CN2315306Y - 配气活塞式斯特林发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种配气活塞式斯特林发动机,其配气传动机构采用一种可翻转的弹性机构,一端联着配气活塞,另一端联着动力活塞,当动力活塞运动时,弹性机构贮藏弹性能,而当动力活塞接近其止点时,弹性机构翻转,释放弹性能,推动配气活塞运动。它运转稳定、密封容易,能广泛利用包括低温热源在内的各种能源。

Description

配气活塞式斯特林发动机

本实用新型涉及一种按斯特林循环(Stirling cycle)工作的外燃机，尤其是一种具有配气活塞的配气活塞式斯特林发动机。

配气活塞式斯特林发动机，依靠配气活塞的运动来组织闭式循环***内工质的流动。配气活塞一般都是由一个与惯性负载***相联的配气传动机构来控制作连续运动，配气传动机构要穿出闭式循环***之外，必须动密封，而动密封是影响斯特林发动机实用化的最大难点之一；配气活塞的连续运动使发动机的实际工作循环大大偏离理想循环，因而发动机在中低温热源下不能运转。

中国专利ZL91108098.8采用一往复离合器式的配气传动机构将配气活塞与动力活塞直接相联，设计动力活塞的行程大于配气活塞的行程，在配气活塞的行程内，配气传动机构将两个活塞连在一起作同向运动，而在其它时间里，将其分开，配气活塞不动而动力活塞连续运动。由于配气活塞与动力活塞时而相联，时而分开，作用在动力活塞上的反作用力是突然有、突然无的，这使得发动机运转不稳。

本实用新型的目的是设计一种配气活塞式斯特林发动机，密封容易、运转平稳，且能广泛利用中低温热源的热能。

本实用新型的目的是这样实现的：在一由惯性负载***、动力活塞、动力传动机构、配气活塞、配气传动机构及气缸组成的配气活塞式斯特林发动机中，将其配气传动机构设计成一弹性翻转机构，其核心是一弹性翻转件，它的一端通过一连接件与动力活塞固接，受动力活塞的控制，与动力活塞一起作连续运动，为固定端；另一端通过另一连接件与配气活塞固接，为自由端。当动力活塞位于上止点时，弹性翻转件处于正位置，固定端在上，而自由端在下，配气活塞位于下止点不动；而当固定端随动力活塞下行到接近其下止点时，自由端受弹性力的驱使向上运动，弹性翻转件则翻转处于反位置，配气活塞也随之向上止点运动。如此循环往复。

上述弹性翻转件可采用碟形翻转件或螺旋弹簧翻转件。前者利用元件弯曲变形产生的弹性力，后者利用元件压缩变形产生的弹性力。

由于配气活塞直接由动力活塞驱动，配气传动机构没有穿出闭式循环***，避开了密封难点，因而密封容易；配气活塞是由弹性翻转机构所释放的弹性能驱动的，而弹性能是由动力活塞在一个行程内逐步施加给弹性翻转机构的，即动力活塞加在弹性翻转机构上的力是和缓持续的，因此发动机能平稳运转；采用弹性翻转机构，动力活塞连续运动而配气活塞能作可靠的不连续运动，发动机的实际循环接近理想循环，发动机可在较低的温差下运转，故可以广泛利用中低温热源的能量。

下面结合附图和实施例对本实用新型作更进一步的详细描述。

图1是采用碟形翻转件的配气活塞式斯特林发动机示意图；

图2是图1中碟形翻转件翻转后的示意图；

图3是由多根簧片组合而成的碟形翻转件透视图；

图4是由整体材料构成的碟形翻转件透视图；

图5是螺旋弹簧翻转件结构原理图；

图6是套筒式螺旋弹簧翻转件结构示意图；

图7是长槽式螺旋弹簧翻转件结构示意图。

图1、图2所示的为一个实施例。图1示出了装有碟形翻转件的配气活塞式斯特林发动机的结构。在气缸6内安装有动力活塞3和配气活塞5，动力活塞3由与惯性负载***1相联的动力传动机构2控制作连续运动，配气活塞5的运动由与动力活塞2相联的配气传动机构4来控制。配气传动机构4由三部分构成：一部分为与动力活塞2固接的连接件41，一部分为与配气活塞5固接的连接件43，中间部分为弓形翻转件42，其一端与连接件41相接，受动力活塞的控制，为固定端；另一端与连接件43相接，在弹性力的作用下运动，为自由端。当动力活塞位于上止点时，弓形翻转件42处于正位置，固定端在上，自由端在下，这时配气活塞5位于下止点，如图1所示。当动力活塞2向下运动时，固定端随之下移，而自由端不动，弓形翻转件42弯曲变形，其向下的弹性分力作用在配气活塞上。当固定端下移到与自由端处于同一水平位置时，向下的弹性分力将减小到最小。当固定端继续下降越过此点后，弹性力将驱使自由端向上运动，使弓形翻转件42处于反位置，固定端在下，自由端在上，与其相联的配气活塞也就从下止点运动到上止点，如图2所示。此后，动力活塞2将向上运动，固定端上移而自由端不动，一直到动力活塞接近其上止点时，自由端向下运动，弓形翻转件42恢复到正位置，配气活塞5运动到下止点。如此循环往复。

