[发明专利]压气或透平装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种可以用于内燃及外燃式发动机，压缩机，空调等领域的压气或透平装置。

背景技术

现有的压气或透平装置主要是转子定子结构，在工作过程中气体不断被加速，气体在压缩或膨胀的过程中的热效率与气体速度及定转子的结构设计存在很大的关系。传统的压气或透平装置的气体做功过程是开放式的工作过程，即不是在密闭的空间内压缩或膨胀，不可避免地存在较大的压力损失。而普通的活塞发动机作为压气或透平装置时，气缸和活塞在工作过程中既在低温环境工作又几乎同时工作在高温环境，当温差大时气缸要靠冷却液冷却，从而出现较大的热损，从而降低了热效率。

发明内容

为了克服上述问题，本发明向社会提供一种气体流道通畅，热效率高，且整机材料适配性能好的压气或透平装置。

本发明的技术方案是：提供一种压气或透平装置，包括第一气缸、第二气缸至第N气缸，所述第一气缸、第二气缸至第N气缸的容积依次递增或递减，在所述第一气缸、第二气缸至第N气缸分别设有第一活塞、第二活塞至第N活塞，N是大于等于0的自然数；所述第一活塞、第二活塞至第N活塞与传动机构连接，处于气缸递增或递减序列上的气缸中的前一级气缸的排气管与后一级气缸的进气管串连，且当相连的前一级气缸和后一级气缸中的一个气缸处于气体压缩状态时，另一气缸处于气体膨胀状态，处于前一级的压缩状态的气缸中的气体单向进入处于后一级的膨胀状态的气缸之中。

作为对本发明的改进，在气缸的排气和进气通道中设有由配气机构控制的阀门。 

作为对本发明的改进，所述传动机构是曲柄连杆机构、行星齿轮传动机构、曲柄圆滑块活塞发动机的传动机构、橄榄形转子发动机传动机构、汪克尔转子发动机传动机构、位移滑片式转子发动机传动机构或非匀速比传动机构等。

作为对本发明的改进，当压气或透平装置作为压气机使用时，所述阀门为单向阀门且设置在靠近位于气缸或气缸盖上的排气口位置。

作为对本发明的改进，当压气或透平装置作为透平装置使用时，在气缸进气管和排气管上相应设置有进气阀门和排气阀门，且进气阀门设置在靠近位于气缸盖或气缸上的进气口位置，排气阀门设置在靠近位于气缸盖或气缸上的排气口位置，进气阀门和排气阀门都由配气机构控制。当气缸不为第一气缸且气缸处于压缩行程且接近压缩行程结束时该气缸的排气阀门关闭而进气阀门开启使气缸内处于压缩状态的气体及与进气口连接的气体通道中的气体被压缩，此时前一级气缸的排气阀门仍处于关闭。当该气缸压缩行程结束时，使得与该气缸进气口连通的气体通道内的气体压强接近此时前一级气缸工作气体的压强。随着该气缸压缩行程结束转为膨胀行程时，当与该气缸进气口连接的气体通道内气体压强小于或等于此时前一级气缸工作气体压强时前一级气缸的排气阀门打开使气体从前一级气缸进入该气缸。

作为对本发明的改进，还设置有热交换室，所述热交换室一端与一个压气或透平装置的第一气缸相连，另一端与另一个压缩或透平装置的第一气缸相连。所述热交换室可以是加热管、冷凝管或燃烧室等。

作为对本发明的改进，当压气或透平装置作为压气机使用使，控制阀门开启或关闭的配气机构可以为单向阀门，即前一级气缸内的气体压力大于后一级气缸内气体压力时阀门开启使气体由前一级气缸进入后一级气缸。

本发明的气体的工作次序为：气体进入前一级气缸，前一级气缸处于膨胀阶段，气体膨胀结束后前一级气缸进入压缩阶段此时气体从前一级气缸进入后一级气缸，后一级气缸处于膨胀阶段，由于前一级气缸和后一级气缸之间的工作体积不等使得前一级气缸的气体完全进入后一级气缸后气体的体积压力发生变化从而对气体做功或气体对外做功，后一级气缸膨胀结束而进入压缩阶段时，气体从后一级气缸排出，在此过程中气体经过一次体积减小的压缩过程做负功或体积增加的膨胀过程做正功。

当传动机构采用橄榄形转子发动机传动机构、汪克尔转子发动机传动机构时活塞为三角形而气缸分别为橄榄形和8字形；当传动机构采用位移滑片式转子发动机传动机构或非匀速比传动机构如环缸转子发动机传动机构，行星齿轮差速动力装置（行星齿轮行星轮偏心轴）发动机传动机构，非圆齿轮发动机传动机构等时活塞数量为2个或多个，相邻活塞的速度变化使活塞之间的体积不断变化对应气体的膨胀和压缩，当活塞（转子）或气缸体旋转的位置变化可以控制进气口和排气口开启和关闭时可以不设置进气阀门和排气阀门。