本實(shí)用新型涉及一種新型熱氣機(jī)。

背景技術(shù)：

熱氣機(jī)是一種外燃的、閉式循環(huán)往復(fù)活塞式熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。其能夠使用各種液態(tài)、氣態(tài)或固體能源，在很寬的速度范圍內(nèi)具有良好的扭矩特性，因而非常適于車(chē)輛使用。但現(xiàn)有的熱氣機(jī)的功率調(diào)節(jié)控制和動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，機(jī)器較為笨重，影響了熱氣機(jī)的推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于：提供一種功率調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便的新型熱氣機(jī)。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：一種新型熱氣機(jī)，包括用于連接熱力室的氣缸以及間隔裝配于氣缸內(nèi)的主動(dòng)活塞和被動(dòng)活塞，該主動(dòng)活塞和被動(dòng)活塞將氣缸依次隔設(shè)為熱腔、冷腔和壓縮腔，在氣缸中位于熱腔的端部安裝有用于將熱力室的熱量傳遞到缸內(nèi)的導(dǎo)熱片；所述主動(dòng)活塞為空心結(jié)構(gòu)，其主要由與氣缸內(nèi)壁導(dǎo)向滑動(dòng)配合的中空的筒體及設(shè)于筒體內(nèi)通過(guò)噴射介質(zhì)以控制熱腔及冷腔溫度的介質(zhì)控溫機(jī)構(gòu)及介質(zhì)回收機(jī)構(gòu)組成，所述被動(dòng)活塞為實(shí)體結(jié)構(gòu)，該被動(dòng)活塞與氣缸密封滑動(dòng)配合；所述介質(zhì)控溫機(jī)構(gòu)包括設(shè)于筒體內(nèi)軸向連通熱腔和冷腔的氣流通道，在氣流通道中靠近筒體兩端的筒口處分別設(shè)有用于朝所述熱腔噴射熱介質(zhì)的熱氣室以及用于朝所述冷腔噴射冷介質(zhì)的冷氣室，并在氣缸的缸體壁中分別開(kāi)設(shè)有熱介質(zhì)通道與冷介質(zhì)通道，所述熱介質(zhì)通道通過(guò)對(duì)應(yīng)設(shè)置的熱介質(zhì)輸送管與所述熱氣室連通，所述冷介質(zhì)通道通過(guò)對(duì)應(yīng)設(shè)置的冷介質(zhì)輸送管與所述冷氣室對(duì)應(yīng)連通，所述介質(zhì)回收機(jī)構(gòu)包括徑向固定于筒體內(nèi)腔中部的隔板、分設(shè)于隔板兩側(cè)的兩個(gè)軸向?qū)蚧瑒?dòng)裝配的擠壓板及填充在該兩擠壓板和隔板之間的用于吸收和過(guò)濾介質(zhì)的濾芯，在所述兩擠壓板上分別安裝有圍成盤(pán)狀的獨(dú)立電磁線圈，在隔板的兩側(cè)板面上分別固定有與對(duì)應(yīng)電磁線圈配合的永磁體，所述電磁線圈與永磁體的磁極均沿軸向分布，在靠近隔板的筒體壁上開(kāi)設(shè)有介質(zhì)回流口并在所述氣缸的缸體壁中對(duì)應(yīng)開(kāi)設(shè)有介質(zhì)回流通道。

所述氣缸的內(nèi)壁、主動(dòng)活塞、被動(dòng)活塞以及所述熱氣室、冷氣室、擠壓板、隔板的徑向橫截面形狀為對(duì)應(yīng)適配的圓角三角形結(jié)構(gòu)。

所述的熱氣室和冷氣室分別由軸向延伸的筒狀外殼、與兩筒狀外殼內(nèi)壁對(duì)應(yīng)密封滑動(dòng)配合的滑動(dòng)活塞及分設(shè)于兩筒狀外殼靠近所述筒體相應(yīng)筒口外端部的噴射面板圍成，噴射面板上分別布設(shè)有氣化噴嘴，滑動(dòng)活塞分別通過(guò)對(duì)應(yīng)設(shè)置的傳動(dòng)桿與相鄰的擠壓板傳動(dòng)連接，所述傳動(dòng)桿為自動(dòng)伸縮的伸縮桿，該伸縮桿的最長(zhǎng)長(zhǎng)度小于對(duì)應(yīng)擠壓板的移動(dòng)行程。

