專利名稱：采用蓄熱式加熱器、環(huán)型間隙冷卻器和直線驅(qū)動(dòng)配氣活塞的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是一種采用蓄熱式加熱器、環(huán)型間隙冷卻器和直線驅(qū)動(dòng)配氣活塞的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著全球能源與環(huán)保的形勢日趨嚴(yán)峻，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)由于其具有多種能源的廣泛適應(yīng)性和優(yōu)良的環(huán)境特性已越來越受到重視，所以，在水下動(dòng)力、太陽能動(dòng)力、空間站動(dòng)力、熱泵空調(diào)動(dòng)力、車用混合推進(jìn)動(dòng)力等方面得到了廣泛的研究與重視，并且已得到了一些成功的應(yīng)用。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)又稱熱氣機(jī)，它是一種采用外部熱源加熱的外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，因此具有對(duì)多種熱源或燃料的適應(yīng)性，如可采用傳統(tǒng)的燃油、天然氣、沼氣、酒精等燃料，也可以采用太陽能、工業(yè)余熱、固體燃料、生物質(zhì)能等，范圍十分廣泛。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)主要由加熱系統(tǒng)、工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)等組成，加熱系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量通過加熱器傳遞給斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部工質(zhì)，通過斯特林循環(huán)，推動(dòng)活塞做功，并通過傳動(dòng)系統(tǒng)的曲軸或輸出軸對(duì)外輸出。傳統(tǒng)的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)一般有兩個(gè)活塞，即動(dòng)力活塞和配氣活塞，動(dòng)力活塞和配氣活塞之間有一個(gè)連接通道，即工質(zhì)氣體通道，配氣活塞在加熱器、回?zé)崞?、冷卻器內(nèi)不斷穿梭運(yùn)動(dòng)，起到配氣的作用；動(dòng)力活塞對(duì)工質(zhì)氣體進(jìn)行壓縮，同時(shí)在工質(zhì)氣體受熱膨脹時(shí)，工質(zhì)氣體又推動(dòng)動(dòng)力活塞向外做功。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)尚存在的主要問題和缺點(diǎn)是制造成本較高，尤其是加熱器、冷卻器制造較為困難，工藝要求高。工質(zhì)密封技術(shù)較難，密封件的可靠性和壽命還存在問題，功率調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)較復(fù)雜，機(jī)器較為笨重。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的未來發(fā)展將更多的應(yīng)用新材料(如陶瓷)和新工藝，以降低造價(jià)；對(duì)實(shí)際循環(huán)進(jìn)行理論研究，完善結(jié)構(gòu)，提高性能指標(biāo)；在應(yīng)用方面，正大力研究汽車用大功率燃煤斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、太陽能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和特種用途斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)等。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)不排廢氣，除燃燒室需要的空氣外，不需要其他空氣，所以適用于都市環(huán)境和外層空間。如果采用蓄熱式加熱器，整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)將成為一個(gè)不需要空氣，也完全沒有污染物排放的清潔發(fā)動(dòng)機(jī)，適合在室內(nèi)或者環(huán)境要求較高的場合使用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有較高熱效率、冷卻效果好、能實(shí)現(xiàn)精確控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的一種采用蓄熱式加熱器、環(huán)型間隙冷卻器和直線驅(qū)動(dòng)配氣活塞的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的采用蓄熱式加熱器、環(huán)型間隙冷卻器和直線驅(qū)動(dòng)配氣活塞的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，它包括環(huán)型冷卻器、蓄熱式加熱器、配氣活塞、直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、氣壓換能器和控制器，蓄熱式加熱器對(duì)工質(zhì)氣體進(jìn)行加熱，環(huán)型冷卻器對(duì)工質(zhì)氣體進(jìn)行冷卻，直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制配氣活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣壓換能器將變化的工質(zhì)壓力差轉(zhuǎn)化為所需要的能量形式，控制器對(duì)直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其他部分進(jìn)行控制；所述的環(huán)型冷卻器由發(fā)動(dòng)機(jī)殼體及冷卻介質(zhì)殼體構(gòu)成，蓄熱式加熱器設(shè)置于內(nèi)膽內(nèi)，它包括加熱兀件和蓄熱體，蓄熱體內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器，溫度傳感器和加熱元件分別與控制器相連，配氣活塞位于內(nèi)膽的下側(cè)，與直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相連，氣壓換能器與工質(zhì)氣體通道相連通，控制器與直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相連。