[发明专利]配气活塞式斯特林发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种配气活塞式斯特林发动机，属于外燃式闭循环活塞发动机的技术。

背景技术

斯特林发动机有许多优异的性能和特点，在钱国柱编的《热气机》(国防工业出版社版社1982年10月第一版第一次印刷)和钱国柱周增新严善庆编著的《热气机原理与设计》(国防工业出版社版社1987年11月第一版第一次印刷)二书中有详细说明，引入本文作为参考。配气活塞式斯特林发动机的基础原理是斯特林热力循环的机械构造，因其机械构造还存在一些工程技术难题，因此配气活塞式斯特林发动机还未能得到广泛的应用。这些难题包括对效率、寿命和成本的考虑。提高效率、寿命和降低成本一直是人们追求的目标，本发明致力于解决这些难题。

发明内容

本发明的目的是为了提出一种配气活塞式斯特林发动机。它与现有技术相比，是优化了配气活塞式斯特林发动机的机械构造。因此，减少了高级耐热合金的用量并从整体上降低了配气活塞式斯特林发动机体积、重量和制造成本，又缩小了无益容积和增大了循环功。同时，还减少了热损失、降低并稳定了动力活塞与气缸及配气活塞秆滑动面上的温度。

为了实现上述目的，本发明提出一种配气活塞式斯特林发动机，它包括加热管、热腔气缸、配气活塞、回热器、冷腔气缸、冷却器，其中

如图1所示：

加热管由管和套管构成，多根相同的加热管组成加热器管组。如图3所示，管和套管的一端气密联通，套管另一端垂直地气密连接在小于热腔气缸缸径截面所对映的热腔气缸外的顶部上、并且和热腔气缸内相联通，管另一端垂直地气密连接在小于热腔气缸缸径截面所对映的热腔气缸外的顶部上、并且和热腔气缸内相联通。

套管内径等于导流管外径加上套管与导流管之间的径向间隙的和、其长度大于导流管长度减去热腔气缸顶部厚度之差、其外径等于套管内径加上二倍套管壁厚的和。连接在热腔气缸顶部上的加热器管组的套管均匀、等距地分布在小于热腔气缸缸径所对映顶部的同心圆周线上；连接在热腔气缸顶部上的加热器管组的管均匀、等距地分布在小于热腔气缸缸径所对映顶部的另一同心圆周线上，并且从同心圆的径向上看，管位于两根套管之间。

配气活塞由导流管、回热器、配气活塞筒体、配气活塞杆构成。导流管的轴心线和套管的轴心延长线重合，导流管的一端垂直地气密连接在配气活塞筒体的顶部上、并且和配气活塞内联通，如图4所示。导流管内径略大于管内径、其壁厚为0.2～1毫米、其长度大于配气活塞行程加上热腔气缸顶部厚度之和；导流管的另一端插入套管内，它们之间的径向间隙为0.1毫米左右。

在小于配气活塞筒体内径、大于配气活塞杆直径的配气活塞筒体底部上均匀、等距地分布有通孔，使配气活塞通过底部上的通孔内外相通，如图5所示。

回热器安装在配气活塞筒体内、其轴心线和配气活塞筒体的轴心线重合。导流管的数量等于加热器管组中套管的数量，并且每一根导流管的轴心线和它所对应的那根套管的轴心延长线重合。

冷却器由上部冷腔气缸、中部的配气活塞杆导向管和冷却管的管组、第一片冷却水密封瓦及其上的冷却水进口、第二片冷却水密封瓦及其上的冷却水出口、下部冷腔气缸构成。

如图6所示，上部冷腔气缸底部和配气活塞杆导向管一端气密联通，配气活塞杆导向管另一端和下部冷腔气缸顶部气密联通，上部冷腔气缸和下部冷腔气缸通过配气活塞杆导向管相通；上部冷腔气缸的轴心线、下部冷腔气缸的轴心线和配气活塞杆导向管的轴心延长线重合，上部冷腔气缸和配气活塞杆导向管及下部冷腔气缸联接成一个整体结构。配气活塞杆导向管的内径大于配气活塞杆的外径0.1～0.3毫米；冷却管为直管，多根相同的冷却管组成冷却管管组。冷却管均匀地分布在，大于配气活塞杆导向管外直径、小于上部冷腔气缸缸径的底部和大于配气活塞杆导向管外直径、小于下部冷腔气缸缸径的顶部之间的空间内；冷却管之间相距一定间距，并且每一根冷却管和配气活塞杆导向管的轴心线相互水平平行；冷却管一端穿过上部冷腔气缸的底部和上部冷腔气缸气密联通，冷却管的管口不超过上部冷腔气缸底部的上表面；冷却管另外一端穿过下部冷腔气缸顶部和下部冷腔气缸气密联通、冷却管的管口不超过下部冷腔气缸顶部的下表面；上部冷腔气缸和下部冷腔气缸通过冷却管相通；上部冷腔气缸底部上设置一个台阶、下部冷腔气缸顶部上设置一个台阶。

第一片冷却水密封瓦和第二片冷却水密封瓦的凹面相对地合在上部冷腔气缸及下部冷腔气缸的台阶上，并水密密封其接合面，并由螺栓紧固。冷却水进口设置在第一片冷却水密封瓦的凸面上，并和其凹面相通；冷却水出口设置在第二片冷却水密封瓦的凸面上，并和其凹面相通，如图7所示和图8所示。