一种热气机
专利汇可以提供一种热气机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 热气机 由一至四组缸体和相应的 活塞 、 曲轴 、加热器、 回热器 、冷却器组成，可以是配气式或双作用式，缸体内的活塞、曲轴是用一种二 连杆 以及组合的 锁 定－释放机构相连，活塞与缸体 侧壁 间的间隙通有压 力 气体形成一薄气层，易于在相对较低的热力参数下工作。，下面是一种热气机专利的具体信息内容。
1. 一种热气机，由一至四组缸体和相应的活塞、曲轴、加热器、回热器、冷却 器组成，其特征在于活塞与锁定-释放机构相连，并用二连杆与曲轴相连，所说的二连 杆是由两段杆件用铰链联接的二连杆，二连杆的一端与活塞连接，另一端与曲轴轴颈 相连，所说的锁定-释放机构是一种组合的锁放机构，可以把活塞或与其相连的连接件 锁定或释放。
2. 根据权利要求1所述的热气机，其特征是锁定-释放机构是二连杆锁定-释放 机构，是四个只能作180度旋转的二连杆分为两组，每组两个二连杆通过一个连接件铰 接串连起来，连接件与活塞连接，二连杆余下的两个端头分别与上下两个支座铰接，有 四个二连杆把上述四个作支撑用的二连杆在其铰接处两两相连。
3. 根据权利要求1所述的热气机，其特征是锁定-释放机构是气体锁定-释放机 构，在动力气缸顶部设两个出气口，一个通过单向气阀，另一个经过气阀后一起连至 开口在动力气缸侧壁且接近顶部的进出气管上，气阀由另一组活塞带动的连杆来开闭。
4. 根据权利要求1所述的热气机，其特征是锁定-释放机构是凸轮机械锁定-释 放机构，当活塞在上止点、下止点时，凸轮及其从动部件带动一制动滑块进入或脱离 活塞延长杆的锁口。
5. 根据权利要求1所述的热气机，其特征是锁定-释放机构是磁力锁放机构，是 两块平行铁芯之间有一个永磁铁组成一个工字形的开口磁路，其一侧开口与延长杆上 的衔铁相对，另一侧开口与一个活动衔铁相对，凸轮的从动杆推动一根拨杆可以将活 动衔铁与磁路开口贴紧或分开。
6. 根据权利要求1所述的热气机，其特征是锁定-释放机构是电磁铁，凸轮的从 动杆可开闭其电路接点。
7. 根据权利要求1所述的热气机，其特征是四个缸体的活塞分为两组，每组的两 个活塞相对连接，两个组平行排列，曲轴为两段式，与活塞固接的连接件通过二连杆 与曲轴相连，连接件还与连杆锁定-释放机构相连，加热器、回热器、冷却器按双作用 方式连接。
8. 根据权利要求1所述的热气机，其特征是四组缸体每组有一个动力气缸，配气 气缸分为高温和低温两个气缸，高温配气气缸经加热器、回热器、冷却器连至低温配 气气缸，动力气缸的进出气管连至加热器与回热器之间，活塞分为两大组，并根据活塞 在同一时间的运动方向将其与连接件连在一起，连接件把每大组的活塞、连杆锁定-释 放机构等连接成一体，两大组成平行排列，每个动力气缸都作成气体锁定-释放的结构。
9. 根据权利要求1所述的热气机，其特征是一个贮气室中的压力气体，通过细 管和对称分布在气缸圆周上四个(或大于四的偶数个)小孔进入活塞与缸壁间隙的中 段部位，而气缸的低温区通过单向气阀和导气管与贮气室相连。
10. 根据权利要求1所述的热气机，其特征是可根据特殊要求作相应的简化，使用 省去气阀及其气路的气体锁定-释放机构；活塞与直线电机、直线运动部件、锁定-释 放机构连接完成所需的热力循环。
本发明涉及一种热气机，特别涉及一种其活塞、曲轴由二连杆、锁定-释放机构 连接的热气机。
背景技术：
传统的热气机，大都由一个惯性系统通过双菱机构或曲轴机构带动活塞运动来 完成热力循环(CN1217765A)，其缺点是实际工作循环较难接近理论循环，需要在高 温高压的条件下进行运转，这又带来了密封困难的问题。CN2315306Y公开了一种弹 性翻转机构驱动配气活塞运动的方案，使实际工作循环比较接近理论循环，但还存在 实际循环受弹簧参数的影响，不易进行调整，再有其侧向力难以平衡，特别是活塞处 于弹簧翻转位置时，会因侧向力较大造成配气活塞与缸壁的磨擦增加，影响活塞的运 动，并会因磨擦增加磨损。
