[發(fā)明專(zhuān)利]斯特林可逆熱機(jī)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710050949.2
• 申請(qǐng)日: 2007-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101463775A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔令斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 孔令斌
• 主分類(lèi)號(hào): F02G1/043
• 分類(lèi)號(hào): F02G1/043;F02G1/053;F02G1/055;F02G1/057;F16D3/00
• 代理公司: 內(nèi)江市三正專(zhuān)利事務(wù)所
• 代理人: 魏常巍

所屬技術(shù)領(lǐng)域?

本發(fā)明涉及一種斯特林熱機(jī)，具體為一種斯特林可逆熱機(jī)。?

背景技術(shù)

早在1816年，荷蘭人R..斯特林就提出了斯特林循環(huán)，為斯特林熱機(jī)的誕生提供了理論依據(jù)。斯特林熱機(jī)最初是以斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的型式出現(xiàn)。若干年后，斯特林制冷機(jī)也被研制成功。但是，斯特林熱泵至今沒(méi)有技術(shù)突破。?

當(dāng)今世界，瑞典考庫(kù)姆公司在斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域居領(lǐng)先地位；英國(guó)牛津型斯特林制冷機(jī)代表斯特林制冷機(jī)的國(guó)際水平；斯特林熱泵技術(shù)仍是空白。高效率的斯特林熱泵的開(kāi)發(fā)并沒(méi)引起世界各國(guó)的足夠重視。雖然中國(guó)政府在《國(guó)家技術(shù)前瞻研究》中例入熱泵技術(shù)項(xiàng)目，其著眼點(diǎn)也只是開(kāi)發(fā)潛熱式熱泵。高效率、低成本的斯特林熱泵技術(shù)正是潛熱式熱泵的最佳替代技術(shù)。?

現(xiàn)代斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和斯特林制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)完全不一樣，而且都不能按所定熱力學(xué)循環(huán)逆向運(yùn)行。也就是說(shuō)，兩者都是不可逆熱機(jī)！而且結(jié)構(gòu)都相當(dāng)復(fù)雜，制造困難，成本較高。因此，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和斯特林制冷機(jī)都主要用于潛艇、航空航天、武器控制系統(tǒng)等特殊領(lǐng)域。近年來(lái)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)用于太陽(yáng)能和生物質(zhì)能利用的研究受到廣泛關(guān)注。?

有待開(kāi)發(fā)的斯特林熱泵具有數(shù)倍于電阻發(fā)熱的熱效應(yīng)，是將來(lái)最佳的節(jié)能環(huán)保技術(shù)。斯特林熱泵優(yōu)越的高溫制熱性能，可以將常溫?zé)嵩吹臒崃枯p易輸運(yùn)到高溫?zé)嵩础Ｔ诠I(yè)和人們的日常生活中推廣使用斯特林熱泵，既節(jié)能又安全。例如，斯特林熱泵用于開(kāi)水鍋、飯煲、湯煲等，必將催生新一代廚具。?

同一臺(tái)斯特林熱泵的熱量流入端作冰箱冷源，熱量流出端作開(kāi)水鍋、飯煲、湯煲等廚具的熱源，就成了一臺(tái)冷熱綜合利用的家用電器。?

所以，斯特林熱泵的實(shí)用價(jià)值并不亞于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和斯特林制冷機(jī)。?

斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量流入端氣缸溫度高，熱量自發(fā)流向熱量流出端，驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)電；斯特林制冷機(jī)和熱泵的熱量流入端氣缸溫度低，熱量流向熱量流出端，需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)。?

近200年來(lái)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和斯特林制冷機(jī)的發(fā)展是兩條完全不同的技術(shù)路線，卻存在著相同的兩大障礙：一是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，二是密封困難。?

1992年，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利《一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)》CN92108023.9公開(kāi)的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)主體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、空間利用充分，提供了消除結(jié)構(gòu)復(fù)雜這個(gè)障礙的技術(shù)思路。仍然沒(méi)有提供可供實(shí)施的具體技術(shù)措施。?

