣機的氣體入口經(jīng)所述冷卻器連通；在所述氣缸活塞機構內(nèi)和/或在所述進氣道內(nèi)設內(nèi)燃燃燒室，在工質包絡上設工質導出口。在設有內(nèi)燃燃燒室的結構中，在所述進氣道與所述氣缸活塞機構的連通處設進氣門，在所述排氣道與所述氣缸活塞機構的連通處設排氣門，所述內(nèi)燃燃燒室設置在所述氣缸活塞機構內(nèi)；所述氣缸活塞機構受四沖程正時機構控制按吸氣沖程、壓縮沖程、燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作，或所述氣缸活塞機構受爆排正時機構控制按沖氣燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作。在所述進氣道和所述排氣道之間設熱交換器。在所述進氣道上設回熱器，所述回熱器的加熱流體通道設為連通所述冷卻器和所述渦輪的連通通道。所述氣缸活塞機構設置為多個并聯(lián)。在設為內(nèi)燃燃燒室的結構中，所述內(nèi)燃燃燒室與氧源和燃料源連通。 所述氧源為純氧或含氧氣體源。所述渦輪對所述葉輪壓氣機輸出動力。所述進氣道的承壓能力至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa或至少為20MPa。本發(fā)明的原理是，利用所述葉輪壓氣機、所述渦輪以及所述冷卻器對所述氣缸活塞機構進行配氣，形成熱力學循環(huán)，利用內(nèi)燃或外燃形式將熱轉化成動力。
本發(fā)明中，參與循環(huán)的工質可以是惰性氣體，例如氦氣、氬氣等，也可以是空氣，在設有內(nèi)燃燃燒室的結構中，參與循環(huán)的工質還可以是燃燒化學反應的產(chǎn)物。本發(fā)明中，根據(jù)發(fā)動機領域的公知技術，在必要的地方設置必要的部件、單元或系統(tǒng)。本發(fā)明中，所述工質包絡設為由所述氣缸活塞機構的活塞和與其相配合的腔體、渦輪、葉輪壓氣機、進氣道、排氣道以及連通通道所構成的容納氣體工質的空間的壁。本發(fā)明中，所述進氣道內(nèi)的工質壓力與其承壓能力相匹配，即所述進氣道內(nèi)的工質的最高壓力達到其承壓能力。本發(fā)明的有益效果如下:利用葉輪壓氣機和渦輪來取代斯特林發(fā)動機的冷缸，將大大降低系統(tǒng)的體積和造價。


圖1所示的是本發(fā)明實施例1的結構示意圖；圖2所示的是本發(fā)明實施例2的結構示意圖；圖3所示的是本發(fā)明實施例3的結構示意圖；圖4所示的是本發(fā)明實施例4的結構示意圖；圖5所示的是本發(fā)明實施例5的結構示意圖；圖6所示的是本發(fā)明實施例6的結構示意圖；圖7所示的是本發(fā)明實施例7的結構示意圖；圖8所示的是本發(fā)明實施例8的結構示意圖；圖9所示的是本發(fā)明實施例9的結構示意圖；圖10所示的是本發(fā)明實施例10的結構示意圖；圖11所示的是本發(fā)明實施例11的結構示意圖；圖12所示的是本發(fā)明實施例12的結構示意圖；圖13所示的是本發(fā)明實施例13的結構示意圖；圖14所示的是本發(fā)明實施例14的結構示意圖；圖15所示的是本發(fā)明實施例15的結構示意圖；圖16所示的是本發(fā)明實施例16的結構示意圖。圖中:I氣缸活塞機構、2潤輪、3葉輪壓氣機、4冷卻器、6熱交換器、7回熱器、9工質導出口、10內(nèi)燃燃燒室、11進氣道、12排氣道、15進氣門、16排氣門、20加熱器、25氧源、21爆排正時機構、41四沖程正時機構。
具體實施例方式實施例1本發(fā)明實施例1所述的渦輪配氣熱氣機，包括氣缸活塞機構1、渦輪2、葉輪壓氣機3和冷卻器4，所述氣缸活塞機構I的進氣道11與所述葉輪壓氣機3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機構I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機構I上和在所述進氣道11上設加熱器20。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機3輸出動力。于本實施例中,所述氣缸活塞機構I米用外燃加熱，通過在所述氣缸活塞機構I和進氣道11上設置的加熱器20進行吸附熱量。所述進氣道11的承壓能力至少為0.5MPa。選擇性地，所述進氣道的承壓能力還可以至少為lMPa、2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa 或至少為 20MPa。實施例2本發(fā)明實施例2所述的渦輪配氣熱氣機，包括氣缸活塞機構1、渦輪2、葉輪壓氣機3和冷卻器4，所述氣缸活塞機構I的進氣道11與所述葉輪壓氣機3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機構I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機構I內(nèi)設內(nèi)燃燃燒室10，在工質包絡上設工質導出口 9，所述渦輪2對所述葉輪壓氣機3輸出動力，在所述進氣道11與所述氣缸活塞機構I的連通處設進氣門15，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機構I的連通處設排氣門16，所述內(nèi)燃燃燒室10設置在所述氣缸活塞機構I內(nèi)，所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通，所述氧源25為純氧。