一种分置式自由活塞斯特林发动机.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102678383102678383B(45)授权公告日2014.10.08(21)申请号201210180680.0(22)申请日2012.06.05(73)专利权人合肥工业大学地址230009安徽省合肥市包河区屯溪路193号(72)发明人左承基唐景春李亮(74)专利代理机构合肥金安专利事务所34114代理人金惠贞(51)Int.Cl.F02G1/044(2006.01)审查员温邻君权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图4页附图4页(54)发明名称一种分置式自由活塞斯特林发动机(57)摘要本发明涉及一种分置式自由活塞斯特林发动机。包括并列的具有活塞的热气缸和冷气缸；冷气缸的顶部连通着回热器；与热活塞底部对应的热气缸内装有热端弹簧；与冷活塞底部对应的冷气缸内装有线圈箍，线圈箍呈轮毂状，且与冷气缸轴向同轴，线圈箍外部套装有线圈和冷端弹簧；冷活塞底部开设有螺纹孔，与螺纹孔配合连接着安装柱，安装柱下部的柱体上开设有磁铁安装槽，每个磁铁安装槽内均装有磁铁块；且安装柱下部插设于线圈箍内。本发明的运行机理偏向于热声式斯特林发动机机理，即由循环不可逆性引起的传热滞后导致热力学与动力学的相位差，通过这个相位差构建成为等温膨胀，等容降温，等温压缩，等容升温四个热力学过程组成的斯特林循环。CN102678383BCN1026783BCN102678383B权利要求书1/1页1.一种分置式自由活塞斯特林发动机，包括并列设置在底座上的热气缸（3）和冷气缸（9），热气缸（3）内设有热活塞（11），冷气缸（9）内设有冷活塞（14），冷气缸（9）下部一侧设有充气阀接头（10）；热气缸（3）和冷气缸（9）的下部之间由缓冲腔（19）连通，热气缸（3）顶部设有热腔上端盖（2），热气缸（3）顶面和热腔上端盖（2）底面之间设有余隙腔（18），热腔上端盖（2）上设有两根以上倒U形的加热弯管（1），两根以上倒U形的加热弯管（1）的两端分别连通着余隙腔（18）；冷气缸（9）的顶部设有冷腔上端盖（8），冷腔上端盖（8）上连通着回热器（6）的底部，回热器（6）内填充有不锈钢丝，填充率为50%-80%；回热器（6）的顶部连通着连接管（5）的一端，连接管（5）的另一端位于热腔上端盖（2）内，且连通着热腔上端盖余隙腔（18）；其特征在于：与热活塞（11）底部对应的热气缸（3）内设有热端弹簧（12），热端弹簧（12）的上端与热活塞（11）底部接触；与冷活塞（14）底部对应的冷气缸（9）内设有线圈箍（16），线圈箍（16）呈轮毂状，且与冷气缸（9）轴向同轴，线圈箍（16）外部套设有线圈和冷端弹簧（13），冷端弹簧（13）的上端与冷活塞（14）底部接触；所述冷活塞（14）底部设有螺纹孔，与螺纹孔配合连接着安装柱（15），安装柱（15）下部的柱体上开设有一个以上的磁铁安装槽（21），所述磁铁安装槽（21）内设有磁铁块；且安装柱（15）下部插设于线圈箍（16）内；所述热活塞（11）和冷活塞（14）头部分别开设有两条以上的活塞环槽。2.根据权利要求1所述的一种分置式自由活塞斯特林发动机，其特征在于：所述安装柱（15）为胶木柱；安装柱（15）下部的柱体上开设有两个磁铁安装槽（21）。3.根据权利要求1所述的一种分置式自由活塞斯特林发动机，其特征在于：所述热活塞（11）和冷活塞（14）头部分别开设有三条活塞环槽。2CN102678383B说明书1/4页一种分置式自由活塞斯特林发动机技术领域[0001]本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种自由活塞斯特林发动机。背景技术[0002]由于低碳环保逐渐成为国际社会的共识，斯特林发动机作为环保型引擎，除了利用太阳能和地热能发电的前景可期之外，在其他能源领域利用方面也深具潜力，在新的能源时代，它势必扮演更全面的角色。斯特林发动机的理想热力循环由等容加热、等温膨胀、等容冷却、等温压缩各过程构成，其实际循环受机械动力、传热和工质流动损失等方面因素影响，是偏离理论循环的。斯特林发动机采用分置式结构，可以有效地避免穿梭损失和导热损失。传统斯特林发动机的热力学平衡和动力学平衡是通过曲柄连杆机构所提供的压力相角联系在一起，而分置式斯特林发动机不能由机械结构保证运动相角，其动力学和热力学分析密不可分，必须建立以活塞位移量为中心来耦合热力学平衡和动力学平衡的动力学分析模型。[0003]国内外斯特林发动机发展状况：第一阶段：提出以空气为工质的斯特林发动机的概念，并发展小型发动机。飞利浦公司对102C型斯特林发动机进行大量研究，到1954年共生产了100台发电机组。第二阶段：发展斯特林循环制冷机。1955年，按斯特林循环原理工作的制冷机在飞利浦公司投产；1963年，斯特