一種擺盤斯特林發動機的製作方法

2023-06-04 06:11:46 2

本發明涉及一種斯特林發動機，尤其是一種擺盤斯特林發動機。

背景技術：

1816年英國人羅巴特斯特林（robertstirling）發明了斯特林發動機（stirlingengine）。經過200多年的發展，斯特林發動機主要發展為三種類型：α型β型和γ型，其中γ型和β型斯特林發動機的原理相同，都具有一個配氣活塞和一個動力活塞，兩活塞通過曲柄連杆傳動，斜盤或擺盤傳動，菱形傳動等傳動方式使氣缸中氣體體積按照接近於斯特林循環規律而變化，從而使斯特林發動機運行。常見的β型和γ型的斯特林發動機屬於單動力斯特林發動機，單個活塞做功，因此功率小；其傳動機構的運行不平穩一定程度上增加了發動機的震動和噪音；以及動力活塞需要採用動密封，密封要求較高，工質容易洩漏。

技術實現要素：

為了克服以上不足，本發明提供一種擺盤斯特林發動機，包含有氣缸，飛輪，動力活塞，配氣活塞，動力軸；其中氣缸內設置有動力活塞和配氣活塞，動力活塞同配氣活塞按90度運動相位差連接，兩活塞連接到動力軸，動力軸同飛輪連接，其特徵是：所述配氣活塞是具有配氣功能的擺盤，擺盤設置在氣缸內，擺盤的中心連接在l形軸中心，l形軸一端同動力軸相連接，動力軸穿過支架上的軸承連接在飛輪上，擺盤與動力軸成一定角度，氣缸內設置有隔板，把氣缸和擺盤分別隔成兩半，隔板能夠限制擺盤轉動，使得動力軸旋轉的時候，擺盤做章動運動，擺盤同動力活塞連接，連接方式使得擺盤同動力活塞運動相位角差保持90度,因此活塞能夠按照接近斯特林循環規律運動，使得擺盤斯特林發動機運轉，動力活塞為兩個，通過活塞連杆分別鉸接連接在被隔板隔開的擺盤的兩半上，活塞連杆同擺盤的兩個連接點的連線通過擺盤圓心，且各自位於其所在一半擺盤同隔板相交位置邊沿；氣缸側壁截面為鼓型，氣缸頂，氣缸底為錐形，氣缸周圈設置有回熱器，氣缸的兩半分別同兩個活塞缸相連通，兩個活塞缸另一端通過導管互相接通，氣缸頂部中心設置有錐形孔，錐形孔上部設置有密封罩，活塞互相連通並密封以及採用密封罩保證了斯特林發動機裝有工質的腔體對外完全密封；擺盤中心包含一球體，球體中心同擺盤中心重合，球體上連接有l形軸，同球體接觸的氣缸頂部和底部分別設置有和球體緊密配合的球面凹槽，球面凹槽及球體之間採用降低摩擦措施，使得球體能夠在球面凹槽內輕易地自由滑動同時具有氣密性，球體和隔板之間也需要動態密封，保證左右兩個腔體的氣體儘可能小的交換，擺盤同氣缸之間留有縫隙，擺盤同隔板接觸部位採用降低摩擦措施，擺盤的形狀及大小結合氣缸內容積的形狀及大小按一定比例設計，確保滿足最佳掃氣比；飛輪上連接有磁體裝置，磁體裝置包含永久磁鐵和電磁鐵，電磁鐵的線圈設置在永久磁鐵周圈，飛輪密封在密封罩內，密封罩外設置有永久磁鐵，密封罩上設置有從動飛輪，從動飛輪上連接有同飛輪上磁體裝置位置對應的磁鐵，從動飛輪上連接有風扇葉片；當密封罩內的飛輪轉動時通過內外磁鐵的相互作用實現動力輸出，當內部溫度過高使得內部永久磁鐵磁性減弱或消失時，由於連接在內部的電磁體線圈同密封罩外的磁鐵相互作用產生磁場，然後再同從動飛輪上的磁鐵相互作用實現動力輸出，電磁鐵線圈還可以反過來給連接在它上面的永久磁鐵充磁。從動飛輪上的風扇可以給密封罩降溫。從動飛輪可以連接發電機發電，動力活塞也可以直接同直線發電機連接實現電力輸出。

本發明採用具有配氣功能的擺盤代替配氣活塞，改變了配氣活塞直接往復運動形式，降低了發動機的震動和噪音，運行更平穩，採用隔板隔離氣缸，使得隔板兩側分別形成獨立的斯特林發動機的冷熱腔，以共用配氣擺盤和共用傳動機構的方式組合在一起，不但減少了組件，使結構更加緊湊，體積更小，而且發動機轉動一圈，左右活塞各做功一次，增大了功率密度。採用活塞缸體互相連通並對外密封，傳動採用磁傳動並完全靜態密封，減少了工質洩漏。

