本發(fā)明涉及斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種轉(zhuǎn)子式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)：

斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是一種由外部供熱使氣體在不同溫度下作周期性壓縮和膨脹的閉式循環(huán)往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。相對(duì)于內(nèi)燃機(jī)燃料在氣缸內(nèi)燃燒的特點(diǎn)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)屬于外燃機(jī)。新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)使用氫氣或氦氣作為工質(zhì)，在四個(gè)封閉的氣缸內(nèi)充有一定容積的工質(zhì)。氣缸一端為熱腔，另一端為冷腔。工質(zhì)在低溫冷腔中壓縮，然后流到高溫?zé)崆恢醒杆偌訜?，膨脹做功，循環(huán)往復(fù)，通過連桿機(jī)構(gòu)向外輸出動(dòng)力。

現(xiàn)有的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)均采用上述的氣缸帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)的原理，會(huì)有以下的問題：第一、膨脹室活塞與氣缸壁之間易造成磨損，工質(zhì)容易泄露，使得氣缸的密封和潤滑出現(xiàn)問題；第二、膨脹室、壓縮室等組成設(shè)備的成本高、體積大，使得斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)難于普及；第三、回?zé)崞鞯氖褂茫拗屏藱C(jī)組容量的提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明提供的一種轉(zhuǎn)子式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，可以以轉(zhuǎn)子的形式實(shí)現(xiàn)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)向外輸出動(dòng)力的功能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種轉(zhuǎn)子式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，包括定子和嵌套于所述定子上的轉(zhuǎn)子，所述定子為偏心結(jié)構(gòu)，所述定子與所述轉(zhuǎn)子間設(shè)有若干密封的腔室，所述腔室內(nèi)均設(shè)有介質(zhì)，所述介質(zhì)熱脹冷縮驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明中，介質(zhì)通過熱脹冷縮對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生力的作用，由于定子為偏心結(jié)構(gòu)，使得與之相配的轉(zhuǎn)子受力產(chǎn)生力矩，推動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述定子包括中心軸和固定于所述中心軸上的偏心凸輪；所述轉(zhuǎn)子包括嵌套的內(nèi)殼體和外殼體，所述內(nèi)殼體內(nèi)基于所述中心軸對(duì)稱的鑲嵌有隔膜，所述內(nèi)殼體上設(shè)有通孔以連通所述外殼體與所述內(nèi)殼體間的空腔和所述內(nèi)殼體與所述隔膜間的空腔，所述外殼體與所述內(nèi)殼體間設(shè)有翼板將所述外殼體、所述內(nèi)殼體和所述隔膜形成的空腔分為隔離的第一腔室和第二腔室；所述內(nèi)殼體上基于所述中心軸對(duì)稱的設(shè)有回?cái)[塊，所述回?cái)[塊的邊沿與所述偏心凸輪緊密貼合，所述內(nèi)殼體、所述隔膜、所述回?cái)[塊和所述偏心凸輪形成相互隔離的第三腔室和第四腔室；所述轉(zhuǎn)子的兩端均設(shè)有端蓋以密封，所述轉(zhuǎn)子與所述定子間設(shè)有軸承以轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明設(shè)于相對(duì)的熱源和冷源之間，當(dāng)?shù)谝磺皇遗c熱源接近時(shí)，第二腔室會(huì)與冷源接近，此時(shí)，第一腔室內(nèi)的氣體工質(zhì)受熱膨脹，通過隔膜對(duì)第三腔室產(chǎn)生正壓，第二腔室內(nèi)的氣體工質(zhì)遇冷收縮，通過隔膜對(duì)第四腔室產(chǎn)生負(fù)壓，上述正壓和負(fù)壓分別通過第三腔室和第四腔室的液壓介質(zhì)對(duì)回?cái)[塊產(chǎn)生力的作用，由于定子為偏心凸輪，所以兩塊回?cái)[塊的受力不平衡產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，從而使轉(zhuǎn)子在回?cái)[塊的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)?shù)谝磺皇遗c冷源接近，第二腔室與熱源接近時(shí)，同樣會(huì)產(chǎn)生同方向的轉(zhuǎn)動(dòng)力，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述第一腔室和所述第二腔室內(nèi)均充滿氣體工質(zhì)，所述第三腔室和所述第四腔室內(nèi)均充滿液壓介質(zhì)。

