[发明专利]配气活塞式斯特林发动机

摘要

本发明公开了一种配气活塞式斯特林发动机。它的回热器6置于配气活塞筒体5a内并跟随配气活塞5一起运动，冷却管17管组把冷腔气缸分隔为上部冷腔气缸23和下部冷腔气缸19。配气活塞杆18穿过冷却器12上的配气活塞杆导向管12a和动力活塞21上的配气活塞杆导向孔21a，并可在配气活塞杆导向管12a和动力活塞21上的配气活塞杆导向孔21a中滑动。上述机械结构的改进减少了配气活塞式斯特林发动机的体积、重量和制造成本，提高了配气活塞式斯特林发动机的效率和寿命。配气活塞式斯特林发动机可使用固态、液态、气态燃料和可再生的生物质燃料以及太阳能等热源，具有燃料和热源来源范围广、热效率高和环境友好型的特点。它将在未来的社会生产实践中得到广泛的应用。

主权项

1.一种配气活塞式斯特林发动机，它包括加热管(1)、热腔气缸(9)、配气活塞(5)、回热器(6)、冷腔气缸(23)及(19)、冷却器(12)，其特征在于：——加热管(1)由管(2)和套管(3)构成，多根相同的加热管(1)组成加热器管组(说明书中再说明)；管(2)和套管(3)的一端气密联通，套管(3)另一端垂直地气密连接在小于热腔气缸(9)缸径截面所对映的热腔气缸(9)外的顶部(4)上、并且和热腔气缸(9)内相联通，管(2)另一端垂直地气密连接在小于热腔气缸(9)缸径截面所对映的热腔气缸(9)外的顶部(4)上、并且和热腔气缸(9)内相联通；套管(3)内径等于导流管(7)外径加上套管(3)与导流管(7)之间的径向间隙的和、其长度大于导流管(7)长度减去热腔气缸(9)顶部(4)厚度之差、其外径等于套管(3)内径加上二倍套管(3)壁厚的和；——配气活塞(5)由导流管(7)、回热器(6)、配气活塞筒体(5a)、配气活塞杆(18)构成；导流管(7)的轴心线和套管(3)的轴心延长线重合，导流管(7)的一端垂直地气密连接在配气活塞筒体(5a)的顶部(5c)上、并且和配气活塞(5)内联通；导流管(7)内径略大于管(2)内径、其壁厚为0.2～1毫米、其长度大于配气活塞(5)行程加上热腔气缸(9)顶部(4)厚度之和；导流管(7)的另一端插入套管(3)内，它们之间的径向间隙为0.1毫米左右；在小于配气活塞筒体(5a)内径、大于配气活塞杆(18)直径的配气活塞筒体(5a)底部(5b)上分布有通孔(11)，使配气活塞(5)通过底部(5b)上的通孔(11)内外相通；回热器(6)安装在配气活塞筒体(5a)内、其轴心线和配气活塞筒体(5a)的轴心线重合；——冷却器(12)由上部冷腔气缸(23)、中部的配气活塞杆导向管(12a)和冷却管(17)的管组、第一片冷却水密封瓦(13)及其上的冷却水进口(14)、第二片冷却水密封瓦(15)及其上的冷却水出口(16)、下部冷腔气缸(19)构成；上部冷腔气缸(23)底部(12d)和配气活塞杆导向管(12a)一端气密联通，配气活塞杆导向管(12a)另一端和下部冷腔气缸(19)顶部(12e)气密联通，上部冷腔气缸(23)和下部冷腔气缸(19)通过配气活塞杆导向管(12a)相通；上部冷腔气缸(23)的轴心线、下部冷腔气缸(19)的轴心线和配气活塞杆导向管(12a)的轴心延长线重合，上部冷腔气缸(23)和配气活塞杆导向管(12a)及下部冷腔气缸(19)联接成一个整体结构；多根相同的冷却管(17)均匀地分布在，大于配气活塞杆导向管(12a)外直径、小于上部冷腔气缸(23)缸径的底部(12d)和大于配气活塞杆导向管(12a)外直径、小于下部冷腔气缸(19)缸径的顶部(12e)之间的空间内；冷却管(17)之间相距一定间距，并且每一根冷却管(17)和配气活塞杆导向管(12a)的轴心线相互水平平行；冷却管(17)一端穿过上部冷腔气缸(23)的底部(12d)和上部冷腔气缸(23)气密联通、冷却管(17)的管口不超过上部冷腔气缸(23)底部(12d)的上表面，冷却管(17)另外一端穿过下部冷腔气缸(19)顶部(12e)和下部冷腔气缸(19)气密联通、冷却管(17)的管口不超过下部冷腔气缸(19)顶部(12e)的下表面，上部冷腔气缸(23)和下部冷腔气缸(19)通过冷却管(17)相通；上部冷腔气缸(23)底部(12d)上设置一个台阶(12b)、下部冷腔气缸(19)顶部(12e)上设置一个台阶(12c)，第一片冷却水密封瓦(13)和第二片冷却水密封瓦(15)的凹面相对地合在上部冷腔气缸(23)及下部冷腔气缸(19)的台阶(12b)及(12c)上，并水密密封其接合面；冷却水进口(14)设置在第一片冷却水密封瓦(13)的凸面上，并和其凹面相通；冷却水出口(16)设置在第二片冷却水密封瓦(15)的凸面上，并和其凹面相通；——热腔气缸(9)和冷却器(12)上部冷腔气缸(23)对接、密封圈(20)密封对接口，并由数个螺栓(24)紧固；冷却器(12)下部冷腔气缸(19)和能量输出系统的箱体(22)气密密封对接，并由数个螺栓(25)紧固；——套管(3)和导流管(7)构成一个伸缩管，其伸缩长度大于配气活塞(5)的行程；导流管(7)在套管(3)中作往复运动时，在导流管(7)和套管(3)之间形成相对的密封；设置在配气活塞(5)内的回热器(6)缩小了总的无益容积，并且同步跟随配气活塞(5)运动；配气活塞杆(18)穿过冷却器(12)上的配气活塞杆导向管(12a)和动力活塞(21)上的配气活塞杆导向孔(21a)，并可在配气活塞杆导向管(12a)和动力活塞(21)上的配气活塞杆导向孔(21a)中滑动；上部冷腔气缸(23)的深度加上热腔气缸(9)的深度大于配气活塞筒体(5a)的长度加上配气活塞(5)行程的长度，下部冷腔气缸(19)的深度大于动力活塞(21)行程的长度加上动力活塞(21)的长度；——部分气体工质在套管(3)、导流管(7)的引导下，跟随配气活塞(5)的往复运动，在热腔气缸(9)、管(2)、套管(3)、导流管(7)、回热器(6)中作往复流动；另一部分气体工质跟随配气活塞(5)、动力活塞(21)的往复运动，在回热器(6)、配气活塞筒体底部(5b)上的通孔(11)、上部冷腔气缸(23)、冷却管(17)、下部冷腔气缸(19)中作往复流动。