所述進氣道11的承壓能力至少為2MPa。選擇性地，所述氧源25還可為含氧氣體源。選擇性地，所述進氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、3MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa 或至少為 20MPa。需要指出的是，在本實施例中，本領域的技術人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設置在進氣道11內(nèi)。實施例3本發(fā)明實施例3所述的渦輪配氣熱氣機，包括氣缸活塞機構1、渦輪2、葉輪壓氣機3和冷卻器4，所述氣缸活塞機構I的進氣道11與所述葉輪壓氣機3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機構I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機構I內(nèi)設內(nèi)燃燃燒室10 ;在工質包絡上設工質導出口 9。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機3輸出動力。在設有內(nèi)燃燃燒室的結構中，在所述進氣道11與所述氣缸活塞機構I的連通處設進氣門，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機構I的連通處設排氣門，所述氣缸活塞機構I受四沖程正時機構41控制按吸氣沖程、壓縮沖程、燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作。所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通。所述氧源25為含氧氣體源。所述進氣道11的承壓能力至少為3MPa。選擇性地，所述氧源25還可為純氧；所述進氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa 或至少為 20MPa。
需要指出的是，在本實施例中，本領域的技術人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設置在進氣道11內(nèi)。實施例4本發(fā)明實施例4所述的渦輪配氣熱氣機，包括氣缸活塞機構1、渦輪2、葉輪壓氣機3和冷卻器4，所述氣缸活塞機構I的進氣道11與所述葉輪壓氣機3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機構I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機構I內(nèi)設內(nèi)燃燃燒室10 ;在工質包絡上設工質導出口 9。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機3輸出動力。在設有內(nèi)燃燃燒室10的結構中，在所述進氣道11與所述氣缸活塞機構I的連通處設進氣門15，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機構I的連通處設排氣門16，所述氣缸活塞機構I受爆排正時機構21控制按沖氣燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作。所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通。所述氧源25為含氧氣體源。需要指出的是，在本實施例中，本領域的技術人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設置在進氣道11內(nèi)。所述進氣道11的承壓能力至少為5MPa。選擇性地，所述氧源25還可為純氧；所述進氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、4MPa、7MPa、10MPa、15MPa 或至少為 20MPa。實施例5本發(fā)明實施例5所述的渦輪配氣熱氣機，包括氣缸活塞機構1、渦輪2、葉輪壓氣機3和冷卻器4，所述氣缸活塞機構I的進氣道11與所述葉輪壓氣機3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機構I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機構I上和在所述進氣道11上設加熱器20。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機3輸出動力。在所述進氣道11和所述排氣道12之間設熱交換器6。于本實施例中，所述氣缸活塞機構I米用外燃加熱，通過在所述氣缸活塞機構I和進氣道11上設置的加熱器20進行加熱。所述進氣道11的承壓能力至少為IMPa。選擇性地，所述進氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa 或至少為 20MPa。實施例6本發(fā)明實施例6所述的渦輪配氣熱氣機，包括氣缸活塞機構1、渦輪2、葉輪壓氣機3和冷卻器4，所述氣缸活塞機構I的進氣道11與所述葉輪壓氣機3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機構I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機構I內(nèi)設內(nèi)燃燃燒室10，在工質包絡上設工質導出口 9。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機3輸出動力。
