一种斯特林热机制造技术

本发明专利技术涉及热声设备技术领域，尤其涉及一种斯特林热机。该斯特林热机至少包括气体弹簧调相器，所述气体弹簧调相器包括气缸和法兰，所述法兰将所述气缸分隔为第一气缸和第二气缸，所述第一气缸中设有第一活塞，所述第二气缸中设有第二活塞，所述第一活塞与所述第二活塞通过活塞轴承相连，所述法兰设有供所述活塞轴承穿过的轴孔，所述第一气缸、第一活塞和法兰之间形成第一气体腔，所述第二气缸、第二活塞和法兰之间形成第二气体腔。本发明专利技术提供的斯特林热机，采用气体弹簧调相器替代了传统的板簧结构调相器，从而使得气体弹簧调相器在调相时能够获得足够大的刚度和变形，进而满足大功率斯特林热机的调相需求。

A Stirling Heat Engine

The invention relates to the technical field of thermoacoustic equipment, in particular to a Stirling heat engine. The Stirling heat engine includes at least a gas spring phase modulator, which includes a cylinder and a flange. The flange divides the cylinder into a first cylinder and a second cylinder. The first cylinder has a first piston, the second cylinder has a second piston, the first piston is connected with the second piston through a piston bearing, and the flange is provided for the description. A first gas chamber is formed between the first cylinder, the first piston and the flange through the shaft hole of the piston bearing, and a second gas chamber is formed between the second cylinder, the second piston and the flange. The Stirling heat engine provided by the invention adopts gas spring phase modulator instead of traditional leaf spring structure phase modulator, so that the gas spring phase modulator can obtain enough stiffness and deformation in phase modulation, thereby meeting the phase modulation requirements of high-power Stirling heat engine.

