采用复合热源的双作用斯特林发动机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种采用复合热源的双作用斯特林发动机，由加热器、气缸、冷却器和回热器组合而成，所述气缸和回热器的数量均为四个；所述气缸呈圆周均匀分布并安装在发动机体上，所述回热器也呈圆周均匀分布并安装在发动机体上，所述回热器与气缸交错布置；所述加热器包括底部设有反光锥的透明玻璃圆桶、设置在透明玻璃圆桶外侧的吸热管腔、位于吸热管腔内的若干吸热管，所述吸热管腔的外侧以及透明玻璃圆桶的底部设有隔热体；所述回热器顶部设有回热器集管，所述气缸顶部设有气缸集管，所述气缸集管和回热器集管通过吸热管连通，所述吸热管整体呈倒U形且竖直设置。该发动机可采用多种热源加热，能够在充分利用太阳能的前提下实现全天候工作。

【技术实现步骤摘要】
采用复合热源的双作用斯特林发动机
本技术涉及一种采用复合热源的双作用斯特林发动机，属于热气机利用

技术介绍
斯特林发动机(StirlingEngine)，是一种外部加热的闭式循环活塞式发动机。在这类机器中，工质(一般为氢气、氦气或空气)被封闭在循环回路中，通过外部加热，在较高的温度和压力下膨胀，推动活塞运动；通过冷却器冷却工质，使工质在较低的温度和压力下压缩，从而获得正的循环功。其热力过程是按斯特林循环进行的，即由等温吸热、等容放热、等温放热和等容吸热四个可逆过程组成。目前常用的双作用式斯特林发动机一般由加热器、气缸、冷却器和回热器按一定顺序热冷结构相接组合而成，气缸通常为四个。高压的气体工质在气缸上部加热膨胀，驱动活塞向下运动；活塞下部分的气体进入冷却器、回热器，再次进入加热器被加热；活塞向下运动到底后由曲轴（或斜盘）带动传其向上运动，气缸内的气体进入加热器加热后，进入回热器回热，再进入冷却器冷却，完成一个循环动作。四个气缸内的活塞和气体交替循环运动，四个活塞交替上下，产生上下的往复直线运动，由活塞杆带动曲轴（或斜盘）旋转，将功输出，工作较为平顺。但是传统的斯特林发动机通常只能采用一种热源加热，如采用太阳能加热时，则吸热器需要设计成高效的太阳能加热的吸热腔式，而不能利用其他加热方式，反之，如采用加热方式，则也不能再利用太阳能加热。
技术实现思路
本技术要解决技术问题是：克服上述技术的缺点，提供一种可采用多种热源加热的双作用斯特林发动机，能够在充分利用太阳能的前提下实现全天候工作。为了解决上述技术问题，本技术提出的技术方案是：一种采用复合热源的双作用斯特林发动机，包括加热器、气缸、冷却器和回热器，所述气缸和回热器的数量均为四个；所述气缸呈圆周均匀分布并安装在发动机体上，所述回热器也呈圆周均匀分布并安装在发动机体上，所述回热器与气缸交错布置；任一回热器顶部连接有一回热器集管，四个回热器集管围成圆环形；任一气缸顶部连接有一气缸集管，四个气缸集管与四个回热器集管一一对应且也围成圆环形，四个回热器集管围成的圆环形与四个气缸集管围成的圆环形同心设置；所述加热器包括底部设有反光锥的透明玻璃圆桶、设置在透明玻璃圆桶外侧并包围透明玻璃圆桶的吸热管腔、位于吸热管腔内的若干吸热管，所述透明玻璃圆桶的顶部设有采光口，所述采光口处覆盖有透明玻璃盖板，所述吸热管腔上设有进口和出口，所述吸热管腔的外侧以及透明玻璃圆桶的底部设有隔热体；所述气缸集管和回热器集管通过吸热管连通，所述吸热管整体呈倒U形且竖直设置。