在所述進氣道11與所述氣缸活塞機構I的連通處設進氣門15，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機構I的連通處設排氣門16，所述內(nèi)燃燃燒室10設置在所述氣缸活塞機構I內(nèi)。在所述進氣道11和所述排氣道12之間設熱交換器。所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通。所述氧源25為純氧。所述進氣道11的承壓能力至少為4MPa。選擇性地，所述氧源25還可為含氧氣體源；所述進氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa 或至少為 20MPa。需要指出的是，在本實施例中，本領域的技術人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設置在進氣道11內(nèi)。實施例1本發(fā)明實施例7所述的渦輪配氣熱氣機，包括氣缸活塞機構1、渦輪2、葉輪壓氣機3和冷卻器4，所述氣缸活塞機構I的進氣道11與所述葉輪壓氣機3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機構I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機構I內(nèi)設內(nèi)燃燃燒室10 ;在工質包絡上設工質導出口 9。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機3輸出動力。在所述進氣道11與所述氣缸活塞機構I的連通處設進氣門15，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機構I的連通處設排氣門16，所述內(nèi)燃燃燒室10設置在所述氣缸活塞機構I內(nèi)；所述氣缸活塞機構I受四沖程正時機構41控制按吸氣沖程、壓縮沖程、燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作。在所述進氣道11和所述排氣道12之間設熱交換器。所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通。所述氧源25為含氧氣體源。所述進氣道11的承壓能力至少為7MPa。選擇性地，所述氧源25還可為純氧；所述進氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、4MPa、5MPa、10MPa、15MPa 或至少為 20MPa。需要指出的是，在本實施例中，本領域的技術人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設置在進氣道11內(nèi)。實施例8本發(fā)明實施例8所述的渦輪配氣熱氣機，包括氣缸活塞機構1、渦輪2、葉輪壓氣機3和冷卻器4，所述氣缸活塞機構I的進氣道11與所述葉輪壓氣機3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機構I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機構I內(nèi)設內(nèi)燃燃燒室10 ;在工質包絡上設工質導出口 9。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機3輸出動力。在設有內(nèi)燃燃燒室10的結構中，在所述進氣道11與所述氣缸活塞機構I的連通處設進氣門15，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機構I的連通處設排氣門16，所述內(nèi)燃燃燒室10設置在所述氣缸活塞機構I內(nèi)；所述氣缸活塞機構I受爆排正時機構21控制按沖氣燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作。在所述進氣道11和所述排氣道12之間設熱交換器。所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通。所述氧源25為含氧氣體源。所述進氣道11的承壓能力至少為lOMPa。選擇性地，所述氧源25還可為純氧；所述進氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、15MPa 或至少為 20MPa。需要指出的是，在本實施例中，本領域的技術人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設置在進氣道11內(nèi)。實施例9本發(fā)明實施例9所述的渦輪配氣熱氣機，包括氣缸活塞機構1、渦輪2、葉輪壓氣機3和冷卻器4，所述氣缸活塞機構I的進氣道11與所述葉輪壓氣機3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機構I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機構I上和在所述進氣道11上設加熱器20。