專利名稱：一種液體活塞斯特林發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種斯特林發(fā)動機。
背景技術(shù)：
斯特林發(fā)動機以其外燃特性，在對各種燃料、熱源的適應(yīng)性以及節(jié)能減排上具有天然的優(yōu)勢。在各種斯特林發(fā)動機中，液體活塞斯特林發(fā)動機具有獨特的結(jié)構(gòu)形式及運行特點，它不需要傳統(tǒng)的活塞連桿曲軸等機械式動力輸出裝置，也不需要特殊的密封結(jié)構(gòu)防止工質(zhì)從兩個相對運動的機械結(jié)構(gòu)之間的間隙中泄漏，因此液體活塞斯特林發(fā)動機具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，安全可靠，無需維護的特點。設(shè)計良好的液體活塞斯特林發(fā)動機可作為在邊遠(yuǎn)地區(qū)，分散地區(qū)，游牧生產(chǎn)等缺乏供電基礎(chǔ)設(shè)施的場合下解決生產(chǎn)生活中基本用電用熱的廉價手段之一。特別是在類似藏區(qū)、牧區(qū)，將液體活塞式斯特林發(fā)動機和戶用炊暖爐相結(jié)合，利用平時燃燒生物或礦物質(zhì)燃料取暖做飯的生活余熱驅(qū)動斯特林發(fā)動機發(fā)電，可在不改變原炊暖設(shè)備結(jié)構(gòu)及不顯著增加開支的前提下提高能源的使用效率，實現(xiàn)能量的綜合利用，同時還解決了生產(chǎn)生活對多樣的能源種類的需求。

發(fā)明內(nèi)容
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種液體活塞斯特林發(fā)動機，該機的特點是:結(jié)構(gòu)上可與現(xiàn)有的戶用炊暖爐相結(jié)合，實現(xiàn)生產(chǎn)生活用熱用電，同時具有造價低，高可靠，免維護的特點。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:將現(xiàn)有斯特林發(fā)動機的配氣及做功活塞全部用液體代替，依靠液體在環(huán)U型液槽中的內(nèi)外環(huán)之間來回振蕩實現(xiàn)配氣，環(huán)U型液槽底部開有動力液輸出通道，發(fā)動機內(nèi)由液體封閉的氣體工質(zhì)在收縮和膨脹的過程中，將熱能轉(zhuǎn)換為維持配氣動力液來回振蕩所需的能量以及輸出動力液順著輸出通道來回振蕩的輸出動能。來回振蕩的輸出動力液再經(jīng)過由單向閥構(gòu)成的泵系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為單向流動的具有動能的動力液，并推動液力渦輪實現(xiàn)做功。本發(fā)明的有益效果是:結(jié)構(gòu)上可與戶用炊暖爐相結(jié)合，低成本的實現(xiàn)戶用熱電聯(lián)產(chǎn)。機內(nèi)全部使用液體作為配氣及功率輸出活塞來解決潤滑密封問題，同時具有安全可靠，無需維護的特點。


附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1.環(huán)U形液槽，2.動力液，3.中空夾層，4.封隔液，5.冷腔，6.冷卻水進口，7.冷卻水套，8.冷卻器，9.熱腔，10.爐膛區(qū)，11.加熱器，12.回?zé)崞鳎?3.冷卻水出口，14.液槽底部開口，15.倒U形輸出通道，16.三通，17.單向閥，18.液力渦輪，19.飛輪，20.發(fā)電機，21.外部液槽。
具體實施例方式如附圖中，環(huán)U形液槽(I)內(nèi)注有動力液(2)，在動力液(2)上方注入一段耐高溫的并與動力液(2)不互溶的封隔液(4)，避免動力液(2)直接與發(fā)動機熱腔(9)中的高溫氣體接觸。環(huán)U形液槽(I)被中空夾層(3)分隔成內(nèi)外環(huán)，動力液(2)可在內(nèi)外環(huán)之間來回流動從而引起內(nèi)環(huán)液位與外環(huán)液位反相振蕩，這樣的液位振蕩就推動了封閉在發(fā)動機內(nèi)的氣體工質(zhì)在由冷腔(5)、冷卻器(8)、回?zé)崞?12)、加熱器(11)、熱腔(9)構(gòu)成的氣體通路中來回流動，氣體工質(zhì)被交替加熱膨脹和冷卻收縮。環(huán)U形液槽(I)底部有開口( 14)，并連接有倒U形輸出通道(15)。倒U形輸出通道(15)的另一端接入三通(16)和兩個單向閥(17)共同構(gòu)成抽吸式泵系統(tǒng)，將外部液槽(21)中的液體泵送至液力渦輪(18)。