优选的，所述回热器、气缸、回热器集管、气缸集管和吸热管均采用高温合金或耐热钢材料制成。本技术在使用时，当气体在吸热管内被加热时，受热在气缸内膨胀，驱动气缸内的活塞向下运动，活塞杆随活塞一起向下运动时，带动连接其上的曲轴或斜盘传动机构旋转，将功输出；当活塞运动到气缸底部后，由于曲轴或斜盘传动机构的旋转，使其开始向上运动，高压气体返流，在吸热管内吸热，气体通过回热器将部分热量储存于回热器中后进入冷却器冷却。当活塞运动到顶后，气体从冷却器流向回热器，吸收回热器内部分热能升温，再次进入吸热管加热，受热在气缸内膨胀，完成一个斯特林循环。本技术将传统平面吸热管改进成垂直设置的一圈吸热管，并将吸热管竖直安装在隔热体与透明玻璃圆桶围成的吸热管腔内，这样就将吸热管腔制成环形腔体，在使用时所述透明玻璃圆桶既可引入太阳光加热吸热管，减少了对聚集的太阳光的吸收损失，又能对吸热管腔起到保温的作用，并且在吸热管腔内直接通入高温熔盐或高温烟气等任意热源对吸热管进行加热，就实现了利用复合热源对气体进行加热，使斯特林发动机既可以利用太阳能，也可以利用吸热管腔内通入的熔盐或高温烟气等与吸热管进行热交换加热，从而使斯特林发动机能进行全天候工作。另外，本技术通过在透明玻璃圆桶的底部增加了一个反光锥，从而可以保证将所有进入的太阳光尽可能的反射到吸热管腔内。由前述可知，在太阳能不足时，所述吸热管腔可以接入高温烟气等任意热源与吸热管进行热交换，优选的，所述吸热管腔内接入熔盐，即所述吸热管腔上的进口和出口分别为熔盐进口和熔盐出口，所述熔盐进口的高度小于熔盐出口的高度。此时，所述吸热管腔通过引入熔盐进行热交换，当太阳能充足时，熔盐停止注入吸热管腔，而本技术中所述熔盐进口的高度小于熔盐出口的高度，可以使熔盐回流，防止熔盐在吸热管腔内凝固。另外在使用过程中吸热管腔内残留的少量熔盐也可以起到对吸热管蓄热和保温的作用，使斯特林发动机运行更平稳。优选的，所述隔热体的顶部设有自采光口向外延伸的遮光罩。进一步的，所述遮光罩上设有冷却水通道。优选的，所述吸热管的两端分别钎焊于回热器集管和气缸集管上，以四个回热器集管围所围成的圆环形的圆心为参考点，所述吸热管的两端与参考点之间连线的夹角为3-8度。吸热管交错排列，可以保证入射的没有照射到内圈吸热管上的从内圈吸热管缝隙透过的太阳光能被外圈吸热管吸收，提高吸热管吸收太阳光以及与其他热源进行热交换的效率。附图说明图1是本技术实施例的平面结构示意图。图2是本技术实施例的立体结构示意图。图3是本技术实施例中吸热管与气缸集管、回热器集管的连接示意图。图4是图3的俯视示意图。附图标记：1-遮光罩，2-冷却水通道，3-吸热管，4-吸热管腔，5-熔盐进口，6-回热器，7-冷却器，8-冷却器的冷却水道，9-发动机体，10-透明玻璃盖板，11-透明玻璃圆桶，12-反光锥，13-熔盐出口，14-隔热体，15-气缸集管，16-回热器集管，17-气缸，18-活塞，19-活塞杆。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步说明。实施例一本实施例的双作用斯特林发动机，如图1-图4所示，包括加热器、气缸17、冷却器7和回热器6，所述气缸17和回热器6的数量均为四个，冷却器7上设有冷却水道8，气缸17上设有活塞18，活塞18上固接有活塞杆19，在工作时由活塞杆19带动曲轴（或斜盘）旋转，将功输出。