[發明專利]一種動力活塞

在審

• 申請號: 201811582550.3
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109882311A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 閆瑞祺
• 申請（專利權）人: 閆瑞祺
• 主分類號: F02G1/053
• 分類號: F02G1/053
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

一種動力活塞，屬于動力活塞技術領域。本發明活塞基于改良傳統活塞經滑動摩擦對材料的損耗和對潤滑油的要求，以及在極端環境下，如斯特林發動機正常運行時的高溫環境，潤滑失去效果等缺陷。本發明由長方體活塞桿以及分布于氣缸壁邊緣的滾桿配合，在八邊形氣缸壁內運作，滾桿兩側由圓錐體相互契合，從而防止缸內工作物質外泄。活塞桿于氣缸壁透過滾桿間接接觸，遂通過滾動摩擦以達到最低的摩擦力。

技術領域

本發明涉及一種動力活塞，特別是一種沒有滑動摩擦的動力活塞，屬于動力活塞技術領域。

背景技術

斯特林發動機為通過加熱及冷卻工作物質(氫氣或氦氣)，并根據工作物質吸熱、膨脹、放熱、壓縮為一個周期進行循環的外燃機。該發動機具有理論效率極高(大于內燃機)且適用于各種能源等特點，但是由于其對潤滑以及材料的極端要求等問題，斯特林發動機并沒有被廣泛普及。

當一件物體在另一物體表面滑動時，該表面會由于二者之間接觸面的粗糙而受到與其運動方向相反的摩擦力。在傳統活塞中，活塞桿在氣缸內壁滑動而遂在二者的接觸面上產生摩擦力，這項問題便引來了對活塞的磨損以及潤滑的需求。

當球或是圓柱體在平面滾動且同時無滑動時，它和平面之間的接觸為一個點或一條線，由于在接觸面上的這部分物體相對平面沒有運動，它不會與地面產生滑動摩擦，因此物體不會因為接觸面之間的粗糙而消耗動能或過度磨損平面。

當物體滾動時它會因為與平面接觸且施壓而導致二者形變，從而阻礙物體運動，謂滾動摩擦。相比滑動摩擦，物體在相同情況下可用小得多的力克服滾動摩擦。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種動力活塞，通過消除活塞桿相對于活塞內壁的滑動，且將滑動摩擦轉換為滾動摩擦，降低了摩擦力，并能夠減少二者運動中的磨損以及對潤滑的需求。

本發明的技術解決方案是：一種動力活塞，包括活塞桿、滾桿和活塞氣缸壁；所述活塞桿為柱狀結構；所述活塞氣缸壁為空心柱狀結構，包括長邊和短邊；所述滾桿中間部分為圓柱段，兩端為圓錐端；所述圓柱段水平緊貼在活塞氣缸壁長邊的內側，所述圓錐端的側面緊貼在活塞氣缸壁短邊的內側，相鄰兩個圓錐端的側面互相緊貼；當活塞桿上下運動時，帶動滾桿一起上下運動，滾桿的圓柱段緊貼活塞氣缸壁長邊上下運動，滾桿的圓錐端的側面緊貼活塞氣缸壁短邊上下運動，同時相鄰兩個圓錐端的側面相互緊貼、同時上下運動。

優選地，所述圓柱段的長度與所述長邊長度相等，所述圓錐端的母線長度為所述短邊長度的二分之一。

優選地，所述圓柱段底面周長與短邊長度的比例為

優選地，所述長邊的長度為30cm～40cm，所述短邊的長度為7.5cm～20cm；所述圓柱段的長度為30cm～40cm；

優選地，所述圓柱段底面周長為5.3cm～14.1cm，所述圓錐端母線長度為3.8cm～10cm。

優選地，所述活塞氣缸壁的橫截面為八邊形，包括四個長邊和四個短邊，所述滾桿個數為四。

優選地，所述圓錐端的頂角角度為90°。

優選地，所述活塞氣缸壁的橫截面為六邊形，包括三個長邊和三個短邊，所述滾桿個數為三。

優選地，所述圓錐端的頂角角度為90°。

優選地，所述滾桿和活塞氣缸壁的材料為硅橡膠。