发明内容：
本发明的目的是用二连杆、锁定-释放机构连接曲轴、活塞进行工作，使循环过 程接近理论循环，并使用压力气体来减少活塞与缸壁间的磨擦，构成可在相对较低的 热力参数下工作的热气机。
本发明的目的是这样实现的：与传统的热气机一样，热气机由一至四组缸体和 相应的活塞、曲轴、加热器、回热器、冷却器组成，可以按配气式或双作用式相连， 但活塞、曲轴之间是用二连杆进行连接，活塞还与组合的锁定-释放机构相连，具体 可以是：
动力活塞下端铰接一个二连杆，是两段杆件用铰链连接的二连杆，是可以作相 对旋转或只作180度转动(对折-伸直)的二连杆，后者可用铰链偏向杆体的一侧， 两杆的端面相抵或用铰接端的侧面处加适当的阻挡约束结构来实现，二连杆的另一端 通过轴承与曲轴的轴颈相联，二连杆的杆件还可以使用具有小伸缩量的弹性杆件，热 气机的活塞还受相连的组合锁定-释放机构控制，组合锁定-释放机构可由机械的、磁 力的(或电磁的)，以及气体的的锁放机构组合而成。机械的锁定-释放机构有凸轮的 机械锁放机构，就是当活塞在上止点、下止点时，用凸轮及其从动部件带动一制动滑 块进入或离开活塞延长杆上的锁口实现锁定-释放的常规机构、还有由二连杆组件构 成的连杆锁定-释放机构，是利用二连杆的伸直-对折实现锁定-释放功能，而磁力的 锁定-释放机构可用两块平行铁芯间夹有一个永磁铁组成一工字形的开口磁路，其一 侧开口与活塞的延长杆上的衔铁相对，另一侧开口与一个活动衔铁相对，由与主轴一 起运动的凸轮的从动杆推动一拨杆将活动衔铁贴紧或离开该开口来开闭磁路，实现锁 定-释放功能，电磁的锁定-释放机构就是一个电磁铁由凸轮的从动杆开闭其电路接点 实现锁定-释放功能，气体的锁定-释放机构是使用开、闭动力汽缸的进出气路来进行 对活塞的锁定-释放控制。
机械的锁定-释放机构制动力较大但控制精度稍差，磁力的锁定-释放机构平稳 但制动力较小，而电磁的锁定-释放机构锁定-释放控制准确但能耗增加，气体的锁定 -释放机构简单但会因泄漏影响可靠性，对大功率高参数的热气机，应将这几种锁定- 释放机构组合起来使用。而对于小功率低参数的热气机可只使用其中的一种或两种， 当然也可使用其他适用的锁定-释放机构。
上述连接活塞与曲轴的二连杆，每段长度应满足下述条件：当活塞、轴颈都在 最高点时两段对折，活塞、轴颈都在最低点时两段伸直，活塞仍在最高点而轴颈在约 四分之一圈时两段伸直，活塞在最低点而轴颈在对侧约四分之一图时两段对折。
所述的气体锁定-释放机构是在动力气缸顶部设两个出气通道，一个接单向气阀 只能进行排气，另一个经过一个气阀后与前者一起连至其开口在动力气缸侧壁且接近 顶部的进出气管上，气阀由另一组活塞的运动带动连杆来进行关和闭，(也可用与曲 轴相连的凸轮来控制其关和闭)，这样，若动力活塞作压缩进程时，气阀应在关闭位 置，缸内气体从侧壁接近顶部的进出气管排出，当活塞继续运动将侧壁进出气管口封 闭后，剩余气体通过顶部的单向气阀排空，此时气缸就成为密闭空间并将动力活塞锁 定，而在下一个进程快完成时，另一组的一个动力活塞运动到上止点前，带动相连的 连杆将气阀打开，气体进入密闭空间，动力活塞就由锁定转为释放状态。在另一组的 动力活塞运动到下止点前，带动相连的连杆将气阀关闭，就为下一次闭锁作准备，如 此循环类推。
