本实用新型专利技术公开了一种冷热腔独立式动力活塞的斯特林发动机，包括加热器(1)、连板(2)、热交换器(3)、机架(11)、斜盘机构(21)、活塞组(22)，所述的活塞组(22)为4个，每个活塞组(22)包括冷活塞腔和热活塞腔，所述的热活塞腔内设有热活塞(15)，所述的冷活塞腔内设有冷活塞(19)，所述的冷活塞(19)的活塞头与所述的热活塞(15)的活塞杆连接；热活塞腔的上腔与所述的加热器(1)的一端连接，所述的加热器(1)的另一端连接热交换器(3)的一端，所述的热交换器(3)的另一端与活塞组(22)的冷活塞腔的下腔连接。本实用新型专利技术采用独立的冷活塞腔和热活塞腔，缸体与活塞杆处于等温变形，滑动密封效果得到改善，并提高了热力循环系统的运行效率。
【技术实现步骤摘要】
一种冷热腔独立式动力活塞的斯特林发动机
本技术涉及外燃式发动机
，具体的说是涉及一种冷热腔独立式动力活塞的斯特林发动机。
技术介绍
斯特林发动机靠外部热源供能且对热源品质要求不高，凡是热源温度达到450°C以上均可作为斯特林发动机的热源。因此，在现阶段能源利用与开发中有着重要的应用，特别是以生物质和太阳能等清洁能源供能，并将斯特林发动机与发电机组成的发电设备具有非常好的应用前景。 斯特林发动机是闭式热循环系统，现有的四缸双作用斯特林发动机，气缸中的活塞兼具压缩活塞和膨胀活塞的作用，即活塞头部和尾部分别是热腔和冷腔。然而，斯特林发动机正常工作时热腔工质温度在800°C左右，活塞运动过程中存在很高的温差和压差，活塞头部的密封圈在冷热交变作用下极易损坏。同时由于气缸体和活塞的穿梭导热以及热腔气体向冷腔的泄漏均导致冷腔温度升高，从而影响系统运行效率。并且温差交变会导致活塞杆与缸体的滑动密封失效从而导致内部工质的泄漏。
技术实现思路
为了解决四缸双作用的斯特林发动机存在的上述技术问题，本技术提供一种冷热腔独立式动力活塞的斯特林发动机。本技术具有活塞恒温和无穿梭导热，从而有效提高运行效率，同时可以有效改善因交变温差引起的密封失效问题。 本技术解决上述技术问题的技术方案是:一种冷热腔独立式动力活塞的斯特林发动机，包括加热器、连板、热交换器、机架、斜盘机构、活塞组，所述的活塞组为4个，每个活塞组包括冷活塞腔和热活塞腔，所述的热活塞腔内设有热活塞，所述的冷活塞腔内设有冷活塞，所述的冷活塞的活塞头与所述的热活塞的活塞杆连接；热活塞腔的上腔与所述的加热器的一端连接，所述的加热器的另一端连接热交换器的一端，所述的热交换器的另一端与活塞组的冷活塞腔的下腔连接。 上述的冷热腔独立式动力活塞的斯特林发动机中，所述的连板呈十字外形且设有八个圆孔，圆孔呈90°夹角分布四个且有内外两层，连板通过螺栓固定在机架上；所述的加热器(I)包括金属管束、热腔体和回热腔体，金属管束的两端分别与热腔体和回热腔体连接，热腔体通过螺栓固定在连板端面，且热腔体与连板的内层圆孔轴线对正，回热腔体通过螺栓固定在连板的外层圆孔位置，并与热腔体呈90°夹角，加热器依次在连板上固定四个。 上述的冷热腔独立式动力活塞的斯特林发动机中，所述的活塞组包括热腔端、热活塞、冷活塞、冷腔体和冷腔端盖，所述的热腔端盖设有圆孔和通气孔，热腔端盖通过螺栓固定在连板上，由连板的内层单个圆孔、热腔体和热腔端盖组成热活塞腔，所述热活塞安装有活塞环，热活塞安装在所述的热活塞腔内并通过活塞环滑动密封，所述的热活塞的活塞杆与所述的热腔端盖的圆孔通过密封圈滑动连接；所述的冷腔体是个圆孔，圆孔底部设有通气孔，所述圆孔与连板的内层圆孔位置相对应，冷腔体通过螺栓固定在机架上；所述的冷腔端盖设有圆孔和通气孔，冷腔端盖通过螺栓固定在冷腔体上，由冷腔体的单个圆孔和冷腔端盖组成冷活塞腔，所述的冷活塞的活塞头设有环槽，冷活塞的环槽中安装有活塞环，冷活塞安装在冷活塞腔内并通过活塞环滑动密封，冷活塞的活塞杆与冷腔端盖的圆孔通过密封圈滑动连接。 