[發(fā)明專利]電加熱斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710281740.0
• 申請(qǐng)日: 2017-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN108730068A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金虎杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 金虎杰
• 主分類號(hào): F02G1/043
• 分類號(hào): F02G1/043;F02G1/055
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

在加熱氣缸20的內(nèi)底部設(shè)置電加熱裝置5，在該氣缸外底部設(shè)置絕熱保溫材料12，并在該氣缸內(nèi)部設(shè)置氣密滑動(dòng)的活塞21，該活塞與曲軸9通過連桿10鉸鏈連接。在氣缸22內(nèi)部設(shè)置與曲軸9通過連桿10鉸鏈連接的氣密滑動(dòng)活塞23，在該氣缸的外部設(shè)置冷卻器7。對(duì)電加熱裝置5通電加熱氣缸20內(nèi)的工作氣體，啟動(dòng)飛輪8，活塞21和活塞23沿著各自軸線上下滑動(dòng)，整體連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。電加熱裝置也可以設(shè)置在氣缸外，并用絕熱保溫材料包裹電加熱裝置和氣缸，能保證電能全部轉(zhuǎn)化為工作氣體的熱能。電加熱斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是，電能全部轉(zhuǎn)化為工作氣體的熱能，通過測(cè)得飛輪等機(jī)械運(yùn)動(dòng)的功率，能得到斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，對(duì)改善設(shè)計(jì)具有實(shí)驗(yàn)參考意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是一種電加熱斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)

斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)又名熱氣機(jī)，是外燃機(jī)的一種。通過工作氣體的受熱膨脹遇冷收縮而產(chǎn)生動(dòng)力，其理論效率等于卡諾循環(huán)效率。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式，分為阿爾法 (α)型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、貝塔(β)型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、伽馬(γ)型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、曼森(Manson) 型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和熱聲式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其共同特點(diǎn)是，存在相互連通的腔體，腔體的端處設(shè)置氣缸，在氣缸內(nèi)設(shè)置往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞，有加熱裝置和冷卻裝置，燃料是在腔體外燃燒，對(duì)加熱裝置進(jìn)行加熱，通過腔體壁把燃燒產(chǎn)生的熱能傳遞到腔體內(nèi)的工作氣體，該工作氣體在冷卻裝置處放出部分熱量，另一部分熱量用于推動(dòng)氣缸內(nèi)的動(dòng)力活塞做功，這種工作氣體在腔體內(nèi)受熱膨脹遇冷收縮，帶動(dòng)動(dòng)力活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)熱能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。加熱腔體內(nèi)工作氣體的另一種方法是，通過腔體外的光，如太陽光等，照射到加熱裝置上，使光的輻射能轉(zhuǎn)化成加熱工作氣體的熱能，該熱能的一部分加熱腔體內(nèi)的工作氣體，另一部分在腔體外損失。這兩種加熱工作氣體方式的特點(diǎn)是產(chǎn)生的熱量不能全部傳遞到腔體內(nèi)的工作氣體，一部分熱量在加熱裝置處向周圍的空間散發(fā)熱量而損失。特別是現(xiàn)有的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)模型由于采用明火對(duì)氣缸缸體進(jìn)行加熱，存在火災(zāi)隱患和對(duì)操作人員燒傷危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

設(shè)計(jì)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)主要考慮兩個(gè)因素：第一提高燃料燃燒產(chǎn)生的熱能進(jìn)入腔體內(nèi)加熱工作氣體的百分比；第二提高被加熱的腔體內(nèi)工作氣體的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的百分比，即提高有用功占進(jìn)入腔體內(nèi)能量的百分比。因此兩個(gè)因素綜合考慮時(shí)，提高轉(zhuǎn)換成機(jī)械運(yùn)動(dòng)能量占總能量的百分比。進(jìn)入腔體內(nèi)的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的有用功，所涉及的設(shè)計(jì)因素很多，由此通過測(cè)量進(jìn)入腔體內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的有用功的實(shí)驗(yàn)，來改善設(shè)計(jì)方案，提高效率。但是進(jìn)入腔體內(nèi)的熱能占總能量的百分比難以確定。目前采用的一般測(cè)量效率的方法是測(cè)量燃料燃燒而產(chǎn)生的機(jī)械能和燃料燃燒值比值，也就是產(chǎn)生機(jī)械能的有用功與燃料燃燒產(chǎn)生的熱能的比值，即總效率，因此難以做到分解考慮兩個(gè)因素，對(duì)改善設(shè)計(jì)方案所起的作用有限。

本設(shè)計(jì)方案是在腔體內(nèi)部或者在腔體外部設(shè)置電加熱裝置，并設(shè)置起減少熱能向外部散發(fā)作用的絕熱保溫材料，把電能全部轉(zhuǎn)化為腔體內(nèi)的工作氣體熱能。

本發(fā)明效果是，用電加熱方式得知，進(jìn)入腔體內(nèi)部的熱能，測(cè)量產(chǎn)生的機(jī)械能，便能測(cè)出有用功占進(jìn)入腔體內(nèi)部熱能的百分比，進(jìn)而能提出改善斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)效率方案，特別是可以在斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)模型或樣品階段階段研究提高效率問題。由于采用電加熱方式對(duì)腔體內(nèi)部的氣體進(jìn)行加熱，因此沒有明火，不存在火災(zāi)隱患和對(duì)操作人員燒傷危險(xiǎn)。

附圖說明

圖1為表示對(duì)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)腔體內(nèi)部的氣體進(jìn)行電加熱的盤形電加熱裝置圖。

圖2為表示盤形電加熱裝置簡圖。

圖3為表示對(duì)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)腔體內(nèi)部的氣體進(jìn)行電加熱的環(huán)形電加熱裝置圖。

圖4為表示環(huán)形電加熱裝置簡圖。

圖5為表示腔體內(nèi)部設(shè)置盤形電加熱裝置的阿爾法(α)型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)圖。

圖6為表示腔體外部設(shè)置環(huán)形電加熱裝置的阿爾法(α)型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)圖。