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機3輸出動力。在所述進氣道11和所述排氣道12之間設熱交換器6。在所述進氣道11上設回熱器7，所述回熱器7的加熱流體通道設為連通所述冷卻器4和所述渦輪2的連通通道。于本實施例中，所述氣缸活塞機構I米用外燃加熱，通過在所述氣缸活塞機構I和進氣道11上設置的加熱器20進行加熱。所述進氣道11的承壓能力至少為2MPa。選擇性地，所述進氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa 或至少為 20MPa。實施例10本發(fā)明實施例10所述的渦輪配氣熱氣機，包括氣缸活塞機構1、渦輪2、葉輪壓氣機3和冷卻器4，所述氣缸活塞機構I的進氣道11與所述葉輪壓氣機3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機構I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機構I內(nèi)設內(nèi)燃燃燒室10，在工質包絡上設工質導出口 9。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機3輸出動力。在所述進氣道11與所述氣缸活塞機構I的連通處設進氣門15，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機構I的連通處設排氣門16，所述內(nèi)燃燃燒室10設置在所述氣缸活塞機構I內(nèi)。在所述進氣道11和所述排氣道12之間設熱交換器6。在所述進氣道11上設回熱器7，所述回熱器7的加熱流體通道設為連通所述冷卻器4和所述渦輪2的連通通道。所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通。
所述氧源25為純氧。所述進氣道11的承壓能力至少為15MPa。選擇性地，所述氧源25還可為含氧氣體源；所述進氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa 或至少為 20MPa。需要指出的是，在本實施例中，本領域的技術人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設置在進氣道11內(nèi)。實施例11本發(fā)明實施例11所述的渦輪配氣熱氣機，包括氣缸活塞機構1、渦輪2、葉輪壓氣機3和冷卻器4，所述氣缸活塞機構I的進氣道11與所述葉輪壓氣機3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機構I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機構I內(nèi)設內(nèi)燃燃燒室10 ;在工質包絡上設工質導出口 9。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機3輸出動力。在所述進氣道11與所述氣缸活塞機構I的連通處設進氣門15，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機構I的連通處設排氣門16，所述內(nèi)燃燃燒室10設置在所述氣缸活塞機構I內(nèi)；所述氣缸活塞機構I受四沖程正時機構41控制按吸氣沖程、壓縮沖程、燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作。在所述進氣道11和所述排氣道12之間設熱交換器6。在所述進氣道11上設回熱器7，所述回熱器7的加熱流體通道設為連通所述冷卻器4和所述渦輪2的連通通道。所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通。所述氧源25為含氧氣體源。所述進氣道11的承壓能力至少為15MPa。選擇性地，所述氧源25還可為純氧；所述進氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa 或至少為 20MPa。需要指出的是，在本實施例中，本領域的技術人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設置在進氣道11內(nèi)。實施例12本發(fā)明實施例12所述的渦輪配氣熱氣機，包括氣缸活塞機構1、渦輪2、葉輪壓氣機3和冷卻器4，所述氣缸活塞機構I的進氣道11與所述葉輪壓氣機3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機構I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機構I內(nèi)設內(nèi)燃燃燒室10 ;在工質包絡上設工質導出口 9。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機3輸出動力。在設有內(nèi)燃燃燒室10的結構中，在所述進氣道11與所述氣缸活塞機構I的連通處設進氣門15，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機構I的連通處設排氣門16，所述內(nèi)燃燃燒室10設置在所述氣缸活塞機構I內(nèi)；所述氣缸活塞機構I受爆排正時機構21控制按沖氣燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作。在所述進氣道11和所述排氣道12之間設熱交換器6。