【技术实现步骤摘要】
一种斯特林热机
本专利技术涉及热声设备
，尤其涉及一种斯特林热机。
技术介绍
热声系统是一种实现热能与声波之间能量转换的技术。为了获得理想的转换效率，热声系统中的关键部件必须获得特定的声场相位关系，因此调相器是热声系统中必不可少的部件。调相器两端分别连接不同热声系统部件，在调相器两端实现不同的声学阻抗。一般的声学调相器主要是采用声容、声感、谐振管等进行调相，而机械调相器主要是采用弹簧活塞组成的谐振系统进行调相。机械调相器相比于声学调相器结构更紧凑，流动损失更小。传统的自由活塞斯特林热机按结构主要分为整体式和分置式两种。其中整体式的活塞斯特林热机主要分为两种结构形式。一种结构形式为：调相器杆穿过压缩机活塞，调相器支撑板簧位于压缩机背腔中。这种结构的优点在于板簧径向尺寸大，应力小，缺点在于柔性调相器杆细长，较容易因长时间承受交变载荷或者由于装配问题等导致的径向力而失效，因此调相器通常采用径向气体轴承辅助支撑。另一种结构形式为：压缩机活塞与调相器完全独立。这种结构极大减小了调相器杆的长径比从而消除了调相器杆易变形失稳的缺点，但是板簧尺寸受调相器尺寸的制约，增加了设计、材料和加工工艺的难度。在斯特林热机系统中，调相器主要是为了调节回热器内的声场相位。因此为了满足调相需求，调相器的质量和支撑调相器的弹簧的轴向刚度必须满足一定的匹配关系。对于大功率斯特林热机来说，随着功率的提高，调相器的质量以及其位移都将逐渐增大，然而传统的斯特林热机的调相器板簧无法同时满足大变形、大刚度的要求，使得大功率斯特林热机的发展受到了很大制约。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种斯特林热机，解决传统大功率斯特林热机的调相器板簧无法同时满足大变形、大刚度要求的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种斯特林热机，至少包括热机壳体以及设置于所述热机壳体中的气体弹簧调相器，所述气体弹簧调相器包括气缸、法兰、第一活塞、第二活塞以及活塞轴承，所述法兰内缘设置于所述气缸内部，所述法兰外缘穿过所述气缸设置于所述气缸外部，所述法兰将所述气缸分隔为第一气缸和第二气缸；所述第一活塞设置于所述第一气缸中，所述第二活塞设置于所述第二气缸中，所述第一活塞与所述第二活塞通过所述活塞轴承相连，所述法兰设有供所述活塞轴承穿过的轴孔；所述第一气缸、第一活塞和法兰之间形成第一气体腔，所述第二气缸、第二活塞和法兰之间形成第二气体腔，所述第一气体腔和所述第二气体腔中分别密封有气体构成气体弹簧。进一步地，所述法兰设有沿轴向贯通的气流通道，所述气流通道设置于所述气缸外部。进一步地，所述气体弹簧调相器还包括气浮支撑结构，所述气浮支撑结构设在所述轴孔与所述活塞轴承之间的间隙处。进一步地，所述法兰包括轴孔部以及与所述轴孔部连接的外延部，所述轴孔部设置于所述气缸内部，所述外延部穿过所述气缸设置于所述气缸外部，所述轴孔设置于所述轴孔部。进一步地，所述第一气缸中设有第一环形板簧组，所述第一环形板簧组的内圈与所述轴孔部相连，所述第一环形板簧组的外圈与所述第一活塞相连；所述第二气缸中设有第二环形板簧组，所述第二环形板簧组的内圈与所述轴孔部相连，所述第二环形板簧组的外圈与所述第二活塞相连。进一步地，所述活塞轴承包括轴承本体，所述轴承本体设有沿轴向贯通的通孔，所述轴承本体侧壁上设有节流通道，所述节流通道分别连通所述通孔与所述轴孔；所述第一活塞和/或所述第二活塞上对应所述通孔的位置处分别设有开孔，各所述开孔分别与所述通孔相连通，在各所述开孔与所述通孔之间对应设有单向阀。进一步地，所述法兰设有高压气源流道，所述高压气源流道与所述轴孔相连通，所述高压气源流道与所述气流通道互不连通。进一步地，在所述轴孔的内表面与所述活塞轴承的外表面分别对应设有磁铁。进一步地，所述法兰设有与所述第一气体腔连通的第一气体流道，所述第一气体流道设有第一阀门，所述第一气体流道与第一外界空容积相连通，所述第一气体流道与所述气流通道互不连通；和/或所述法兰设有与所述第二气体腔连通的第二气体流道，所述第二气体流道设有第二阀门，所述第二气体流道与第二外界空容积相连通，所述第二气体流道与所述气流通道互不连通。进一步地，所述热机壳体的左右两端分别设有膨胀腔和背腔，所述热机壳体中设有薄壁筒，所述薄壁筒与所述第一活塞相连，所述薄壁筒内部设有防辐射屏，在所述薄壁筒的外部分别设有热端换热器和回热器，在所述第一气缸的外部设有室温换热器；所述热机壳体中还设有动力杆，所述动力杆的左端与所述热机壳体的内壁密封滑动配合，所述动力杆、热机壳体、第二气缸以及第二活塞之间合围形成压缩腔，所述压缩腔、气流通道、室温换热器、回热器、热端换热器、膨胀腔依次连通；所述动力杆的右端穿过动力活塞，在所述热机壳体的内壁上对应所述动力活塞的位置处安装有永磁体。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点：本专利技术提供的斯特林热机，通过法兰将气缸分隔为第一气缸和第二气缸，第一气缸、第一活塞和法兰之间形成第一气体腔，第二气缸、第二活塞和法兰之间形成第二气体腔，第一气体腔和第二气体腔中分别密封有气体构成气体弹簧，通过改变第一气体腔与第二气体腔之间的气体容积，即可调节第一活塞与第二活塞往复运动的回复力。与传统的斯特林热机相比，本专利技术所述的斯特林热机，采用气体弹簧调相器替代了传统的板簧结构调相器，从而使得气体弹簧调相器在调相时能够获得足够大的刚度和变形，进而满足大功率斯特林热机的调相需求。附图说明图1是本专利技术实施例一斯特林热机的结构示意图；图2是本专利技术实施例二斯特林热机的结构示意图；图3是本专利技术实施例三斯特林热机的结构示意图；图4是本专利技术实施例四和实施例五斯特林热机的结构示意图；图5是本专利技术实施例六斯特林热机的结构示意图；图6是本专利技术实施例七斯特林系统的结构示意图。图中：1：膨胀腔；2：热端换热器；3：回热器；4：气体弹簧调相器；5：室温换热器；6：压缩腔；7：永磁体；8：动力活塞；9：开孔；10：背腔；13：动力杆；14：法兰；15A：第一气缸；15B：第二气缸；16A：第一活塞；16B：第二活塞；17：活塞轴承；18：轴孔；19：薄壁筒；20：防辐射屏；21：气流通道；22A：第一环形板簧；22B：第二环形板簧；23：单向阀；24：节流通道；25：磁铁；26：气源流道；27：第一气体流道；28：第一外界空容积；29：第二气体流道；30：第二外界空容积。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1-5所示，本专利技术提供一种斯特林热机，至少包括热机壳体以及设置于热机壳体中的气体弹簧调相器4。气体弹簧调相器4包括气缸、法兰14、第一活塞16A、第二活塞16B以及活塞轴承17。法兰14内缘设置于气缸内部，法兰14外缘穿过气缸设置于气缸外部，法兰14将气缸分隔为第一气缸15A和第二气缸15B。第一活塞16A设置于第一气缸15A中，第二活塞16B设置于第二气缸15B中，第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种斯特林热机，其特征在于：至少包括热机壳体以及设置于所述热机壳体中的气体弹簧调相器，所述气体弹簧调相器包括气缸、法兰、第一活塞、第二活塞以及活塞轴承，所述法兰内缘设置于所述气缸内部，所述法兰外缘穿过所述气缸设置于所述气缸外部，所述法兰将所述气缸分隔为第一气缸和第二气缸；所述第一活塞设置于所述第一气缸中，所述第二活塞设置于所述第二气缸中，所述第一活塞与所述第二活塞通过所述活塞轴承相连，所述法兰设有供所述活塞轴承穿过的轴孔；所述第一气缸、第一活塞和法兰之间形成第一气体腔，所述第二气缸、第二活塞和法兰之间形成第二气体腔，所述第一气体腔和所述第二气体腔中分别密封有气体构成气体弹簧。

