[發明專利]一種斯特林發動機用活塞組件

在審

• 申請號: 202010705400.8
• 申請日: 2020-07-21
• 公開（公告）號: CN111734548A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 萬斌;郭向民
• 申請（專利權）人: 杭州英洛威能源技術有限公司
• 主分類號: F02G1/055
• 分類號: F02G1/055;F02G1/053;F02G1/043
• 代理公司: 杭州仁杰專利代理事務所(特殊普通合伙) 33297
• 代理人: 鄭新軍

本發明涉及斯特林發動機技術領域，公開了一種斯特林發動機用活塞組件，包括活塞座、活塞桿、活塞頂，活塞頂的下端與活塞座的上端固定連接，活塞桿的上端與活塞座的中心固定連接，活塞頂內設有介質腔，活塞桿的上端設有中心孔，活塞桿的中間部位設有與中心孔連通的進氣孔，中心孔的上端與所述的介質腔連通。本發明中活塞頂內的介質腔平衡熱腔壓力，極大的提高整體穩定性和使用壽命。

技術領域

本發明涉及斯特林發動機技術領域，尤其涉及一種斯特林發動機用活塞組件。

背景技術

斯特林發動機是英國物理學家羅巴特斯特林于1816年發明的，因此命名為“斯特林發動機”。斯特林發動機是通過氣缸內工作介質（氫氣或氦氣）經過冷卻、壓縮、吸熱、膨脹為一個周期的循環來輸出動力，因此又被稱為熱氣機。斯特林發動機是一種外燃發動機，其有效效率一般介于汽油機與柴油機之間。斯特林發動機工作過程中，活塞組件在活塞缸內高速往復運動，同時活塞組件一端對應活塞缸內的膨脹腔、另一端對應活塞缸內的壓縮腔，膨脹腔、壓縮腔中的氣態介質具有很高的氣壓，活塞頂受到高壓作用容易損壞，活塞座受到熱脹冷縮作用，嚴重影響活塞座的使用壽命。

發明內容

本發明為了解決現有技術中的斯特林發動機的活塞組件存在的上述問題，提供了一種隔熱性能好、使用壽命長的斯特林發動機用活塞組件。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種斯特林發動機用活塞組件，包括活塞座、活塞桿、活塞頂，所述活塞頂的下端與活塞座的上端固定連接，活塞桿的上端與活塞座的中心固定連接，所述活塞頂內設有介質腔，所述活塞桿的上端設有中心孔，活塞桿的中間部位設有與中心孔連通的進氣孔，所述中心孔的上端與所述的介質腔連通。活塞頂上側區域為膨脹腔，活塞座的下側區域為壓縮腔，介質腔能夠削弱膨脹腔與壓縮腔之間的熱傳遞；同時膨脹腔內具有高壓介質，斯特林發動機的外部氣路通過進氣孔、中心孔向介質腔內沖入同源介質（與膨脹腔、壓縮腔中的介質相同），從而使得介質腔內的氣壓與膨脹腔內的氣壓保持動態平衡，極大的減小了活塞頂的內外壓差，提高活塞頂的使用壽命。

作為優選，所述活塞頂的下端內側設有支撐套，所述支撐套的下端延伸形成支撐環，所述支撐環的外側面與活塞頂的內側面固定連接，所述活塞座的上端向上延伸形成連接環，所述支撐環的下端與連接環固定連接；所述支撐套將介質腔分隔成上腔體、下腔體，所述支撐套的中心設有用于連通上腔體、下腔體的通氣孔。支撐套增加活塞頂開口端的支撐強度，支撐套上的支撐環與活塞座上的連接環固定連接更加穩定，而且支撐套將介質腔分隔成兩個腔體，進一步增加介質腔的隔熱性能。

作為優選，所述活塞頂的內壁與外壁均設有耐腐蝕涂層。耐腐蝕涂層增加活塞頂的耐腐蝕性，延長使用壽命。

作為優選，所述活塞座的圓周面上設有兩道環形槽，每道環形槽內均設有密封圈。環形槽、密封圈增加活塞座與活塞缸之間的密封性。

作為優選，所述活塞座的圓周面上位于兩道環形槽之間的部位設有環形儲氣槽，活塞座內設有用于連通環形儲氣槽與介質腔的引流孔。介質腔內的介質通過引流孔進入環形儲氣槽內，從而使得環形儲氣槽內的氣壓與膨脹腔、壓縮腔內的氣壓保持動態平衡，進而減小密封圈兩側的壓差，提高密封圈的使用壽命；同時使得密封圈與活塞缸之間形成氣膜，減小活塞座與活塞缸之間的摩擦阻力。

作為優選，每道環形槽內的密封圈均有兩個，所述環形槽的底部與密封圈的內圈之間設有支撐圈，所述活塞座的圓周面上位于環形槽的外側均設有導向環。支撐圈確保密封圈的外圈與活塞缸的內壁保持貼合、密封，同時還具有磨損補償性能。

作為優選，所述活塞頂的外側面包括圓柱面、圓臺面，所述圓柱面的高度占活塞頂總高度的20%-35%，圓臺面的母線與活塞頂的軸線的夾角α為0.7°-1.3°。圓柱面與活塞缸間隙配合，從而減少膨脹腔內的高溫氣體靠近活塞座，圓臺面能減小活塞頂的阻力。