上述的冷热腔独立式动力活塞的斯特林发动机中，所述热交换器包括回热器、冷却器、壳体和端盖，所述的回热器安装在连板的外层圆孔内，通过壳体的圆孔进行固定，所述壳体采用螺栓固定在连板上，冷却器安装在壳体中，并通过端盖进行密封和固定。 上述的冷热腔独立式动力活塞的斯特林发动机中，所述对侧的活塞组的热腔端盖的通气孔采用热腔连管进行连通；所述的冷腔体的四个圆孔底部设有通气孔，对侧活塞组的冷腔体的圆孔通过冷腔连管进行连通。 上述的冷热腔独立式动力活塞的斯特林发动机中，所述端盖设有导气管，端盖的导气管与同侧的冷腔端盖的通气孔连通。 上述的冷热腔独立式动力活塞的斯特林发动机中，所述的斜盘机构包括固定架、导杆、滑块、斜盘和输出轴，所述的输出轴通过轴承安装在固定架上，输出轴的轴线与连板内层圆孔的对称轴线重合，所述的固定架通过螺栓固定在机架上，所述导杆安装在固定架上，导杆的轴线与冷活塞的轴线平行；所述滑块通过圆孔与导杆滑动连接，滑块与冷活塞的活塞杆采用螺纹连接，滑块与斜盘通过双半球铰连接且呈90°夹角安装四个滑块，斜盘与输出轴采用键固定连接 本技术的优点在于:在斯特林发动机的工作过程中热活塞和冷活塞的两端温差小，活塞环的热应变作用明显减弱。对侧热活塞腔和冷活塞腔分别通过热腔连管和冷腔连管进行连通而压差小，同时缸体与活塞杆处于等温变形，滑动密封效果得到改善。不存在缸体导热和活塞穿梭导热能够有效提尚循环系统温差，有效提尚运彳丁效率。 【附图说明】 图1是本技术的系统内部工质循环原理图。 图2是本技术的左轴测立体图。 图3是本技术的右轴测立体图。 图4是本技术的剖视结构图。 图5是本技术的俯视结构图。 图6是本技术的加热器结构图。 图中标记如下:1—加热器；la—金属管；lb—热腔体；lc—回热腔体；2—连板；3—热交换器；4一热腔连管；5—冷腔连管；6—冷腔体；7 —固定架；8—滑块；9一斜盘；10一输出轴；11一机架；12—热腔端盖；13—端盖；14一冷腔端盖；15—热活塞；16—回热器；17—壳体；18—冷却器；19一冷活塞；20—导杆；21 —斜盘机构；22—活塞组；A—第I象限活塞组—第2象限活塞组；C一第3象限活塞组；D—第4象限活塞组。 【具体实施方式】 如图1一图6所示，本技术包括连板2、加热器1、活塞组22、热交换器3、斜盘机构21、机架11。所述的连板2呈十字形且设有八个圆孔，圆孔呈90°夹角分布四个且有内外两层，连板2通过螺栓固定在机架11上；所述加热器I包括金属管la、热腔体Ib和回热腔体lc，所述的金属管Ia的两端分别与热腔体Ib和回热腔体Ic连接，热腔体Ib通过螺栓固定在连板2端面，且热腔体Ib与连板2的内层圆孔轴线对正，回热腔体Ic通过螺栓固定在连板2的外层圆孔位置，并与热腔体Ib呈90°夹角。所述的加热器I依次在连板2上固定四个。如图1一图6所示，所述的活塞组22包括热腔端盖12、热活塞15、冷活塞19、冷腔体6和冷腔端盖14。所述的热腔端盖12设有圆孔和通气孔，热腔端盖12通过螺栓固定在连板2上。