在所述進氣道11上設回熱器7，所述回熱器7的加熱流體通道設為連通所述冷卻器4和所述渦輪2的連通通道。所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通。所述氧源25為含氧氣體源。所述進氣道11的承壓能力至少為20MPa。選擇性地，所述氧源25還可為純氧；所述進氣道的承壓能力還可以至少為
0.5MPa、lMPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa 或至少為 15MPa。需要指出的是，在本實施例中，本領域的技術人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設置在進氣道11內(nèi)。實施例13本發(fā)明實施例13所述的渦輪配氣熱氣機，包括氣缸活塞機構1、渦輪2、葉輪壓氣機3和冷卻器4，所述氣缸活塞機構I的進氣道11與所述葉輪壓氣機3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機構I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機構I上和在所述進氣道11上設加熱器20。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機3輸出動力。于本實施例中，所述氣缸活塞機構I米用外燃加熱，通過在所述氣缸活塞機構I和進氣道11上設置的加熱器20進行吸附熱量。所述氣缸活塞機構I設置為三個并聯(lián)。所述進氣道11的承壓能力至少為5MPa。選擇性地，所述氣缸活塞機構I還可以為二個或四個以上并聯(lián)設置。實施例14本發(fā)明實施例14所述的渦輪配氣熱氣機，包括氣缸活塞機構1、渦輪2、葉輪壓氣機3和冷卻器4，所述氣缸活塞機構I的進氣道11與所述葉輪壓氣機3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機構I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機構I內(nèi)設內(nèi)燃燃燒室10 ;在設有所述內(nèi)燃燃燒室10的結構中，在工質包絡上設工質導出口 9。在設有內(nèi)燃燃燒室10的結構中，在所述進氣道11與所述氣缸活塞機構I的連通處設進氣門15，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機構I的連通處設排氣門16，所述內(nèi)燃燃燒室10設置在所述氣缸活塞機構I內(nèi)。在所述進氣道11和所述排氣道12之間設熱交換器6。在所述進氣道11上設回熱器7，所述回熱器7的加熱流體通道設為連通所述冷卻器4和所述渦輪2的連通通道。所述氣缸活塞機構I設置為三個并聯(lián)。所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通。所述氧源25為含氧氣體源。所述進氣道11的承壓能力至少為15MPa。選擇性地，所述氣缸活塞機構I還可以為二個或四個以上并聯(lián)設置；所述氧源25還可為純氧；所述進氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、IOMPa或至少為20MPa。需要指出的是，在本實施例中，本領域的技術人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設置在進氣道11內(nèi)。實施例15本發(fā)明實施例15所述的渦輪配氣熱氣機，包括氣缸活塞機構1、渦輪2、葉輪壓氣機3和冷卻器4，所述氣缸活塞機構I的進氣道11與所述葉輪壓氣機3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機構I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機構I上和在所述進氣道11上設加熱器20。所述渦輪2對所述葉輪壓氣機3輸出動力。在所述進氣道11和所述排氣道12之間設熱交換器6。在所述進氣道11上設回熱器7，所述回熱器7的加熱流體通道設為連通所述冷卻器4和所述渦輪2的連通通道。于本實施例中，所述氣缸活塞機構I米用外燃加熱，通過在所述氣缸活塞機構I和進氣道11上設置的加熱器20進行吸附熱量。所述氣缸活塞機構I設置為三個并聯(lián)。所述進氣道11的承壓能力至少為lOMPa。選擇性地，所述氣缸活塞機構I還可以為二個或四個以上并聯(lián)設置；所述進氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、15MPa或至少為20MPa。需要指出的是，在本實施例中，本領域的技術人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設置在進氣道11內(nèi)。實施例16本發(fā)明實施例16所述的渦輪配氣熱氣機，包括氣缸活塞機構1、渦輪2、葉輪壓氣機3和冷卻器4，所述氣缸活塞機構I的進氣道11與所述葉輪壓氣機3的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機構I的排氣道12與所述渦輪2的氣體入口連通，所述渦輪2的氣體出口與所述葉輪壓氣機3的氣體入口經(jīng)所述冷卻器4連通；在所述氣缸活塞機構I內(nèi)設內(nèi)燃燃燒室；在工質包絡上設工質導出口。