在所述筒體內(nèi)腔中心通過(guò)隔板軸向固定有中空管，該中空管通過(guò)管內(nèi)中心設(shè)置的斜隔板密封隔設(shè)為朝氣缸熱腔方向延伸的熱介質(zhì)管段及朝氣缸冷腔方向延伸的冷介質(zhì)管段，在中空管的中部徑向固定有與熱介質(zhì)管段對(duì)應(yīng)連通的熱介質(zhì)支管以及與冷介質(zhì)管段對(duì)應(yīng)連通的冷介質(zhì)支管，所述熱介質(zhì)管段與熱介質(zhì)支管組成所述的熱介質(zhì)輸送管，所述冷介質(zhì)管段與冷介質(zhì)支管組成所述的冷介質(zhì)輸送管，所述熱氣室和冷氣室分別通過(guò)徑向設(shè)置的支架對(duì)應(yīng)的固定在熱介質(zhì)管段和冷介質(zhì)管段的末端。

所述的熱介質(zhì)支管和冷介質(zhì)支管的入口端分別穿過(guò)主動(dòng)活塞的筒體及氣缸內(nèi)壁伸入對(duì)應(yīng)的熱介質(zhì)通道與冷介質(zhì)通道中，并在所述的氣缸內(nèi)壁上對(duì)應(yīng)所述熱介質(zhì)通道與冷介質(zhì)通道分別軸向開(kāi)設(shè)有用于供熱介質(zhì)支管及冷介質(zhì)支管隨主動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)孔，所述熱介質(zhì)通道和冷介質(zhì)通道與對(duì)應(yīng)長(zhǎng)孔在其橫截面上的形狀呈T型結(jié)構(gòu)，在所述熱介質(zhì)支管和冷介質(zhì)支管的入口端分別固定有用于與對(duì)應(yīng)熱介質(zhì)通道和冷介質(zhì)通道內(nèi)壁面密封滑動(dòng)配合的滑動(dòng)密封板。

在所述熱介質(zhì)管段與冷介質(zhì)管段對(duì)應(yīng)連接熱氣室及冷氣室的出口端分別安裝有流量控制閥。

在所述筒體的兩端筒口處分別徑向設(shè)有用于調(diào)整筒口內(nèi)徑的縮口機(jī)構(gòu)，縮口機(jī)構(gòu)的最大口徑通氣量等于軸向延伸的筒狀外殼到筒體內(nèi)壁的通氣量，以及擠壓板豎向末端到筒體內(nèi)壁的通氣量。

所述的擠壓板為中空夾套結(jié)構(gòu)，所述的電磁線圈盤(pán)設(shè)于對(duì)應(yīng)擠壓板的中空夾套層中。

在所述氣缸外設(shè)有隔熱套。

所述通氣孔布設(shè)的密度由中心向外逐漸降低。

本實(shí)用新型的熱氣機(jī)利用主動(dòng)活塞的運(yùn)動(dòng)通過(guò)缸內(nèi)氣壓變化帶動(dòng)被動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，其通過(guò)介質(zhì)控溫機(jī)構(gòu)向主動(dòng)活塞兩端的熱腔與冷腔中分別噴射熱介質(zhì)和冷介質(zhì)可以迅速的控制氣缸中熱腔與冷腔的溫度，從而可以迅速的控制主動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率，進(jìn)而有效的控制被動(dòng)活塞的功率輸出；噴入氣缸的冷介質(zhì)和熱介質(zhì)通過(guò)介質(zhì)回收機(jī)構(gòu)在主動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中流經(jīng)氣流通道而被濾芯吸收，進(jìn)而通過(guò)控制相應(yīng)擠壓板和隔板配合擠壓濾芯，使得被濾芯吸收的熱介質(zhì)和冷介質(zhì)流入介質(zhì)回流口完成回收，該熱氣機(jī)整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型熱氣機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中主動(dòng)活塞的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1中的A-A剖面圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。

