[实用新型]斯特林发动机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种外热式发动机，尤其是一种斯特林发动机，结构简单，没有往复运动机械结构，工质采用隔膜密封，发动机旋转中，工质经过斯特林热力循环输出维持重力偏心距的存在，实现发动机的动力输出。  

背景技术

目前，公知的外热式发动机以斯特林发动机为代表。斯特林循环的外热机等效于卡诺循环的热机。各种斯特林发动机结构设计见于各种文献资料，比如专利文献01810065.1，02119293.6，00809060.2， 00808603.6，等。从这些文献中我们可以看到，为了实现斯特林热力循环，广泛采用曲柄，连杆，活塞，凸轮，气缸等机械构件，造成结构复杂，机械损失大，润滑困难，工质密封困难等问题。。 

发明内容

为解决上述问题，本实用新型给了一种新的技术方案，工质采用隔膜密封在工质腔内，工质腔运动改变位置来实现工质的热力学变化，工质作热力循环输出功维持工质腔的运动，并输出机械能。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：发动机以水平放置的轴为中心，轴径向放射状对称布置若干个的工质腔，工质腔内工质采用 隔膜密封 ，各腔内充有同量，同质的工质。若干个工质腔组成环形 外壳体，为工质吸热导热面，采用导热材料制成，隔膜采用耐高温柔性材料，可随工质体积的变化改变形状。发动机内壳体，外壳体和隔膜形成一个密封的环形液体腔，腔内充满液体，腔内充满液体，所有的隔膜一侧与各工质腔内工质接触，另一侧与液体腔内液体接触，隔膜同时起到液体与工质的隔离的作用。发动机以轴为中心径向两侧无温差时，各工质舱内工质通过液体实现压力平衡，液体分布均衡，发动机重心与轴心重合，为静平衡状态，无运动。当径向两侧有温差时，高温侧工质腔工质吸热膨胀，推动液体向低温侧流动，改变液体腔形状和液体分布，使发动机整体重心偏移 ，产生重力偏心距，在重力作用下发动机以轴为中心旋转，将新的低温工质腔带入高温侧加热膨胀，将高温工质腔带入低温侧降温收缩，维持重力偏心距的存在，维持发动机的旋转，并带动负载。 

本实用新型取得的有益效果是工质采用隔膜密封在工质腔内，工质密封可靠，动力采用液体传递，没有往复运动机械结构，无机械摩擦损失，发动机内部不用润滑，结构简单。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

图1是本实用新型的一个实施例结构示意图。 

图2是本实用新型的一个实施例运行状态示意图。 

图中1.外壳体 ，2.隔膜，3.轴 ，4.内壳体，5.工质腔，6.液体腔 ，7.辐板 ，8.热源，9.轴中心线，10.重心，11.冷源 。 

具体实施方式

在图1中，外壳体1和隔膜2组成若干个相互独立密封的工质腔5，外壳体1和隔膜2与内壳体4组成环形密封的液体腔6，轴3通过辐板7与内壳体4相连。 

在图2所示运行示意图中，发动机热源8侧的工质腔5内工质受热膨胀，发动机冷源11侧的工质腔5内工质冷却收缩，液体腔6腔内液体向发动机冷源11侧汇集，造成发动机重心10偏离轴中心线9，形成重力偏心距，发动机旋转。旋转过程中，不断 将冷却过的工质腔5带入热源8侧加热的同时，把加热膨胀过的工质腔5带入冷源11侧冷却，维持重力偏心距的存在，维持发动机旋转。 

如图2所示，轴线下方的工质腔5经过冷却和收缩向热源8方向转动，开始吸热，由于工质腔5上方汇集的液体较多，在液体圆周运动产生的离心力作用下，工质承受压力大，工质膨胀量小，近似定容加热过程；在向上的运动过程中，工质继续吸热膨胀，工质腔5上方汇集的液体在逐步被排挤，工质膨胀压力也在减少，当工质腔5在顶部位置 将离开热源8时，工质腔5体积膨胀至最大，隔膜2仅承受少量液体产生的离心力而形成的压力，在整个加热过程中，工质边吸热边膨胀，膨胀压力不断降低，近似等温膨胀过程；当工质腔5在顶部位置靠近冷源11时，开始散热，由于承受的压力比较低，工质腔5容积收缩量小，近似定容散热过程；随着工质腔5向下转动，继续冷却，收缩量逐步增加，空间被液体占据，承受的压力也增加，当运行到下方将离开冷源11时，工质腔5体积收缩至最小，上方汇集的液体最多，液体产生的离心力最大，工质腔5内工质承受的压力最大，近似等温散热过程。一个工质腔，在发动机旋转一周的过程中，经历了四个过程，即定容加热，等温膨胀，定容散热，等温压缩，一个完整的斯特林循环。 

本实用新型中的斯特林发动机可用太阳能聚热驱动带动发电机发电，或通过焚烧垃圾等方法取得热能驱动发动机运转，应用广泛。 

毫无疑问，本实用新型的斯特林发动机还具有多种的变换和改型，并不仅限于上述实施方式的具体结构，如工质腔的的数目与形状，内壳体和外壳体的构造，液体腔的形状和布局等等。总之，本实用新型的保护范围应包括哪些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改造。