液力渦輪(18)通過機械結(jié)構(gòu)與飛輪(19)和發(fā)電機(20)連接。倒U形輸出通道(15)的作用是分隔發(fā)動機內(nèi)的動力液(2)和推動液力渦輪(18)做功的外部液槽(21)中的液體，避免了兩部分液體之間可能發(fā)生的互相污染的問題。當(dāng)爐膛區(qū)(10)內(nèi)被外部熱源加熱后，加熱器(11)從爐膛區(qū)(10)中吸收熱量并將熱量傳遞給熱腔(9)中的工作氣體，工作氣體膨脹后借助動力液(2)在環(huán)U形液槽(I)中內(nèi)外環(huán)之間的振蕩流過回?zé)崞?12)，進入冷腔(5)并在冷腔(5)中冷卻收縮，之后，再由于環(huán)U形液槽(I)中的動力液在內(nèi)外環(huán)之間的振蕩，冷卻后的工作氣體再次通過回?zé)崞?12)進入熱腔(9 )被加熱，完成一個工作循環(huán)。發(fā)動機內(nèi)的工作氣體在膨脹與收縮的工作循環(huán)中，推動環(huán)U形液槽(I)中的動力液(2)從環(huán)U形液槽(I)底部的動力輸出開口(14)流出并在倒U型輸出通道(15)與環(huán)U形液槽(I)之間來回振蕩。倒U型輸出通道(15)通向由單向閥
(14)構(gòu)成的泵系統(tǒng)，將往復(fù)振蕩的動力液(2)流轉(zhuǎn)換為單向流動的脈動液流，推動液力渦輪
(18)做功。液力渦輪(18)通過機械連接帶動飛輪(19)和發(fā)電機(20)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。
權(quán)利要求
1.一種液體活塞斯特林發(fā)動機,包括加熱器,回?zé)崞?，冷卻器，環(huán)U形液槽,動力液輸出及循環(huán)做功系統(tǒng)；其特征為環(huán)U形液槽內(nèi)注入液體作為斯特林發(fā)動機的配氣及功率輸出活塞，液槽底部輸出的受壓振蕩的動力液通過單向閥構(gòu)成的泵系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為單向動力液流推動液力渦輪做功發(fā)電；環(huán)狀翅片式加熱器可與戶用炊暖爐結(jié)合，冷卻器為水冷，冷卻水可作為生活熱水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體活塞斯特林發(fā)動機，其特征為環(huán)U形液槽及環(huán)形翅片式加熱器，可與戶用炊暖爐結(jié)合，利用炊暖爐燃燒生物或礦物質(zhì)燃料為斯特林發(fā)動機提供熱源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體活塞斯特林發(fā)動機，其特征為環(huán)U形液槽內(nèi)注入液體作為斯特林機配氣及功率輸出活塞。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體活塞斯特林發(fā)動機，其特征為冷卻器為水冷，冷卻水可作為生活熱水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體活塞斯特林發(fā)動機，其特征為液槽底部輸出的受壓振蕩的動力液通過單向閥構(gòu)成的泵系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為單向動力液流推動液力渦輪做功發(fā)電。
全文摘要
一種液體活塞斯特林發(fā)動機，該機可與戶用炊暖爐相結(jié)合，利用炊暖爐燃燒生物或礦物質(zhì)燃料釋放出的熱量或者太陽能光熱熱量實現(xiàn)戶用熱電聯(lián)產(chǎn)。整個斯特林發(fā)動機呈環(huán)形結(jié)構(gòu)，加熱區(qū)位于中心與爐膛相配合，冷卻區(qū)設(shè)置在外圍方便進行流體換熱連接，這樣的整機布置結(jié)構(gòu)提高了熱量利用效率。加熱器為雙面翅片式換熱器，從爐膛中吸收熱量并傳遞給熱腔。冷卻器采用水循環(huán)冷卻工質(zhì)，冷卻水可作為生活熱水。環(huán)U形液槽內(nèi)注入液體作為斯特林機的配氣及功率輸出活塞，液槽底部開口并連接動力液輸出通道，輸出通道連接單向閥構(gòu)成的泵系統(tǒng)及液力渦輪，將受壓振蕩的動力液流轉(zhuǎn)換為單向液流推動液力渦輪做功發(fā)電。整套系統(tǒng)成本低，密封性好，免維護，生產(chǎn)使用環(huán)境友好。
文檔編號F02G1/043GK103161605SQ201110407258
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者高雪飛, 朱華, 李向陽 申請人:成都首能新能源開發(fā)有限公司