[發明專利]一種斯特林發動機動密封系統壓差補償方法

有效

• 申請號: 201910446593.7
• 申請日: 2019-05-27
• 公開（公告）號: CN110185552B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 楊東亞;李偉濤;田松;熊新穩;李瑞紅;張宇波
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: F02G1/053
• 分類號: F02G1/053
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種斯特林發動機動密封系統壓差補償方法，其特征在于，所述的斯特林發動機動密封系統壓差補償方法基于節流原理將熱端與活塞儲氣腔微孔連通，再經由毛細通道連通儲氣腔與活塞環密封、活塞桿密封；通過所述毛細通道最大限度降低斯特林發動機工作時工質壓力高頻變化引發的密封件兩端壓差，改善密封件的工況條件；

具體包括：

步驟一，儲氣腔中氣體分別經由微型通道傳送至熱端、活塞環密封、活塞桿密封與油氣混合腔中；

步驟二，通過所述微型通道與大小空腔相結合的節流降壓技術手段，以改善密封件的工況；

步驟三，最大限度降低斯特林發動機工作時工質壓力變化對儲氣腔壓強的影響。

2.如權利要求1所述的斯特林發動機動密封系統壓差補償方法，其特征在于，步驟一進一步包括：

活塞頂部增設薄壁大空腔，所述薄壁大空腔頂部設有微細通孔，通過微細通孔連通熱腔以有效實現節流控壓，使大空腔的工質壓強最大限度接近于熱腔的平均壓強；所述活塞裙部設有小空腔，且活塞小空腔與薄壁大空腔連通共同組成儲氣腔，最大限度擴充儲氣腔的容積，降低斯特林發動機工作時熱腔工質壓強高頻變化對儲氣腔壓強的影響。

3.如權利要求1所述的斯特林發動機動密封系統壓差補償方法，其特征在于，步驟二進一步包括：

儲氣腔通過毛細通道補償四處密封件兩端的壓差，引流到活塞環密封和中間以分別補償這兩道密封的壓差、引流到油氣混合腔以分別補償活塞桿的帽式密封與滑動密封兩處密封裝置兩端的壓差，改善密封件的工況條件；滑動密封裝置經壓差補償后變原來的變壓密封為準靜壓密封工況。

4.如權利要求1所述的斯特林發動機動密封系統壓差補償方法，其特征在于，所述的斯特林發動機動密封系統壓差補償方法進一步包括：

1)當活塞上行時，薄壁大空腔內部的壓強變大，使氣體通過微細通孔、活塞小空腔傳送至上兩側活塞環密封件、下側活塞環密封件之間，此時上活塞環密封件上側壓強為熱腔的壓強；下側的壓強為熱腔與活塞小空腔的平均壓強；

2)下活塞環密封件上側壓強為熱腔與活塞小空腔的平均壓強，下側的壓強為冷腔壓強；

3)活塞桿頂部壓強為熱腔壓強，氣體通過出氣孔流通至帽式密封裝置下側與滑動密封裝置上側；

4)帽式密封裝置上側壓強為冷腔的壓強，而帽式密封裝置下側的壓強為熱腔與活塞小空腔的平均壓強；

5)滑動密封裝置上側的壓強為熱腔與活塞小空腔的平均壓強，下側的壓強為冷腔的壓強。

5.一種基于權利要求1所述的斯特林發動機動密封系統壓差補償方法的斯特林發動機動密封系統，其特征在于，所述斯特林發動機動密封系統設置有：

缸體；

缸體內部套接有活塞，活塞頂部設置有薄壁大空腔，且薄壁大空腔頂部開設有微細通孔，微細通孔與熱腔連接；

活塞裙部開設有活塞小空腔與微型通道，且微型通道連通至上兩側活塞環密封件和下側活塞環密封件之間，上兩側活塞環密封件、下側活塞環密封件和導向環卡接在活塞上，上兩側活塞環密封件、下側活塞環密封件和導向環與缸體內壁緊密接觸；

活塞與活塞桿為一體，活塞桿開設有細長軸心孔，且細長軸心孔底部開設有出氣孔，出氣孔連通至油氣混合腔。

6.如權利要求5所述的斯特林發動機動密封系統，其特征在于，所述活塞底部為冷腔，缸體與墊板熔接，墊板上設置有帽式密封裝置，帽式密封裝置與活塞桿緊密接觸；

帽式密封裝置通過彈簧與套筒連接，套筒套接在活塞桿上，套筒上設置有滑動密封裝置。

7.如權利要求5所述的斯特林發動機動密封系統，其特征在于，所述滑動密封裝置為準靜壓密封工況。

8.如權利要求5所述的斯特林發動機動密封系統，其特征在于，活塞與活塞桿連為一體，活塞桿開設有細長軸心孔，且細長軸心孔底部開設有出氣孔，出氣孔連通至油氣混合腔。