由连板2的内层单个圆孔、热腔体Ib和热腔端盖12组成热活塞腔，所述热活塞15的活塞头设有环槽，热活塞15的环槽中安装有活塞环，热活塞15安装在热活塞腔内并通过活塞环滑动密封，热活塞15的活塞杆与热腔端盖12的圆孔通过密封圈滑动连接；所述的冷腔体6设有四个圆孔，所述四个圆孔与连板2的内层圆孔位置相对应，冷腔体6通过螺栓固定在机架11上；所述的冷腔端盖14设有圆孔和通气孔，冷腔端盖14通过螺栓固定在冷腔体6上，由冷腔体6的单个圆孔和冷腔端盖14组成冷活塞腔，所述的冷活塞19的活塞头设有环槽，冷活塞19的环槽中安装有活塞环，冷活塞19安装在冷活塞腔内并通过活塞环滑动密封，冷活塞19的活塞杆与冷腔端盖14的圆孔通过密封圈滑动连接，冷活塞19的活塞头与热活塞15的活塞杆采用螺纹连接；所述的活塞组22沿连板2的内层圆孔位置安装有四个。 如图2—图4所示，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种冷热腔独立式动力活塞的斯特林发动机，包括加热器(1)、连板(2)、热交换器(3)、机架(11)、斜盘机构(21)、活塞组(22)，其特征在于：所述的活塞组(22)为4个，每个活塞组(22)包括冷活塞腔和热活塞腔，所述的热活塞腔内设有热活塞(15)，所述的冷活塞腔内设有冷活塞(19)，所述的冷活塞(19)的活塞头与所述的热活塞(15)的活塞杆连接；热活塞腔的上腔与所述的加热器(1)的一端连接，所述的加热器(1)的另一端连接热交换器(3)的一端，所述的热交换器(3)的另一端与活塞组(22)的冷活塞腔的下腔连接。
【技术特征摘要】
1.一种冷热腔独立式动力活塞的斯特林发动机，包括加热器(1)、连板(2)、热交换器(3)、机架(11)、斜盘机构(21)、活塞组(22)，其特征在于:所述的活塞组(22)为4个，每个活塞组(22)包括冷活塞腔和热活塞腔，所述的热活塞腔内设有热活塞(15)，所述的冷活塞腔内设有冷活塞(19)，所述的冷活塞(19)的活塞头与所述的热活塞(15)的活塞杆连接；热活塞腔的上腔与所述的加热器(I)的一端连接，所述的加热器(I)的另一端连接热交换器(3)的一端，所述的热交换器(3)的另一端与活塞组(22)的冷活塞腔的下腔连接。2.根据权利要求1所述的冷热腔独立式动力活塞的斯特林发动机，其特征在于:所述的连板(2)呈十字外形且设有八个圆孔，圆孔呈90°夹角分布四个且有内外两层，连板(2)通过螺栓固定在机架(11)上；所述的加热器(I)包括金属管束(Ia)、热腔体(Ib)和回热腔体(Ic)，金属管束(Ia)的两端分别与热腔体(Ib)和回热腔体(Ic)连接，热腔体(Ib)通过螺栓固定在连板(2)端面，且热腔体(Ib)与连板(2)的内层圆孔轴线对正，回热腔体(Ic)通过螺栓固定在连板(2)的外层圆孔位置，并与热腔体(Ib)呈90°夹角，加热器(I)依次在连板⑵上固定四个。3.根据权利要求2所述的冷热腔独立式动力活塞的斯特林发动机，其特征在于:所述的活塞组(22)包括热腔端盖(12)、热活塞(15)、冷活塞(19)、冷腔体(6)和冷腔端盖(14)，所述的热腔端盖(12)设有圆孔和通气孔，热腔端盖(12)通过螺栓固定在连板(2)上，由连板(2)的内层单个圆孔、热腔体(Ib)和热腔端盖(12)组成热活塞腔，所述热活塞(15)安装有活塞环，热活塞(15)安装在所述的热活塞腔内并通过活塞环滑动密封，所述的热活塞(15)的活塞杆与所述的热腔端盖(12)的圆孔通过密封圈滑动连接；所述的冷腔体(6)是个圆孔，圆孔底部设有通气孔，所述圆孔与连板⑵的内层圆孔位置相对应，冷腔体(6)通过螺栓固定在机架(11)上；所述的冷...
【专利技术属性】
技术研发人员：颜健，彭佑多，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43
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