一种斯特林发动机用加热器的布置结构及安装方法技术

本发明专利技术公开了一种斯特林发动机用加热器的布置结构及安装方法，布置结构包括：机体，法兰，过渡圈和加热器；过渡圈由至少两个子过渡圈拼接形成；加热器包括安装端和加热端，加热端设有加热管；安装端的外侧套设法兰和过渡圈，使得法兰通过过渡圈将加热器安装于机体。本发明专利技术使得法兰可在加热器焊接加热管之后再将其安装在机体上，从而保证了法兰的强度、抗疲劳性、抗载荷能力等工作性能，从而有效避免了法兰在使用过程中出现裂纹、断裂等故障，进而保证了斯特林发动机工作的可靠性。 1

【技术实现步骤摘要】
一种斯特林发动机用加热器的布置结构及安装方法
本专利技术涉及斯特林发动机
，一种斯特林发动机用加热器的布置结构及安装方法。
技术介绍
斯特林发动机(StirlingEngine)是一种利用外部能源加热的闭式回热循环发动机，它具有效率高、噪音低、污染低以及能源适应性强等特点。加热器是斯特林发动机的重要组成部分，其通过法兰结构或其它结构形式与机身固定连接。如果采用的是法兰连接结构形式时，法兰结构的安装方式和可靠性对斯特林发动机的性能有着重要的影响。目前，如图4和图5所示，斯特林发动机加热器法兰结构一般采用加热器筒体与法兰通过平面接触连接，法兰通过螺钉与机身固定连接；这种结构有两种：一种为法兰和加热器筒体为一体化设计；另一种是法兰为整体式，但和加热器筒体分开；即法兰和加热器筒体均为单独的结构。由于加热器筒体上加热管外形尺寸超过法兰内径的原因，如果采取法兰和加热器筒体分离的结构，在对加热管进行钎焊时，需要法兰与加热器筒体同时放在钎焊炉中，而这种工艺将使法兰结构晶粒由于钎焊及热处理协同作用出现晶格粗大现象，降低了材料原有的抗疲劳性能；而如果采用法兰和筒体一体的方式，由于需要进钎焊炉，法兰将同样存在材料性能下降的现象。而材料性能下降会导致法兰在高温和高压环境下工作时由于承受高周疲劳和较大的载荷容易产生裂纹、断裂等故障，严重影响发动机工作的可靠性。为了解决上述难题，业内对分体式法兰进行改进，将整体法兰剖分成两半，这样可以不用和加热器筒体一起进行钎焊炉，但由于剖分式法兰安装容易造成中心重合度不好，影响了法兰的使用强度，对加热器筒体贴合面也造成受力不均引起的疲劳损伤。因此，本申请致力于提供一种斯特林发动机用加热器的布置结构及安装方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种斯特林发动机用加热器的布置结构及安装方法，使得法兰可在加热器焊接加热管之后再将其安装在机体上，从而保证了法兰的强度、抗疲劳性、抗载荷能力等工作性能，从而有效避免了法兰在使用过程中出现裂纹、断裂等故障，进而保证了斯特林发动机工作的可靠性。本专利技术提供的技术方案如下：一种斯特林发动机用加热器的布置结构，包括：机体，法兰，过渡圈和加热器；所述过渡圈由至少两个子过渡圈拼接形成；所述加热器包括安装端和加热端，所述加热端设有加热管；所述安装端的外侧套设所述法兰和所述过渡圈，使得所述法兰通过所述过渡圈将所述加热器安装于所述机体。本技术方案中，通过采用整体式法兰和一个分成至少两个子过渡圈的过渡圈，实现对加热器在机体上紧固的目的。且整个布置结构紧凑、可拆卸、无需改变斯特林发动机的原有结构、易于实现；由于过渡圈设置在法兰和加热器之间，使得加热器与过渡圈、过渡圈与法兰依靠面接触连接；本布置结构相对于传统整体法兰结构具有很多优点：1、保留了整体式法兰的强度；2、安装方便，利用整体法兰的形状实现对中精度高的目的；3、法兰不需和加热器一起进钎焊炉(因为过渡圈的存在，使得法兰可从安装端穿过并实现加热器的固定)，因而法兰的结构晶粒不会有因钎焊和热处理协同作用而出现晶格粗大现象，从而保证了法兰在高温高压的工作环境下材料的抗疲劳材料性能，进而保证了法兰在高温和高压环境下的工作性能(抗高周疲劳、抗载荷能力)，从而避免了其出现裂纹、断裂等故障，进而保证了斯特林发动机工作的可靠性；4、在发动机使用过程中，工作应力集中在过渡圈上，避免法兰因应力集中而出现故障，有效提高了加热器、法兰的可靠性；5、可以通过定期更换过渡圈实现加热器安装结构的高可靠稳定性，降低斯特林发动机的使用成本，延长斯特林发动机的使用寿命。进一步优选地，还包括连接件；所述连接件贯穿所述法兰后与所述机体连接。本技术方案中，连接件直接贯穿法兰而实现加热器的安装，即连接件无需穿过过渡圈来实现加热器的安装，简化了过渡圈的加工步骤，且降低了加热器的安装难度，只需法兰与机体对准、对中安装即可。进一步优选地，所述过渡圈的刚度小于所述法兰和/或所述加热器的刚度。本技术方案中，过渡圈的刚度较小，使得过渡圈在在使用过程中的延展性较好，从而保证了法兰和加热器(避免了法兰与加热器之间的硬性接触，保证了法兰、加热器在高温和高压环境下的工作性能(抗高周疲劳、抗载荷能力))本布置结构使用过程中的紧凑性、安全可靠性、良好的工作性能，进而提高了斯特林发动机的工作性能，延长其使用寿命。进一步优选地，相邻两个所述子过渡圈之间设有间隙；和/或，所述过渡圈由金属材料或合金材料制成。本技术方案中，为降低过渡圈的制造成本(原料)以及避免过渡圈因加热器、法兰的挤压变形而出现轴向拱起现象，从而影响本布置结构装配的可靠性，因此，相邻子过渡圈之间设有间隙，为子过渡圈的变形提供延展空间，从而保证本布置结构的可靠性。进一步优选地，所述加热器靠近所述机体一侧的端部径向朝外延展出延展边，所述延展边与所述加热器的外壁形成第一台阶部；所述过渡圈为一与所述第一台阶部相适配的台阶状结构，包括第一抵接部和第二抵接部；所述第一抵接部设于所述第一台阶部，并沿所述加热器的径向方向设于所述法兰与所述加热器之间；所述第二抵接部沿所述加热器的轴线方向延展至所述加热器与所述法兰之间。本技术方案中，本过渡圈为台阶构造，使得法兰、加热器沿其轴线方向、以及径向方向均设有过渡圈，从而使得法兰、加热器所受到的径向力以及轴向力均可转移至过渡圈上，全方位保护了法兰和加热器；且台阶结构的面贴合接触装配，保证了本布置结构的连接可靠性和紧固性。进一步优选地，所述第一抵接部和所述第二抵接部的连接处分别形成内拐角和外拐角；所述外拐角为第一倒角结构；所述法兰与所述外拐角的接触处为与所述第一倒角结构相适配的第二倒角结构；和/或，所述第一抵接部和所述第二抵接部的连接处分别形成内拐角和外拐角；所述内拐角为第三倒角结构；所述第一台阶部与所述内拐角的接触处为与所述第三倒角结构相适配的第四倒角结构。本技术方案中，倒角结构为斜面接触式连接，不仅增大了法兰与过渡圈、过渡圈与加热器之间的接触面积，从而降低了过渡圈和法兰、过渡圈与加热器之间的力的作用，且倒角结构的设置降低了部件间的局部应力的出现，进而延长了过渡圈、法兰、加热器的使用寿命；更优的是，倒角结构的设计对法兰安装于过渡圈、过渡圈安装于加热器的过程中具有导向、定位、和限位作用，降低安装不良所引起的不良后果。进一步优选地，所述法兰与所述第二抵接部的外壁过盈配合或密封贴合连接。本技术方案中，法兰与过渡圈之间的过盈配合或密封贴合连接，保证了法兰与过渡圈之间的连接的紧固性和牢固性。本专利技术还公开了适用于上述斯特林发动机用加热器的布置结构的安装方法，包括步骤：S100，将法兰从设有加热管的加热器的安装端穿过后套设于所述安装端的外侧；S200，移动所述法兰远离所述安装端，并将过渡圈套设于所述安装端的预设位置处；S300，移动所述法兰靠近所述安装端，使得所述过渡圈设于所述法兰与所述加热器之间，并形成加热器安装单元。本技术方案中，通过采用整体式法兰和一个分成至少两个子过渡圈的过渡圈，实现对加热器在机体上紧固的目的。且整个布置结构紧凑、可拆卸、无需改变斯特林发动机的原有结构、易于实现；由于过渡圈设置在法兰和加热器之间，使得加热器与过渡圈、过渡圈与法兰依靠面接触连接；本布置结构相对于传统整体法兰结构具有很多优点：1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种斯特林发动机用加热器的布置结构，其特征在于，包括：