所说的连杆锁定-释放机构是用四个只能作等于180度转动的二连杆分为两组， 每组有一个连接件将两个二连杆一上一下地铰接串接起来，连接件又与活塞相接，二 连杆余下的端头分别与上下的支座铰接，这样，当动力活塞(也就是连接件)运动到上 止点时，下方的二连杆伸直，成为支撑状态，把活塞锁定，同时利用它快伸直时铰接处 的运动带动另一个二连杆把另一组伸直状态的二连杆拉成弯曲，转为释放状态。故应 有四个二连杆把上述的四个作支撑用的二连杆在其铰接处两两相连.实现交替的锁定 -释放过程。当然也可用凸轮、电磁等方式实现二连杆的弯曲，以更准确地进行释放 转换。
对于双作用的排列连接方式，四个缸体各有一个动力活塞，四个活塞都使用上 述同样的曲轴、二连杆、锁定-释放机构，根据四个缸体排列方法的不同，曲轴的段 数也不同，若四个缸体平行排列，要用四段曲轴组合成一根长的曲轴，且各段互相沿 圆周方向依次相差九十度；若四个缸体沿圆周方向依次相差九十度排列，则可共用一 根单曲的曲轴，若同时运动的两个缸体的活塞直接相对相连且形成两组缸体平行排 列，则需要两段曲轴且沿旋转方向相差九十度角，这样，可实现曲轴每旋转一周，各 活塞依次完成热力循环的四个进程，从而获得较为理想的实际循环。曲轴的一端联接 荷载如发电机，另一端可按需要安装飞轮和起动电机。
对于配气排列连接方式，应采用分体结构，即配气活塞与动力活塞在各自的缸 体中，各动力活塞通过二连杆与曲轴轴颈相连，并通过连接件与组合的锁定-释放机 构连接，和上述的一样，根据四组缸体排列不同，曲轴的段数也不同。按照理论循环， 动力活塞与配气活塞交替动作，故总体上总是一半活塞在运动，另一半停在上止点或 下止点，根据同一时间是动还是静来把所有活塞分成两大组，并用连接件将每大组的 活塞按运动方向连成一体，简化成两大组平行排列，曲轴可用相差九十度的两段式。
此外，位于适当位置的一个贮气室中的压力气体，通过细管和对称分布在气缸 壁上四个(或大于四的偶数个)小孔进入活塞与缸壁间隙的中段部位，在活塞与缸壁 间隙中形成一薄层压力气体，低温缸(或附加的压气泵)通过单向气阀和导气管连至 贮气室，在每个循环当气缸压力最高时可将气体压进贮气室中。所说的单向气阀是活 动瓣膜式单向气阀或弹性膜单向气阀或其他适用的单向气阀，止逆阀。
附图说明：
图1、活塞、二连杆、曲轴联接示意图。
图2、连杆锁定-释放机构联接示意图。
图3、气体锁定-释放机构联接示意图。
图4、双作用式热气机示意图。
图5、配气式热气机示意图。
具体实施方式：
下面结合实施例作进一步说明，图1是活塞、二连杆、曲轴联接 示意图。双作用式热气机的活塞、配气式热气机的动力活塞都用此联接，活塞1的导 杆2通过铰链3与连杆4相连，后者用铰链5与连杆6绞接，连杆6通过轴承7与曲 轴的连杆轴颈8连接，曲轴的曲柄9其长度为轴颈8的旋转半径，各杆件长度确定原 则是：把活塞位于最高点即轴颈8位于最高点时其轴线处作为0度起始点，当轴颈8 位于180度位置且二连杆伸直时活塞应在最低点；而当轴颈8位于360度位置且二连 杆对折时活塞应在最高点，在给定活塞行程、与主轴的距离后即可确定连杆4、连杆 6、曲柄9的长度。当需要二连杆伸直时承受压应力时，铰链5的圆心可偏向杆体的 一侧，两个连杆的端面相抵或铰接处一个杆体的侧面有足够强度的阻挡结构，可以是 销、弯角、包槽或其他，使二连杆从对折到伸直只能作180度或略大于180度的转 动。需要时还可使其端面磁化或杆间跨接一弹簧，提供一个增加稳定性的附加力矩， 为了使二连杆能顺利折弯，可适当位置安装永磁铁，以磁力助其折弯。
