[发明专利]一种带有弹性势能储能器的斯特林发动机的柔性活塞

说明书

一、技术领域

本发明涉及斯特林发动机领域，特别涉及一种带有弹性势能储能器的斯特林发动机的柔性活塞。

二、背景技术

为了增加自由活塞式斯特林发动机的功率密度，一般采取给气缸加压的方法；这样既增加了气缸气密性的难度，又对缸体结构提出高要求，缸体壁厚增加，导致加热效率降低，为此又需要对缸体设计复杂的集热器；设备结构复杂，加工难度大。

三、发明内容

针对上述问题本发明提供一种带有弹性势能储能器的斯特林发动机的柔性活塞，其结构为：柔性活塞(3)呈波纹管状；柔性活塞(3) 由橡胶、硅胶、以及含有钢丝网加固的橡胶、硅胶管制成；柔性活塞(3)的外侧密封法兰A（1）与密封法兰B（5）之间固定设置有弹簧（9）。

所述柔性活塞(3) 的底部通过螺栓B（4）密封法兰B（5）的内圈密封连接，密封法兰B（5）外圈通过螺栓C（6）与气缸（8）的法兰（7）密封连接，所述柔性活塞(3)顶端通过螺栓A（2）与密封法兰A（1）密封连接。

弹簧（9）的弹性势能略小于斯特林发动机负载的扭矩与气缸（8）内工质压力之差。

本发明的工作原理是：将一个弹性势能略小于斯特林发动机负载的扭矩与气缸（8）内工质压力之差的弹簧（9）放置于与柔性活塞（3）同一水平面的位置，弹簧（9）的一端与密封法兰B（5）连接，弹簧（9）另一端与密封法兰A（1）连接；斯特林发动机停机时，弹簧（9）和柔性活塞（3）均处于压缩位置；当斯特林发动机被加热时，气缸（8）内工质压力增加，直至其压力与弹簧弹（9）性势能之和等于斯特林发动机负载的扭矩时，斯特林发动机达到压力平衡，即达到启动条件，此时弹簧（9）被向上推至原本的长度。持续加热后斯特林发动机启动，当气缸（8）内工质推动柔性活塞（3）和斯特林发动机负载做工后，体积收缩，压力下降，气缸（8）内压力与弹簧（9）弹性势能之和再次小于斯特林发动机负载的扭矩，弹簧（9）被压缩，完成往复运动。气缸（8）内工质再次被加热，压力再次升高，弹簧（9）又再次弹起，以此反复。

本发明的有益效果在于：使用柔性活塞，可以完美解决气缸与活塞之间的密封问题，保证在高压运行时气缸内无工质泄漏，以达到发动机推力和效率不降低的目的。本发明通过弹簧储存弹性势能，以代替为气缸增压的压力，达到不需要过高压力即可实现提高发动机功率密度的目的，且结构简单，易于加工组装；使用弹性势能储能器后，可以实现不增加气缸内的压强而达到提高活塞的推力，进而达到斯特林发动机输出功率的效果，取消了集热器设计，降低斯特林发动机制造成本。

四、附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1的剖面图；

图中：1、密封法兰A，2、螺栓A，3、柔性活塞，4、螺栓B，5、密封法兰B，6、螺栓C，7、封头，8、气缸，9、弹簧。

五、具体实施方式

实施例1，一种带有弹性势能储能器的斯特林发动机的柔性活塞，柔性活塞(3)呈波纹管状；柔性活塞(3) 由橡胶、硅胶、以及含有钢丝网加固的橡胶、硅胶管制成；柔性活塞(3)的外侧密封法兰A（1）与密封法兰B（5）之间固定设置有弹簧（9）。

所述柔性活塞(3) 的底部通过螺栓B（4）密封法兰B（5）的内圈密封连接，密封法兰B（5）外圈通过螺栓C（6）与气缸（8）的法兰（7）密封连接，所述柔性活塞(3)顶端通过螺栓A（2）与密封法兰A（1）密封连接。

弹簧（9）的弹性势能略小于斯特林发动机负载的扭矩与气缸（8）内工质压力之差。