CN103231057B - 斯特林发动机回热器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种斯特林发动机回热器的制备方法，将不锈钢丝网冲压成若干个圆片，再将其堆叠后放入高温合金模具中，然后对高温合金模具进行真空烧结，再对其进行气淬至室温，最后将丝网圆片取出并对其进行倒角和外圆磨处理，即制得本发明的斯特林发动机回热器。本发明采用的不锈钢丝网具有优良的换热和流动性能，且制作方便、价格低廉，选用合适的不锈钢丝网的网孔直径以及合适的层数，解决了回热器的重量和透气性相互矛盾，易产生流动阻力，换热效率低的问题，同时，采用烧结工艺处理丝网圆片，延长了回热器的寿命，采用电火花腐蚀技术处理丝网圆片，保证了回热器的尺寸精度优良。
Description
技术领域
本发明涉及金属多孔材料技术领域，具体涉及一种斯特林发动机回热器的制备方法。
背景技术
随着能源问题的日益严峻，太阳能等可再生能源越来越受到人们的关注。碟式热发电***由于具有独特的优势成为太阳能利用最有潜力的方式之一，斯特林发动机是碟式热发电***中的关键部件，而回热器是斯特林发动机中的核心部分，回热器的性能好坏直接影响到碟式热发电***的效率。
回热器串联在加热器和冷却器之间，当工质从热腔即膨胀腔，流向冷腔即压缩腔时，回热器吸收部分热能，使工质从循环最高温度下降到最低温度；当工质从冷腔流向热腔时，回热器将吸收来的热量放回给工质，使流出回热器的工质温度变为循环最高温度，热交换工程即以这种方式进行。
在理论上，回热器在一个循环中无热量的得失，它仅仅起着交替地自工质吸热和向工质放热的作用，因此可以说回热器是一个蓄热器，可将它视作一块“热力海绵”，交替地吸热和放热，回热器在蓄能的同时起着节能的重大作用，其有效性对斯特林机的性能影响极大。
回热器是斯特林发动机的核心部件，其材料和结构直接影响整机性能，目前常用的回热器有平板型回热器、蜂窝陶瓷回热器和金属丝网回热器等。
平板型回热器可由金属直接线切割形成，也可以利用金属薄板与金属丝手工电焊而成。平板型回热器横向导热效果不如金属丝网，对于高频热声热机，平板型回热器存在加工难度大的问题。
蜂窝陶瓷回热器是直接利用整块蜂窝陶瓷作为回热器，不需要加工，可以直接根据需求定做。蜂窝陶瓷成熟的定形技术保证气体通道光滑，流动阻力较小，但陶瓷材料的热导性决定蜂窝陶瓷回热器的横向换热能力较差。
金属丝网因具有优良的换热和流动性能，且制作方便、价格低廉，从而成为回热器填料的首选材料。金属丝网回热器是由丝网片堆积而成，一般用模具冲压或线切割直接成形，填装方便，加工工艺成熟。金属丝网横向导热效果较好，但由于加工和填装过程中的随机性，金属丝网金属丝相互交错，致使金属丝网回热器产生流动阻力，在微型热声热机中影响更大。
发明内容
本发明的目的是提供一种斯特林发动机回热器的制备方法，以解决现有金属丝网回热器易产生流动阻力，换热效率低的问题。
本发明采用的技术方案为，斯特林发动机回热器的制备方法，将不锈钢丝网冲压成若干个圆片，再将其堆叠后放入高温合金模具中，然后对高温合金模具进行真空烧结，再对其进行气淬至室温，最后将丝网圆片取出并对其进行倒角和外圆磨处理，即制得本发明的斯特林发动机回热器。
本发明的特点还在于，
斯特林发动机回热器的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将不锈钢丝网冲压成若干个丝网圆片，取850～950个丝网圆片，将其堆叠后放入高温合金模具中；
步骤2，将步骤1中装入丝网圆片的高温合金模具放入真空烧结炉中，进行高温烧结，烧结完成后在真空烧结炉炉膛中对其进行气淬，气淬至室温后再将高温合金模具出炉；
步骤3，将步骤2中的气淬至室温的丝网圆片从高温合金模具中取出，然后用电火花对该丝网圆片进行倒角和外圆磨处理，即制得本发明的斯特林发动机回热器。
步骤1中的不锈钢丝网是材质为0Cr17Ni12Mo2的平纹不锈钢丝网，其网孔直径为Φ62～Φ80μm，其丝径为Φ0.045～Φ0.055mm，冲压得到的丝网圆片的直径为Φ60.1±0.01mm。
步骤2中的烧结温度为1240～1260℃，保温时间为3.5～4.5小时。
步骤3中的倒角为4.2±0.1°，所述外圆磨处理后的丝网圆片，其外圆直径为60.00±0.02mm。
本发明的有益效果是，本发明采用的不锈钢丝网具有优良的换热和流动性能，且制作方便、价格低廉，选用合适的不锈钢丝网的网孔直径以及合适的层数，解决了回热器的重量和透气性相互矛盾，易产生流动阻力，换热效率低的问题，同时，采用烧结工艺处理丝网圆片，延长了回热器的寿命，采用电火花腐蚀技术处理丝网圆片，保证了回热器的尺寸精度优良。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种斯特林发动机回热器的制备方法，将不锈钢丝网冲压成若干圆片，再将其堆叠后放入高温合金模具中，然后对高温合金模具进行真空烧结，再对其进行气淬至室温，最后将丝网圆片取出并对其进行倒角和外圆磨处理，即制得本发明的斯特林发动机回热器，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将材质为0Cr17Ni12Mo2，网孔直径为Φ62～Φ80μm，丝径为Φ0.045～Φ0.055mm的平纹不锈钢丝网，冲压成若干个直径为Φ60.1±0.01mm的丝网圆片，取850～950个丝网圆片，将其堆叠后放入高温合金模具中；
