[发明专利]一种转子式斯特林发动机装置及工作方法

说明书

一种转子式斯特林发动机装置及工作方法，装置包括对称设置的冷热端气缸及联通管路，冷热端气缸分别包括冷热端气缸壳体、冷热端气缸转子，对称设置的冷热端气缸内对应设有冷热端气缸转子，气缸上端盖和气缸下端盖的中部分别开有气缸上下端盖转子的上下侧凸起滑动槽，上下端盖上的上下侧凸起滑动槽成直角分布，冷热端气缸转子的上下端面上分别设有冷热端转子上侧凸起和冷热端转子下侧凸起，冷热端气缸转子的内摆线运动通过冷热端气缸转子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来实现。通过转子的摆线运动，有效减小了振动，运转更加平稳，且布置灵活、结构简单、构造成本低、紧凑、可靠性高、气阻小、死容积小，有着巨大的先进性。

技术领域

本发明涉及一种斯特林发动机装置及工作方法，尤其是一种转子式斯特林发动机装置及工作方法。

背景技术

斯特林发动机是一种由外部供热使气体在不同温度下作周期性压缩和膨胀的闭式循环往复式活塞发动机。相对于内燃机燃料在气缸内燃烧的特点，斯特林发动机属于外燃机，且常使用氢气或氦气作为工质，在两个封闭的气缸内充有一定容积的工质。气缸一端为热腔，另一端为冷腔。工质在低温冷腔中压缩，然后流到高温热腔中迅速加热，膨胀做功，循环往复，通过连杆机构向外输出动力。当前由于外燃机对于燃料的适应性比传统内燃机更加广泛，加上外燃机的结构简单零部件少等特点，使得外燃机在热电联产、余热回收利用以及特定应用环境方面有着广泛的用途。

但是现有的斯特林发动机大都采用往复结构，以传统活塞汽缸为主要部件，其余隙容积大，且气缸内的动态密封零件滑动的密封面积大，气缸与各密封零件承受高温高压，所以，气缸与各密封零件之间的润滑时常出现问题以及摩擦磨损问题也比较突出，导致发动机的稳定性及可靠性下降、维修频繁。此外，往复机的活塞做往复运动时会产生振动噪音，还需要机械连杆等将活塞的直线运动转化为圆周运动，使得系统体积大、质量重，影响了外燃机的市场化应用和推广。

发明内容

技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种结构紧凑、成本低、、可靠性高、振动小、气阻小、使用效果好的转子式斯特林发动机。

技术方案：本发明的一种转子式斯特林发动机，包括对称设置的冷热端气缸、上下冷热气缸联通管路，所述冷热端气缸分别包括冷热端气缸壳体、冷热端气缸转子、气缸上端盖和气缸下端盖，所述对称设置的冷热端气缸内对应设有冷热端气缸转子，所述的气缸上端盖和气缸下端盖的中部分别开有气缸上下端盖转子的上下侧凸起滑动槽，上下端盖上的上下侧凸起滑动槽成直角分布，中点在同一轴线上，所述的冷热端气缸转子的上下端面上分别设有冷热端转子上侧凸起和冷热端转子下侧凸起，冷热端转子上侧凸起分别位于气缸上端盖的上侧凸起滑动槽内，冷热端转子下侧凸起分别位于气缸下端盖的下侧凸起滑动槽内；冷热端气缸转子的内摆线运动通过冷热端气缸转子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来实现。

所述的冷热端气缸转子的外轮廓线基于外摆线，外摆线的定圆内切于动圆，定圆与动圆的半径比为1：2，定圆与动圆起始相切处的外法线方向上有一个点，为外摆线定点，该定点的轨迹即为冷热端气缸转子的外轮廓线。

所述对称设置的冷热端气缸的冷热端气缸壳体的内轮廓线基于内摆线，内摆线的动圆为外摆线的定圆，内摆线的定圆外摆线的动圆，内摆线的定点为外摆线定点扫出的外轮廓线，该外轮廓线的轨迹的外包络线即为冷热端气缸壳体的内轮廓线。

所述的冷热端气缸转子的冷热端转子上侧凸起中心位于定圆与动圆起始相切处，冷热端转子下侧凸起位于定圆圆心；上下侧凸起在内摆线运动时，各自的运动轨迹为相互垂直的往复直线运动；对应的冷热端转子上侧凸起和冷热端转子下侧凸起各自的运动轨迹。

所述的冷热气缸转子上侧凸起上各自加装有一根连杆，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上。

所述的上下冷热气缸联通管路上各设有一个充入气体工质的充气孔。

一种使用上述转子式斯特林发动机装置的使用方法，包括如下步骤：