優(yōu)選的，所述翼板基于所述中心軸對(duì)稱設(shè)置，所述通孔分別位于所述第一腔室和所述第二腔室的中軸線上。翼板基于中心軸對(duì)稱設(shè)置使得第一腔室與第二腔室對(duì)稱等大小，通孔分別位于第一腔室和第二腔室的中軸線上使得隔膜可以最優(yōu)的接收并傳遞第一腔室或第二腔室的氣體工質(zhì)通過膨脹或收縮產(chǎn)生的作用力。

優(yōu)選的，所述隔膜設(shè)為耐油橡膠隔膜。

優(yōu)選的，所述內(nèi)殼體上設(shè)有與所述回?cái)[塊匹配的凹槽?；?cái)[塊可以自由的在凹槽與偏心凸輪間伸縮。

優(yōu)選的，所述回?cái)[塊與所述凹槽間設(shè)有彈性組件。彈性組件使得回?cái)[塊始終與偏心凸輪緊密貼合，防止第三腔室與第四腔室之間的液壓介質(zhì)流通。

優(yōu)選的，所述端蓋與所述定子設(shè)為油封。從而使轉(zhuǎn)子、定子和端蓋形成的空腔為密閉空腔。

優(yōu)選的，所述氣體工質(zhì)為氦氣或氫氣。

優(yōu)選的，所述液壓介質(zhì)為液壓油。液壓油起到力傳遞作用的同時(shí)還有著較好的潤滑作用。

本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在：

1、本發(fā)明在熱源和冷源的作用下，通過轉(zhuǎn)子和定子間的第一空腔、第二空腔、第三空腔和第四空腔間力的傳動(dòng)，可以使本發(fā)明以轉(zhuǎn)子的形式實(shí)現(xiàn)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)向外輸出動(dòng)力的功能。

2、本發(fā)明與現(xiàn)有的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)相比結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)，構(gòu)造成本低，且體積小，有著巨大的先進(jìn)性，適于進(jìn)行推廣和普及。

3、本發(fā)明易于實(shí)現(xiàn)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的串聯(lián)，從而便于更進(jìn)一步的擴(kuò)容，并且動(dòng)力更強(qiáng)勁，啟動(dòng)性能也得到進(jìn)一步的改善和提高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種轉(zhuǎn)子式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種轉(zhuǎn)子式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)示意圖；

圖3為本發(fā)明一種轉(zhuǎn)子式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)處于最差位置時(shí)的示意圖；

圖中：1-外殼體、2-通孔、3-耐油橡膠隔膜、4-回?cái)[塊、5-內(nèi)殼體、6-翼板、7-偏心凸輪、8-中心軸、9-第二腔室、10-第四腔室、11-凹槽、12-第三腔室、13-第一腔室、14-熱源、15-冷源。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，包括定子和嵌套于定子上的轉(zhuǎn)子，定子包括中心軸8和固定于中心軸8上的偏心凸輪7，轉(zhuǎn)子包括嵌套內(nèi)殼體5和外殼體1，內(nèi)殼體5內(nèi)基于中心軸8對(duì)稱的鑲嵌有耐油橡膠隔膜3，內(nèi)殼體5上設(shè)有通孔2以連通外殼體1與內(nèi)殼體5間的空腔和內(nèi)殼體5與耐油橡膠隔膜3間的空腔，外殼體1與內(nèi)殼體5間設(shè)有翼板6將外殼體1、內(nèi)殼體5和耐油橡膠隔膜3形成的空腔分為隔離的第一腔室13和第二腔室9，內(nèi)殼體5上基于中心軸8對(duì)稱的設(shè)有回?cái)[塊4，回?cái)[塊4的邊沿與偏心凸輪7緊密貼合，內(nèi)殼體5、耐油橡膠隔膜3、回?cái)[塊4和偏心凸輪7形成相互隔離的第三腔室12和第四腔室10，第一腔室13和第二腔室9內(nèi)均充滿氣體工質(zhì)，第三腔室12和第四腔室10內(nèi)均充滿液壓介質(zhì)。