步骤2，将步骤1中装入丝网圆片的高温合金模具放入真空烧结炉中，进行高温烧结，其烧结温度为1240～1260℃，保温时间为3.5～4.5小时，烧结完成后，在真空烧结炉炉膛中对其进行气淬，气淬至室温后再将高温合金模具从真空烧结炉中取出；
步骤3，将步骤2中气淬至室温的高温合金模具打开，取出丝网圆片，然后用电火花对该丝网圆片进行倒角和外圆磨处理，其中丝网圆片的倒角为4.2±0.1°，外圆直径为60.00±0.02mm，即制得本发明的斯特林发动机回热器。
实施例1
选择材质为0Cr17Ni12Mo2的平纹不锈钢丝网，其网孔直径为Φ62μm，丝径为Φ0.055mm，将该平纹不锈钢丝网冲压成若干个Φ60.11mm的丝网圆片，取900个丝网圆片堆叠后放置到GH60高温合金模具中，再将该高温合金模具放入真空烧结炉中进行高温烧结，烧结温度为1250℃，保温4小时，保温结束后在真空烧结炉炉膛中对其进行气淬，气淬至室温后将GH60高温合金模具出炉，最后，将气淬至室温的丝网圆片，从GH60高温合金模具中取出，然后用电火花对丝网圆片进行倒角和外圆磨处理，处理好的丝网圆片的倒角为4.1°，外圆直径为Φ60.02mm，即制得本发明的斯特林发动机回热器。
实施例2
选择材质为0Cr17Ni12Mo2的平纹不锈钢丝网，其网孔直径为Φ71μm，丝径为Φ0.045mm，将该平纹不锈钢丝网冲压成若干个Φ60.1mm的丝网圆片，取850个丝网圆片堆叠后放置到GH60高温合金模具中，再将该高温合金模具放入真空烧结炉中进行高温烧结，烧结温度为1260℃，保温3.5小时，保温结束后在真空烧结炉炉膛中对其进行气淬，气淬至室温后将GH60高温合金模具出炉，最后，将气淬至室温的丝网圆片，从GH60高温合金模具中取出，然后用电火花对丝网圆片进行倒角和外圆磨处理，处理好的丝网圆片的倒角为4.3°，外圆直径为Φ60mm，即制得本发明的斯特林发动机回热器。
实施例3
选择材质为0Cr17Ni12Mo2的平纹不锈钢丝网，其网孔直径为Φ80μm，丝径为Φ0.050mm，将该平纹不锈钢丝网冲压成若干个Φ60.09mm的丝网圆片，取950个丝网圆片堆叠后放置到GH60高温合金模具中，再将该高温合金模具放入真空烧结炉中进行高温烧结，烧结温度为1240℃，保温4.5小时，保温结束后在真空烧结炉炉膛中对其进行气淬，气淬至室温后将GH60高温合金模具出炉，最后，将气淬至室温的丝网圆片，从GH60高温合金模具中取出，然后用电火花对丝网圆片进行倒角和外圆磨处理，处理好的丝网圆片的倒角为4.2°，外圆直径为Φ59.98mm，即制得本发明的斯特林发动机回热器。
本发明斯特林发动机回热器的制备方法采用的平纹不锈钢丝网具有优良的换热和流动性能，且制作方便、价格低廉，选用合适的不锈钢丝网的网孔直径以及合适的层数，解决了回热器的重量和透气性相互矛盾，易产生流动阻力，换热效率低的问题，同时，采用烧结工艺处理丝网圆片，延长了回热器的寿命，采用电火花腐蚀技术处理丝网圆片，保证了回热器的尺寸精度优良。
Claims (2)
1.斯特林发动机回热器的制备方法，其特征在于，将不锈钢丝网冲压成若干个圆片，再将其堆叠后放入高温合金模具中，然后对高温合金模具进行真空烧结，再对其进行气淬至室温，最后将丝网圆片取出并对其进行倒角和外圆磨处理，即制得斯特林发动机回热器，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将不锈钢丝网冲压成若干个丝网圆片，取850～950个丝网圆片，将其堆叠后放入高温合金模具中；不锈钢丝网是材质为0Cr17Ni12Mo2的平纹不锈钢丝网，其网孔直径为Φ62～Φ71μm，其丝径为Φ0.045mm，冲压得到的丝网圆片的直径为Φ60.1±0.01mm；
步骤2，将步骤1中装入丝网圆片的高温合金模具放入真空烧结炉中，进行高温烧结，烧结完成后在真空烧结炉炉膛中对其进行气淬，气淬至室温后再将高温合金模具出炉；烧结温度为1240℃，保温时间为3.5～4.5小时；
步骤3，将步骤2中的气淬至室温的丝网圆片从高温合金模具中取出，然后用电火花对该丝网圆片进行倒角和外圆磨处理，即制得斯特林发动机回热器。
2.如权利要求1所述的斯特林发动机回热器的制备方法，其特征在于，所述步骤3中的倒角为4.2±0.1°，所述外圆磨处理后的丝网圆片，其外圆直径为60.00±0.02mm。
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