2006年，中國(guó)科技論文在線網(wǎng)站發(fā)表的《新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)理論研究》一文，建立相應(yīng)數(shù)理模型，闡述了上述結(jié)構(gòu)的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)原理。?

但是，斯特林熱機(jī)的密封問(wèn)題、各工作腔工作平衡問(wèn)題、工質(zhì)灌注問(wèn)題、氣缸換熱問(wèn)題、廢氣余熱回收問(wèn)題等并沒(méi)有得到解決。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決斯特林熱機(jī)發(fā)展面臨的系列問(wèn)題。提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封可靠、使用方便、運(yùn)行平穩(wěn)、節(jié)能環(huán)保、造價(jià)低廉的斯特林熱機(jī)。?

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是：其結(jié)構(gòu)包括一個(gè)熱量流入端、一個(gè)熱量流出端以及作為支撐裝置的機(jī)體、潤(rùn)滑油箱，所述熱量流入端和熱量流出端分別固定在機(jī)體兩端，熱量流入端包括熱交換室、氣缸，氣缸置于熱交換室內(nèi)，熱量流出端包括熱交換器、氣缸、渦輪、電機(jī)、金屬導(dǎo)電棒，氣缸置于熱交換器內(nèi)，與熱量流入端氣缸對(duì)應(yīng)，機(jī)體內(nèi)布置活塞組、熱機(jī)轉(zhuǎn)子，回?zé)崞鞑贾迷跉飧字g，熱機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)兩端軸承安裝在機(jī)體內(nèi)中央，渦輪安裝在熱交換器中間并固定在熱機(jī)轉(zhuǎn)子上，電機(jī)固定在熱交換器端部，電機(jī)轉(zhuǎn)軸與熱機(jī)轉(zhuǎn)子相連，電機(jī)輸出端連接金屬導(dǎo)電棒，所述活塞組，包括活塞桿和兩端的活塞，活塞桿兩端的活塞分別插入位置對(duì)應(yīng)的氣缸內(nèi)，將氣缸密閉；包括由回?zé)崞鞯囊欢送?過(guò)連接管與熱量流入端的氣缸連通，另一端通過(guò)連接管與相鄰活塞組對(duì)應(yīng)的熱量流出端氣缸連通所構(gòu)成第一級(jí)密閉空間；包括由第一級(jí)密閉空間以外的機(jī)體內(nèi)腔、熱交換器內(nèi)腔、電機(jī)內(nèi)腔、潤(rùn)滑油箱內(nèi)腔連通所構(gòu)成的第二級(jí)密閉空間，在兩級(jí)密閉空間之間設(shè)置工質(zhì)均衡器；在熱量流入端和熱量流出端之間設(shè)置余熱交換器。?

所述第一級(jí)密閉空間至少有四個(gè)，對(duì)稱(chēng)分布在熱機(jī)轉(zhuǎn)子周?chē)?

所述活塞組的活塞桿上設(shè)置有導(dǎo)向塊，導(dǎo)向塊形狀與機(jī)體上的導(dǎo)向槽的形狀相吻合，導(dǎo)向塊上并排安裝兩個(gè)錐體狀滾子。?

第二級(jí)密閉空間內(nèi)，熱機(jī)轉(zhuǎn)子的中部有凸出的錐面斜盤(pán)，該錐面斜盤(pán)邊緣嵌入活塞桿上導(dǎo)向塊的兩椎體狀滾子之間，熱機(jī)轉(zhuǎn)子兩端軸承上設(shè)置止推軸承壓板和止推軸承限位，熱交換室外端由蓋板封閉，在蓋板頂端有一燃燒室，燃燒室與熱交換室相通，熱交換器由外罩封閉，在熱交換器外罩上設(shè)置進(jìn)氣孔。?

所述熱交換器的外壁與熱交換器外罩之間有螺旋狀空氣散熱通道。?

氣缸外壁設(shè)置螺旋狀換熱通道。?