本實(shí)用新型所述的環(huán)型冷卻器包括冷卻介質(zhì)通道、冷卻介質(zhì)入口和冷卻介質(zhì)出口，冷卻介質(zhì)殼體設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的內(nèi)壁或者外壁的一側(cè)。本實(shí)用新型所述的冷卻介質(zhì)包括氣體或液體。本實(shí)用新型所述的蓄熱式加熱器的上下側(cè)各設(shè)置有一個(gè)氣體閥門，氣體閥門與控制器相連，所述的氣體閥門由耐高溫、絕熱材料制成。本實(shí)用新型所述的發(fā)動(dòng)機(jī)殼體與內(nèi)膽之間還設(shè)有多個(gè)固定塊，固定塊將發(fā)動(dòng)機(jī)殼體與內(nèi)膽緊固在一起。本實(shí)用新型所述的蓄熱式加熱器的外圍填充滿絕熱材料，絕熱材料對(duì)蓄熱式加熱器起保溫作用。本實(shí)用新型所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)還包括回?zé)崞鳎責(zé)崞髟O(shè)置于蓄熱式加熱器的上方，構(gòu)成工質(zhì)氣體在環(huán)型冷卻器和蓄熱式加熱器間循環(huán)的通道。本實(shí)用新型的有益效果是(I)采用新型的冷卻結(jié)構(gòu)，制造工藝簡單，冷卻速度快、效果好；(2)采用蓄熱式加熱器，加熱速度快、保溫效果好，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，并且不產(chǎn)生污染物；(3)由控制器控制直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，從而達(dá)到控制配氣活塞的運(yùn)動(dòng)，能精確的控制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1-環(huán)型冷卻器，2-蓄熱式加熱器，3-直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，4-氣壓換能器，5-控制器，6-冷卻介質(zhì)通道，7-發(fā)動(dòng)機(jī)殼體，8-內(nèi)膽，9-回?zé)崞鳎?0-加熱元件，11-蓄熱體，12-溫度傳感器，13-氣體閥門，14-冷卻介質(zhì)入口，15-冷卻介質(zhì)出口，16-固定塊，17-配氣活塞。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于以下所述。如圖1所示，采用蓄熱式加熱器、環(huán)型間隙冷卻器和直線驅(qū)動(dòng)配氣活塞的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，它包括環(huán)型冷卻器1、蓄熱式加熱器2、配氣活塞17、直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3、氣壓換能器4和控制器5，蓄熱式加熱器2對(duì)工質(zhì)氣體進(jìn)行加熱，環(huán)型冷卻器I對(duì)工質(zhì)氣體進(jìn)行冷卻，直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3控制配氣活塞17做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣壓換能器4將變化的工質(zhì)壓力差轉(zhuǎn)化為所需要的能量形式，控制器5對(duì)直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3及其他部分進(jìn)行控制；所述的環(huán)型冷卻器I由發(fā)動(dòng)機(jī)殼體7及冷卻介質(zhì)殼體構(gòu)成，蓄熱式加熱器2設(shè)置于內(nèi)膽8內(nèi)，它包括加熱元件10和蓄熱體11，蓄熱體11內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器12，溫度傳感器12和加熱元件10分別與控制器5相連，配氣活塞17位于內(nèi)膽的下側(cè)，與直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3相連，氣壓換能器4與工質(zhì)氣體通道相連通，控制器5與直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3相連。本實(shí)用新型所述的環(huán)型冷卻器I包括冷卻介質(zhì)通道6、冷卻介質(zhì)入口 14和冷卻介質(zhì)出口 15,冷卻介質(zhì)殼體設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)殼體7的內(nèi)壁或者外壁的一側(cè)。本實(shí)用新型所述的冷卻介質(zhì)包括氣體或液體。本實(shí)用新型所述的蓄熱式加熱器2的上下側(cè)各設(shè)置有一個(gè)氣體閥門13，氣體閥門13與控制器5相連，所述的氣體閥門13由耐高溫、絕熱材料制成。本實(shí)用新型所述的發(fā)動(dòng)機(jī)殼體7與內(nèi)膽8之間還設(shè)有多個(gè)固定塊16，固定塊16將發(fā)動(dòng)機(jī)殼體7與內(nèi)膽8緊固在一起。本實(shí)用新型所述的蓄熱式加熱器2的外圍填充滿絕熱材料，絕熱材料對(duì)蓄熱式加熱器2起保溫作用。本實(shí)用新型所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)還包括回?zé)崞?，回?zé)崞?設(shè)置于蓄熱式加熱器2的上方，構(gòu)成工質(zhì)氣體在環(huán)型冷卻器I和蓄熱式加熱器2間循環(huán)的通道。本實(shí)用新型的加熱元件10、溫度傳感器12、氣體閥門13和直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3分別與控制器5相連，控制器5根據(jù)溫度傳感器12的溫度值選擇開啟還是關(guān)閉加熱元件10的電源。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)，控制器5將氣體閥門13打開，便于工質(zhì)氣體在整個(gè)環(huán)形間隙和工質(zhì)氣體通道內(nèi)流通，同時(shí)控制器5控制直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制配氣活塞17，實(shí)現(xiàn)控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的目的；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不處于工作狀態(tài)時(shí)，控制器5將氣體閥門13關(guān)閉，便于將熱能儲(chǔ)存在蓄熱式加熱器2內(nèi)，蓄熱式加熱器2及其外的絕熱層起到很好的保溫作用。