附圖說明

下面結合附圖及實施例對本發明進一步說明

圖1是本發明實施例的整體結構示意圖；

圖2是本發明實施例的氣缸內部剖視圖；

圖3是本發明實施例的密封罩局部放大圖；

圖4是本發明實施例的磁體結構示意圖。

圖1~4中1.前半擺盤,2.球體,3.l形軸,4.氣缸,5.動力軸,6.支架，7.軸承,8.後連杆,9.後活塞,10.後活塞缸,11.導管,12.左擋板，13.回熱器,14.磁體裝置,15.磁鐵,16.磁鐵架,17.風扇葉片，18.前連杆,19.前活塞,20.密封罩,21.磁鐵,22.後半擺盤,23.永久磁鐵,24.電磁鐵線圈,25.右擋板,26.錐形孔，27.前活塞缸，28.飛輪。

具體實施方式

在圖1~4中，在氣缸（4）中設置有兩個擋板：左擋板（12）和右擋板（25）。兩個擋板把擺盤分隔成前半擺盤（1）和後半擺盤（22）。前半擺盤（1）同前連杆（18）鉸接連接，前連杆（18）的另一端同前活塞（19）鉸接連接；後半擺盤（22）同後連杆（8）鉸接連接，後連杆（8）的另一端同後活塞（9）鉸接連接；兩半擺盤中心固定連接有球體（2），l型軸（3）的一端連接在球體（2）上，l型軸（3）的軸線通過球體（2）的中心，採用軸承連接使得球體（2）可以繞著l形軸（3）轉動，l形軸（3）的另一端連接在動力軸（5）上，兩半擺盤（1）、（22）與動力軸（5）通過l形軸（3）形成一定角度，經過兩擋板（12）、（25）的限制，使得動力軸（5）轉動時，兩半擺盤（1）、（22）做章動運動。前半擺盤（1）同前連杆（18）的連接點位於前半擺盤（1）同左擋板（12）的交接附近，同樣後半擺盤（22）同後連杆（8）的連接點位於後半擺盤（22）同右擋板（25）的交接附近，且兩個點的連線通過兩擺盤形成的圓的圓心。這樣的連接使得前活塞（19）同前半擺盤（1）的運動相位有90度的差，後活塞（9）同後半擺盤（22）的運動相位有90度的差；兩組連接分別滿足斯特林循環規律的活塞運動相位角。因此隔板的兩側在一個運轉周期內分別各經歷一次斯特林循環，這兩個循環時間上對稱，起到互相補充的作用。氣缸（4）側壁截面為鼓型，氣缸頂，氣缸底為錐形，氣缸周圈設置有回熱器（13），氣缸的兩半分別同兩個活塞缸相連通，兩個活塞缸另一端通過導管互相接通，氣缸頂部中心設置有錐形孔，錐形孔上部設置有密封罩對於兩個活塞（19）、（9）分別位於兩活塞缸（27）、（10）內,前活塞缸（27），同後活塞缸（9）之間連通有一導管（11），並密封連接。使得兩活塞缸的漏氣緩衝在導管內，導管內可以充入一定量氣體，從而使活塞兩邊的氣壓差降低，不但可以防止氣體洩露，還可以降低壓差，降低活塞密封難度。l形軸（3）穿過氣缸（4）頂部的錐形孔（26）連接在動力軸（5）上，動力軸（5）穿過支架（6）上的軸承（7）連接在飛輪（28）上，飛輪（28）上連接有磁體裝置（14）。這些穿過氣缸（4）的錐形孔（26）的所有構件被密封罩（20）同氣缸一起密封，降低了工質洩露。獲得動力輸出的途徑是連接在動力活塞上的磁體裝置（14）同連接在密封罩（20）外部的從動飛輪（17）上的磁鐵架（16）上的磁鐵（15）相互作用，來實現密封罩（20）內的動力向外輸出。磁鐵裝置（14）包含有永久磁鐵（23）及電磁鐵線圈（24），永久磁鐵（23）穿過電磁鐵線圈（24）中心，可以作為電磁鐵的鐵心，電磁鐵也可以給永久磁鐵（23）充磁，飛輪（28）被密封在腔體內，溫度升高到永久磁鐵（23）的磁力消退後，由於電磁線圈（24）同設置在密封罩外的永久磁鐵（21）相互作用產生磁場可以繼續同從動飛輪（17）上的磁鐵（15）相互作用，保持動力輸出。從動飛輪（17）上連接有風扇葉片，可以給密封罩（20）及氣缸（4）的頂部降溫。本實施例主要以γ型斯特林發動機的形式進行舉例說明，β型斯特林發動機和γ型斯特林發動機原理相同，也包含在本發明的保護範圍內；其中動力活塞也可以採用擺盤式動力活塞代替，也屬於本發明範疇。