[发明专利]一种斯特林热机换热装置

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种换热装置，具体为一种斯特林热机换热装置。

背景技术

斯特林可逆热机(200710050949.2)主体结构确定后，设计理论也逐步完善。但换热仍是没处理好的关键问题。尤其是大功率斯特林发动机的散热问题，一直困扰着斯特林发动机业界。

斯特林可逆热机的主体结构合理，换热方式欠妥。中国专利一种斯特林热机换热式回热器(201210000717.7)妥善解决了回热器的换热问题。而中国专利一种斯特林热机散热器(201210000690.1)对散热问题的处理却不是最佳方案。

斯特林可逆热机散热方案是将回热器与热量流出端气缸的连接管放在二级密封腔内，热量流出端气缸和连接管所放热量都经热交换器传出散热，二级密封腔内还要设置工质换热回路，依靠涡轮形成气流强制换热。其结果必然导致热负荷大、散热效果差、能耗大。

中国专利一种斯特林热机散热器(201210000690.1)注重解决连接管的散热问题和热量流出端气缸传热散热问题。但仍将热量流出端气缸置于二级密封腔内，气缸散热还要经热交换器才能传到冷却介质。而且结构依然复杂。

连接管布置在二级密封腔外，散热效果变好。在不影响二级密封腔密封的前提下，热量流出端气缸也布置在二级密封腔外，散热效果当然更好！可以实现结构简化，功能强化的目标。

发明内容

本发明的目的是取消斯特林可逆热机热量流出端热交换器，将热量流出端气缸和连接管都置于二级密封腔外，增大热量流出端散热能力。

为了实现上述目的，本发明的方案是：其结构包括一个换热装置基座、数个气缸、数组连接管、一个换热装置外罩。换热装置基座两端板之间、换热装置外罩以内的环形空间内有数个气缸和数组连接管；数个气缸都安在同一端板上；每一组连接管的一端与气缸连通，每一组连接管的另一端穿出换热装置外罩与回热器连通；换热装置外罩靠近两端板各有一连接管。

所述连接管组的组数和气缸个数都与热机工作腔数目相等。

所述连接管组有若干根连接管。

所述换热装置基座的两圆形端板平行，两端板中央由截面呈圆形或多边形的管道连通，管内作为热机转轴与电机转轴的连接通道；管外形成换热装置的环形空间。一端板上有气缸安装孔和螺孔，另一端板上只有螺孔。

所述气缸外壁有若干换热片。换热能满足需要，换热片可拆除。

所述换热装置外罩内壁上有螺旋状导流片，两个连接管的中心线都与环形空间相切。

本发明的优点在于：一是连接管和热量流出端气缸都布置在二级密封腔外，直接同冷却介质换热，散热效果好。二是取消了二级密封腔内外换热的热交换器，制造成本有所下降。三是换热面增大、传热路径短，更有利于风冷。

附图说明

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明除去外罩的结构示意图；

图3是本发明换热装置基座结构示意图；

图4是本发明换热装置外罩结构示意图；

图1是具有六个工作腔的斯特林热机换热装置结构示意图。六个气缸和六组连接管都在换热装置基座两端板之间、换热装置外罩以内的环形空间内。换热装置外罩上靠近两端板各有一连接管。换热装置外罩上还有六个连接管穿出孔。

图2是具有六个工作腔的斯特林热机换热装置除去外罩的结构示意图。环形空间内有六个带若干换热片的气缸。六组连接管省略。

图3是具有六个工作腔的斯特林热机换热装置基座结构示意图。居于中央的热机转轴与电机转轴的连接通道截面呈圆形。一端板上有六个气缸安装孔。

图4是具有六个工作腔的斯特林热机换热装置外罩结构示意图。外罩上有两个连接管和六个连接管穿出孔。

具体实施方式

按六工作腔双环连接方式将图1所示的斯特林热机换热装置的六组连接管分别连通相应的回热器，再经各自的加热器连通热量流入端气缸，形成六个工作腔。换热装置外罩上的两个连接管，一个接冷却介质供给源，另一个接冷却介质排放处。冷却介质通常采用空气或水。采用空气冷却时，不强制冷却都能满足散热要求的前提下，拆除换热装置外罩直接风冷。

本发明的工作过程是：六个工作腔斯特林可逆热机的每个工作腔的运行状况完全一样，每个工作腔都依次按等温膨胀过程、等容放热过程、等温压缩过程、等容吸热过程循环运行。处于等温膨胀过程时，主要是热量流入端从加热器和回热器吸热；处于等容放热过程时，主要向回热器放热；处于等温压缩过程时，主要由换热装置向外放热；处于等容吸热过程时，从加热器吸热。

等温压缩过程产生的热量经热量流出端气缸及其连接管传递到换热装置环形空间内的冷却介质。随着冷却介质从换热装置外罩上的一个连接管流入，另一个连接管流出，在换热装置外罩内壁螺旋状导流片作用下，在环形空间内形成螺旋换热流，将热量随冷却介质带走。