[發(fā)明專利]斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)及其熱交換方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010019939.8
• 申請(qǐng)日: 2020-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN110821706B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張孔明;張立
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京福典工程技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): F02G1/044
• 分類號(hào): F02G1/044;F02G1/055;F02G1/057
• 代理公司: 北京律智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11438
• 代理人: 龍威壯;孫寶海

1.一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括：

曲軸；

膨脹缸，包括第一缸體、設(shè)置在第一缸體內(nèi)的第一活塞、一端鉸接于第一活塞且另一端鉸接于曲軸的第一連桿、由第一缸體的內(nèi)壁和第一活塞的一個(gè)端面圍合出的第一膨脹缸以及由第一活塞的另一端面與第一缸體的內(nèi)壁圍合出的第二膨脹缸；

壓縮缸，包括第二缸體、設(shè)置在第二缸體內(nèi)的第二活塞、一端鉸接于第二活塞而另一端鉸接于曲軸的第二連桿、由第二缸體的內(nèi)壁和第二活塞的一個(gè)端面圍合出的第一壓縮缸以及由第二活塞的另一端面與第二缸體的內(nèi)壁圍合出的第二壓縮缸；

換熱器，包括熱腔、第一工質(zhì)腔、第二工質(zhì)腔以及轉(zhuǎn)動(dòng)柱體，第一工質(zhì)腔、第二工質(zhì)腔分別與熱腔至少共用同一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)柱體的外側(cè)壁作為各自的內(nèi)壁；

空氣冷卻器，包括第一冷卻通道和第二冷卻通道；

其中，第一工質(zhì)腔的兩端分別連通第一膨脹缸和第一冷卻通道的一端，第一冷卻通道的另一端連通于第一壓縮缸；第二工質(zhì)腔的兩端分別連通第二膨脹缸和第二冷卻通道的一端，第二冷卻通道的另一端連通于第二壓縮缸；熱腔的一端用于輸入加熱工質(zhì)，熱腔的另一端用于排出加熱工質(zhì)，在曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)第一膨脹缸與第一壓縮缸能交替地被壓縮。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，膨脹缸前置90°~150°。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，第二膨脹缸所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角相對(duì)于第一膨脹缸所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為180 °，第二壓縮缸所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角相對(duì)于第一壓縮缸所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為180°。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，換熱器還包括預(yù)熱腔，預(yù)熱腔與工質(zhì)腔至少共用同一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)柱體的外側(cè)壁作為各自的內(nèi)壁；

所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)還包括

鼓風(fēng)壓縮機(jī)，設(shè)置有出風(fēng)口；以及

送風(fēng)管，一端連通于鼓風(fēng)壓縮機(jī)的出風(fēng)口、另一端連通于預(yù)熱腔的一端；以及

設(shè)置有出氣口和進(jìn)氣口的燃燒加熱爐，該出氣口連通于熱腔的一端且用于向所述熱腔輸送加熱工質(zhì)，該進(jìn)氣口連通于預(yù)熱腔的另一端。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)還包括旁通管、設(shè)置在旁通管上的第一閥門以及設(shè)置在送風(fēng)管上的第二閥門；

其中，該旁通管的兩端分別連通于燃燒加熱爐的進(jìn)氣口和鼓風(fēng)壓縮機(jī)的出風(fēng)口。

6.如權(quán)利要求1所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)柱體包括金屬筒體、覆蓋在所述金屬筒體的外側(cè)壁上的隔熱層以及覆蓋在所述隔熱層上的耐熱層。

7.如權(quán)利要求6所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述耐熱層的表面粗糙。

8.如權(quán)利要求1所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)柱體采用耐高溫的非金屬材料制成。

9.如權(quán)利要求8所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，該非金屬材料為碳化硅。

10.如權(quán)利要求4或5所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)柱體的外輪廓構(gòu)造為圓柱形，且能繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述轉(zhuǎn)動(dòng)柱體設(shè)置有多個(gè)，多個(gè)所述轉(zhuǎn)動(dòng)柱體的軸線相互平行，多個(gè)所述轉(zhuǎn)動(dòng)柱體呈矩陣狀排列且相鄰兩個(gè)所述轉(zhuǎn)動(dòng)柱體的外側(cè)壁相互抵接，相互抵接的兩個(gè)所述轉(zhuǎn)動(dòng)柱體在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相互接觸部分的運(yùn)動(dòng)方向相同、線速度相等，相互接觸的轉(zhuǎn)動(dòng)柱體間沒有滑動(dòng)摩擦；

所述熱腔、第一工質(zhì)腔、第二工質(zhì)腔和預(yù)熱腔在多個(gè)所述轉(zhuǎn)動(dòng)柱體之間交替排列，熱腔與第一工質(zhì)腔、第二工質(zhì)腔相鄰排列，熱腔與預(yù)熱腔對(duì)角排列，第一工質(zhì)腔與第二工質(zhì)腔對(duì)角排列，預(yù)熱腔與第一工質(zhì)腔、第二工質(zhì)腔相鄰排列。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，第一工質(zhì)腔和第二工質(zhì)腔內(nèi)均設(shè)置有填充物，填充物的外壁與該填充物所在的工質(zhì)腔的內(nèi)壁之間具有間隙。