本實(shí)用新型的新型熱氣機(jī)的具體實(shí)施例如圖1、圖2、圖3所示，其包括軸向延伸設(shè)置的氣缸100，在該氣缸100內(nèi)間隔的導(dǎo)向滑動(dòng)裝配有主動(dòng)活塞500和被動(dòng)活塞600，該主動(dòng)活塞500和被動(dòng)活塞600將氣缸100內(nèi)腔依次隔設(shè)為熱腔700、冷腔800和壓縮腔900，該氣缸100位于熱腔700的一端用于與熱力室200連接，在氣缸100中位于熱腔700的端部安裝有用于將熱力室200的熱量傳遞到缸內(nèi)的導(dǎo)熱片300，為實(shí)現(xiàn)熱量的充分利用，避免熱量散失，其在氣缸100外還設(shè)有隔熱套400，具體應(yīng)用中，該隔熱套400可以采用真空夾層結(jié)構(gòu)。其中，主動(dòng)活塞500為空心結(jié)構(gòu)，其主要由與氣缸100內(nèi)壁導(dǎo)向滑動(dòng)配合的中空的筒體1及設(shè)于筒體1內(nèi)通過(guò)噴射介質(zhì)以控制熱腔700及冷腔800溫度的介質(zhì)控溫機(jī)構(gòu)組成，而被動(dòng)活塞600為實(shí)體結(jié)構(gòu)，該被動(dòng)活塞600與氣缸100密封滑動(dòng)配合，主要用于功率輸出。主動(dòng)活塞500中安裝的介質(zhì)控溫機(jī)構(gòu)包括設(shè)于筒體1內(nèi)軸向連通熱腔700和冷腔800的氣流通道2，在氣流通道2中靠近筒體1兩端的筒口處分別設(shè)有用于朝熱腔700噴射熱介質(zhì)的熱氣室3以及用于朝冷腔800噴射冷介質(zhì)的冷氣室4，為實(shí)現(xiàn)熱介質(zhì)和冷介質(zhì)的輸送，其在氣缸100的缸體壁中分別開(kāi)設(shè)有熱介質(zhì)通道8-1與冷介質(zhì)通道9-1，熱介質(zhì)通道8-1通過(guò)對(duì)應(yīng)設(shè)置的熱介質(zhì)輸送管與熱氣室3連通，冷介質(zhì)通道9-1通過(guò)對(duì)應(yīng)設(shè)置的冷介質(zhì)輸送管與冷氣室4對(duì)應(yīng)連通。為避免噴入熱腔700與冷腔800中的介質(zhì)積存而影響設(shè)備正常運(yùn)行，其在氣缸100和主動(dòng)活塞500上還設(shè)有介質(zhì)回收機(jī)構(gòu)，該介質(zhì)回收機(jī)構(gòu)包括徑向固定于筒體1內(nèi)腔中部的隔板12、分設(shè)于隔板12兩側(cè)的兩個(gè)軸向?qū)蚧瑒?dòng)裝配的擠壓板10及填充在該兩擠壓板10與隔板12之間用于吸收和過(guò)濾介質(zhì)的濾芯13，在兩擠壓板10上分別安裝有圍成盤(pán)狀的電磁線圈10-1，在隔板12上密布有通氣孔并在其兩側(cè)板面上分別固定有與對(duì)應(yīng)電磁線圈10-1配合的永磁體11，隔板12上通氣孔的布設(shè)密度由中心向四周逐漸降低，電磁線圈10-1與永磁體11的磁極均沿軸向分布，在筒體1靠近隔板12的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有介質(zhì)回流口22，同時(shí)，在氣缸100的缸體壁中對(duì)應(yīng)開(kāi)設(shè)有介質(zhì)回流通道22-1。通過(guò)主動(dòng)活塞狀態(tài)傳感器控制流經(jīng)電磁線圈10-1中電流的方向可以控制電磁線圈10-1的磁極方向，從而與對(duì)應(yīng)永磁體11配合驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)擠壓板10軸向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)濾芯13的擠壓或放松，從濾芯13中擠出的介質(zhì)經(jīng)介質(zhì)回流口22進(jìn)入介質(zhì)回流通道22-1回收再利用。為提高電磁線圈10-1的安全性，本實(shí)施例中，上述的兩擠壓板10均采用中空夾套結(jié)構(gòu)，電磁線圈10-1均安裝在擠壓板10的中空夾套中，其可以有效避免電磁線圈10-1與介質(zhì)的接觸。

為方便熱氣室3和冷氣室4與對(duì)應(yīng)熱介質(zhì)通道8-1及冷介質(zhì)通道9-1之間的連接，本實(shí)施例中，其在主動(dòng)活塞500的筒體1內(nèi)腔中心通過(guò)隔板12軸向固定有中空管5，該中空管5通過(guò)管內(nèi)中心設(shè)置的斜隔板21密封隔設(shè)為朝氣缸熱腔700方向延伸的熱介質(zhì)管段6以及朝氣缸冷腔800方向延伸的冷介質(zhì)管段7，在中空管5的中部徑向固定有與熱介質(zhì)管段6對(duì)應(yīng)連通的熱介質(zhì)支管8以及與冷介質(zhì)管段7對(duì)應(yīng)連通的冷介質(zhì)支管9，熱介質(zhì)管段6與熱介質(zhì)支管8組成連通熱氣室3和熱介質(zhì)通道8-1的熱介質(zhì)輸送管，冷介質(zhì)管段7與冷介質(zhì)支管9組成連通冷氣室4與冷介質(zhì)通道9-1的冷介質(zhì)輸送管。熱氣室3和冷氣室4分別通過(guò)徑向設(shè)置的支架20對(duì)應(yīng)的固定在熱介質(zhì)管段6及冷介質(zhì)管段7的末端。

