斯特林发动机及单向节流式活塞动密封机构制造技术

本发明专利技术公开了单向节流式活塞动密封机构及斯特林发动机，所述单向节流式活塞动密封机构包括：活塞壳体，具有活塞腔；活塞动组件，所述活塞动组件可活动地安装于所述活塞腔，所述活塞动组件包括：活塞座，顶部具有安装槽；所述活塞座的外壁由上至下依次具有节流环安装位、单向环安装位、闭口环安装位以及导向环安装位；活塞顶，所述活塞顶安装于所述活塞座的所述安装槽，并且所述活塞顶和所述活塞座之间围绕形成中间腔；活塞杆，所述活塞杆安装于所述活塞座；活塞环组件，包括节流活塞环、单向活塞环、闭口活塞环以及导向环。其能够降低作用在闭口活塞环背侧的气体压力，以减小斯特林发动机的闭口活塞环的磨损率。

【技术实现步骤摘要】
斯特林发动机及单向节流式活塞动密封机构
本专利技术涉及发动机领域，进一步地涉及一种斯特林发动机及单向节流式活塞动密封机构。
技术介绍
斯特林发动机是一种外部供热(或燃烧)的活塞式发动机，它以气体作为工作介质，按闭式回热循环的方式进行工作，主要由外部供热(燃烧)系统、工作循环系统(热能-机械能转换系统)、传动系统(机械能输出系统)、辅助系统及监控系统组成。其中，活塞动密封是影响斯特林发动机性能和可靠性的关键技术。斯特林发动机活塞动密封一般采用活塞环结构(自由活塞式斯特林发动机除外)，活塞环依靠工质气体交变压力贴紧缸套产生密封作用，通过传动机构按一定规律运动，隔离热端工作腔与冷端工作腔的高压气体，其需要在高速、高载的恶劣工况下运行，理想的活塞环动密封应该实现密封性好、摩擦耗功低以及耐磨性高的要求。同时，为了防止润滑油污染工质系统，斯特林发动机活塞动密封采用无油润滑设计，活塞环选用高分子材料，利用高分子材料与金属材料之间较好的减摩耐磨特性，实现动密封高效可靠运行。通过前述可知，与传统内燃机活塞环油润滑方式不同，斯特林发动机活塞动密封是一种特殊的摩擦润滑形式，气体润滑与干摩擦同时存在。其中，活塞环与缸套之间的干摩擦会导致高分子材料活塞环磨损，现有斯特林发动机活塞动密封结构存在的主要问题是活塞环使用寿命偏低，需要根据使用时间定期更换活塞环，增加了斯特林发动机的维修保养成本，限制了斯特林发动机的应用场景。目前国内外针对斯特林发动机活塞动密封的技术专利较少，且相关专利一般从活塞环截面造型、内部涨圈结构形式和外部压差补偿系统等角度开展设计，缺乏对活塞环组布置和环背压力分布的优化设计。综上所述，需要对传统斯特林发动机进行改进。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种斯特林发动机及单向节流式活塞动密封机构，其能够降低作用在闭口活塞环背侧的气体压力，以减小斯特林发动机的闭口活塞环的磨损率。为了实现上述目的，本专利技术的目的在于提供单向节流式活塞动密封机构，包括：活塞壳体，具有活塞腔；活塞动组件，所述活塞动组件可活动地安装于所述活塞腔，所述活塞动组件包括：活塞座，顶部具有安装槽；所述活塞座的外壁由上至下依次具有节流环安装位、单向环安装位、闭口环安装位以及导向环安装位；活塞顶，所述活塞顶安装于所述活塞座的所述安装槽，并且所述活塞顶和所述活塞座之间围绕形成中间腔；活塞杆，所述活塞杆安装于所述活塞座；活塞环组件，包括节流活塞环、单向活塞环、闭口活塞环以及导向环，所述节流活塞环安装于所述节流环安装位，所述单向活塞环安装于所述单向环安装位，所述闭口活塞环安装于所述闭口环安装位，所述导向环安装于所述导向环安装位。优选地，所述节流活塞环具有第一开口，所述单向活塞环具有第二开口；所述基座与所述活塞腔内壁之间具有活塞环背压腔；所述活塞环背压腔内的气体能够通过所述第一开口进入所述中间腔，所述中间腔的气体能够通过所述第二开口进入所述活塞环背压腔。优选地，所述闭口活塞环靠近所述中间腔装配；当所述中间腔的压力高于循环压力时，所述闭口活塞环脱离所述闭口环安装位，所述中间腔内的气体通过所述单向活塞环的所述第二开口泄漏；当所述中间腔内的气体压力小于所述循环压力时，所述闭口活塞环紧密贴合于所述闭口环安装位，以隔离所述环背压腔与所述中间腔之间的连通。优选地，所述导向环、所述闭口活塞环、所述单向活塞环以及所述节流活塞环相对于所述中间腔对称设置。优选地，所述活塞顶螺纹连接于所述安装槽的内壁。优选地，所述活塞动组件还包括密封圈，所述密封圈安装于所述活塞顶与所述活塞座的连接处，以密封所述活塞顶与所述活塞座的连接处。优选地，所述活塞座的中间部位具有安装孔，所述活塞杆安装于所述安装孔。优选地，所述安装孔是锥形孔；所述活塞动组件还包括固定螺钉，所述固定螺钉固定安装于穿过所述锥形孔的所述活塞杆的端部。优选地，所述导向环是工程塑料。根据本专利技术的另一方面，本专利技术进一步提供斯特林发动机，包括：发动机主体；上述任一项所述的单向节流式活塞动密封机构，所述单向节流式活塞动密封机构安装于所述发动机主体。本专利技术所提供的所述单向节流式活塞动密封机构及斯特林发动机具有以下至少一条有益效果：1、本专利技术所提供的所述单向节流式活塞动密封机构及斯特林发动机，所述单向节流式活塞动密封机构能够降低作用于闭口活塞环背侧的压力，从而能够减少闭口活塞环的磨损率，增加闭口活塞环的使用寿命。2、本专利技术所提供的所述单向节流式活塞动密封机构及斯特林发动机，所述单向节流式活塞动密封机构通过在闭口活塞环的外侧设置节流活塞环，能够显著降低所述闭口活塞环背侧的压力，从而能够显著增加所述闭口活塞环的使用寿命，降低发动机的保养维护成本，提高产品的可靠性。3、本专利技术所提供的所述单向节流式活塞动密封机构及斯特林发动机，所述单向节流式活塞动密封机构的节流活塞环、单向活塞环、闭口活塞环以及导向环相对于中间腔对称，以使得所述单向节流式活塞动密封机构的上腔室和下腔室的循环压力相一致。附图说明下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本专利技术的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。图1的本专利技术的优选实施例的单向节流式活塞动密封机构的剖视图；图2是本专利技术的优选实施例的单向节流式活塞动密封机构的剖视图；图3是本专利技术的优选实施例的单向节流式活塞动密封机构的各腔室的压力曲线图。附图标号说明：2活塞动组件，21活塞座，22活塞顶，23活塞杆，24活塞环组件，20中间腔，25上腔室，27环背压腔，28固定螺钉，210安装槽，211节流环安装位，212单向环安装位，213闭口环安装位，214导向环安装位，215安装孔，241节流活塞环，242单向活塞环，243闭口活塞环，244导向环，271上环背压腔，272下环背压腔，2410第一开口，2420第二开口。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本专利技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与专利技术相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.单向节流式活塞动密封机构，其特征在于，包括：/n活塞壳体，具有活塞腔；/n活塞动组件，所述活塞动组件可活动地安装于所述活塞腔，所述活塞动组件包括：/n活塞座，顶部具有安装槽；所述活塞座的外壁由上至下依次具有节流环安装位、单向环安装位、闭口环安装位以及导向环安装位；/n活塞顶，所述活塞顶安装于所述活塞座的所述安装槽，并且所述活塞顶和所述活塞座之间围绕形成中间腔；/n活塞杆，所述活塞杆安装于所述活塞座；/n活塞环组件，包括节流活塞环、单向活塞环、闭口活塞环以及导向环，所述节流活塞环安装于所述节流环安装位，所述单向活塞环安装于所述单向环安装位，所述闭口活塞环安装于所述闭口环安装位，所述导向环安装于所述导向环安装位。/n