所述气缸17呈圆周均匀分布并安装在发动机体9上，所述回热器6也呈圆周均匀分布并安装在发动机体9上，所述回热器6与气缸17在周向成45度角交错布置，即相邻的两个气缸17之间有且仅有一个回热器6，相邻的两个回热器6之间有且仅有一个气缸17。本实施例中任一回热器6顶部连接有一水平的回热器集管16，这样四个回热器6共有四个回热器集管16，而四个回热器集管16围成圆环形。类似地，任一气缸17顶部连接有一水平的气缸集管15，四个气缸集管15与四个回热器集管16一一对应且也围成圆环形，四个回热器集管16围成的圆环形与四个气缸集管15围成的圆环形同心设置。所述加热器包括底部设有反光锥12的透明玻璃圆桶11、设置在透明玻璃圆桶11外侧并包围透明玻璃圆桶11的环形的吸热管腔4、位于吸热管腔4内的若干吸热管3，所述透明玻璃圆桶11的顶部设有采光口，所述采光口处覆盖有透明玻璃盖板10。所述吸热管腔4上设有进口和出口，所述吸热管腔4通入熔盐时该进口和出口成为熔盐进口5和熔盐出口13，所述吸热管腔4的外侧以及透明玻璃圆桶11的底部设有隔热体14，所述隔热体14的顶部设有自采光口向外延伸的遮光罩1，所述遮光罩1上设有冷却水通道2对遮光罩1进行冷却。所述气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用复合热源的双作用斯特林发动机，包括加热器、气缸、冷却器和回热器，所述气缸和回热器的数量均为四个；其特征在于：所述气缸呈圆周均匀分布并安装在发动机体上，所述回热器也呈圆周均匀分布并安装在发动机体上，所述回热器与气缸交错布置；任一回热器顶部均连接有一回热器集管，四个回热器集管围成圆环形；任一气缸顶部均连接有一气缸集管，四个气缸集管与四个回热器集管一一对应且也围成圆环形，四个回热器集管围成的圆环形与四个气缸集管围成的圆环形同心设置；所述加热器包括底部设有反光锥的透明玻璃圆桶、设置在透明玻璃圆桶外侧并围绕透明玻璃圆桶的吸热管腔和位于吸热管腔内并组成一圈的若干吸热管，所述透明玻璃圆桶的顶部设有采光口，所述采光口处覆盖有透明玻璃盖板，所述吸热管腔上设有进口和出口，所述吸热管腔的外侧以及透明玻璃圆桶的底部设有隔热体；所述气缸集管和回热器集管通过吸热管连通，所述吸热管整体呈倒U形且竖直设置。

【技术特征摘要】
1.一种采用复合热源的双作用斯特林发动机，包括加热器、气缸、冷却器和回热器，所述气缸和回热器的数量均为四个；其特征在于：所述气缸呈圆周均匀分布并安装在发动机体上，所述回热器也呈圆周均匀分布并安装在发动机体上，所述回热器与气缸交错布置；任一回热器顶部均连接有一回热器集管，四个回热器集管围成圆环形；任一气缸顶部均连接有一气缸集管，四个气缸集管与四个回热器集管一一对应且也围成圆环形，四个回热器集管围成的圆环形与四个气缸集管围成的圆环形同心设置；所述加热器包括底部设有反光锥的透明玻璃圆桶、设置在透明玻璃圆桶外侧并围绕透明玻璃圆桶的吸热管腔和位于吸热管腔内并组成一圈的若干吸热管，所述透明玻璃圆桶的顶部设有采光口，所述采光口处覆盖有透明玻璃盖板，所述吸热管腔上设有进口和出口，所述吸热管腔的外侧以及透明玻璃圆桶的底部设有隔热体；所述气缸集管和回热器集管通过吸热管连通，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄护林，朱桂平，高歌，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32