在設有內(nèi)燃燃燒室10的結構中，在所述進氣道11與所述氣缸活塞機構I的連通處設進氣門15，在所述排氣道12與所述氣缸活塞機構I的連通處設排氣門16，所述內(nèi)燃燃燒室10設置在所述氣缸活塞機構I內(nèi)；所述氣缸活塞機構I受爆排正時機構21控制按沖氣燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作。在所述進氣道11和所述排氣道12之間設熱交換器6。在所述進氣道11上設回熱器7，所述回熱器7的加熱流體通道設為連通所述冷卻器4和所述渦輪2的連通通道。所述氣缸活塞機構I設置為三個并聯(lián)。所述內(nèi)燃燃燒室10與氧源25和燃料源連通。所述氧源25為純氧。所述進氣道11的承壓能力至少為12MPa。選擇性地，所述氣缸活塞機構I還可以為二個或四個以上并聯(lián)設置；所述氧源25還可為含氧氣體源；所述進氣道的承壓能力還可以至少為0.5MPa、lMPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa 或至少為 20MPa。需要指出的是，在本實施例中，本領域的技術人員也可以將內(nèi)燃燃燒室10設置在進氣道11內(nèi)。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，根據(jù)本領域的公知技術和本發(fā)明所公開的技術方案，可以推導出或聯(lián)想出許多變型方案，所有這些變型方案，也應認為是本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種渦輪配氣熱氣機，包括氣缸活塞機構(I)、渦輪(2)、葉輪壓氣機(3)和冷卻器(4)，其特征在于，所述氣缸活塞機構(I)的進氣道(11)與所述葉輪壓氣機(3)的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機構(I)的排氣道(12 )與所述渦輪(2 )的氣體入口連通，所述渦輪(2)的氣體出口與所述葉輪壓氣機(3)的氣體入口經(jīng)所述冷卻器(4)連通；在所述氣缸活塞機構(I)上和/或在所述進氣道(11)上設加熱器(20 )。
2.一種渦輪配氣熱氣機，包括氣缸活塞機構(I)、渦輪(2)、葉輪壓氣機(3)和冷卻器(4)，其特征在于，所述氣缸活塞機構(I)的進氣道(11)與所述葉輪壓氣機(3)的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機構(I)的排氣道(12 )與所述渦輪(2 )的氣體入口連通，所述渦輪(2)的氣體出口與所述葉輪壓氣機(3)的氣體入口經(jīng)所述冷卻器(4)連通；在所述氣缸活塞機構(I)內(nèi)和/或在所述進氣道(11)內(nèi)設內(nèi)燃燃燒室(10 )，在工質包絡上設工質導出口(9)。
3.如權利要求2所述的渦輪配氣熱氣機，其特征在于，在所述進氣道(11)與所述氣缸活塞機構(I)的連通處設進氣門(15 )，在所述排氣道(12 )與所述氣缸活塞機構(I)的連通處設排氣門(16)，所述內(nèi)燃燃燒室(10)設置在所述氣缸活塞機構(I)內(nèi)；所述氣缸活塞機構(I)受四沖程正時機構(41)控制按吸氣沖程、壓縮沖程、燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作，或所述氣缸活塞機構(I)受爆排正時機構(21)控制按沖氣燃燒爆炸沖程和排氣沖程循環(huán)模式工作。
4.如權利要求1或2所述的渦輪配氣熱氣機，其特征在于，在所述進氣道(11)和所述排氣道(12)之間設熱交換器(6)。
5.如權利要求1或2所述的渦輪配氣熱氣機，其特征在于，在所述進氣道(11)上設回熱器(7)，所述回熱器(7)的加熱流體通道設為連通所述冷卻器(4)和所述渦輪(2)的連通通道。
6.如權利要求1或2所述的渦輪配氣熱氣機，其特征在于，所述氣缸活塞機構(I)設置為多個并聯(lián)。
7.如權利要求2所述的渦輪配氣熱氣機，其特征在于，所述內(nèi)燃燃燒室(10)與氧源(25)和燃料源連通。
8.如權利要求7所述的渦輪配氣熱氣機，其特征在于，所述氧源(25)為純氧或含氧氣體源。
9.如權利要求1或2所述的渦輪配氣熱氣機，其特征在于，所述渦輪(2)對所述葉輪壓氣機(3)輸出動力。
10.如權利要求1或2所述的渦輪配氣熱氣機，其特征在于，所述進氣道(11)的承壓能力至少為0.5MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種渦輪配氣熱氣機，包括氣缸活塞機構、渦輪、葉輪壓氣機和冷卻器，所述氣缸活塞機構的進氣道與所述葉輪壓氣機的壓縮氣體出口連通，所述氣缸活塞機構的排氣道與所述渦輪的氣體入口連通，所述渦輪的氣體出口與所述葉輪壓氣機的氣體入口經(jīng)所述冷卻器連通；在所述氣缸活塞機構上和/或在所述進氣道上設加熱器，或在所述氣缸活塞機構內(nèi)和/或在所述進氣道內(nèi)設內(nèi)燃燃燒室；在設有所述內(nèi)燃燃燒室的結構中，在工質包絡上設工質導出口。利用葉輪壓氣機和渦輪來取代斯特林發(fā)動機的冷缸，將大大降低系統(tǒng)的體積和造價。
文檔編號F02G1/053GK103104369SQ20131002843
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權日2012年1月27日
發(fā)明者靳北彪 申請人:摩爾動力(北京)技術股份有限公司