【技术特征摘要】
1.单向节流式活塞动密封机构，其特征在于，包括：
活塞壳体，具有活塞腔；
活塞动组件，所述活塞动组件可活动地安装于所述活塞腔，所述活塞动组件包括：
活塞座，顶部具有安装槽；所述活塞座的外壁由上至下依次具有节流环安装位、单向环安装位、闭口环安装位以及导向环安装位；
活塞顶，所述活塞顶安装于所述活塞座的所述安装槽，并且所述活塞顶和所述活塞座之间围绕形成中间腔；
活塞杆，所述活塞杆安装于所述活塞座；
活塞环组件，包括节流活塞环、单向活塞环、闭口活塞环以及导向环，所述节流活塞环安装于所述节流环安装位，所述单向活塞环安装于所述单向环安装位，所述闭口活塞环安装于所述闭口环安装位，所述导向环安装于所述导向环安装位。


2.根据权利要求1所述的单向节流式活塞动密封机构，其特征在于，其中所述节流活塞环具有第一开口，所述单向活塞环具有第二开口；所述基座与所述活塞腔内壁之间具有活塞环背压腔；所述活塞环背压腔内的气体能够通过所述第一开口进入所述中间腔，所述中间腔的气体能够通过所述第二开口进入所述活塞环背压腔。


3.根据权利要求2所述的单向节流式活塞动密封机构，其特征在于，其中所述闭口活塞环靠近所述中间腔装配；当所述中间腔的压力高于循环压力时，所述闭口活塞环脱离所述闭口环安装位，所述中间腔内的气体通过所述单向活塞环的所述第二开口泄漏；当所述中间腔内的气体压力小于所述循环压力时，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李松剑，刘佳伟，郑伟，徐炜，凌虹，
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