其中，翼板6基于中心軸8對(duì)稱設(shè)置，通孔2分別位于第一腔室13和第二腔室9的中軸線上；內(nèi)殼體5上設(shè)有與回?cái)[塊4匹配的凹槽11，回?cái)[塊4與凹槽11間設(shè)有彈性組件(圖中未示出)。

本發(fā)明轉(zhuǎn)子的兩端均設(shè)有端蓋(圖中未示出)以密封，從而使得第一腔室13、第二腔室9、第三腔室12和第四腔室10均為密閉且相互隔離的封閉腔室；轉(zhuǎn)子與定子間設(shè)有軸承(圖中未示出)可以使轉(zhuǎn)子繞定子轉(zhuǎn)動(dòng)。

本發(fā)明的具體做工方式如下：

如圖2所示，本發(fā)明設(shè)于相對(duì)的熱源14和冷源15之間，當(dāng)?shù)谝磺皇?3與熱源14接近時(shí)，第二腔室9會(huì)與冷源15接近，此時(shí)，第一腔室13內(nèi)的氣體工質(zhì)受熱膨脹，通過耐油橡膠隔膜3對(duì)第三腔室12產(chǎn)生正壓；第二腔室9內(nèi)的氣體工質(zhì)遇冷收縮，通過耐油橡膠隔膜3對(duì)第四腔室10產(chǎn)生負(fù)壓，上述正壓和負(fù)壓分別通過第三腔室12和第四腔室10的液壓介質(zhì)對(duì)回?cái)[塊4產(chǎn)生力的作用，由于定子為偏心凸輪7，所以兩塊回?cái)[塊4的受力不平衡而運(yùn)動(dòng)，從而使轉(zhuǎn)子在回?cái)[塊4的帶動(dòng)下產(chǎn)生如圖2所示的逆時(shí)針方向的轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)?shù)谝磺皇?3與冷源15接近，第二腔室9與熱源14接近時(shí)，同樣會(huì)產(chǎn)生同方向的轉(zhuǎn)動(dòng)力，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)；從而實(shí)現(xiàn)了以轉(zhuǎn)子式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)向外輸出動(dòng)力的功能。

其中，如圖3所示，當(dāng)兩塊翼板6分別為與熱源14和冷源15的最近點(diǎn)時(shí)，使得第一腔室13和第二腔室9分別對(duì)耐油橡膠隔膜3的作用力最小，使得本發(fā)明不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的啟動(dòng)速度較慢，此時(shí)，可以采取以下兩種方法使本發(fā)明可以快速啟動(dòng)：第一，將多個(gè)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)同軸串聯(lián)，每個(gè)轉(zhuǎn)子式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的第一腔室13與其他轉(zhuǎn)子式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的第一腔室13設(shè)有一定的偏角，從而使得總有其中一個(gè)轉(zhuǎn)子式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)不處于最差位置，從而迅速的帶動(dòng)同軸上的所有轉(zhuǎn)子式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)；第二、在本發(fā)明的轉(zhuǎn)子式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，首先通過外部裝置使轉(zhuǎn)子式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，則本發(fā)明不會(huì)靜止于最差位置，從而使得本發(fā)明實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)。

內(nèi)殼體5上設(shè)有的與回?cái)[塊4匹配的凹槽11使得回?cái)[塊4可以自由的在凹槽11與偏心凸輪7間伸縮；回?cái)[塊4與凹槽11間設(shè)有的彈性組件使得回?cái)[塊4始終與偏心凸輪7緊密貼合，從而使得第三腔室12與第四腔室10的液壓介質(zhì)對(duì)回?cái)[塊4持續(xù)施力，防止第三腔室12與第四腔室10之間的液壓介質(zhì)流通而泄力。

以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)所作的舉例和說明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。