【技术特征摘要】
1.一种斯特林热机，其特征在于：至少包括热机壳体以及设置于所述热机壳体中的气体弹簧调相器，所述气体弹簧调相器包括气缸、法兰、第一活塞、第二活塞以及活塞轴承，所述法兰内缘设置于所述气缸内部，所述法兰外缘穿过所述气缸设置于所述气缸外部，所述法兰将所述气缸分隔为第一气缸和第二气缸；所述第一活塞设置于所述第一气缸中，所述第二活塞设置于所述第二气缸中，所述第一活塞与所述第二活塞通过所述活塞轴承相连，所述法兰设有供所述活塞轴承穿过的轴孔；所述第一气缸、第一活塞和法兰之间形成第一气体腔，所述第二气缸、第二活塞和法兰之间形成第二气体腔，所述第一气体腔和所述第二气体腔中分别密封有气体构成气体弹簧。2.根据权利要求1所述的斯特林热机，其特征在于：所述法兰设有沿轴向贯通的气流通道，所述气流通道设置于所述气缸外部。3.根据权利要求2所述的斯特林热机，其特征在于：所述气体弹簧调相器还包括气浮支撑结构，所述气浮支撑结构设在所述轴孔与所述活塞轴承之间的间隙处。4.根据权利要求1所述的斯特林热机，其特征在于：所述法兰包括轴孔部以及与所述轴孔部连接的外延部，所述轴孔部设置于所述气缸内部，所述外延部穿过所述气缸设置于所述气缸外部，所述轴孔设置于所述轴孔部。5.根据权利要求4所述的斯特林热机，其特征在于：所述第一气缸中设有第一环形板簧组，所述第一环形板簧组的内圈与所述轴孔部相连，所述第一环形板簧组的外圈与所述第一活塞相连；所述第二气缸中设有第二环形板簧组，所述第二环形板簧组的内圈与所述轴孔部相连，所述第二环形板簧组的外圈与所述第二活塞相连。6.根据权利要求1所述的斯特林热机，其特征在于：所述活塞轴承包括轴承本体，所述轴承本体设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡剑英，孙岩雷，罗二仓，张丽敏，陈燕燕，贾子龙，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11