一种自由活塞斯特林发动机及其气体轴承.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112177793A(43)申请公布日2021.01.05(21)申请号201910600808.6(22)申请日2019.07.04(71)申请人中国科学院理化技术研究所地址100190北京市海淀区中关村东路29号(72)发明人陈燕燕贾子龙胡剑英张丽敏罗二仓(74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限公司11002代理人谭云(51)Int.Cl.F02G1/053(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称一种自由活塞斯特林发动机及其气体轴承(57)摘要本发明涉及气体轴承技术领域，提供一种自由活塞斯特林发动机及其气体轴承，气体轴承包括气缸和活塞，活塞同轴置于气缸内，活塞与气缸之间预留有气隙，并可在气缸内作往复运动；还包括设在气缸侧壁内的第一气道和第二气道；第一气道、第二气道的一端分别连通气缸的腔体，另一端分别伸向气缸的腔体外，并对应连接气泵的出气口与回气口；本发明通过外部供气的气泵向气体轴承提供了一个稳定的供、排气环境，确保了气体轴承在工作状态下的稳定性，并且气体轴承在斯特林发动机的启动状态依然可以保持正常工作，有效防止了活塞与气缸发生“干磨”的现象，确保了斯特林发动机的使用寿命。CN112177793ACN112177793A权利要求书1/1页1.一种气体轴承，包括气缸和活塞，所述活塞同轴置于所述气缸内，所述活塞与所述气缸之间预留有气隙，并可在所述气缸内作往复运动，其特征在于，还包括设在所述气缸侧壁内的第一气道和第二气道；其中，所述第一气道、所述第二气道的一端分别连通所述气缸的腔体，所述第一气道、所述第二气道的另一端分别伸向所述气缸的腔体外，并对应连接气泵的出气口与回气口。2.根据权利要求1所述的气体轴承，其特征在于，还包括分别沿径向设在所述气缸内壁上的多组进气孔和多组排气孔；每组所述进气孔相对于所述气缸的中轴线，沿圆周均匀排布且共面布置，并与所述第一气道相连通；每组所述排气孔相对于所述气缸的中轴线，沿圆周均匀排布且共面布置，并与所述第二气道相连通。3.根据权利要求2所述的气体轴承，其特征在于，所述排气孔与所述活塞端部的轴向距离大于100mm；或者，所述活塞两端的侧壁上分别设有一个凸起的台阶面。4.根据权利要求2或3所述的气体轴承，其特征在于，所述进气孔设有两组，所述排气孔设有一组或两组，所述排气孔设在两组所述进气孔之间或位于两组所述进气孔的外侧；所述进气孔和所述排气孔在所述气缸内壁上沿轴向排布的长度小于所述活塞的长度；所述活塞往复运动的行程小于所述进气孔与所述排气孔沿轴向排布的距离。5.根据权利要求3所述的气体轴承，其特征在于，所述活塞上设有第一回中孔和第三气道；所述第一回中孔位于两个所述台阶面之间的所述活塞的外侧壁上，所述第一回中孔与所述排气孔相对应；所述第三气道位于所述活塞内，所述第三气道的一端连通所述第一回中孔，另一端伸向所述活塞的端部。6.根据权利要求5所述的气体轴承，其特征在于，所述气缸的侧壁上设有第二回中孔，所述气缸的侧壁内上设有第四气道，所述第四气道的一端通过所述第二回中孔连通所述气缸的腔体，另一端伸向所述气缸的腔体外；所述第一回中孔与所述第二回中孔相对应。7.根据权利要求5或6所述的气体轴承，其特征在于，所述活塞具有活塞内腔，所述活塞的侧壁上设有中转气孔，所述中转气孔用于将所述活塞内腔与所述活塞的外部相连通。8.根据权利要求5或6所述的气体轴承，其特征在于，所述气缸的侧壁内还设有中转气腔，所述中转气腔连通所述排气孔与所述第二气道。9.一种自由活塞斯特林发动机，其特征在于，包括权利要求1-8中任意一项所述的一种气体轴承，斯特林发动机中的气缸和活塞对应采用所述气体轴承中的气缸和活塞。2CN112177793A说明书1/6页一种自由活塞斯特林发动机及其气体轴承技术领域[0001]本发明涉及气体轴承技术领域，尤其涉及一种自由活塞斯特林发动机及其气体轴承。背景技术[0002]自由活塞斯特林发动机是一种高效率、使用寿命长的新型发动机。当前，对自由活塞斯特林发动机的热力学研究已经基本成熟，其样机效率可以和内燃机相媲美，甚至更高。然而，自由活塞斯特林发动机在机械设计与制作工艺方面还不是很成熟，限制其发展的主要因素是自由活塞斯特林内部的两个运动部件：排出器和动力活塞的支撑方式，这两个运动部件通过支撑，使得运动部件(动力活塞)与气缸之间不接触，通过10微米量级的间隙实现运动部件两侧腔体的压差密封以及无油润滑的相对运动。[0003]目前，自由活塞斯特林发动机中运动部件的支撑有两种方式，其一种支撑为采用板弹簧来支撑排出器或动力活塞。由于板弹簧的支撑刚度的限制，该类支撑方式仅适用于千瓦级及以下功率的自由活塞斯特林发动机上使用。此外，