[發(fā)明專利]自由活塞斯特林發(fā)動機系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910091167.2
• 申請日: 2009-08-11
• 公開（公告）號: CN101619687A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發(fā)明（設計）人: 戴巍;羅二倉;余國瑤;吳張華
• 申請（專利權）人: 深圳市中科力函熱聲技術工程研究中心有限公司
• 主分類號: F02G1/043
• 分類號: F02G1/043;F02G1/053
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 劉 芳

技術領域

本發(fā)明涉及一種發(fā)動機系統(tǒng)，特別是一種自由活塞斯特林發(fā)動機系統(tǒng)。?

背景技術

斯特林發(fā)動機又名熱氣機，通過工作氣體的受熱膨脹、遇冷壓縮而產(chǎn)生動力，其理論效率等于卡諾循環(huán)效率。自由活塞斯特林發(fā)動機，是斯特林發(fā)動機的一種結構形式，它取消了傳統(tǒng)斯特林發(fā)動機的曲軸結構，引入“自由活塞”——或稱為“排出器”，通過控制排出器質量和彈簧剛度等決定其工作特性，從而減少機械磨損，提高發(fā)動機的使用壽命。相比較傳統(tǒng)的斯特林發(fā)動機，自由活塞斯特林發(fā)動機的優(yōu)點是：效率更高，噪聲和振動更小，并且壽命更長。?

圖1為現(xiàn)有的一自由活塞斯特林發(fā)動機系統(tǒng)結構示意圖。如圖1所示，發(fā)動機系統(tǒng)包括動力驅動裝置11和動力傳動裝置12。動力驅動裝置11包括熱聲轉換器、氣缸114和排出器115，動力傳動裝置12包括主動活塞121和第一彈性件122。排出器115沿氣缸114的軸線方向與動力傳動裝置12中的第一彈性件122相連。熱聲轉換器包括沿氣缸114軸線方向依次包覆在氣缸外壁的高溫端換熱器111、回熱器112和室溫端換熱器113。排出器115與主動活塞121作規(guī)律的相對運動，氣缸114內(nèi)的工質氣體在熱聲轉換器的作用下控制排出器115運動進而帶動主動活塞121運動做功。圖2為現(xiàn)有的另一自由活塞斯特林發(fā)動機系統(tǒng)結構示意圖。如圖2所示，發(fā)動機系統(tǒng)包括動力驅動裝置21和動力傳動裝置22。動力驅動裝置21包括熱聲轉換器、氣缸214、排出器215、排出器固定件217和第二彈性件216，動力傳動裝置12包括主動活塞221和第一彈性件222。動力傳動裝置22中的主動活塞221與第一彈?性件222相連。熱聲轉換器包括沿氣缸214軸線方向依次包覆在氣缸外壁的高溫端換熱器211、回熱器212和室溫端換熱器213。排出器215與主動活塞221作規(guī)律的相對運動，第二彈性件216與排出器固定件217控制排出器215在動力驅動裝置沿氣缸214的軸線方向運動，氣缸214內(nèi)的工質氣體在熱聲轉換器的作用下控制排出器215運動，帶動主動活塞221運動做功。?

由圖1和圖2可知，現(xiàn)有的自由活塞斯特林發(fā)動機系統(tǒng)中排出器的一部分，其長度與高溫端換熱器長度相當，該部分工作在高溫狀態(tài)，通常為700℃～800℃，另一部分的溫度則跨越室溫至高溫，其長度與回熱器長度相當。與此同時排出器還需要與氣缸保證一定的間隙，如果間隙過大則會引起較大的工質氣體穿梭損失。此外，為了減少排出器高于室溫端(其長度與回熱器和高溫端換熱器長度之和相同)的導熱損失，該部分排出器的壁厚要足夠小，而根據(jù)排出器工作特性，其室溫端部分一般采用更輕質材料如鋁及其合金等，而高于室溫端部分采用耐高溫不銹鋼等材料制成，因而其室溫端部分與高于室溫端部分之間的配合和密封也較為復雜。因此，排出器高于室溫端部分所用材料的加工和裝配精度，排出器高于室溫端部分與室溫端部分之間的配合和密封要求都較高，此外排出器高于室溫端部分材料長期工作在高溫下，也會影響其工作壽命。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術中排出器工作在高溫端，導致排出器的使用壽命降低和排出器與氣缸間的間隙密封難度較大的問題，提供了一種自由活塞斯特林發(fā)動機系統(tǒng)，在自由活塞斯特林發(fā)動機中引入熱緩沖管的結構，從而提高排出器的使用壽命，降低加工和裝配精度。?

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種自由活塞斯特林發(fā)動機系統(tǒng)，包括動力驅動裝置和動力傳動裝置，所述動力驅動裝置包括氣缸和熱聲轉換器，所述熱聲轉換器包括沿所述氣缸軸線方向依次包覆在氣缸外壁上的高溫端換熱器、回熱器以及第一室溫端換熱器，所述動力傳動裝置包括靠近所述動力驅動裝置一端的主動活塞和遠離所述動力驅動裝置一端的第一彈性件，其特征在于，所述動力驅動裝置還包括依次設置于所述氣缸內(nèi)的熱緩沖管和排出器，其中

所述熱緩沖管為所述氣缸內(nèi)部一管體，位于與包覆在所述氣缸外壁的所述高溫端換熱器和回熱器相對應的位置處，用于通過所述氣缸內(nèi)的工質氣體，將所述熱聲轉換器產(chǎn)生的壓力波動和速度波動，從所述氣缸內(nèi)部的與所述高溫端換熱器對應的高溫端傳遞到與所述第一室溫端換熱器對應的室溫端；?

所述排出器，位于所述氣缸內(nèi)與包覆在所述氣缸外壁的所述第一室溫端換熱器相對應的位置處，在所述熱聲轉換器的作用下，該排出器在工質氣體的控制下運動。?

所述熱緩沖管內(nèi)部間隔放置防輻射絲網(wǎng)，所述防輻射絲網(wǎng)用于減少所述熱緩沖管內(nèi)部所述高溫端向所述室溫端的輻射漏熱損失和自然對流損失。?