[实用新型]一种自由活塞斯特林发动机

说明书

本实用新型涉及发动机技术领域，尤其涉及一种自由活塞斯特林发动机。该自由活塞斯特林发动机包括两个对置设置的斯特林机构，两个斯特林机构之间设有热源，各斯特林机构均包括壳体和热管式加热器，两个斯特林机构之间连接有连通管道，连通管道分别连通两个膨胀腔，或连通管道分别连通两个压缩腔，或连通管道分别连通两个背腔，热管式加热器包括加热器本体和多个热管，各热管的冷凝端对应设置于各热管嵌入孔内部，各热管的蒸发端分别穿过壳体与热源相连。本实用新型所述的自由活塞斯特林发动机，结构紧凑，减小了发动机的振动，各斯特林机构均采用热管式加热器来实现热量的传输，有效减小了能量传输中的热量损耗，提高了发动机的工作效率。

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，尤其涉及一种自由活塞斯特林发动机。

背景技术

自由活塞斯特林发动机是一种外部加热的闭式循环活塞式发动机，具有结构简单、效率高、寿命长等优点。加热器作为自由活塞斯特林发动机的关键部件，对发动机性能具有重要的影响。传统的加热器具体结构形式多种多样，其中以翅片式加热器和管壳式加热器应用比较广泛。

对于翅片式加热器而言，加热器内部的工质通常为气体，加热器外侧的传热工质通常为载热流体。载热流体在热源中吸收热量，然后在换热器中将热量传递给待加热气体。由于翅片式加热器采用线切割方式加工，不仅加工成本高，并且随着尺寸的增大，翅片高度增加，导热温差将增大。

对于管壳式加热器而言，工作气流在加热器内部的圆管内流动，载热流体在圆管外侧流动，由于载热流体与每根圆管都接触，因此每根圆管的外壁温度比较接近，不同圆管内的气体不会出现较大的温度差异。但是这种结构形式存在如下问题：由于交变流动换热跟气体的热穿透深度息息相关，为了保证较好的换热，各圆管之间需要进行非常紧密的排列。但是在实际加工过程中发现，即使各圆管之间非常紧密的排列，换热器的流通面积比也比较小，并且随着加热器的增大，圆管数量将达到数千以上，可靠性非常低。

由此可知，传统的加热器利用载热流体加热气体过程中，存在能量传输复杂、能量传输中热量损耗大、载热流体对加热器的造成腐蚀等问题。而且，对于单个斯特林发动机而言，由于发动机内活塞的高频运动、气体的交变流动以及压力脉动，会造成整个装置具有较大的振动，进而影响发动机性能。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种自由活塞斯特林发动机，解决现有发动机中的加热器存在的能量传输复杂、能量传输中热量损耗大的问题，以及单个斯特林发动机在工作时容易出现较大振动的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种自由活塞斯特林发动机，包括两个对置设置的斯特林机构，在两个所述斯特林机构之间设有热源；

各所述斯特林机构均包括壳体以及分别设置在所述壳体中的膨胀腔、压缩腔、背腔和热管式加热器，所述热管式加热器设置于所述膨胀腔中；

两个所述斯特林机构之间连接有连通管道，所述连通管道分别连通两个所述膨胀腔，或所述连通管道分别连通两个所述压缩腔，或所述连通管道分别连通两个所述背腔；

所述热管式加热器包括加热器本体以及多个热管，所述加热器本体的第一端面设有与所述热管一一对应的多个热管嵌入孔，在各所述热管嵌入孔之间交错布置有多个气体流道，各所述气体流道沿所述加热器本体的第一端面向第二端面贯通设置，各所述气体流道分别与所述膨胀腔相连通；所述热管包括蒸发端和冷凝端，各所述热管的冷凝端对应设置于各所述热管嵌入孔内部，各所述热管的蒸发端分别穿过所述壳体与所述热源相连。

具体地，在所述加热器本体的中部设有第一中心通孔，所述第一中心通孔沿所述加热器本体的第一端面向第二端面贯通设置。

具体地，各所述热管嵌入孔沿所述第一中心通孔的周向呈环形布置。