權(quán)利要求1.采用蓄熱式加熱器、環(huán)型間隙冷卻器和直線驅(qū)動(dòng)配氣活塞的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于它包括環(huán)型冷卻器(I)、蓄熱式加熱器(2)、配氣活塞(17)、直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(3)、氣壓換能器(4)和控制器(5)，所述的環(huán)型冷卻器(I)由發(fā)動(dòng)機(jī)殼體(7)及冷卻介質(zhì)殼體構(gòu)成，蓄熱式加熱器(2)設(shè)置于內(nèi)膽(8)內(nèi)，它包括加熱元件(10)和蓄熱體(11)，蓄熱體(11)內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器(12)，溫度傳感器(12)和加熱元件(10)分別與控制器(5)相連，配氣活塞 (17)位于內(nèi)膽的下側(cè)，與直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(3)相連，氣壓換能器(4)與工質(zhì)氣體通道相連通， 控制器(5)與直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(3)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用蓄熱式加熱器、環(huán)型間隙冷卻器和直線驅(qū)動(dòng)配氣活塞的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的環(huán)型冷卻器(I)包括冷卻介質(zhì)通道(6)、冷卻介質(zhì)入口 (14)和冷卻介質(zhì)出口(15)，冷卻介質(zhì)殼體設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)殼體(7)的內(nèi)壁或者外壁的一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用蓄熱式加熱器、環(huán)型間隙冷卻器和直線驅(qū)動(dòng)配氣活塞的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的冷卻介質(zhì)包括氣體或液體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用蓄熱式加熱器、環(huán)型間隙冷卻器和直線驅(qū)動(dòng)配氣活塞的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的蓄熱式加熱器(2)的上下側(cè)各設(shè)置有一個(gè)氣體閥門(13)，氣體閥門(13)與控制器(5)相連，所述的氣體閥門(13)由耐高溫、絕熱材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用蓄熱式加熱器、環(huán)型間隙冷卻器和直線驅(qū)動(dòng)配氣活塞的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的發(fā)動(dòng)機(jī)殼體(7)與內(nèi)膽(8)之間還設(shè)有多個(gè)固定塊 (16 )，固定塊(16 )將發(fā)動(dòng)機(jī)殼體(7 )與內(nèi)膽(8 )緊固在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用蓄熱式加熱器、環(huán)型間隙冷卻器和直線驅(qū)動(dòng)配氣活塞的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的蓄熱式加熱器(2)的外圍填充滿絕熱材料，絕熱材料對(duì)蓄熱式加熱器(2)起保溫作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用蓄熱式加熱器、環(huán)型間隙冷卻器和直線驅(qū)動(dòng)配氣活塞的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)還包括回?zé)崞?9)，回?zé)崞?9)設(shè)置于蓄熱式加熱器(2)的上方，構(gòu)成工質(zhì)氣體在環(huán)型冷卻器(I)和蓄熱式加熱器(2)間循環(huán)的通道。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種采用蓄熱式加熱器、環(huán)型間隙冷卻器和直線驅(qū)動(dòng)配氣活塞的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，它包括環(huán)型冷卻器(1)、蓄熱式加熱器(2)、配氣活塞(17)、直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(3)、氣壓換能器(4)和控制器(5)，蓄熱式加熱器(2)對(duì)工質(zhì)氣體進(jìn)行加熱，環(huán)型冷卻器(1)對(duì)工質(zhì)氣體進(jìn)行冷卻，直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(3)控制配氣活塞(17)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣壓換能器(4)將變化的工質(zhì)壓力差轉(zhuǎn)化為所需要的能量形式，控制器(5)對(duì)直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(3)及其他部分進(jìn)行控制，蓄熱式加熱器(2)包括加熱元件(10)和蓄熱體(11)，蓄熱體(11)內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器(12)。本實(shí)用新型具有熱效率高、冷卻效果好、能實(shí)現(xiàn)精確控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F02G1/053GK202832851SQ20122055469
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者毛珂, 毛林彬 申請(qǐng)人:成都宇能通能源開發(fā)有限公司