图2是连杆锁定-释放机构示意图。分别与两个动力活塞固接相连的连接件10、 连接件11各铰接两个二连杆12、13和14、15，各二连杆的另一端与其上下方的支 座铰接，二连杆12-15中间铰接处又用二连杆16、17、18、19分别两两相连，工作 过程是：连接件11锁停在最低处时，二连杆14伸直为支撑状态，活塞带动连接件 10向上运动，二连杆13在伸直过程，而12在对折过程中，当连接件10向上运动到最 高点时，二连杆13伸直为支撑状态，使连接件10锁停在最高处，在二连杆13接近伸直 时带动二连杆16将二连杆14从伸直拉成弯曲，连接件11即变为释放状态并向上运 动，在到达最高处时，二连杆15伸直，带动二连杆17将二连杆13从伸直拉成弯曲，同 理用二连杆12伸直时带动二连杆18把伸直的二连杆15拉成弯曲、在二连杆14伸直 时带动二连杆19把伸直的二连杆12拉成弯曲，如此反复，实现锁定、释放的交替。 为了增加二连杆伸直时支撑的稳定性，可在其铰接处的一侧适当位置安放永磁铁在当 杆件接近时形成吸力。对功率大，支撑力大时，可利用二连杆弯折时的运动把支撑二 连杆推成弯曲，或用附加的二连杆与上述支撑的二连杆组成菱形，利用附加二连杆弯 折时的运动把支撑二连杆推成弯曲。
图3是气体锁定-释放机构的示意图，动力气缸20顶部有两个出气口，一个接 单向气阀21，另一个出气口的气路经过一个气阀22后一起连至动力气缸侧壁接近顶 部的进出气管23上，气阀22由另一组活塞连接件所带动的连杆24开闭，这样，动 力活塞作压缩进程时，气阀22关闭，气体从缸内排出，当活塞继续运动到顶部时气 缸排空，成密闭空间把活塞锁定，而在下一个进程快完成时，另一组的一个动力活塞 运动到上止点前，带动连杆24将气阀22打开，气体进入缸内，动力活塞由锁定变为 释放状态并向下运动。当另一组动力活塞运动到下止点前，其连接件又带动连杆24 将气阀22关闭，为下一次闭锁作准备。当选用压力较高，闭锁时活塞与缸壁的泄漏 较大时，进出气管23可串接一气阀，与气阀22同时开闭。
图4是一个双作用热气机示意图，为了运行平稳，让四个活塞依次分别工作在 理论循环的四个进程，这样，总是有两个活塞在运动，另两个活塞停在上、下止点， 按动与静分为两个大组，而且每个大组的两个活塞相对的连接起来，使其运动方向一 致。两个组平行地排列，曲轴为两段式，轴颈间沿旋转方向相差四分之一周的角度， 与活塞固接的连接件25通过二连杆与曲轴相连，连接件25还与连杆锁定-释放机构 26相连，主轴的一端联接电机27，另一端安装飞轮28和起动电机29。加热器30、 回热器31、冷却器32同一般热气机，加热器应根据热源采用相应的结构型式，整机 采用全密封结构。
图5是一个有四组缸体的分体配气热气机的示意图。每组有一个动力气缸33- 36，配气气缸分为高温气缸37-40和低温气缸41-44，分别相当于常规配气气缸的高 温区和低温区，这样每组三个气缸之间的连接是：高温配气气缸经加热器、回热器、 冷却器到低温配气气缸，动力气缸的进出气管连至加热器与回热器之间，(当然也可 接至低压汽缸或冷却器与回热气之间，)四组活塞依次工作在理论循环的四个进程， 也按活塞的动与静关系分为两大组，并根据活塞在同一时间的运动方向将其并行或相 对地与连接件连在一起，连接件就把每大组活塞、锁定-释放机构等组合成整体，两大 组成平行排列，四个动力气缸都作成气体锁定-释放的结构，每大组的两个气阀做成 一个整体，阀芯是一圆拄形，沿径向开通孔，与筒状阀壁的进出气孔对齐时开通，错开 时关闭，阀芯通过连接杆与另一组的连接件相连。整机包括电机采用整体密封结构， 直线电机45-46与活塞连接件相连。若用旋转电机，如前所述，两大组的连接件用二 连杆与曲轴相连，(当然也可以用瓦特行星轮与主轴相连)。曲轴连接电机与飞轮。
上述的热气机，曲轴与发电机应采用防反转联接，具体可用端部为锯形齿的滑 键套筒联接。起动电机可用直流电机，可采用串接二极管或其他适用控制电路来防止 反转。
为适应一些特殊要求，可根据需要作相应的简化。如当参数不高并要减少体积 或只作逆循环时，可只使用省去气阀及其气路的气体锁定-释放机构；活塞可直接与 直线电机或直线运动的部件、锁定-释放机构连接完成所需的热力循环。
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