上述弓形翻转件42可由单根簧片弯曲而成，也可由多根簧片组合而成，如图3所示。显然，簧片的数目越多，其弹性力越大。如果簧片的数目足够多，趋向无穷，则图3所示的部件就变成了一个整体部件，形似一碗，如图4所示。

以上实施例中，弹性翻转件的弹力是靠元件的弯曲变形产生的，而以下实施例中，其弹力是靠元件的压缩变形产生的。其基本原理如图5所示。与二连接件41,43相接的是一螺旋弹簧翻转件42，由导杆421、尾座423及螺旋弹簧422组成。导杆421头部与连接件43销接，其尾部和尾座423滑动配合，而尾座又与连接件43销接，螺旋弹簧422套在导杆421上，其底端顶在尾座423上。当动力活塞2与配气活塞5分别位于上、下止点时，导杆421的位置是倾斜的，且倾斜度最大，螺旋弹簧422所受的压缩最小，处于图5所示位置。当动力活塞2向下运动时，导杆的倾斜度越来越小，直到为零。此时，导杆处于水平位置，螺旋弹簧所受的压缩最大。越过此点后，弹性力将驱使自由的一端向相反的方向运动，螺旋弹簧翻转件42将处于翻转状态。与自由端相联的配气活塞将从下止点运动到上止点。

图6、图7是螺旋弹簧翻转件42的具体结构示意图。图6中尾座与导杆的滑动配合采用的是套筒式，即尾座423上有一与导杆421相配合的孔，导杆可在此孔内滑动。导杆421的头部有一与连接件销接的销孔，弹簧422的顶端可直接顶在与此销孔配合的销轴上，但最好是如图中所示，在导杆421头部设置一凸台，顶住弹簧422。图7中尾座423与导杆421的滑动配合采用的是导槽式，在导杆421上开有一长槽，而尾座423简化为与连接件销接的销轴，该销轴可在长槽内滑动。

如果把一套导杆、尾座和弹簧称为一组元件的话，上面实施例中采用的是两组元件的组合。实际上，采用单组或多组元件都是可行的。只不过若采用单组元件，活塞将受到侧推力的影响，而采用多组元件时，最好是对称放置，以消除侧推力。

Claims (7)

1一种配气活塞式斯特林发动机、由惯性负载***(1)、动力活塞(2)、动力传动机构(3)、配气活塞(5)、气缸(6)及配气传动机构(4)组成，其特征在于所述的配气传动机构(4)由一弹性翻转件(42)与连接件组成，该弹性翻转件(42)一端通过一连接件(41)与动力活塞(2)固接，与动力活塞一起作连续运动，另一端通过另一连接件(43)与配气活塞(5)固接，在弹性力的作用下带动配气活塞运动。

2根据权利要求1所述的发动机，其特征在于所述的弹性翻转件(42)是一由弹性材料构成的弓形翻转件(42)。

3根据权利要求2所述的发动机，其特征在于所述的弓形翻转件(42)由单根或多根簧片弯曲构成。

4根据权利要求2所述的发动机，其特征在于所述的弓形翻转件(42)由整体弹性材料构件。

5根据权利要求1所述的发动机，其特征在于所述的弹性翻转件(42)是一螺旋弹簧翻转件，由导杆(421)、套在导杆上的弹簧(422)以及抵住弹簧并能在导杆尾部滑动的尾座(423)组成，所述的导杆(421)头部与所述的二连接件(41,43)之一销接，尾座(423)与另一连接件销接。

6根据权利要求5所述的发动机，其特征在于所述的尾座(423)上有一和导杆尾部相配合的孔，导杆(421)插在此孔内滑动。

7根据权利要求5所述的发动机，其特征在于所述的导杆(421)上有一长槽，所述的尾座(423)为与二连接件(41,43)之一销接的销轴，该销轴插在上述长槽内，可沿长槽滑动。

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