【技术特征摘要】
1.一种斯特林发动机用加热器的布置结构，其特征在于，包括：机体，法兰，过渡圈和加热器；所述过渡圈由至少两个子过渡圈拼接形成；所述加热器包括安装端和加热端，所述加热端设有加热管；所述安装端的外侧套设所述法兰和所述过渡圈，使得所述法兰通过所述过渡圈将所述加热器安装于所述机体。2.根据权利要求1所述的斯特林发动机用加热器的布置结构，其特征在于，还包括：连接件；所述连接件贯穿所述法兰后与所述机体连接。3.根据权利要求1所述的斯特林发动机用加热器的布置结构，其特征在于：所述过渡圈的刚度小于所述法兰和/或所述加热器的刚度。4.根据权利要求1所述的斯特林发动机用加热器的布置结构，其特征在于：相邻两个所述子过渡圈之间设有间隙；和/或，所述过渡圈由金属材料或合金材料制成。5.根据权利要求1-4任意一项所述的斯特林发动机用加热器的布置结构，其特征在于：所述加热器靠近所述机体一侧的端部径向朝外延展出延展边，所述延展边与所述加热器的外壁形成第一台阶部；所述过渡圈为一与所述第一台阶部相适配的台阶状结构，包括第一抵接部和第二抵接部；所述第一抵接部设于所述第一台阶部，并沿所述加热器的径向方向设于所述法兰与所述加热器之间；所述第二抵接部沿所述加热器的轴线方向延展至所述加热器与所述法兰之间。6.根据权利要求5所述的斯特林发动机用加热器的布置结构，其特征在于：所述第一抵接部...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙绪聪，朱辰元，黄晓宇，周建明，顾根香，
申请(专利权)人：上海齐耀动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31