本實(shí)用新型中的熱氣室3與冷氣室4結(jié)構(gòu)相同并沿主動(dòng)活塞500的徑向中心線對(duì)稱(chēng)設(shè)置，為方便對(duì)熱氣室3及冷氣室4的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)進(jìn)行描述，此次僅以熱氣室3為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖2、圖3所示，熱氣室3主要是由軸向延伸的筒狀外殼、與筒狀外殼內(nèi)壁對(duì)應(yīng)密封滑動(dòng)配合的滑動(dòng)活塞15及固定于筒狀外殼靠近熱腔700處的外端部的噴射面板14圍成，支架20固定在筒狀外殼與中心管5之間實(shí)現(xiàn)熱氣室3的固定安裝，噴射面板14上密布有用于朝熱腔700噴射熱介質(zhì)的氣化噴嘴19，滑動(dòng)活塞15通過(guò)對(duì)應(yīng)設(shè)置的傳動(dòng)桿16與相鄰的擠壓板10傳動(dòng)連接，該傳動(dòng)桿16為自動(dòng)伸縮的伸縮桿，該伸縮桿的最長(zhǎng)長(zhǎng)度小于擠壓板10的移動(dòng)行程。該熱氣室3通過(guò)筒狀外殼、滑動(dòng)活塞15和噴射面板14圍成一個(gè)容積可以變化的壓縮腔，當(dāng)擠壓板10軸向移動(dòng)遠(yuǎn)離隔板12時(shí)，該擠壓板10通過(guò)傳動(dòng)桿16可以推動(dòng)滑動(dòng)活塞15移動(dòng)從而縮小壓縮腔的體積，實(shí)現(xiàn)熱介質(zhì)的噴射，并可以通過(guò)控制擠壓板10的移動(dòng)行程來(lái)控制滑動(dòng)活塞15從而控制熱介質(zhì)的噴射量，而當(dāng)擠壓板10向隔板12方向移動(dòng)擠壓濾芯13時(shí)，其可以帶動(dòng)滑動(dòng)活塞15移動(dòng)從而擴(kuò)大壓縮腔的體積，輔助介質(zhì)回收機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)熱介質(zhì)的吸收。由于傳動(dòng)桿16為自動(dòng)伸縮的伸縮桿，因而使用時(shí)，只有當(dāng)傳動(dòng)桿16完全縮到最短后，擠壓板10才能推動(dòng)滑動(dòng)活塞15動(dòng)作，同理，也只有當(dāng)傳動(dòng)桿16被拉伸到最長(zhǎng)后才能拉動(dòng)滑動(dòng)活塞15移動(dòng)。具有應(yīng)用中，其還在熱介質(zhì)管段6與冷介質(zhì)管段7對(duì)應(yīng)連接熱氣室3及冷氣室4的出口端分別安裝流量控制閥23，通過(guò)流量控制閥23可以精確的控制熱介質(zhì)與冷介質(zhì)的輸送量，從而輔助滑動(dòng)活塞15準(zhǔn)確控制熱介質(zhì)與冷介質(zhì)的噴射量。

工作時(shí)，氣缸100中的熱腔700的氣體通過(guò)導(dǎo)熱片300被加熱，主動(dòng)活塞500中的熱氣室3向熱腔700內(nèi)噴入熱介質(zhì)，熱介質(zhì)受熱迅速膨脹從而產(chǎn)生較大的壓力將主動(dòng)活塞500向冷腔800方向推動(dòng)，此時(shí)熱腔700內(nèi)的氣壓減小，冷腔800的氣壓增加，從而通過(guò)氣壓繼續(xù)推動(dòng)被動(dòng)活塞600向壓縮腔900移動(dòng)，當(dāng)冷腔800氣壓增大主動(dòng)活塞500停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，控制主動(dòng)活塞500中的冷氣室4向冷腔800中噴射冷介質(zhì)，增加冷腔800中的氣壓從而推動(dòng)主動(dòng)活塞500向熱腔700方向運(yùn)動(dòng)，并推動(dòng)被動(dòng)活塞600繼續(xù)想壓縮腔900運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)活塞500項(xiàng)熱腔運(yùn)動(dòng)從而使得熱腔內(nèi)溫度增高、氣壓增大，冷腔800內(nèi)氣壓和溫度減小，而被動(dòng)活塞600在壓縮腔900內(nèi)氣壓作用下驅(qū)動(dòng)被動(dòng)活塞600向冷腔800方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)主動(dòng)活塞500在熱腔700內(nèi)氣壓作用下運(yùn)動(dòng)速度為零時(shí)，根據(jù)需要繼續(xù)向熱腔700內(nèi)噴入熱介質(zhì)，使主動(dòng)活塞500再次向冷腔800運(yùn)動(dòng)，如此循環(huán)，通過(guò)介質(zhì)控溫機(jī)構(gòu)向主動(dòng)活塞兩端的熱腔與冷腔中分別噴射熱介質(zhì)和冷介質(zhì)可以迅速的控制氣缸中熱腔與冷腔的溫度，從而可以迅速的控制主動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率，進(jìn)而有效的控制被動(dòng)活塞的功率輸出。

