[发明专利]一种转子式斯特林发动机装置及工作方法

权利要求书

1.一种转子式斯特林发动机装置，包括对称设置的冷热端气缸（10，1）、上下冷热气缸联通管路（8，9），其特征在于：所述冷热端气缸（10，1）分别包括冷热端气缸壳体（16，7）、冷热端气缸转子（11，3）、第一第二两个热端气缸热腔（2，6）、第一第二两个冷端气缸冷腔（12，15）、气缸上端盖（18）和气缸下端盖（19），所述对称设置的冷热端气缸（10，1）内对应设有冷热端气缸转子（11，3），所述的冷热端气缸转子（11，3）的上下端面上分别设有冷热端转子上侧凸起（14，4）和冷热端转子下侧凸起（13，5），所述的气缸上端盖（18）和气缸下端盖（19）的中部分别开有滑动槽（20，21），上下端盖上的上下侧凸起滑动槽（20，21）成直角分布，中点在同一轴线上，所述冷热端转子上侧凸起（14，4）分别位于气缸上端盖（18）的上侧凸起滑动槽（20）内，冷热端转子下侧凸起（13，5）分别位于气缸下端盖（19）的下侧凸起滑动槽（21）内；冷热端气缸转子（11，3）的内摆线运动通过冷热端气缸转子（11，3）上下两端面上的圆柱形凸起各自对应的上下侧凸起滑动槽（20，21）内的滑动实现；所述的第一第二两个热端气缸热腔（2，6）分别通过上下冷热气缸联通管路（8，9）与第一第二两个冷端气缸冷腔（12，15）联通构成第一冷热端气缸冷热腔（12，2）和第二冷热端气缸冷热腔（15，6）。

2.根据权利要求1所述的一种转子式斯特林发动机装置，其特征在于：所述的冷热端气缸转子（11，3）的外轮廓线基于动圆上一点运动的轨迹，定圆内切于动圆，动圆沿定圆外侧作无滑移的滚动，定圆与动圆的半径比为1：2，定圆与动圆起始相切处的运动轨迹即为冷热端气缸转子（11，3）的外轮廓线。

3.根据权利要求1所述的一种转子式斯特林发动机装置，其特征在于：所述对称设置的冷热端气缸（10，1）的冷热端气缸壳体（16，7）的内轮廓线基于冷热端气缸转子（11，3）运动轨迹的外包络线，冷热端转子上侧凸起（14，4）和冷热端转子下侧凸起（13，5）在上下侧凸起滑动槽（20，21）作往复直线运动时，冷热端气缸转子（11，3）运动轨迹的外包络线即为冷热端气缸壳体（7，16）的内轮廓线。

4.根据权利要求1或2所述的一种转子式斯特林发动机装置，其特征是：所述的冷热端气缸转子（11，3）其中一个转子上侧凸起中心位于定圆与动圆起始相切处，转子下侧凸起位于定圆圆心；冷热端转子上侧凸起（14，4）和冷热端转子下侧凸起（13，5）各自的运动轨迹为相互垂直的往复直线运动。

5.根据权利要求1所述的一种转子式斯特林发动机装置，其特征在于：所述的冷热端转子上侧凸起（14，4）上各自加装有一根连杆（23），两根连杆分别连接在位于冷热端气缸上部中央的同一飞轮（22）上。

6.根据权利要求1所述的一种转子式斯特林发动机装置，其特征是：所述的上下冷热气缸联通管路（8，9）上各设有一个充入气体工质的充气孔（28）。

7.一种使用权利要求1、2、3、5或6所述转子式斯特林发动机装置的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.根据设在冷热端气缸壳体（16，7）内的冷热端气缸转子（11，3），冷热端气缸转子（11，3）基于上述内摆线运动将气缸分成互不连通的第一冷热端气缸冷腔（12，2）、第二冷热端气缸冷热腔（15，6）；第一冷端气缸冷腔（12）、第一热端气缸热腔（2）、第二冷端气缸冷腔（15）和第二热端气缸热腔（6）的容积随冷热端气缸转子（11，3）运动呈周期性变化；由第一冷端气缸冷腔（12）、第一热端气缸热腔（2）构成的第一冷热端气缸冷热腔（12，2）的总容积和由第二冷端气缸冷腔（15）、第二热端气缸热腔（6）构成的第二冷热端气缸冷热腔（15，6）的总容积也随冷热端气缸转子（11，3）运动呈周期性变化；

b.将第一第二两个热端气缸热腔（2，6）分别通过上下冷热气缸联通管路（8，9）与第一第二两个冷端气缸冷腔（12，15）联通；上下冷热气缸联通管路（8，9）上的充气孔（28）与气源相连；

c.设置冷热端气缸转子（11，3）在冷热端气缸（10，1）内的初始位置有90°的相位差，热端气缸（1）内的热端气缸转子（3）将热端气缸（1）平分为容积相等的第一第二两个热端气缸热腔（2，6），冷端气缸（10）内的冷端气缸转子（11）将冷端气缸（10）分成容积最小和容积最大的第一第二两个冷端气缸冷腔（12，15）；

d.在冷热气缸转子上侧凸起（14，4）各自加装一根连杆（23），并连接至同一飞轮（22）上，相互联通的第一冷热端气缸冷热腔（12，2）和第二冷热端气缸冷热腔（15，6）的容积随时间周期性发生变化；

e.从两个充气孔（28）分别向相互联通的第一冷热端气缸冷热腔（12，2）和第二冷热端气缸冷热腔（15，6）充入氢气、氦气、氮气或空气气体工质，气体工质在冷热端气缸转子（11，3）中运动呈周期性流经冷热端气缸（10，1）中相互联通的第一冷热端气缸冷热腔（12，2）和第二冷热端气缸冷热腔（15，6），气体工质膨胀收缩产生的功通过冷热端转子上侧凸起（14，4）向外输出动能。