在具體應(yīng)用中，由于主動(dòng)活塞500始終處于往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)中，為實(shí)現(xiàn)主動(dòng)活塞500運(yùn)動(dòng)中熱介質(zhì)支管8和熱介質(zhì)通道8-1之間的活動(dòng)密封連接以及冷介質(zhì)支管9與對(duì)應(yīng)冷介質(zhì)通道9-1之間的密封活動(dòng)連接，本實(shí)施例中，熱介質(zhì)通道8和冷介質(zhì)通道9均軸向開(kāi)設(shè)在氣缸100的缸體壁中，徑向設(shè)置在主動(dòng)活塞500中的熱介質(zhì)支管8及冷介質(zhì)支管9的入口端分別穿過(guò)筒體1及氣缸100的內(nèi)壁伸入到對(duì)應(yīng)的熱介質(zhì)通道8-1和冷介質(zhì)通道9-1中，同時(shí)，在氣缸100的內(nèi)壁上分別對(duì)應(yīng)熱介質(zhì)通道8-1與冷介質(zhì)通道9-1軸向開(kāi)設(shè)有用于供熱介質(zhì)支管8、冷介質(zhì)支管9隨主動(dòng)活塞500往復(fù)運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)孔，該熱介質(zhì)通道8-1及冷介質(zhì)通道9-1與其對(duì)應(yīng)設(shè)置的長(zhǎng)孔在其橫截面上的形狀均呈T型結(jié)構(gòu)，即熱介質(zhì)通道8-1和冷介質(zhì)通道9-1在橫截面上的寬度要大于其對(duì)應(yīng)長(zhǎng)孔的寬帶，在熱介質(zhì)支管8伸入對(duì)應(yīng)熱介質(zhì)通道8-1的入口端上固定有用于與熱介質(zhì)通道8-1內(nèi)壁面密封滑動(dòng)配合的滑動(dòng)密封板8-2，在冷介質(zhì)支管9伸入對(duì)應(yīng)冷介質(zhì)通道9-1的入口端上固定有用于與冷介質(zhì)通道9-1內(nèi)壁面密封滑動(dòng)配合的滑動(dòng)密封板9-2。同理，為實(shí)現(xiàn)介質(zhì)回流口22與介質(zhì)回流通道22-1之間的連接，本實(shí)施例中，其是在主動(dòng)活塞500的筒體1外對(duì)應(yīng)介質(zhì)回流口22固定有一個(gè)介質(zhì)回流管，并在氣缸100的內(nèi)壁上對(duì)應(yīng)介質(zhì)回流通道22-1軸向開(kāi)設(shè)有供介質(zhì)回流管伸入的長(zhǎng)孔，并在介質(zhì)回流管的入口端固定有與介質(zhì)回流通道22-1內(nèi)壁密封滑動(dòng)配合的滑動(dòng)密封板22-2。

在實(shí)際應(yīng)用中，為避免主動(dòng)活塞500在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生旋轉(zhuǎn)從而影響介質(zhì)的輸送和回收，本實(shí)施例中，上述的氣缸100的內(nèi)壁、主動(dòng)活塞500、被動(dòng)活塞600以及主動(dòng)活塞500內(nèi)安裝的熱氣室3、冷氣室4、擠壓板10、隔板12的徑向橫截面形狀均為對(duì)應(yīng)適配的圓角三角形結(jié)構(gòu)。上述的熱介質(zhì)支管8、冷介質(zhì)支管9以及介質(zhì)回流口22分別設(shè)置在圓角三角形的三條邊上。為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)主動(dòng)活塞500運(yùn)動(dòng)頻率的控制，本實(shí)施例中，在其筒體1的兩端筒口處還分別徑向設(shè)有收口17并安裝有可以調(diào)整該收口17處筒口內(nèi)徑的縮口機(jī)構(gòu)18。